O solo é um dos meios mais complexos de ser estudado, parte desse problema é
devido a sua alta heterogeneidade. Características, como a aeração, se altera
durante o processo de retirada de uma amostra para submeter à análises
físico-química. Além disso, ele é de suma importância para vários setores
industriais, principalmente aqueles que usam materiais lignocelulósicos como
insumos, e também na área acadêmica para desenvolvimento de estudos e técnicas
de cultivo relacionados ao setor agroindustrial. Visando esse cenário,
destaca-se também o uso incorreto do solo, principalmente aquele referente à
utilização de água, uma vez que esse recurso é considerado finito e escasso em
algumas regiões. Outro impasse, dessa vez referente ao meio acadêmico, é a
necessidade de se conhecer quando o solo precisa ser irrigado em projetos acerca
de plantios, já que o deslocamento dos estudantes, geralmente, costuma ser longo
e demorado para realizar essa irrigação. Diante de todo esse exposto, nota-se a
necessidade de um sistema que detecta e informa quando o teor de umidade do solo
está abaixo do recomendado de forma que otimize a utilização de água e o tempo
dos envolvidos no processo.
2. Objeto de Estudo
Sabemos que o sensor de umidade do solo é responsável por fazer a medição da
umidade e a tensão de água do solo. Ele é um instrumento importante para se
alcançar uma irrigação eficiente e economicamente interessante. A ideia é
construir um sensor de umidade de solo que seja capaz de transferir os dados
coletados pelo sensor em tempo real. De modo que a coleta e leitura dos dados
possa ser feita de maneira fácil, eficiente e sem a necessidade de estar no
local, evitando o desperdício de tempo e dinheiro com deslocamento. O intuito é
conseguir uma otimização do tempo para os estudantes universitários que se
deslocam para a universidade com o único objetivo de fazer irrigações de suas
plantas de estudos. Como o sensor de medição de umidade no solo é algo já
existente, o problema encontrado foi a falta de praticidade e agilidade no
dia-a-dia, pois os modelos encontrados são utilizados de forma manual, no qual
coloca-se o sensor no solo e ele indica a umidade naquele instante, sendo
necessário a operação por algum indivíduo. Então, foi decidido melhorar o sensor
por meio da montagem de um circuito que fosse capaz de encaminhar os dados
coletados no instante pelo sensor, de forma virtual, utilizando o módulo
ESP8266.
3. Materiais e Métodos
3.1 Materiais utilizados
Quantidade Material
1 ESP 8266
1 Fonte de tensão 3.3V
1 Cabo USB
1 Sensor de
Umidade do Solo Higrômetro -
Jumpers
1 Protoboard
1 Celular
1 Computador
1 Muda
de Cebolinha (Hortaliça)
3.2 Métodos
Com os recursos e materiais que estavam à disposição, o parâmetro escolhido para
envio da informação a cerca da umidade da muda foi o HTTP. Os procedimentos
realizados foram, basicamente, a montagem do circuito, a programação, a montagem
da estrutura com a acoplagem do circuito e sensor. Foram realizados, também,
alguns testes para a coleta de dados que puderam esclarecer algumas questões
sobre o comportamento do sensor de umidade. Estes procedimentos são descritos a
seguir:
3.2.1 Montagem do circuito e programação
Na primeira parte, fixamos na protoboard a fonte chaveada de modo que os dois
lados positivos e negativos da fonte ficassem fixados com os da protoboard, e
colocamos o ESP8266 e o sensor de umidade de solo na protoboard. Após, as
ligações com dois jumpers conectaram o negativo da protoboard no GND do ESP 8266
e no GND do sensor de solo. Com um jumper conectamos o positivo da protoboard ao
VCC do sensor de umidade de solo com uma tensão de 3.3V. Por último, conectamos
as portas A0 (portas analógicas) do sensor de umidade de solo com o ESP8266.
Programa
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
const char* ssid = "......";
const char* password = "........";
ESP8266WebServer server(80);
const int led = 2;
void handleRoot() {
digitalWrite(led, 1);
String textoHTML;
textoHTML = "Ola!! Aqui é o <b>Controle de umidade</b> falando! ";
textoHTML += "Umidade medida : ";
textoHTML += analogRead(A0);
server.send(200, "text/html", textoHTML);
digitalWrite(led, 0);
}
void handleNotFound(){
digitalWrite(led, 1);
String message = "File Not Found\n\n";
message += "URI: ";
message += server.uri();
message += "\nMethod: ";
message += (server.method() == HTTP_GET)?"GET":"POST";
message += "\nArguments: ";
message += server.args();
message += "\n";
for (uint8_t i=0; i<server.args(); i++){
message += " " + server.argName(i) + ": " + server.arg(i) + "\n";
}
server.send(404, "text/plain", message);
digitalWrite(led, 0);
}
void setup(void){
pinMode(led, OUTPUT);
digitalWrite(led, 0);
Serial.begin(115200);
WiFi.mode(WIFI_STA);
WiFi.begin(ssid, password);
Serial.println("");
// Wait for connection
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print("-Conectando.ao.wifi-");
}
Serial.println("");
Serial.print("Connected to ");
Serial.println(ssid);
Serial.print("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
if (MDNS.begin("esp8266")) {
Serial.println("MDNS responder started");
}
server.on("/", handleRoot);
server.on("/inline", [](){
server.send(200, "text/plain", "this works as well");
});
server.onNotFound(handleNotFound);
server.begin();
Serial.println("HTTP server started");
}
void loop(void){
server.handleClient();
}
A hortaliça escolhida para a realização dos testes foi a cebolinha,
diferente de algumas outras ervas como o manjericão, a cebolinha é
bastante resistente e foi ideal para a pesquisa, seu ciclo de vida é
perene, sendo possível cultivá-la em qualquer estação do ano. A
cebolinha é uma planta que precisa de bastante Sol, por conta disso, o
experimento foi colocado num vaso próximo a uma janela na qual havia
incidência solar durante a tarde. A umidade apropriada do solo
(substrato) para um bom desenvolvimento da planta é entre 60% - 80%. A
planta foi monitorada por 1 dia.
cada 1h foi necessário acessar a página
HTTP utilizando o endereço do IP da rede para anotar os dados acerca da
umidade da planta naquele mesmo instante. Deste modo, assim que a
umidade atualizada, vista na página da web, for menor ou igual a 60 %
foi adicionada água na hortaliça.
4. Resultados:
Esses dados podem ser vistos no HTML. O gráfico abaixo mostra os dados
coletados de 1 em 1 hora durante 14 horas de teste.
5. Custos:
Material: valor:
esp8266 56,50
sensor de solo (Higrômetro) 15,60
fonte
chaveada 3.3V 5,60
Protoboard 15,85
jumpers 10,20
ESP8266: Sua principal
funcionalidade é a conexão com o wi-fi facilitando o uso da internet.
Sensor de solo(Higrômetro): Usado para fazer a medição da umidade do
solo.
Fonte chaveada 3.3V: Usada para ligar o esp8266 e o sensor de solo
quando não estiverem conectados ao computador.
Protoboard: Usado para
montagem de circuitos e prototipagens.
6. Conclusão:
Podemos concluir a importância desse projeto para os estudantes (público
alvo da nossa pesquisa) pela precisão dada e a facilidade imposta, pois
podem coletar os dados da umidade de solo sem muita delonga e sem muito
esforço podendo acessar esses dados na sua própria casa. Com esse
projeto podemos ver os horários em que a umidade do solo tem as maiores
alterações durante o decorrer do dia, podemos deixar as plantas com a
umidade precisa para que não ocorra problemas em seus experimentos e
fazer sua irrigação só quando a atingir a umidade necessária. A partir
do desenvolvimento do projeto foi possível a melhor compreensão da placa
ESP8266, sua linguagem e a montagem de circuitos compostos por sensores.
Também foi adquirido conhecimento a respeito do princípio físico de
funcionamento de sensores e outros componentes eletrônicos. Ao avaliar
os dados e a projeção gráfica dos mesmos e visto que o projeto obteve
sucesso, alcançou os objetivos esperados e contemplou as expectativas do
grupo. Sendo assim, conclui-se que o sensor de umidade foi satisfatório
e alcançou resultados eficazes.
7. Referências:
https://books.google.com.br/books?hl=pt-BR&lr=&id=E8gmDwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA17&dq=ESP+8266&ots=5QQ8br849z&sig=-VAjYBm1hm7bcIBy3h5gVZ5lwto
https://www.robocore.net/tutoriais/programando-o-esp8266-pela-arduino-ide
https://www.usinainfo.com.br/blog/projeto-arduino-de-irrigacao-automatica-sua-planta-sempre-bem-cuidada/