Posta a punt d'un sensor capacitiu per a l'avaluació de la distribució de líquid en polvoritzadors hidropneumàtics
Tutor / Supervisor
Hornero, Gemma
Student
Ribas Martín, Laura
Document type
Bachelor thesis
Date
2024
rights
Open Access
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
Plant protection products can have a negative impact on the environment and human health, requiring sustainable use. Traditional methods for assessing the efficiency of treatments are costly and inaccessible, so capacitive sensors emerge as a promising alternative in precision agriculture. The main objective of this Final Degree Project is to develop a measurement system capable of accurately detecting the water content in the aerial part of the crops using capacitive sensors. The methodological approach involves the adaptation of an existing system, the optimization of its software and hardware, laboratory characterization and validation through field tests. The capacitive sensor RC-SP1K is used as the central element of the system, which merges with an electronic conditioning and data acquisition system based on Arduino and LabVIEW. In addition, specific assembly structures are developed to ensure sensor stability and protect electronics. Experimental tests show high sensitivity and precision by the sensor in detecting changes in soil water content, even in minimal humidity ranges. In addition, its rapid response to sudden variations in the volume of water is highlighted. In terms of practical applicability, the developed system offers significant advantages compared to tracers, hydrosensitive papers, and vertical bench, as it provides detailed information on the spatial and temporal distribution of the liquid, making it a more versatile and effective technology.
Els productes fitosanitaris poden tenir un impacte negatiu en el medi ambient i la salut humana, requerint que se'n faci un ús sostenible. Els mètodes tradicionals per avaluar l'eficiència dels tractaments són costosos i poc accessibles, per això els sensors capacitius emergeixen com una alternativa prometedora en l'agricultura de precisió. L'objectiu principal d'aquest Treball de Fi de Grau és desenvolupar un sistema de mesura capaç de detectar amb precisió el contingut d'aigua en la part aèria dels cultius utilitzant sensors capacitius. L'enfocament metodològic implica l'adaptació d'un sistema existent, l'optimització del seu programari i maquinari, la caracterització en laboratori i la validació mitjançant proves de camp. S'utilitza el sensor capacitiu RC-SP1K com a element central del sistema, el qual es fusiona amb un sistema de condicionament electrònic i adquisició de dades basat en Arduino i LabVIEW. A més, es desenvolupen estructures de muntatge específiques per a garantir l'estabilitat dels sensors i protegir l'electrònica. Les proves experimentals mostren una alta sensibilitat i precisió per part del sensor en la detecció de canvis en el contingut d'aigua del sòl, fins i tot en rangs d'humitat mínims. A més, es destaca la seva ràpida resposta davant variacions sobtades en el volum d'aigua. En termes d'aplicabilitat pràctica, el sistema desenvolupat ofereix avantatges significatius en comparació amb els traçadors, els papers hidrosensibles i el banc vertical, atès que proporciona informació detallada sobre la distribució espacial i temporal del líquid, convertint-lo en una tecnologia més versàtil i efectiva.
Los productos fitosanitarios pueden tener un impacto negativo en el medio ambiente y la salud humana, requiriendo que se haga un uso sostenible. Los métodos tradicionales para evaluar la eficiencia de los tratamientos son costosos y poco accesibles, por eso los sensores capacitivos emergen como una alternativa prometedora en la agricultura de precisión. El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado es desarrollar un sistema de medida capaz de detectar con precisión el contenido de agua en la parte aérea de los cultivos utilizando sensores capacitivos. El enfoque metodológico implica la adaptación de un sistema existente, la optimización de su software y hardware, la caracterización en laboratorio y la validación mediante pruebas de campo. Se utiliza el sensor capacitivo RC-SP1K como elemento central del sistema, el cual se fusiona con un sistema de acondicionamiento electrónico y adquisición de datos basado en Arduino y LabVIEW. Además, se desarrollan estructuras de montaje específicas para garantizar la estabilidad de los sensores y proteger la electrónica. Las pruebas experimentales muestran una alta sensibilidad y precisión por parte del sensor en la detección de cambios en el contenido de agua del suelo, incluso en rangos de humedad mínimos. Además, se destaca su rápida respuesta ante variaciones repentinas en el volumen de agua. En términos de aplicabilidad práctica, el sistema desarrollado ofrece ventajas significativas en comparación con los trazadores, los papeles hidrosensibles y el banco vertical, dado que proporciona información detallada sobre la distribución espacial y temporal del líquido, convirtiéndolo en una tecnología más versátil y efectiva.
Participating teacher
- Hornero, Gemma