Desenvolvimento de um sistema de controle eletro-mecanico para dosador de fertilizantes
Angel Pontin Garcia
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP G165d
[Development of an electro-mechanical control system for fertilizer distributor]
Campinas, SP : [s.n.], 2007.
100 p. : il.
Orientador: Nelson Luis Cappelli
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola
Resumo: A utilização do sistema de plantio direto, no Brasil, em grande escala fez com que fosse necessário o desenvolvimento de equipamentos específicos na implementação da cultura. Estes equipamentos são basicamente constituídos de diversos conjuntos mecânicos que realizam as operações de...
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Resumo: A utilização do sistema de plantio direto, no Brasil, em grande escala fez com que fosse necessário o desenvolvimento de equipamentos específicos na implementação da cultura. Estes equipamentos são basicamente constituídos de diversos conjuntos mecânicos que realizam as operações de semeadura e dosagem de fertilizante. Contudo, os mecanismos, no que tange a aplicação de fertilizante, se mostram pouco precisos e de difícil regulagem de operação. Sistemas de acionamento elétrico e controle eletrônico seriam uma opção relevante na substituição de certos conjuntos mecânicos existentes de semeadora-adubadora. Os objetivos básicos deste trabalho foram: projetar, construir e avaliar um conjunto eletromecânico para dosagem de fertilizantes sólidos. O conjunto de aplicação de fertilizante projetado conta com um sistema controlador que tem a capacidade de variar a velocidade de rotação do motor elétrico conforme se modificam as condições de trabalho. O sistema possui um microcontrolador que, utilizando-se dos dados de velocidade e dos dados configurados pelo operador, é capaz de atuar na velocidade de rotação do motor de acionamento do dosador, com isso aplicando, de maneira controlada, o fertilizante no solo. Foi realizada a caracterização das propriedades físicas do fertilizante a fim de que os ensaios para definição do modelo matemático do dosador de fertilizantes pudessem ser feitos na bancada de teste. A modelagem matemática deste foi obtida por meio dos modelos: fatorial, central composto - linear e central composto ¿ quadrático. Para o monitoramento da taxa de aplicação do sistema de controle em tempo real foi desenvolvido um sistema de aquisição de dados. Este conta com um programa para a aquisição dos dados, desenvolvido em LabView 7. O sistema físico de aquisição foi constituído por uma célula de carga. O processamento dos dados teve por objetivo separar dos sinais originais apenas as informações desejadas sobre o processo. Com os parâmetros de projeto definidos pode-se desenvolver o programa de controle do sistema. O software foi escrito em linguagem C devido à maior facilidade de programação. No período de desenvolvimento do programa foi utilizado o software Proteus, para realizar simulações. Para maior facilidade no desenvolvimento do software optou-se em dividi-lo em partes menores. Posteriormente, com as partes desenvolvidas foi implementado todo o sistema em um único programa. Durante a realização do teste preliminar de avaliação do protótipo observou-se que o sinal de saída (PWM) apresenta uma componente de alta freqüência que pode influenciar no funcionamento do sistema de controle. Com o intuito de reduzir tal sinal alta freqüência foidimensionado um filtro do tipo passa-baixa. No teste estático o valor de desvio médio relativo (DRM) se apresentou adequado, com valores entre 0,8 e 11,4 % para o sistema operando com uma taxa de aplicação de 100 e 50 kg.ha-1 respectivamente. Por meio do teste dinâmico pôde-se verificar que o equipamento respondeu de forma adequada ao sinal de excitação. Desta forma, o sistema de controle atuou de forma rápida à possíveis variações de velocidade. O protótipo desenvolvido satisfez as condições pré-estabelecidas e se mostrou um equipamento robusto e de fácil operação. O aplicativo computacional desenvolvido conseguiu, de forma adequada, controlar o mecanismo de dosagem de fertilizante
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Abstract: In Brazil, the use of no-tillage system in large-scale made with the development of a specific equipment in the implementation of the culture very necessary. These equipments are basically constituted of many mechanical sets that carry through the operations of seed plantation and...
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Abstract: In Brazil, the use of no-tillage system in large-scale made with the development of a specific equipment in the implementation of the culture very necessary. These equipments are basically constituted of many mechanical sets that carry through the operations of seed plantation and fertilizer dosage. However, the mechanisms, which refer to the fertilizer application, showed less precision and more difficult regulation of operation. Systems of electric power demand and electronic control would be an excellent option in the substitution of some existing mechanical sets of sowing-fertilizer distributor. The basic goals of this study were to project, to construct and to evaluate an electromechanical set for dosage of solid fertilizers. The fertilizer set application project had a controlling system that had the capacity to change the speed of rotation of the electric engine as modifies the work conditions. The system has a microcontroller that, using the data of speed and the data configured by operator, is capable to act in the speed of rotation of the engine of power demand of the fertilizer, with this applying, in controlled way, the fertilizer in the ground. It was made the characterization of the physical properties of the fertilizer so that the assays for definition of the mathematical model of the fertilizer distributor could be made in the test table. The mathematical modeling of this was gotten by factorial, composed central office - linear and central composition ¿ quadratic models. For the monitoring of the application tax of the control system in real time it was developed a system of acquisition of data. This system had, initially, one program for the data acquisition, developed in LabView 7. The physical system of acquisition was constituted by a load cell. The processing of the data had the goal to separate from the original signals only the information desired about the process. With the defined project parameters the program of control of the system could be developed. Software was written in language C because it was easier for programming. In the period of development of the program it was used Proteus software, to carry through simulation. For easiness in the development of software, it was divided it in lesser parts. Later, with the parts developed the system was implemented in an only program. During the accomplishment of the evaluation preliminary test of the archetype, it was observed an exit signal (PWM) presents one component of high frequency that can influence in the functioning of the control system. With intention to reduce such high frequency signal, it was created a low-pass filter. In the static test the DRM value was 0,8 to 11,4 % for the operate system application rate of 100 e 50 kg.ha-1 respectively. In the dynamic test the equipment showed a suitable behavior with the excitation sign. The control system had a fast action with speed changes. The prototype developed fulfilled the initial conditions and were considered robust equipment for easy utilization. The software developed was succeed in controlling the fertilizer dosage
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