Nome do Projeto
CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA EM BARRAS PULVERIZADORAS
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
16/05/2021 - 31/07/2022
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
A base econômica do Brasil está fortemente ligada a produção agropecuária. No ano de 2017 os índices mostraram que o país obteve uma safra de cereais, oleaginosas e leguminosas de 240,6 toneladas, superando em 29,5% a safra de 2016 (IBGE, 2017). Os mesmos índices estimam que no ano de 2019 a produção terá um acréscimo de 1,9% em relação ao ano de 2018. Além disso, a projeção é de que área cultivada terá um acréscimo de 2% em relação a área agrícola de 2018 (IBGE, 2019). Porém, para que seja possível que a produção agrícola siga em crescimento, as máquinas que auxiliam o trabalho no campo precisam ser cada vez mais modernizadas e contar com tecnologia embarcada, visando reduzir as perdas e falhas humanas. Para isso, o presente trabalho visa desenvolver um sistema de controle e ajuste automático da altura de barras para pulverização. Com a leitura de distância através de sensores posicionados nas barras de pulverização será possível identificar desníveis no solo ou até mesmo pequenas barreiras que possivelmente viriam a colidir com a barra. No momento que o sensor identificar algum obstáculo o sistema de levante das barras de pulverização será acionado evitando sua colisão e possíveis danos

Objetivo Geral

Objetivo geral O objetivo geral desse trabalho é desenvolver e construir um sistema de controle para
realizar o ajuste automático da altura para mecanismos de barras em pulverizadores. Objetivos
específicos • Desenvolver um protótipo de um pulverizador via software, juntamente com sua simulação. •
Definir um sistema de leitura de distância entre as barras de pulverização e o solo. • Construir um sistema
de controle para realizar a correção da altura das barras conforme a variação no sistema de leitura de
distância. • Testar e ensaiar os subsistemas do conjunto em condições de laboratório.

Justificativa

Nestas últimas décadas tem se observado grande evolução na agricultura brasileira conseguindo-se dobrar, praticamente, a produção e a produtividade de algumas das principais culturas sem, no entanto, aumentar o tamanho das áreas de produção na mesma proporção (WERNER et. al, 2007). O Brasil é considerado um país de destaque quanto a produção agrícola e esse ramo encontra-se em pleno crescimento (CASALI, 2015). Os índices do ano de 2017 mostram que o país obteve uma safra de cereais, oleaginosas e leguminosas de 240,6 toneladas, superando em 29,5% a safra de 2016 (IBGE, 2017). Para o ano de 2019 é estimada uma produção de 1,9% superior ao ano de 2018, bem como a área cultivada está prevista com um acréscimo de 2% em relação a área agrícola de 2018 (IBGE, 2019).
Um dos fatores que influenciam no desenvolvimento agrícola são as máquinas e implementos utilizados no campo para facilitar o processo de cultivo. Dentre essas máquinas estão os pulverizadores, que podem ser de diferentes modelos, mas para uso em área extensas e de plantio de cerais são principalmente encontrados os tratorizados e os autopropelidos. Esses pulverizadores costumam ser equipados com barras pulverizadoras de 10 à 25 metros (COSTA, 2009).
Devido a extensão das barras pulverizadoras e aos terrenos brasileiros não serem totalmente planos, acontecem inúmeros danos a essa parte dos pulverizadores por entrarem em contato direto com o solo ou obstáculos sobre este, gerando manutenções não previstas. Além disso, com a variação do nível do solo, dentro de uma mesma área da lavoura, as máquinas acabam por absorver os desníveis e transferir isso para as barras de forma não compensada, o que gera uma situação bastante comum durante a aplicação de agroquímicos, a chamada sobreposição, que implica no aumento do custo de produção, além de danos a cultivar por excesso de agrotóxico. Ainda é preciso considerar a situação contrária a esta, onde há falhas na aplicação, o que gera perdas no controle das pragas agrícolas.
De forma a corrigir os problemas citados, esse trabalho visa desenvolver um sistema de controle de altura das barras de pulverização. Esse sistema contará com um conjunto de sensores que realizarão a leitura de distância entre o solo e as barras e enviarão essa informação para um segmento eletrônico. No conjunto eletrônico estará instalada a parte de controle e decisão de correção conforme os valores obtidos no sistema de leitura dos sensores. A partir dessa correção de altura, as barras tendem a manter um nível constante em relação ao solo e caso ocorra algum obstáculo durante o percurso, as barras não serão danificas.

Metodologia

Através de uma revisão bibliográfica, faremos um levantamento do que já foi desenvolvido no mercado como sistema de controle de altura de barras de pulverização, fazendo uma comparação entre os modelos encontrados e o que pretendesse desenvolver neste trabalho. Além disso, através da revisão teremos um comparativo entre os diversos tipos de sensores de distância, que posteriormente serão utilizados para inferir a distância entre as barras do pulverizador e o solo, o que será utilizado para determinar qual o melhor tipo de sensor para a aplicação desejada. Isso também se aplica aos demais componentes que irão compor o sistema de controle.
A partir da escolha do sensor via fundamentação teórica, inicia-se uma nova etapa de testes com este. Nela pretende-se determinar o funcionamento do mesmo, bem como testes de bancada para validar as medições realizadas pelos sensores que posteriormente irão compor o protótipo do pulverizador. Nesta etapa também será desenvolvido o código-fonte para operação do sensor.
Logo a seguir, inicia-se o desenvolvido da parte mecânica do protótipo do pulverizador, com enfoque no mecanismo de barras pulverizadoras. Nesta fase, apenas será feito o projeto mecânico em 3D via software. Concomitante ao projeto mecânico, inicia-se o desenvolvimento do projeto eletrônico. Deve-se definir o tipo de placa eletrônica com microprocessador que será utilizada, levando em consideração as informações obtidas com o referencial teórico. Dependendo da placa escolhida será a linguagem de programação utilizada, e a partir desse ponto inicia-se o desenvolvimento do controle da altura das barras. Esse controle terá como informação de entrada as leituras realizadas pelos sensores, os quais estarão localizados em ambos os lados das barras pulverizadoras. Conforme o valor recebido desses sensores, o controle deverá atuar e decidi se mantém o nível das barras, ou se deverá apenas um lado ou ambos os lados para compensar os desníveis ou obstáculos encontrados no solo. A informação da ação que deverá ser tomada será enviada para atuadores, os dispositivos de saída, que deverão efetivamente fazer o trabalho de correção da altura das barras.
Após o projeto mecânico via software ser concluído e parcialmente testado, inicia-se a construção e ensaio do protótipo, em condições de laboratório. Nesse protótipo será implementado o sistema de sensores, em cada barra, bem como o sistema de controle e correção automática de altura. Serão realizados testes com esse protótipo, inicialmente com ele parado e apenas simulando como se objetos passassem pelos sensores, apenas para identificar a resposta e pleno funcionamento dos sensores e do controle de altura. Nessa fase serão realizadas as correções necessárias na leitura dos sensores e no código-fonte do sistema de controle. Feitas as devidas correções, o protótipo deverá ser testado em movimento, de forma simples, simulando uma pequena pista em linha reta com obstáculos ou desníveis de solo, e serão coletadas as informações de operação e tempo de correção. Através desses dados, será possível identificar se o sistema atuante atende aos objetivos propostos e os princípios de funcionamento, bem como se o controle opera efetivamente no sistema, e se o tempo de resposta do atuador que corrige a altura das barras é eficiente ou se o código de controle pode ser otimizado para o melhor funcionamento do sistema de forma integral. Cabe a esta etapa novas correções de otimização do protótipo, até que os testes de validação confirmem o funcionamento completo do sistema de controle.

Indicadores, Metas e Resultados

O desenvolvimento deste trabalho busca mostrar um mecanismo para minimizar as colisões das barras de pulverizadores decorrentes dos desníveis dos terrenos ou barreiras que possivelmente viriam a colidir com as barras do pulverizador, otimizando assim o a aplicação dos agroquímicos nas lavouras.
Os resultados obtidos serão analisados visando definir se os objetivos do trabalho foram atendidos, demonstrando que o sistema de controle funciona em teste de laboratório e as barras do mecanismo de pulverização podem ser corrigidas automaticamente. Além disso, os dados captados com este trabalho serão apresentados por meio de publicação cientifica em periódicos, apresentação dos resultados parciais em congressos e eventos da área.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ANTONELA BITTENCOURT MAAG
EDUARDO WALKER10
ELMER ALEXIS GAMBOA PENALOZA3
LUCIANO ANACKER LESTON4
MARCELO LEMOS ROSSI3
MATEUS BECK FONSECA3
SIGMAR DE LIMA3
YAN COSTA ALEGRE

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