Avaliação do método capacitivo de placas coplanares para determinação de umidade dos grãos de soja em movimento

Orientador : Prof. Dr. Eduardo Parente RibeiroDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 28/06/2013Bibliografia fls. 99-102Área de concentração: Sistema eletrônicosResumo: A medição do teor de umidade de grãos é um processo de fundamental importância para a cadeia produtiva da soja e outros cultivares. A quantidade de água contida nos grãos é determinante, desde a fase de colheita da soja, para garantir a sua conservação, qualidade e preço final. Diversos métodos de medida podem ser utilizados para determinar a umidade dos grãos de soja. Os métodos diretos são mais precisos, porém dispendiam muito tempo para se determinar a quantidade de água contida nos grãos, não sendo, portanto, um método viável para um sistema de medição em malha-fechada. Os métodos indiretos, baseados na correlação de grandezas elétricas com a variação da quantidade de água contida nos grãos, são os mais utilizados, com medidores práticos já desenvolvidos e estudos apresentando resultados cada vez mais promissores. O método capacitivo é um dos métodos indiretos mais conhecidos, pois a medida capacitiva apresenta boa estabilidade e correlação com o teor de umidade dos grãos de soja. Este trabalho analisa a aplicação de um sensor capacitivo de placas coplanares para realizar a medida do teor de umidade dos grãos de soja em movimento, simulando-se as condições de movimentação dos grãos em um secador. O estudo visa estimar os desvios que a movimentação dos grãos causa no processo de medida. Para desenvolver este trabalho, foi projetado um sensor de placas coplanares a partir de simulações utilizando o Método dos Elementos Finitos no Domínio do Tempo. Foram medidos os parâmetros de impedância do sensor com a soja em movimento e parada, em diferentes níveis de umidade e frequências de medição. O sensor capacitivo de placas coplanares desenvolvido neste trabalho, mostrou-se uma boa opção para se determinar a umidade de grãos de soja em movimento.Abstract: The moisture content measurement is an essential process for the soybean's production chain and other cultivars. Measuring the water content in seeds since their harvest phase is crucial to ensure their preservation, quality and final price. Several measurement methods are applicable for the determination of the soybeans' moisture content. The direct methods have better accuracy, but they require additional time to determine the moisture content in the seeds. Therefore, these methods are not suitable for a closed-loop control system. The indirect methods, which are based on the correlation of seeds' electrical parameters with their moisture content, are generally used. Over the years, some practical meters were developed and presented promising results. The capacitive method is a wellknown indirect method, used by the industry from long time, since the capacitive measurements show good stability and correlation with the moisture content in grains and seeds. This research studies the coplanar plate capacitive sensor to measure the moisture content of soybeans in movement, simulating the conditions similar of a dryer. The study aims on estimating the deviations that the movement of the seeds causes on the measurement process. In order to develop this work, a coplanar capacitive sensor was designed based on simulations obtained using the Finite Element Time Domain method (FETD). The impedance parameters of the sensor were measured with the soybeans flowing around the coplanar capacitor. The impedance was measured at different measurement frequencies and soybeans' moisture content levels. The coplanar capacitive sensor developed in this work showed encouraging results when measuring the moisture content of soybeans in movement