Desenvolvimento de um sensor de umidade do solo utilizando DGS baseado na geometria matrioska

Abstract

Os sensores são dispositivos essenciais, por suas aplicações na automação de processos. Entre essas aplicações, a quantificação da umidade é um parâmetro de suma importância para determinação das características de uma massa de solo. A partir da umidade do solo é possível gerir de maneira adequada a utilização da água na agricultura, acompanhar a evolução das bacias hidrográficas, prever deslizamentos de terra, estimar o efeito de inundações etc. Especificamente, na agricultura de precisão, os sensores de umidade do solo, têm a função de diminuir o desperdício de água e promover uma irrigação mais eficiente, evitando o estresse hídrico das plantas. Ainda assim, mesmo atualmente, a medição da umidade do solo na agricultura é limitada a um pequeno número de sensores, cujo uso é reduzido, decorrência do seu pequeno volume de amostragem, do custo relativamente alto, da necessidade de contato próximo ao solo e do baixo desempenho em solos salinos e pedregosos. A partir de estudos realizados no Grupo de Telecomunicações e Eletromagnetismo Aplicado, do Instituto Federal da Paraíba (GTEMA-IFPB), foi desenvolvido um sensor utilizando uma estrutura com defeito no plano terra, DGS (Defected Ground Structure), baseado na geometria matrioska, tendo sido aplicado em misturas líquidas. Nesta dissertação é apresentado o desenvolvimento de sensor de umidade do solo utilizando DGS baseado na geometria matrioska. Quando comparado com o sensor anterior, duas características principais devem ser destacadas: o formato em U, possibilitando a inserção do sensor dentro do solo, e o ponto de medição na resposta de frequência, que utiliza - 6 dB, evitando a não tão bem definida região da frequência de ressonância. Três protótipos foram fabricados e aplicados a três substratos de solo. Um substrato de areia de construção, formado por areia de quartzo. Um substrato de areia de praia, formado por neossolo quartizarênico e um substrato de terra de jardim, formado por matéria orgânica, areia de quartzo e calcário dolomítico. Os protótipos obtiveram uma boa resolução entre os estados seco e saturado.