Orientador: Nelson Luis Cappelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-06T21:31:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_ThalesCoelhoBorges_D.pdf: 3224309 bytes, checksum: 0b88922a88b1f511034fc43574f8d0e3 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um equipamento microprocessado, de custo reduzido, para geração de sinal de correção diferencial para GPS, em tempo real e configuração e supervisão do receptor GPS base. Foi estruturado em duas etapas. Na primeira, desenvolveu-se um protótipo com o intuito de comprovar a viabilidade técnica e econômica e na segunda, o desenvolvimento do equipamento de correção diferencial capaz de atuar de forma autônoma. O aplicativo computacional desenvolvido é responsável pela geração do sinal de correção diferencial no formato do protocolo RTCM SC-104, configuração e inicialização do receptor GPS e operações de geo-referenciamento. O equipamento de correção diferencial possui um microcontrolador dedicado, display alfanumérico, teclado multifunção para configuração e operação do sistema e interfaces de comunicação. A placa processadora possui duas interfaces seriais padrão RS-232C. Uma delas tem a função de configuração e leitura das informações geradas pelo receptor GPS base. A outra atua somente como saída, enviando o sinal de correção diferencial. Desenvolveu-se um sistema de modulação/demodulação e conversão de taxa, de custo reduzido, para ajustar o sinal ao meio de comunicação. Este sistema é constituído por dois módulos independentes, onde um deles está conectado ao equipamento de correção diferencial na transmissão e o outro no módulo receptor para o envio ao receptor GPS móvel. Fez-se uso de rádios de comunicação VHF/UHF para o envio do sinal de correção. Foram realizados diversos testes ao longo do desenvolvimento de todas as etapas deste trabalho. Inicialmente, avaliou-se o aplicativo computacional responsável pela geração do sinal de correção diferencial no formato RTCM-SC 104. Nos testes subseqüentes avaliaram-se o sistema de comunicação proposto, as rotinas desenvolvidas para a configuração do receptor GPS e o equipamento de correção diferencial final. O projeto do equipamento microprocessado mostrou que é possível a construção de uma estação privada para a geração do sinal de correção diferencial, de custo reduzido, possibilitando o aumento do número de usuários no segmento agrícola, por meio da redução do custo dos sistemas de posicionamento / Abstract: This work presents the development of low cost microprocessor-based equipment that generates differential correction signal to GPS, in real time, and the configuration and supervision of GPS base receptor. It was structured in two phases. In the first one, a prototype was developed aiming to prove its economical and technical viability and in the second one, the development of the equipment of differential correction able to act in an autonomous way. The computer application developed is responsible to generate the differential correction signal in the RTCM SC-104 protocol format, the configuration and initialization of the GPS receptor and the geo-reference operations. The equipment developed has a dedicated microcontroller, alphanumeric display, multifunctional keyboard for the configuration and operation of the system and the communication interfaces. The motherboard has two serial interfaces RS-232C standard. The first interface function is to configure and to read the information generated by the GPS base receptor. The second performs only as ¿gate¿, to send the differential correction signal. A low cost system of modulation/demodulation and ¿tax¿ conversion was developed, to adjust the signal and communication channel. This system has two independent modules, one module is connected to the differential correction equipment in the transmission and the second is connected to the receptor to send the signal to the mobile GPS. Radio communication UHF/VHF was used to send the correction signal. Several tests were performed during the all the phases of the development. First, the computer application responsible to generate the differential correction signal RTCM-SC 104 standard was evaluated. Second, the proposed communication system and the configuration routines for the GPS receptor and the final differential correction equipment were tested. The micro processed equipment project proved that is possible to build a private low cost station to generate the differential correction signal, allowing the increase the number of agriculturist business users, by reducing the cost of the positioning systems / Doutorado / Maquinas Agricolas / Doutor 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

Orientador: José Antonio Siqueira Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T06:29:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roque_Wellington_D.pdf: 36135434 bytes, checksum: 2e9ca0be59b1286da36d45ebc67dfd0d (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A aplicação de sensores de umidade do solo vem aumentando devido à necessidade do uso eficiente da água para irrigação. Uma das técnicas amplamente utilizadas para o desenvolvimento desses sensores é a de dissipação de calor. Nesta técnica, um elemento aquecedor é usado para aplicar um pulso de calor no solo, gerando um aumento de temperatura, o qual é mensurado e relacionado com a umidade do solo. Porém, um dos principais problemas desse tipo de sensor é sua baixa sensibilidade. Buscando resolver esse problema, foi desenvolvido um sensor que utiliza um transistor bipolar como único elemento aquecedor e transdutor de temperatura. Uma energia aplicada causa aquecimento no transistor e consequentemente provoca uma variação na tensão da junção base-emissor. Com isso, realizamos um estudo, a fim de determinar qual o valor ideal de energia aplicada que proporcionaria a máxima sensibilidade na medida da variação da temperatura. Para isso foram utilizados para fabricação dos sensores 16 transistores com encapsulamento metálico (TO - 18). Os sensores foram inseridos em amostras de solo deformadas, que foram saturadas para realização da medida da umidade do solo, através do método gravimétrico. Foram realizados com cada sensor curvas de calibração relacionando a umidade do solo com a com o valor de ?T, para os diferentes valores de energias fornecidos no sensor. Após análise dos dados, foram escolhidos dois sensores que apresentaram maior variação entre suas curvas de calibração para serem inseridos em uma solução de Agar Agar e no Ar, realizando várias medidas nos sensores, sempre com os mesmos valores de energia, para verificar a repetibilidade dos mesmos. Os resultados mostraram que, em relação à energia aplicada no sensor, àquela que proporcionou uma maior sensibilidade em função da umidade do solo foi de 1:5J (25 V, 6,3 mA, 10 s). Foi constatado que a sensibilidade do sensor melhora com o aumento da potência, sendo que esta melhora é relativamente independente da energia fornecida. Em relação às medidas realizadas no Agar Agar, observamos uma melhora considerável do erro em função das medidas realizadas no solo, de 10% para o solo, para 4% no Agar Agar. Para as medidas realizadas no Ar, o valor do erro diminui para 1%. Para as medidas realizadas no solo, na solução de Agar Agar e no Ar, chegamos à conclusão que a diminuição do erro das medidas realizadas em cada um deles, ocorre devido à mudança do contato do sensor com o solo durante as medidas, visto que o solo, quando começa perder umidade ele altera o seu volume, levando a uma diminuição da superfície de contato do mesmo com o sensor. Esse erro pode ser também em função da variação da densidade do solo que ocorre durante a realização dos ensaios, causando uma diferença no valor das medidas, já citadas em outras literaturas. Observamos também que para a melhor utilização do sensor em diferentes faixas de umidade do solo, há a necessidade de alterar a energia aplicada, devido à sensibilidade de o sensor ser maior para umidades mais baixas (abaixo de 30%), necessitando de um acréscimo do valor da energia aplicada para se obter uma melhor sensibilidade para umidades altas (acima de 30%) / Abstract: The use of soil moisture sensors is increasing due to the need for efficient use of water for irrigation. One technique widely used for the development of these sensors is the heat dissipation. In this technique, a heater element is used for applying a pulse of heat into the soil, causing a rise in temperature, which is measured and related to the soil moisture. However, a major problem of this type of sensor is its low sensitivity. To solve this problem, we developed a sensor that uses a bipolar transistor as a single element heater and temperature transducer. Energy applied to the transistor causes its heating, which in turn causes a variation on the voltage of the base-emitter junction. So we conducted a study to determine the optimal value of energy applied to provide maximum sensitivity in the measurement of temperature variation. To do this, 16 metal case TO-18 package transistors were used in the fabrication of the sensors. The sensors were inserted in deformed soil samples, which were water-saturated to perform the measurement of soil moisture using the gravimetric method. With each sensor we obtained calibration curves relating the soil moisture to the value of temperature for the different values of energy supplied to the sensor. After analyzing the data, two sensors that showed greater temperature variation in their calibration curves were chosen to be inserted into a solution of Agar Agar and in the air, in order to perform multiple measurements with the sensors at the same energy values to check their repeatability. The results showed that the energy which provided a greater sensitivity as a function of soil moisture was 1,5 J (25 V, 6,3 mA 10 s). We have found that the sensor sensitivity improves with increasing dissipated power and this improvement is relatively independent of the energy supplied. Regarding the measurements performed in Agar Agar, we observed a significantly lower error compared to the measurements taken in the soil: from 10% for the soil measurements to 4% in the Agar Agar. For the measurements made in air, the error decreased to 1%. For the measurements made in soil, in solution of Agar Agar and in air, we concluded that the decrease of the measurements errors performed in each of them occurs due to a changing in the contact between the sensor and the media during the measurements, because the soil changes its volume when it begins to lose moisture, leading to a decreased surface contact with the sensor. This error can also be due to the variation of soil density that occurs during the tests. We also observed that for the best use of this sensor in different ranges of soil moisture there is a need to change the applied power due to the higher sensitivity of the sensor for moisture content below 30%, needing an increase in the amount of this power to obtain a better sensitivity to humidity above 30% / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica