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Title: Evaluation of low-cost capacitive moisture sensors in three types of soils in the cerrado, Brazil
Authors: Pereira, Rodrigo Moura
Sandri, Delvio
Silva Júnior, João José da
metadata.dc.identifier.orcid: https://orcid.org/0000-0002-0964-8079
https://orcid.org/0000-0002-0975-9916
https://orcid.org/0000-0001-7751-0488
metadata.dc.contributor.affiliation: University of Brasilia
University of Brasilia
University of Brasilia
Assunto:: Solos - umidade
Prototipagem
Issue Date: 19-Aug-2022
Publisher: Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa
Citation: PEREIRA, Rodrigo Moura; SANDRI, Delvio; SILVA JÚNIOR, João José da. Revista Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.30, p.262-272, 2022. DOI: https://doi.org/10.13083/reveng.v30i1.14017. Disponível em: https://periodicos.ufv.br/reveng/article/view/14017. Acesso em: 05 fev. 2024.
Abstract: Sensores de umidade do solo tem possibilitado novas soluções de automação e informatização na agricultura. Entretanto, sua utilização ainda necessita de calibrações para atestar sua acurácia na estimativa da umidade do solo. Assim, objetivou-se avaliar o sensor capacitivo SKU:SEN193 integrado ao microcontrolador Arduino. A calibração foi realizada a partir da relação entre a umidade volumétrica e a tensão de saída dos sensores em amostras deformadas de Latossolo Vermelho Amarelo (LVa), Neossolo Regolítico (NR) e Latossolo Vermelho (LV) da região do Cerrado, Distrito Federal, Brasil. A calibração dos sensores resultou em modelos polinomiais de segundo grau com R² entre 0,93 e 0,96 para LVa, 0,89 e 0,92 para NR e 0,86 e 0,88 para LV. O erro quadrático médio (RMSE) foi de 0,08, 0,12 e 0,15 cm3 .cm-3 para o LVa, NR e LV, respectivamente. Sensores atuando na tensão de operação de 5,00 V apresentam menor variabilidade de leituras com coeficiente de variação (CV) entre 0,21 e 1,54%, enquanto que sensores de 3,30 V apresentam CV’s entre 3,27 e 17,84%. Recomenda-se a calibração individual do sensor SKU:SEN193 para cada tipo de solo para obtenção de estimativas confiáveis do conteúdo de água em LVa, NR e LV
Abstract: Soil moisture sensors enabled new automation and computerization solutions in agriculture. However, its use still requires prior calibrations to attest its accuracy to estimate soil moisture. Thus, in this study a prototype for soil moisture monitoring was developed using the capacitive sensor SKU:SEN0193 integrated with the Arduino microcontroller. The prototype was calibrated based on the relationship between volumetric moisture and sensor output voltage in deformed samples of Red-yellow Latosol (RYL), Regolitic Neosol (RN), and Red Latosol (RL) of the Cerrado region, Federal District, Brazil. The calibration of sensors resulted in a second degree polynomial model with R² between 0.93 and 0.96 for RYL, 0.89 and 0.92 for RN, and 0.86 and 0.88 for RL. Root mean square errors (RMSE) of volumetric moisture were 0.08, 0.12, and 0.15 cm3 .cm-3 for RYL, RN, and RL, respectively. Sensors at operating voltage of 5.00 V showed less variability of readings, with coefficient of variation (CV) between 0.21 and 1.54%, while sensors at 3.30 V showed CVs between 3.27 and 17.84%. It is recommended to calibrate the SKU:SEN0193 for each soil type in order to obtain reliable estimates of water content for RYL, RN, and RL.
metadata.dc.description.unidade: Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária (FAV)
metadata.dc.description.ppg: Programa de Pós-Graduação em Agronomia
Licença:: This is an open access article under the CC BY license Creative Common.
DOI: https://doi.org/10.13083/reveng.v30i1.14017
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