Caracterização de sensores e abrigos meteorológicos de baixo custo

Abstract

Este trabalho teve como objetivo a caracterização do sensor DHT22, assim como a avaliação da influência nas medidas de temperatura e umidade relativa do ar de 4 diferentes modelos de abrigos meteorológicos de baixo custo. Foram testados 3 modelos de abrigo passivo, feitos de polipropileno, garrafa PET e pratos plásticos, e 1 abrigo ativo feito de cano PVC. Além desses, foi caracterizado um abrigo passivo multiprato comercial. A pesquisa adotou a metodologia da ciência aberta, incluindo o uso de software livre e hardware aberto e livre, de cadernos de laboratório aberto e dados abertos. A caracterização e calibração do sensor DHT22 foi realizada a partir de medidas feitas durante 10 dias em ambiente fechado sem controle da temperatura nem de umidade do ar. A caracterização dos abrigos foi realizada a partir de medidas realizadas durante 17 dias junto à estação meteorológica automática do INMET, em Porto Alegre (RS). O DHT22 se mostrou uma opção confiável para medidas de temperatura, mas não confiável para medidas de umidade relativa do ar. Os erros nas medidas de umidades relativas do ar apresentados superam a referência em 20%, por isso as respostas de umidade dos abrigos não foram analisadas. Quanto à temperatura, o abrigo de polipropileno apresentou as maiores diferenças de temperatura ΔTMED igual a 0,6°C e ΔTMAX de 5,4°C, enquanto o abrigo de garrafa PET alcançou um ΔTMED de 0,6°C e máximo de 4,7°C. Apesar do baixo desempenho, o abrigo de garrafa PET é de fácil fabricação e pode ser usado como recurso educacional. As medidas de temperatura do abrigo aspirado resultaram em um ΔTMED igual a 0,3°C e uma máxima de 4,4°C. Seu desempenho foi equivalente ao de um abrigo passivo, por isso a suas respostas não representam as dos abrigos ativos de baixo custo encontrados na literatura. O abrigo de pratos plásticos apresentou ΔTMED entre -0,2°C e +0,2°C, com ΔTMAX de 1,7°C, enquanto o abrigo comercial apresentou ΔTMED igual a 0,1°C e ΔTMAX de 1,4°C. As amplitudes térmicas diárias dos abrigos comercial e de pratos plásticos foram muito próximas à da estação de referência, todas entre 9,7 e 10,1°C. O abrigo de pratos plásticos teve desempenho próximo ao dos abrigos comerciais, mostrando um bom potencial para aplicações científicas como ciência cidadã e o monitoramento de microclimas.

This work aimed to characterize of the DHT22 sensor, as well as the evaluation of the influence on the temperature and air relative humidity measurements from 4 different models of low cost radiation shields. Three models of passive shelter, made of polypropylene, PET bottle and plastic plates, and 1 active shelter made of PVC pipe were tested. In addition to these, a commercial passive multiplate shield was characterized. The research adopted the methodology of open science, including the use of free software and open source hardware, open lab-notebooks and open data. Characterization of the DHT22 sensor was performed from measurements indoors made during 10 days, without any temperature or humidity control. The characterization of the shields was carried out from measurements performed during 17 days at the INMET automatic meteorological station, in Porto Alegre (RS). The sensor DHT22 proved to be a reliable option for temperature measurements, but not reliable for air relative humidity measurements. The errors presented exceeded the reference by 20%, so the humidity responses of the shields tested were not analyzed. The polypropylene shield had a ΔTMED mean difference equal to 0,6°C and ΔTMAX of 5,4°C, while the PET bottle shield reached a ΔTMED of 0,6°C and a maximum of 4,7°C. Despite the low performance, the PET bottle shield is easy to manufacture and can be used as an educational resource. The temperature measurements of the aspirated shield resulted in a ΔTMED of 0,3°C and ΔTMAX 4,4°C. Their performance was equivalent to that of a passive shield, so their responses do not represent those of the low cost active shields found in the literature. The plastic plates shield presented ΔTMED between -0,2°C and +0,2°C, with ΔTMAX of 1,7°C, while the commercial shield had ΔTMED equal to 0,1°C, with ΔTMAX of 1,4°C. The daily thermal amplitude of commercial and plastic shields were very close to that of the reference station, all between 9,7 and 10,1°C. The plastic shield performed close to that of commercial shield, showing good potential for scientific applications such as citizen science and microclimate monitoring.