Descrição matemática do protocolo NE-555 para um sistema inteligente de irrigação. O protocolo resolve o problema de interferências eletromagnéticas na transmissão de dados analógicos por meio de fios, a longas distâncias do Arduino.

1. 1
Alexandre Aravécchia
a r a v e c c h i a @ g m a i l . c o m
Projetista
Catequizador GNU-Linux
Sistema Inteligente de Irrigação

2. 2
Almir Bispo Filho
Sistema Inteligente de Irrigação
Daniel Oraculo X
Rui Viana
Celso Eiji Ito

3. 3
Objetivos
Aumentar a oferta de tecnologia aberta no meio rural

4. 4
Objetivos
Racionalizar o uso da água: recurso cada vez mais
excasso!

5. 5
Justificativa
●
Água: recurso cada vez mais excasso!
●
80% da comida mundial é produzida por pequenos agricultores.
●
80% do mercado mundial de alimentos é controlado por 10 corporações,
assim como a tecnologia disponibilizada para o produtor rural.
●
Pequeno agricultor pressionado a adquirir tecnologia proprietária
visando obter maior produtividade, porém a tecnologia proprietária não
se traduz em retorno financeiro.
●
Tecnologia rural visa lucros para as corporações, e não atender os
interesses do produtor rural.
●
Tecnologia proprietária: em geral é obsoleta, cara e inadequada para a
realidade do agronegócio brasileiro.
●
Tecnologia livre: oferta x demanda.

6. 6
Software e hardware proprietários são criados ou
financiados por grandes empresas para gerar lucros aos
acionistas dessas empresas, dominando o mercado por meio
de monopólios ou oligopólios, ao longo de toda a cadeia de
produção e consumo.
Justificativa

7. 7
Software e hardware LIVRES são criados por comunidades
de usuários para atender as exigências dos usuários.
Justificativa

8. 10
Como fazer

9. 11
Dificuldades técnicas
1.Transmissão de corrente contínua a longas distâncias.
2.Necessidade de utilizar mais dispositivos do que o
Arduino suporta.
3.Custo de transmissão de dados sem fios.

10. 12
Necessidades técnicas
Ler umidade,
Temperatura,
Luminosidade,
Hora, data, etc.
Processar
leituras
e tomar
decisões
lógicas
Acionar
dispositivos
de
controle de
irrigação
e fazer registros
diversos
Entrada Processamento Saída

11. 13
Seja um quadrado ideal...

12. 14
Seja um campo de futebol ideal...
Sensor de
umidade

13. 15
Seja um campo de futebol ideal...
Sensor de
umidade

14. 16
Seja um campo de futebol ideal...
Sensor de
umidade

15. 17
Leitura de um sinal analógico
Resistor
R1=10 K
R2=?
+5V
Gnd

16. 18
Leitura de um sinal analógico
Resistor
R1=10 K
R2=?
+5V
Gnd
Perda de corrente contínua ao longo do condutor
Interferências eletromagnéticas

17. 19
Leitura de um sinal analógico
Perdas e interferências no sentido da amplitude
Período (tempo) mantém-se inalterado

18. 20
Conversão de uma leitura analógica em sinal digital
Analógico Frequência digital Processamento Analógico

19. 21
Oscilador NE-555 modo astável
periodo
f =
1.44
(R1+(2∗R2))∗C1

20. 22
Oscilador NE-555 modo astável
Constante
Constante
Variável
f =
1.44
(R1+(2∗R2))∗C1

21. 23
Temperatura em função da resistência
(a → 0)

22. 24
Temperatura em função da resistência
1
K
=
( 1
K0
)+(ln
(R
R0
)
B
)
NTC 100kΩ → 25 ºC
B ~ 4000
Temperatura característica: 25ºC (298K)
Fator Beta
Resistência característica: 100kΩ a 25ºC
Resistência
Temperatura

23. 25
Temperatura em função da resistência
1
K
=
( 1
K0
)+(ln
(R
R0
)
B
) K=
1
( 1
K0
)+(ln
( R
R0
)
B
)NTC 100kΩ → 25 ºC
B ~ 4000

24. 26
Temperatura em função da resistência
K=
1
( 1
298 )+(ln( R
100000 )
4000
)NTC 100kΩ → 25 ºC
B ~ 4000
1
K
=
( 1
K0
)+(ln
(R
R0
)
B
)
Temperatura característica: 25ºC (298K)
Fator Beta
Resistência característica: 100kΩ a 25ºC
Resistência
Temperatura

25. 27
Resistência em função da frequência de onda
f =
1.44
(R1+(2∗R2))∗C1
periodo
Arduino:
função pulseIn()

26. 28
Resistência em função do período de onda
f =
1.44
(R1+(2∗R2))∗C1
T=
1
f
periodo
Arduino:
função pulseIn()

27. 29
Resistência em função do período de onda
f =
1.44
(R1+(2∗R2))∗C1
T=
(R1+(2∗R2))∗C1
1.44
T=
1
f
periodo
Arduino:
função pulseIn()

28. 30
Resistência em função do período de onda
f =
1.44
(R1+(2∗R2))∗C1
T=
(R1+(2∗R2))∗C1
1.44
1.44∗T
C1
=R1+(2∗R2)
T=
1
f
periodo
Arduino:
função pulseIn()

29. 31
Resistência em função do período de onda
f =
1.44
(R1+(2∗R2))∗C1
T=
(R1+(2∗R2))∗C1
1.44
1.44∗T
C1
=R1+(2∗R2)
T=
1
f
R1=
(1.44∗T
C1
)−(2∗R2)
periodo
Arduino:
função pulseIn()

30. 32
Resistência em função do período de onda
Temperatura em função da resistência
NTC 100kΩ → 25 ºC
B ~ 4000 Celsius = (Kelvin - 273) ºC
R1=
(1.44∗T
C1
)−(2∗R2)
K=
1
( 1
K0
)+(ln
( R
R0
)
B
)

31. 33
Resistência em função do período de onda
Temperatura em função da resistência
NTC 100kΩ → 25 ºC
B ~ 4000 Celsius = (Kelvin - 273) ºC
R1=
(1.44∗T
C1
)−(2∗R2)
K=
1
( 1
K0
)+(ln
(R1
R0
)
B
)

32. 34
Resistência em função do período de onda
Temperatura em função da resistência
NTC 100kΩ → 25 ºC
B ~ 4000
Celsius=
(
1
( 1
K0
)+(ln((1.44∗T
C1
)−(2∗R2)
R0
)
B
))
−273

33. 35
Resistência em função do período de onda
Temperatura em função da resistência
NTC 100kΩ → 25 ºC
B ~ 4000
Celsius=
(
1
( 1
K0
)+(ln((1.44∗T
C1
)−(2∗R2)
R0
)
B
))
−273

34. 36
Resistência em função do período de onda
Temperatura em função da resistência
NTC 100kΩ → 25 ºC
B ~ 4000
Celsius=(( 1
K0
)+(ln((1.44∗T
C1
)−(2∗R2)
R0
)
B
))
−1
−273

35. 37
Na prática!

36. 38

37. 39
LM393: Sensor de umidade de solo

38. 40
Termistor como divisor de corrente
Fonte
Corrente menor que da fonte,
proporcional a temperatura

39. 41
LM393 como divisor de tensão
analogRead(A0)
LM393
NE-555 como oscilador controlado por tensão.

40. 42
CD-74HC-4051: o milagre da multiplicação de portas.

41. 43
Muitos sensores...
NE555 NE555 NE555NE555 NE555NE555 NE555 NE555
CD 4051
LM 317
Regulador
de tensão
12V
5V
controle → 5V
12V
5 V
12V
LM 317
dados → 5V
5 V

42. 44
Muitos sensores...
LM393
+
NE555
LM393
+
NE555
LM393
+
NE555
LM393
+
NE555
LM393
+
NE555
LM393
+
NE555
LM393
+
NE555
LM393
+
NE555
CD 4051
LM 317
Regulador
de tensão
12V
5V
12V
5 V
12V
LM 317
controle → 5V
dados → 5V
5 V

43. 45
Muitos sensores...
H2O H2O H2OH2O H2OH2O H2O H2O
CD 4051
5V
Controle manual
Umidade
Controle manual
Temperatura
Luminosidade
Sensor de Energia
T T TT TT T T
CD 4051
RTC

44. 46
Água!
H2O H2O H2OH2O H2OH2O H2O H2O
CD 4051
Umidade
Temperatura
Luz
Energia
T T TT TT T T
CD 4051
RTC
PCF 8574
ou
74 HC 595
Relay Relay Relay Relay Relay Relay Relay Relay
Solenóides
Sensores de umidade Termistores

45. 47
Processamento
Umidade maior?
Umidade menor?
Congelando?
Temperatura menor?
Temperatura maior?
Luminosidade
Alta
Luminosidade
Baixa
Verificar
Limites de
Temperatura e
Umidade

46. 48
...e todos os limites, if && || ! da vida...
Umidade maior?
Umidade menor?
Congelando?
Temperatura menor?
Temperatura maior?
0||1
Depende
da lavoura!0
1
1
1
1

47. 49
Internet da Roça!
Microservidor Web
Editor Web sincronizado
com Microservidor

48. 50
Internet das Coisas!

49. 51
tiodocomputador @ gmail . com
tiodocomputador . tumblr . com