Protótipo Contador de Sementes de Baixo Custo Paulo F. E. Paim1
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Protótipo Contador de Sementes de Baixo Custo Paulo F. E. Paim1
Protótipo Contador de Sementes de Baixo Custo Paulo F. E. Paim1, Cristiano Galafassi1, Rogério R. de Vargas1, Alexandre Russini2, Carlos Alexandre Romani1 1 Laboratório de Sistemas Inteligentes e Modelagem (LabSIM), Universidade Federal do Pampa, Itaqui, Rio Grande do Sul, Brasil, [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] 2 Laboratório de Máquinas (LabMaq), Universidade Federal do Pampa, Itaqui, Rio Grande do Sul, Brasil, [email protected] RESUMO A contagem de sementes é uma técnica largamente utilizada em diversos âmbitos. Os equipamentos geralmente possuem um custo relativamente elevado para fins de pesquisa e pequenos produtores. O presente trabalho propõe e discute um protótipo para a contagem de sementes que utiliza componentes de baixo custo e resultados satisfatórios. PALAVRAS-CHAVE: Microcontroladores, Contadora de Sementes, Embarcado. INTRODUÇÃO Na pesquisa de melhoramento de plantas, é frequentemente necessário contar sementes. As contagens são necessários principalmente para determinar o número de sementes por planta ou parcela em estudos de reprodução genética, e para determinar o peso médio por semente no material a ser processado. Vários outros usos para contagem de sementes podem ocorrer, particularmente em pesquisa sobre a qualidade do produto final de sementes (GOULDEN; MASON, 1957). No decorrer de pesquisas em características de sementes, é feito uso de um método de determinação do tamanho médio de sementes através da pesagem de um número conhecido e geralmente, relativamente grande, de sementes individuais. A contagem de tais lotes é um processo tedioso que consome muito tempo e, especialmente quando trata-se de pequenas sementes, é propenso a erro do operador. Um estudo de técnicas para a contagem de sementes, com especial referência às sementes de cereais, remetem para 1947 e continuam até o presente momento (CARLOW, 1968). Comercialmente existem contadoras de sementes que são ideais para grãos. Estas são largamente utilizados em toda a indústria de sementes como por exemplo os modelos SLY da WELFULL GROUP CO.,LTD onde o preço varia entre 200 a 300 dólares (mais taxas de importação e frete). Produtores de sementes, criadores e viveiros têm igualmente aplicado tecnologias avançadas de contagem de semente. Entretanto, possuem um custo elevado para ser empregado afim de pesquisa ou para pequenos produtores. Em decorrência à ascensão tecnológica nos últimos anos, maior parte dos processos que realizamos diariamente dependem da interação com algum equipamento eletrônico, a maioria deles com sistemas integrados. O Arduino (PURDUM, 2012) é uma plataforma independente de prototipagem eletrônica de código aberto. É de baixo custo, dispõe de diversos sensores e outros aparatos de controle, além de possuir uma comunidade desenvolvedora grande e ativa. É de fácil utilização, ideal para a criação de dispositivos que permitam interação com o ambiente, dispositivos estes que utilizem como entrada sensores de temperatura, luz, som etc., e como saída leds, motores, displays, alto-falantes etc., criando desta forma possibilidades ilimitadas. Analisando a importância da contagem de sementes e pelo custo elevado desses produtos comercializados, este trabalho propõe construir uma contadora de sementes de baixo custo com alto grau de precisão, como pode ser visto na próxima seção. MATERIAL E MÉTODOS O protótipo é composto por três componentes principais: (a) Mecanismo Dosador, (b) módulo de processamento e (c) célula de leitura. A Figura 1 mostra os dispositivos utilizados para a montagem da proposta de uma contadora de sementes. Figura 1 – Dispositivos utilizados: dosadora de sementes, microcontrolador e sensor de luminosidade. (a) Mecanismo dosador. (b) Módulo de processamento. Fonte: (Autor, 2015) (c) Componentes da célula de leitura. Neste protótipo utilizou-se um mecanismo dosador completo de uso comercial (Figura 1 (a)). O módulo de processamento consiste em um arduino nano (Figura 1 (b)) que será integrado a célula de leitura. Por sua vez, a célula de leitura é composta por um led de alta intensidade branco e por um conjunto de resistores LDR (Light Dependent Resistor) (Figura 1 (c)). O LDR pode ser definido como um resistor cuja resistência varia conforme a intensidade da luz incidente, de forma que à medida que a intensidade da luz aumenta, a sua resistência diminui. A célula de leitura consiste na disposição dos resistores em linha no tubo condutor de sementes, de modo que o led proporcione uma resistência elétrica artificial constante. O módulo de processamento irá avaliar a intensidade de iluminação entre os resistores e led. A contagem dar-se-á a partir do momento que o grão influenciar na intensidade da iluminação. RESULTADOS E DISCUSSÃO O primeiro protótipo de contagem de sementes desenvolvido (Figura 2) consiste em um LDR posicionado em frente a um led de alta intensidade ligados a um arduino mega. A contagem se dá quando um grão interfere na intensidade de luminosidade captada pelo LDR. Figura 2 – Primeiro protótipo de contador de sementes. Fonte: (Autor, 2015) Em testes empíricos com o primeiro protótipo (Figura 2) obteve-se taxas de precisão de 100%, poucos grãos por minuto. Identificou-se que a utilização de um único LDR diminui a área de abrangência, de modo que um grão pode passar ao lado do sensor e causar pouca variação na luminosidade. Adaptações no algoritmo de contagem permitiram aumentar a taxa de precisão, mas ainda faz-se necessário um protótipo que tenha maior área de abrangência. A segunda versão do protótipo, possuirá um tubo condutor de sementes perpendicular ao mecanismo dosador onde os sensores são fixados paralelamente. Isto proporciona a redução do ricocheteamento no fluxo das sementes até a saída. Aliando o tubo condutor à disposição dos LDRs, busca-se reduzir ao máximo a imprecisão na contagem das sementes. Dessa forma, espera-se que o aprimoramento do modelo permita o aumento da taxa de sementes por minuto sem reduzir consideravelmente a qualidade da contagem, chegando a 99,5% de precisão com uma taxa de contagem de 6 mil sementes por minuto, utilizando componentes de baixo custo, equiparando-se a medidas obtidas em equipamentos comerciais. CONCLUSÕES Neste projeto discutiu-se um protótipo de um sistema de contagem de sementes com microcontroladores e sensores que pode facilmente ser embarcado, de modo que controlem de forma eficiente e eficaz todas as atividades inerentes à contagem de sementes. Desse modo, busca-se contribuir no âmbito dos estudos relativos a pesquisa na agropecuária, tema esse abordado largamente por pesquisadores nessa instituição e de impacto direto na melhoria nas técnicas utilizadas nessa cultura, sabidamente de grande interesse na região. AGRADECIMENTOS Gostaríamos de expressar nosso agradecimento à Stara S/A - Indústria de Implementos Agrícolas pela doação da dosadora mecânica de sementes de discos horizontais. REFERÊNCIAS GOULDEN, C. H. e MASON, W. J. An Electronic Seed Counter. Agricultural Institute of Canada. 84-87. 1957. CARLOW, C.A. An electronic seed counter. Journal of Agricultural Engineering Research. 187-189, 1968. PURDUM, J. Beginning C for Arduino: Learn C Programming for the Arduino (1st ed.). Apress, Berkely, CA, USA, 2012.