Development of a Low Complexity System to Measure Electrical Signals in Plants

Abstract

Electrical signals are generated and transmitted through plants in response to stimuli caused by factors localized in the external environment. Furthermore, these signals allow the whole plant structure to be informed almost instantly. By analyzing the electrical responses of a specific plant, it is possible to describe the impact of external aspects, such as insect infestation and light quality, in the plasma membrane potential, and identify the electrical signal origin. This project presents useful digital filters and a system consisting of a signal conditioning circuit and another one for measuring environmental parameters. Besides, they can be applied to signals of various plants types. The environmental parameters acquiring circuit consists in using a microcontroller alongside five sensors, which have unique functions. These aspects have got to be measured since they may interfere with the plant's electrical response. Resumo: Sinais elétricos são gerados e transmitidos através das plantas em resposta a estímulos causados por fatores localizados no ambiente externo. Ademais, esses sinais permitem que toda a estrutura da planta seja informada quase instantaneamente. Ao analisar as respostas elétricas de uma planta específica, é possível descrever o impacto de aspectos externos, como infestação de insetos e qualidade da luz, no potencial elétrico da membrana plasmática, e identificar a origem do sinal elétrico. Este projeto apresenta filtros digitais úteis e um sistema composto por um circuito de condicionamento de sinais e outro para medição de parâmetros ambientais, nos quais podem ser aplicados para sinais de diversos tipos de plantas. O circuito de aquisição dos parâmetros ambientais consiste no uso de um microcontrolador e cinco sensores, que possuem funções próprias. Esses aspectos precisam ser medidos visto que podem influenciar na resposta elétrica do vegetal.