Estudo e comparação do resistor dependente de luz (LDR), e do transistor 2N3055 para medida da radiação global incidente em campo

Abstract

A adoção da irrigação na cafeicultura brasileira esta em expansão e tem sido bem aceita pelos produtores devido ao aumento substancial da produtividade dos cafeeiros submetidos à esta técnica. (MARTINS et al, 2001) Porém deve-se ressaltar que o manejo eficiente desta água está se tornando cada vez mais importante, devido a limitada disponibilidade, o aumento da demanda e a tarifação da água em muitas regiões, estes fatos obrigam à otimização na utilização dos recursos hídricos disponíveis. Para um manejo adequado da irrigação, devemos partir da necessidade hídrica da cultura. Esse parâmetro é definido pela quantidade de água requerida para suprir as perdas ocasionadas pela transpiração da cultura e evaporação da água do solo, ou seja, a evapotranspiração. A radiação global incidente é o elemento de maior importância no processo evapotranspirométrico, uma vez que as condições reinantes no meio ambiente são, em grande parte, dependentes da radiação global incidente. A mensuração da radiação global incidente normalmente é feita através de piranômetros, mas o alto custo deste sensor impossibilita a ampla utilização do mesmo para atividades como a agricultura e justifica pesquisas para utilização de outros sensores mais econômicos na mensuração deste elemento. Este trabalho tem por objetivo avaliar e comparar o uso dos componentes eletrônicos de baixo custo resistor dependente de luz (LDR) e transistor 2N3055 como sensores de radiação global incidente, como alternativas ao uso de piranômetros. O LDR é um dispositivo semicondutor de dois terminais, cuja resistência varia linearmente com a intensidade de luz incidente. Os LDRs podem ser utilizados como sensores em relés fotoelétricos, fotômetros, sensores de presença, medidores de rotação (rpm), entre outros. O 2N3055 é um transistor NPN de alta potência, que apresenta um invólucro metálico, normalmente é utilizado em fontes de alimentação, amplificadores de áudio e controles de alta potência, retirando-se seu invólucro metálico e expondo sua junção NP à radiação solar, a impedância em seus terminais varia em função da intensidade luminosa. Os testes foram realizados no Campus da Universidade Federal de Viçosa no Departamento de Engenharia Agrícola. Utilizaram-se quatro LDRs com diâmetro de 5mm, 2 LDRs com diâmetro de 50mm com a mesma resistência a uma determinada intensidade de luminosidade e quatro transistores 2N3055. Estes componentes foram ligados a circuitos divisores de tensão e conectados a um sistema de aquisição de dados automático ligado a um computador. Para utilização do transistor, seu invólucro metálico foi substituído por uma lamínula de vidro de modo a deixar sua junção NP exposta à radiação global incidente. Para validação dos sensores em estudo, como sensor de radiação, foi conectado ao mesmo sistema de aquisição de dados um piranômetro da marca Lycor (sensor padrão). Os dados foram coletados em intervalos de 1 minuto no dia 17/02 de 2003. No período de coleta de dados, a variação da radiação global incidente foi de 0 a 1.229 W/m 2 . A radiação global incidente foi determinada através da equação x = 70203,52 * y, fornecida pelo fabricante, onde y é a milivoltagem proveniente do sensor padrão e x é a radiação global incidente em W/m 2 . Através da radiação calculada e das milivoltagens proveniente dos LDRs e transistores, determinou-se novas equações para o sensores em estudo. As medidas de milivoltagem (x) provenientes dos sensores tem correlação com a radiação global incidente (y): para o LDR com diâmetro de 50 mm, y = 0,0939x -2,2127 r 2 = 0,9909; para o LDR com diâmetro de 5 mm, y = 3,2447x -2,227 r 2 = 0,9961; e para o transistor 2N3055, y = -547,59x + 2570 r² = 0,9933. Os resultados preliminares demonstram que é possível, e economicamente viável, a utilização do LDR e transistor 2N3055 para medição da radiação global incidente. A variação na milivoltagem do transistor 2N3055 foi da ordem de 2 mV, enquanto que para os LDRs a variação na milivoltagem ficou na faixa de 0,2 mV para os de 5mm e 0,04 mV para os de 50mm. Outros teste terão que ser realizados, quanto a vida útil dos componentes, efeitos da poeira e umidade relativa sobre os mesmos.