Development of a low-cost, automated system for collecting and storing climate data: applications in an agricultural environment

As variáveis climáticas como temperatura do ar, umidade relativa do ar e radiação solar exercem grande influência sobre a produção agrícola, sendo capazes de ocasionar perdas durante o processo produtivo, acarretando em um aumento considerável no preço do produto final. Desse modo, a presente pesquisa teve por objetivo, desenvolver um sistema automatizado de baixo custo, tendo como base o microcontrolador Basic Step 1, o qual gerenciou um circuito eletrônico capaz de coletar e armazenar dados das respectivas variáveis climáticas, em um dispositivo de memória flash com conexão USB (pen drive). Além disso, o equipamento conta com o Data Basic - Software, o qual foi elaborado de modo a permitir ao usuário a análise dos dados coletados, com fácil visualização, devido à sua interface gráfica, bem como seu manuseio pelo fato de estabelecer uma conexão com planilha eletrônica (EXCEL). Os resultados mostraram a viabilidade do uso do sistema automatizado (Data-Basic) o qual funcionou com regularidade e precisão ao coletar e armazenar o sinal de tensão contínua enviado pelos 3 sensores. Assim, os dados coletados pelos sensores de umidade relativa do ar e temperatura, HIH 4000 e LM35, respectivamente demonstraram-se confiáveis, evidenciando a viabilidade do uso do equipamento, embora o sensor de radiação solar tenha demonstrado fragilidade e necessidade de uma pré-calibração antes de sua instalação. O custo de montagem do equipamento foi cerca de 50% menor em relação aos data loggers portáteis e apresentou fácil manutenção, pois permite a troca de placas como a do Basic Step1 ou do módulo de gravação PenBS, sem contar que os sensores são externos o que facilita também sua substituição caso seja necessário. Desse modo, pôde-se concluir a viabilidade de utilização deste instrumento mediante o seu baixo custo de produção, porém para longos períodos de coleta, recomenda-se a utilização de uma bateria externa a fim de se evitar a perda de dados pela falta de energia da rede elétrica, além disso, durante o processo de instalação, devem ser tomadas precauções no sentido de evitar a oxidação dos sensores e erros de medida, que podem afetar diretamente a qualidade dos dados coletados.Climate variables such as air temperature, air humidity and solar radiation have a significant impact on agricultural yield. These variables affect the production process, and have a considerable influence on final product prices. The objective of this research, therefore, was to develop a low-cost, automated system, based on the Basic Step 1 microcontroller, to collect and store climate data in a flash memory device with USB connection (pen drive). In addition, the system includes the Data Basic Software, developed to enable the user to visualize the data in a graphical user interface and to manipulate the data in a spreadsheet (EXCEL). The results demonstrated the viability of the automated system (Data-Basic), which worked with regularity and precision in measuring and storing continuous voltage signals from 3 sensors. The measured data from the air humidity and temperature sensors, HIH4000 and LM35, were reliable, showing the viability of the system, while the radiation sensor was fragile and required pre calibration before installation. The cost of mounting the equipment was approximately 50% of that of a portable data logger. The system is easy to maintain, allows for the replacement of elements such as the microcontroller (Basic Step 1) or the storage module (PenBS), and has external sensors which can be replaced if necessary. It is feasibility to use this tool because of its low production cost. However, for extended periods of data collection, it is recommended that an external battery be added to prevent data loss during power outages. During the installation process, precautions should be taken to prevent the oxidation of the sensors, which would result in measurement errors, directly affect the quality of data collected