Análise comparativa de sensores de velocidade de deslocamento em função da superfície

Um dos fatores que influencia diretamente no desempenho de sistemas mecanizados é a velocidade de deslocamento pela sua importância no planejamento e na execução das operações agrícolas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a acurácia de quatro sensores de velocidade, em condições de superfície asfáltica, solo com cobertura vegetal, aclives e declives, acelerações e desacelerações, submetidos a velocidades representativas para aplicações agrícolas. Foram ensaiados dois modelos comerciais de sensores de radar, um sensor de GPS e um sensor óptico. Foram identificadas diferenças significativas para as situações de solo com cobertura vegetal, acelerações e desacelerações. Para a superfície asfáltica, em situação de velocidade constante, os sensores avaliados não apresentaram desempenho com diferença significativa. Os sensores tipo radar demonstraram ser influenciados pela superfície com cobertura vegetal. Na superfície asfáltica, sob condições de aceleração e desaceleração, o sensor de GPS apresentou retardo nos valores de velocidade quando comparado com os demais.

Palavras-chave: sensor, GPS, radar.

One of the factors that influence directly the performance of mechanized systems is the forward speed that is important on planning and managing agricultural operations. The objective of this work was to evaluate the accuracy of four speed sensors, on paved road, vegetated surface, hills, increasing and reducing representative speeds for agricultural applications. Two commercial radars, a GPS sensor and an optical sensor were tested. For the paved road surface, under constant speed, no significant differences were observed on the performance. Radars were influenced by the vegetated surface. On paved road and under acceleration and deceleration the GPS sensor presented delay on its speed values when compared with the other sensors.

Keywords: sensor, GPS, radar.

A velocidade de deslocamento é um dos fatores de extrema importância no planejamento das operações agrícolas, influenciando diretamente no desempenho dos sistemas mecanizados. A correta determinação da velocidade de deslocamento dos conjuntos motomecanizados é fundamental para o gerenciamento da qualidade das operações, monitoramento do requerimento de potência, patinagem das rodas motrizes e da eficiência de tração, dentre outros. Nas operações de distribuição de insumos, em geral, a velocidade de deslocamento torna-se indispensável para que ocorra a correta dosagem de calcário, fertilizantes e defensivos. Com o advento das práticas de aplicação de insumos em taxa variada como função da variabilidade espacial da demanda, associados a práticas de agricultura de precisão, com auxílio de controladores, a detecção da velocidade passou a ser ainda mais importante, pois é um dos componentes da definição de dosagens. No gerenciamento de operações agrícolas, os tempos e as distâncias têm importância crescente na medida em que técnicas de otimização logística passam a ser adotadas rotineiramente e sensores de velocidade, associados a um sistema de coleta e registro de dados, são recursos indispensáveis nesse processo.

Os sistemas mecanizados mais avançados contam com monitores ou controladores eletrônicos, os quais utilizam informações de velocidade obtidas por meio de sensores. Os sensores de velocidade mais utilizados baseiam-se em radares ou sensores ópticos ligados às rodas dos tratores (ANTUNIASSI et al., 2001).

TOMPKINS et al. (1988) avaliaram vários equipamentos de medição de velocidade, tais como sensor de rodas, roda odométrica e radar com trator operando entre 1,31 e 2,78 m s^-1 em diferentes superfícies. Observaram que o coeficiente de variação da indicação da velocidade como função de tempo tendeu a ser maior para sensores em contato com rodas do que para o radar, exceto em superfícies de vegetação alta. O princípio de funcionamento do radar, segundo WERNECK (1996), baseia-se no efeito Doppler, o qual estabelece que, quando uma onda se propaga num meio qualquer e se reflete em algum objeto móvel, será refletida e terá uma freqüência diferente da onda incidente. Ainda, segundo o autor, outro sistema muito utilizado são os sensores magnéticos de roda, que correspondem a contatos fabricados com metal ferromagnético, sendo acionados por um campo magnético externo gerado por ímãs presos à roda do trator.

BENEZ et al. (2000) compararam o uso de radar e cronômetro para determinar a velocidade de deslocamento de um conjunto composto por trator e semeadora-adubadora de precisão, em ensaios de campo, em áreas com cobertura de aveia-preta. Observaram que a velocidade média obtida com o cronômetro foi ligeiramente superior à indicada pelo radar em todas as velocidades de deslocamento. ANTUNIASSI et al. (2001) avaliaram a influência do tipo de superfície e de mudanças no direcionamento do trator na medição da velocidade de deslocamento, utilizando sensores de roda e radares. Os autores concluíram que o sensor magnético de roda apresentou velocidade média indicada maior do que o radar, apesar de ambos terem sido calibrados nas mesmas condições.

A determinação da velocidade instantânea a partir do sinal de um receptor de GPS é obtida pelo efeito Doppler. No movimento relativo dos satélites da constelação de GPS em relação a um veículo em movimento, portando, um receptor, a freqüência da transmissão de um sinal gerado pelos satélites é alterada quando recebida no veículo. O receptor de GPS calcula a velocidade por meio do desvio na freqüência (efeito Doppler) do sinal vindo de cada satélite. O desvio de freqüência é proporcional à velocidade relativa entre a antena e o satélite. Sabendo as posições dos satélites e a velocidade relativa entre o receptor e os satélites, é possível calcular a velocidade do receptor e o vetor direção. Esse princípio é obtido proporcionalmente à velocidade radial relativa. Uma vez que a velocidade radial dos satélites é conhecida, a velocidade radial do veículo em movimento pode ser, então, deduzida (HOFMANN-WELLENHOF et al., 1992).

O objetivo deste trabalho foi avaliar a acurácia de quatro sensores de velocidade em condições de solo com cobertura vegetal e superfície asfáltica, sob acelerações e desacelerações, aclives e declives, em velocidades representativas para aplicações agrícolas.