Orientador: Nelson Luis Cappelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-08T08:17:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Russo_Edison_M.pdf: 3049546 bytes, checksum: db5a147e4c50fbd23b80474bbc4e36c9 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A agricultura moderna busca novas tecnologias para a aplicação de insumos com maior precisão e com a finalidade de; aumentar a produtividade, minimizar os impactos ambientais, reduzir custos de produção, melhorar a qualidade dos produtos, etc. Neste sentido, tem sido necessário o desenvolvimento de máquinas mais adequadas, com capacidade de operação e precisão elevadas. A tendência atual no desenvolvimento de tais máquinas aponta no sentido da automação e na introdução de sistemas eletrônicos embarcados. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um Módulo de Interface (MDI) para ser utilizado em um Sistema de Formulação e Aplicação Localizada de Nutrientes Líquidos a Taxas Variáveis, proposto pelo Laboratório de Instrumentação e Controle - LIC da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas. A função do MDI é receber as informações provenientes do módulo de controle do sistema de aplicação, efetuar as leituras dos sensores de campo, processar os dados e comandar os periféricos envolvidos na aplicação, tais como; bombas, eletro-válvulas e válvulas proporcionais para controle de fluxo. O MDI pode acionar até três grupos de válvulas, sendo que cada grupo pode operar com até quinze válvulas proporcionais para o controle de fluxo de nutrientes. Para garantir a precisão da aplicação foram utilizadas válvulas proporcionais, desenvolvidas pelo LIC, acionada por servo-motores comandados por sinais modulados por largura de pulso (Pulse Width Modulation -PWM) e com características de ciclo ativo inferiores a dez por cento do pulso, o que demanda alta velocidade de processamento. Devido às limitações de velocidade de processamento dos micro-controladores e do custo do equipamento, desenvolveu-se hardware e software visando a otimização das funções executadas pelo MDI de modo a possibilitar a operação com apenas um micro-controlador. Os resultados das avaliações realizadas demonstraram que o MDI apresentou desempenho até mesmo superior aos requeridos pelo sistema de aplicação localizada de insumos líquidos / Abstract: Modern agriculture searches for new technologies for the application of nutrients with greater precision in order to increase productivity, minimize the impact in the environment, reduce production costs, improve the quality of the products etc. In order to achieve that, it has been necessary to develop more adequate machines, with higher operation capacity and precision. Nowadays, the development of such machines tends towards automation and the introduction of embed electronic systems. The aim of this work was the development of an Interface Module (MDI) to be used in a system for application of liquid products, proposed by the Control and Instrumentation Laboratory (LIC) from the Faculty of Agricultural Engineering at Unicamp. The function of the MDI is to receive the information proceeding from the Control Module, carry out the readings of the field sensors, process all this data and command the peripherals involved in the application, like: pumps, electro-valves for flux of nutrients control. The MDI can operate up to three groups of valves, which means that each group cam operate up to fifteen proportional valves, to control the flux of the nutrients. In order to assure the precision of the application, proportional valves, which have been developed by the LIC, activated by servo-motors and controlled by modulated signals through pulse width (PWM), have been used with characteristics of active cycles inferior to ten per cent of the pulse, what demands high speed of processing. Due to the limitations of the speeding process of micro-controllers and the cost of equipment, hardware and software have been developed, aiming to optimize the functions performed by the MDI to enable the operation with only one micro-controller. The results of the valuation have shown that the MDI has surpassed the performance required by the application system of liquid nutrients / Mestrado / Maquinas Agricolas / Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador: Nelson Luis Cappelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-05T14:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Johann_AndreLuiz_M.pdf: 4693125 bytes, checksum: d66ad55f78541f74570f40b7bebc1591 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo projetar, construir e avaliar uma servoválvula dosadora para a aplicação de fertilizantes líquidos a taxas variáveis, bem como conceber um sistema com capacidade para formulação e dosagem no qual a válvula poderá operar. Foi concebido um sistema capaz de trabalhar com três formulações de concentrados simultaneamente, utilizando-se três circuitos hidráulicos independentes. Cada um destes circuitos deve ser dotado de uma bomba centrífuga capaz de fornecer pressão e vazão à linha hidráulica para possibilitar a operação de uma válvula dosadora controlada eletricamente. Uma bancada de testes foi desenvolvida para a realização de ensaios experimentais, cuja finalidade foi a de avaliar o desempenho da servo-válvula. Esta bancada representa um circuito simplificado do sistema concebido. A válvula dosadora pode ser considerada o elemento mais importante do sistema de aplicação de fertilizantes concebido. A proposta inicial contemplava a utilização de válvulas com acionamento por solenóide, por meio de um sinal PWM, no entanto, esta alternativa não se mostrou viável tecnicamente. Desta forma, foi necessário o desenvolvimento de uma nova válvula para atender aos requisitos de operação do sistema. A válvula dosadora desenvolvida é dotada de um acionamento mecânico feito por meio de um servo-motor. O controle do fluxo é feito por meio de um obturador cônico. A válvula foi avaliada quanto ao seu comportamento, apresentando boa repetitividade, presença de histerese e resposta tipicamente quadrática. O efeito da histerese póde ser evitado efetuando-se o ajuste da válvula somente em operações de abertura ou de fechamento e a resposta quadrática não representa um problema. Devido a um problema de inflexão na faixa inicial da curva de fechamento da válvula, esta foi restringida para valores acima de 25%. Depois de avaliada e aprovada a válvula, foram realizados ensaios visando à obtenção de um modelo matemático experimental do comportamento da vazão em termos do seu percentual de abertura e pressão de trabalho. O método experimental empregado foi o planejamento multifatorial 2k. O critério de avaliação do modelo incluía o cálculo do seu coeficiente de determinação R2, uma análise de variância e uma análise de resíduos. Primeiramente foi obtido um modelo matemático linear, que apresentou um bom ajuste segundo o coeficiente de determinação, bem como apresentou uma boa significância estatística, segundo a análise de variância. No entanto, os resíduos do modelo linear não se mostraram bons, apresentando tendência. Partiu-se então para a obtenção de um modelo matemático quadrático que também apresentou um bom ajuste e uma boa significância estatística, diferenciando-se pelo fato de ter sido minimizada a tendência observada nos seus resíduos em relação ao modelo linear. O modelo quadrático inicialmente possuía a característica de superestimar os valores de vazão, a qual foi eliminada por meio de um ajuste fino do termo constante do modelo. A servo-valvula desenvolvida, bem como o modelo experimental obtido, atenderam ao objetivo deste trabalho. O protótipo operou de forma satisfatória com o fluído de trabalho utilizado e o modelo matemático descreveu adequadamente o comportamento da válvula dosadora / Abstract: This work had as aim to project, to build and to evaluate a flow control servo-valve for liquid fertilizer application in variable rates, as well as to conceive a system with capacity for formulation and dosage in which the valve can operate. It was conceived a system capable to work with three concentrate formulations simultaneously, using three independent hydraulic circuits. Each one of these circuits should be endowed with a centrifuge pump capable to supply pressure and flow to the hydraulic line to make possible the flow control valve operation controlled electrically. A workbench was built for the experimental rehearses accomplishment, whose purpose was of evaluating its acting. This workbench represents a conceived system simplified circuit. A flow control valve can be considerate the most important element of the developed fertilizer application system. The initial proposal contemplated the use of solenoid drived valves by means of a PWM (Pulse Wave Modulation) sign; however this alternative was not shown technically viable. This way, it was necessary the new valve development to assist to the operation system requirements. The developed flow control valve mechanical driving is made through a servomotor. The flow control is made by means of a conical obturator. The valve behavior was evaluated, presenting good repetibility, presence of hysteresis and an answer typically quadratic. The hysteresis effect can be avoided being made the valve adjustment only in opening or closing operations. The quadratic answer does not represent a problem. Due to inflection problem, in the initial rate of the valve closing curve, this was restricted for values above 25%. After the valve has been evaluated and approved, tests were accomplished seeking the obtaining of a flow behavior experimental mathematical model in terms of its opening percentile and work pressure. The used experimental method was the 2k multifactor planning. The model evaluation criterion included the R2 determination coefficient calculation, a variance analysis and a residues analysis. Firstly it was obtained a linear mathematical model that presented a good adjustment according to the determination coefficient. It also presented a good statistical significance in agreement with the variance analysis. However, the linear model residues were not shown good, presenting tendency. Then, it was followed the quadratic mathematical model obtention. That also presented a good adjustment and a good statistical significance, differing for the fact of the observed tendency in its residues having been minimized in relation to the linear model. The quadratic model initially had the characteristic of overestimating the flow values, which was eliminated by means of a model constant term fine adjustment. The developed servo-valve and the obtained experimental model assisted to the aim of this work. The prototype of this work operated in a satisfactory way with the fluid work used. The mathematical model described the flow control valve behavior appropriately / Mestrado / Maquinas Agricolas / Mestre em Engenharia Agrícola