XXXI Congresso de Iniciação Científica
Projeto de hardware de ultra baixo consumo de energia para monitorar variáveis ambientais aplicado em modelos de escala reduzida
Ana Laura Klaic Mozena, Flávio José de Oliveira Morais, Geovane Yuji Aparecido Sakata, Guilherme Pulizzi Costa, Câmpus Tupã, Faculdade de Ciências e Engenharia, Engenharia de Biossistemas, alkmozena@gmail.com. Bolsa Reitoria.
Palavras Chave:Sensores, Índices de conforto, hardware.
Introdução
O desempenho da produção dos animais sofre uma forte interferência do meio onde estão inseridos, pois a regulação do balanço térmico é sempre afetada pelo ambiente, ou seja, essas alterações ocorrem nos mecanismos dos animais pelo fenômeno da transferência de calor [1 - 3].
Objetivo
Este projeto teve como principais objetivos investigar, projetar e desenvolver um hardware de baixo custo e ultra baixo consumo de energia com capacidade para capturar dados oriundos de variáveis ambientais (temperatura, umidade e luminosidade) e que tenha capacidade de colher energia oriunda de painéis fotovoltaicos para ser aplicado em modelos de escala distorcida e reduzida para monitorar os índices de conforto térmico em instalações de aves poedeiras e que possa ser adaptado para utilização em outras aplicações.
Material e Métodos
O desenvolvimento do sistema iniciou-se pela especificação do microcontrolador, MSP430FR5949, que apresenta um consumo de energia em modo stand-by na ordem de 25 nA de consumo de corrente elétrica. Como o hardware permanece grande parte do tempo em modo de espera este consumo é fundamental para garantir que o sistema opere com bateria de baixa capacidade. Para desenvolver o subsistema de sensoriamento foram utilizados três sensores de temperatura e umidade, DHT22, e para monitorar a luminosidade no interior das instalações das aves poedeiras foi utilizado um sensor LDR. O subsistema de comunicação foi projetado para prover dupla comunicação: modulo Bluetooth e WiFi. Todos os dados adquiridos dos sensores são armazenados em um cartão SDCard para serem analisados posteriormente. Para finalizar o desenvolvimento do hardware foi projetado um núcleo de gerenciamento de energia que provê todas as alimentações aos subsistemas apresentados.
Resultados e Discussão
Apesar dos resultados iniciais serem promissores, ainda é necessário realizar novos testes tanto em laboratório como em campo como o sistema desenvolvido, bem como estudar uma nova estrutura de conexão dos sensores com sistema de interrogação.
Também almeja-se incorporar um sistema de energy harvesting, painel solar, para reduzir a capacidade da bateria de backup e alcançar um sistema que seja autônomo energeticamente.
Conclusões
Além da excelente linearidade alcançada, o hardware completo (sistema de alimentação, sensoriamento, processamento e comunicação) apresentou consumo médio de corrente, em modo stand-by, inferior a 10 µA. A próxima etapa será avaliar o comportamento geral do sistema mediante medições em campo.
Agradecimentos
Agradecemos a reitoria pela atribuição da bolsa nos últimos cinco meses de execução do projeto.
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[1] BARNABÉ, J. M. C.; PANDORFI, H.; ALMEIDA, G. L. P.;
GUISELINI, C.; JACOB, A. L. Conforto térmico e desempenho de bezerras Girolando alojadas em abrigos individuais com diferentes coberturas. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. v.19, n.5, p.481–488, 2015.
[2] PERISSINOTO, M.; MOURA, D. J. Determinação do conforto térmico de vacas leiteiras utilizando a mineração de dados. Revista Brasileira de Engenharia de Biossistemas. v.1, p.117-126, 2007.
[3] FERNANDES, T. Conforto térmico em aviários de frango de corte colonial em diferentes tipologias construtivas. Cuiabá, 2017. 96 f.
Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais) – Universidade de Cuiabá, Departamento de Ciências Ambientais, 2017.
