Transdutor de umidade do solo usando a técnica capacitiva em altas frequências

Abstract

Agricultura desempenha um papel de grande relevância na economia brasileira, com o agronegócio impulsionando exportações lucrativas. No entanto, muitos agricultores enfrentam desafios significativos, incluindo a gestão de recursos hídricos e a falta de acesso atecnologias de medição do conteúdo volumétrico de água no solo. Nesse contexto, os sensores capacitivos emergem como soluções de baixo custo para auxiliar na tomada de decisões relacionadas à irrigação e ao manejo eficiente da água. Diversos sensores capacitivos têm sido desenvolvidos, permitindo medições confiáveis do conteúdo volumétrico de água. Esses sensores envolvem circuitos eletrônicos e sondas que detectam as flutuações na capacitância do solo, usando como base a constante dielétrica característica do meio inserido. Com base nessas medições, os agricultores podem obter informações cruciais sobre a disponibilidade de água no solo, facilitando decisões na irrigação e cultivo. Este trabalho se concentra no desenvolvimento de um transdutor capacitivo para operação em alta frequência destinado a detectar e quantificar o conteúdo volumétrico de água no solo, com um foco especial na gestão de culturas de hortaliças. O transdutor foi comparado e uma curva de calibração foi estabelecida a partir das medições. O efeito da temperatura e da condutividade elétrica foi estudado obtendo baixa correlação com o dispositivo desenvolvido. Além disso, o protótipo capacitivo apresenta potencial para medir o conteúdo volumétrico de água no solo e proporcionar informações valiosas para otimizar o manejo de cultivos. Esse avanço pode contribuir para uma prática agrícola mais eficiente e ecologicamente sustentável.

Agriculture plays a significant role in the Brazilian economy, with agribusiness driving lucrative exports. However, many farmers face significant challenges, including water resource management and the lack of access to technologies for measuring soil volumetric water content. In this context, capacitive sensors emerge as cost-effective solutions to assist in decision-making related to irrigation and efficient water management. Various capacitive sensors have been developed, enabling reliable measurements of volumetric water content. These sensors involve electronic circuits and probes that detect fluctuations in soil capacitance, based on the characteristic dielectric constant of the inserted medium. Based on these measurements, farmers can obtain crucial information about soil water availability, facilitating decisions in irrigation and cultivation. This work focuses on the development of a capacitive transducer for high-frequency operation aimed at detecting and quantifying volumetric water content in the soil, with a special focus on vegetable crop management. The transducer was compared, and a calibration curve was established from the measurements. The effects of temperature and electrical conductivity were studied, showing a low correlation with the developed device. Furthermore, the capacitive prototype has the potential to measure soil volumetric water content and provide valuable information for optimizing crop management. This advancement could contribute to more efficient and environmentally sustainable agricultural practices.