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A comunicação entre os medidores e os sensores conectados na plataforma Arduino, descritos anteriormente na seção 3.1, foram por meio de um software desenvolvido na plataforma LabVIEW.

3.2.1 Software de aquisição de dados de instrumentos medidores e controle do processo de aeração

Para o sensoriamento de parâmetros físicos da água de irrigação foi desenvolvido um software para a aquisição de dados dos instrumentos seriais de medições. Ou seja, esses instrumentos fazem as medições e enviam os resultados por uma interface serial, sendo que os mesmos são recebidos pelo software desenvolvido nesse trabalho. Os instrumentos de medições utilizados são um medidor de oxigênio dissolvido, um medidor de pH e um condutivímetro que serão descritos a seguir. Além das medições, o software tem suporte para o controle de uma bomba de injeção de ar, sendo esse controle baseado na concentração do oxigênio dissolvido do reservatório.

No software desenvolvido é possível coletar dados de 3 dispositivos de sensoriamento simultaneamente e em tempo real. Estes instrumentos são conectados na porta serial de um computador, que será responsável pela transmissão e recepção dos dados. Após a conexão de cada instrumento, no software deve-se realizar a configuração de cada um deles para receber os dados corretamente.

A comunicação serial transmite os dados bit a bit por meio de um cabo conectado entre o instrumento e o computador. Em casos, onde a transmissão não percorre distâncias longas, maiores que 15 metros, os níveis lógicos operam entre 0 e 5 volts com velocidade de até 128 kbps. Esse padrão foi utilizado nesse projeto pela facilidade de comunicação, baixo custo e confiabilidade na transmissão dos dados.

A Figura 3 mostra a tela do geral do software, sendo esta a interface final que o usuário final irá interagir. Os três primeiros botões no canto superior esquerdo escritos “Porta Serial” são responsáveis pela configuração e identificação de cada instrumento. Por exemplo, se o medidor de pH estiver conectado na porta física de comunicação serial número 1 do computador, o mesmo deve ser indicado nas configurações referente a ele. Assim

ao clicar no botão “Porta Serial” o usuário fica encarregado de selecionar a porta de comunicação serial destinada a aquele instrumento. A identificação das portas seriais físicas pode ser feita previamente pelo usuário antes de conectar os aparelhos.

Figura 3. Tela do software que realiza a aquisição de dados dos instrumentos dotados de

comunicação serial e o controle de uma bomba de injeção de ar.

Abaixo dos botões de configuração serial estão as janelas que irão mostrar respectivamente os valores em tempo real dos parâmetros físicos coletados, sendo a concentração de oxigênio dissolvido mostrado em mg/L, o pH como sendo uma medida adimensional e a condutividade elétrica em três escalas: 200 µS (nesta escala faz a medição da condutividade elétrica entre 0,1 a 199,9 µS), 2 mS (0,2 a 1,999 mS) e 20 mS (2 a 19,99 mS).

Na janela nomeada “Amostragem” o usuário determina o tempo entre cada coleta. Neste caso, o software coleta os dados dos instrumentos e acrescenta a data e a hora que foram coletados no intervalo mínimo de 1 segundo.

O último bloco está localizado os comandos para configurar o controle da bomba de injeção de ar. Neste campo, o usuário determina o limite máximo e o mínimo desejado da concentração de oxigênio dissolvido na água de irrigação. Assim, com base nesses limites, a bomba é ligada e desligada automaticamente mantendo a concentração de oxigênio dissolvido na faixa desejada. E, por final, o botão “Parar” responsável por finalizar a aquisição de dados e concluir a operação do software.

3.2.1.1 Software para análise de dados dos medidores

Na Figura 4 é mostrado um programa desenvolvido no LabVIEW, com a finalidade de verificar como o instrumento de medições estrutura os dados que serão enviados para o computador. Esses dados são enviados na forma de um conjunto de caracteres alfanuméricos, chamado string, e devem ser decompostos e analisados pelo computador a fim de se separar as informações do mesmo.

Figura 4. Subrotina de tratamento de string.

Esse software trata as strings que são enviadas pelos medidores de oxigênio dissolvido, pH e de condutividade elétrica. Deste modo, a string de controle recebida pelo software é reconhecida e desmembrada para se obter as informações desejadas. Por exemplo, por meio da string de controle é possível identificar a unidade que o instrumento está enviando as informações, no caso do oxigênio dissolvido na água pode ser expresso em mg/L ou em porcentagem.

Esse software foi inserido como uma rotina no software responsável pela aquisição de dados dos medidores com saída para comunicação serial. Assim, ao se estabelecer a conexão entre software e medidores, o recebimento da string é feito automaticamente sendo os dados tratados e manipulados da forma desejada, tanto para mostrar na tela do software ou para serem armazenados em arquivos de texto.

3.2.1.2 Circuito elétrico acionador de carga

Na Figura 5 é mostrado o módulo elétrico acionador de carga utilizado neste trabalho. O módulo possui 4 canais, com leds indicadores de estado, ou seja, mostram se estão acionados ou não. Cada relé conta ainda com um diodo de proteção contra descargas elétricas e cada um suporta 250 volts de corrente alternada e 30 volts de corrente direta, ambos com 10 A de corrente. É alimentado com uma tensão de 5 volts que pode ser recebido do próprio Arduino ou de uma fonte externa.

Este módulo trabalha em conjunto com o hardware do Arduino e o software que foi desenvolvido para o controle da aeração da água do reservatório, descrito no capítulo 4.1.1. Normalmente trabalha em estado alto, ou seja, é ativado quando ele recebe o estado baixo (LOW) e assim o relé é acionado. Este comando é enviado do software para o Arduino e o Arduino se encarrega de enviar o comando de estado para o módulo.

Figura 5. Módulo de hardware com circuito acionador de carga.

Portanto, o controlador do processo de aeração é o conjunto de dois hardwares (plataforma Arduino + módulo de relé) e um software. Sendo o software responsável pela identificação do momento de enviar o comando de ligar ou desligar ao módulo que continuamente estará recebendo as medições do medidor de oxigênio dissolvido da água do reservatório.