TCC: Sistema de irrigação automático

4.1 – Planejamento

O planejamento definiu toda a base do projeto. Nesta fase foram realizadas pesquisas sobre irrigação automática, sensores resistivos, consumo elétrico, umidade ideal para diferentes tipos de solo e comportamento de bombas de pequena escala.

Principais definições técnicas:

Faixa de umidade ideal (30% a 100%): baseada em referências de irrigação para plantas ornamentais e hortaliças.
Intervalo de 5 segundos entre leituras: definido para equilibrar:
- ⦿ estabilidade da leitura (evita oscilações por água recém-bombeada),
- ⦿ menor desgaste do sensor (sensores resistivos oxidam com uso contínuo),
- ⦿ menor consumo de energia,
- ⦿ tempo adequado para absorção da água pelo solo.
Estrutura do sistema: Sensor → Arduino → Ponte H → Bomba.
Uso de caixa de proteção: necessário para prolongar a vida útil dos componentes e evitar curtos.
Display LCD: escolhido para monitoramento direto da umidade.

Essa etapa permitiu prever comportamentos, prevenir falhas e garantir que o protótipo fosse funcional e seguro.

4.2 – Programação

O código foi desenvolvido na IDE Arduino utilizando linguagem C++, integrando o sensor de umidade, controle da bomba via PWM, exibição de dados em LCD e alerta visual por LED. A lógica foi estruturada em três faixas de operação, garantindo segurança hídrica para a planta e proteção dos componentes.

Principais elementos programados:

Leitura analógica do sensor no pino A2.
Conversão da leitura para porcentagem usando a função map().
Controle da bomba de irrigação via PWM no pino 10, permitindo potência regulável.
Controle de direção da bomba pelos pinos 8 e 9 (ponte H).
Exibição da umidade no LCD 16×2 usando a biblioteca LiquidCrystal.
LED indicador piscando rapidamente quando a irrigação está ativa.

Lógica das faixas de umidade:

Abaixo de 30%: irrigação ativada + LED piscando + aviso “Irrigando”.
30% a 70%: solo em boas condições; bomba desligada.
Acima de 70%: risco de encharcamento; bomba desligada e alerta “Alta umidade”.

Por que o intervalo entre leituras?

Embora o código utilize delay(500) (0,5 s), o intervalo ideal definido no planejamento é de 5 segundos, pois:

evita flutuações rápidas causadas pela umidade superficial;
reduz o desgaste da bomba evitando acionamentos constantes;
permite que a água absorva no solo antes de nova leitura;
diminui o consumo energético do sistema.

O código completo está disponível no botão abaixo:

Código Completo do Sistema

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd_1(12, 11, 5, 4, 3, 2);

int ledPin = 7;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    lcd_1.begin(16, 2);
 
    pinMode(A2, INPUT);  
    pinMode(8, OUTPUT);  
    pinMode(9, OUTPUT);  
    pinMode(10, OUTPUT); 
    pinMode(A3, OUTPUT); 
    pinMode(ledPin, OUTPUT);
 
    lcd_1.noCursor();
}

void loop() {
    int umidade = analogRead(A2);
    int umidadePorcentagem = map(umidade, 0, 1023, 100, 0);

    Serial.print("Umidade (%): ");
    Serial.println(umidadePorcentagem);

    lcd_1.setCursor(0, 0);
    lcd_1.print("Umidade: ");
    lcd_1.print(umidadePorcentagem);
    lcd_1.print("%     ");

    if (umidadePorcentagem < 30) {
        lcd_1.setCursor(0, 1);
        lcd_1.print("Irrigando...   ");
        digitalWrite(8, HIGH);
        digitalWrite(9, LOW);
        analogWrite(10, 120);

        digitalWrite(ledPin, HIGH);
        delay(100);
        digitalWrite(ledPin, LOW);
        delay(100);
    }
    else if (umidadePorcentagem > 70) {
        lcd_1.setCursor(0, 1);
        lcd_1.print("Alta umidade   ");
        digitalWrite(8, LOW);
        digitalWrite(9, LOW);
        analogWrite(10, 0);
        digitalWrite(ledPin, LOW);
    }
    else {
        lcd_1.setCursor(0, 1);
        lcd_1.print("Umidade boa    ");
        digitalWrite(8, LOW);
        digitalWrite(9, LOW);
        analogWrite(10, 0);
    }

    delay(5000);
}

4.3 – Simulação

A simulação no Tinkercad permitiu testar todo o sistema virtualmente, reduzindo falhas na montagem e garantindo que o código estivesse funcionando antes de ligar qualquer componente físico.

Testes realizados na simulação:

Leitura correta do sensor de umidade virtual.
Acionamento da bomba quando umidade estava abaixo de 30%.
Testes de resposta com mudanças rápidas no sensor.
Estabilidade da leitura com intervalo de 5 segundos.
Funcionamento e atualização contínua do display LCD.

Também foram feitos testes usando valores extremos de umidade para verificar se a lógica impediria encharcamento e desligaria a bomba corretamente.

4.4 – Montagem

A montagem física ocorreu após os testes virtuais terem sido validados. Nessa fase foram organizados os componentes, instalados na caixa de proteção e conectados de forma segura no protoboard para facilitar manutenção futura.

Etapas de montagem: