Development of capacitive sensor for measuring soil water content Desenvolvimento de sensor capacitivo para a medição do teor de água do solo

• Main Authors: Alan K. Rêgo Segundo, José H. Martins, Paulo M. de B. Monteiro, Rrubens A. de Oliveira, Delly Oliveira Filho
• Format: Article
• Language: English
• Published: Sociedade Brasileira de Engenharia Agrícola 2011-04-01
• Series: Engenharia Agrícola
• Subjects: controle de processo; sistema de controle; sistema de irrigação; process control; control system; irrigation system
• Online Access: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-69162011000200006

The irrigation management based on the monitoring of the soil water content allows for the minimization of the amount of water applied, making its use more efficient. Taking into account these aspects, in this work, a sensor for measuring the soil water content was developed to allow real time automation of irrigation systems. This way, problems affecting crop yielding such as irregularities in the time to turn on or turn off the pump, and excess or deficit of water can be solved. To develop the sensors were used stainless steel rods, resin, and insulating varnish. The sensors measuring circuit was based on a microcontroller, which gives its output signal in the digital format. The sensors were calibrated using soil of the type “Quartzarenic Neosoil”. A third order polynomial model was fitted to the experimental data between the values of water content corresponding to the field capacity and the wilting point to correlate the soil water content obtained by the oven standard method with those measured by the electronic circuit, with a coefficient of determination of 93.17%, and an accuracy in the measures of ±0.010 kg kg-1. Based on the results, it was concluded that the sensor and its implemented measuring circuit can be used in the automation process of irrigation systems.<br>O manejo da irrigação, com base no monitoramento do teor de água do solo, permite racionalizar a quantidade de água aplicada, tornando o seu uso mais eficiente. Levando-se em conta esses aspectos, foi desenvolvido um sensor capacitivo de teor de água do solo e seu circuito de medição para que sistemas de irrigação possam ser automatizados. Desta forma, problemas que afetam a produtividade, tais como irregularidades no acionamento e aplicação de água de maneira excessiva ou deficiente, podem ser contornados. No desenvolvimento dos sensores, foram utilizadas hastes de aço inoxidável, resina e verniz isolante. O circuito de medição foi baseado em um microcontrolador, que disponibiliza um sinal de saída no formato digital. Os sensores foram calibrados, utilizando-se de solo do tipo neossolo quartzarênico. Um polinômio de terceira ordem foi ajustado aos dados experimentais, para correlacionar o teor de água do solo, obtido pelo método-padrão de estufa, com os sinais digitais correspondentes, medidos pelo circuito. Obtiveram-se um coeficiente de determinação de 93,17% e uma precisão nas medidas de ±0,010 kg kg-1. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que o sensor desenvolvido e o circuito de medição implementado podem ser utilizados no processo de automação de sistemas de irrigação.