Desenvolvimento de um protótipo para medição de normalized difference vegetation index

Abstract

Este trabalho consiste no desenvolvimento de um dispositivo que seja capaz de realizar a medição do índice NDVI, caracterizado pela diferença normalizada da reflectância dos comprimentos de onda infravermelho (880 nm) e vermelho (648 nm). Este índice tem emprego na agricultura de precisão, pois é possível relacioná-lo diretamente ao estado nutricional das culturas agronômicas. Portanto, foi construído um protótipo capaz de produzir os comprimentos de onda que caracterizam o referido índice, bem como, é capaz de detectar os sinais refletidos. Um circuito de condicionamento foi elaborado com o intuito de adequar as informações adquiridas aos limites de excursão de sinal do conversor analógico-digital, presente no microcontrolador utilizado. O processo de calibração do protótipo foi desenvolvido de modo a relacionar os valores de tensão elétrica, obtidos pelo equipamento, aos níveis de reflectância de corpos de prova utilizados neste ensaio. Assim sendo, foram desenvolvidas, através do microcontrolador, funções de escrita em um display LCD, para visualização dos resultados. Após o processo de calibração, foram realizados ensaios com o intuito de avaliar a incerteza de medida do equipamento, resultando em uma incerteza padrão de medição máxima de ð€µ‡0,02, correspondente a apenas 2% do fundo de escala do equipamento. A influência da altura no erro de linearidade também foi analisada, obtendo-se valores na faixa de 1% a 11%, para diferentes padrões de altura.

This study consists in the development of a device capable of detecting the presence of plants by measuring the NDVI index, characterized by the normalized difference of infrared (880 nm) and red (648 nm) wavelength reflectance. This index has employment in precision agriculture, since it is possible to relate it directly to the nutritional status of agronomic crops. Therefore, a prototype was constructed capable of producing the wavelengths that characterize said index as well as capable of detecting the reflected signals. A conditioning circuit was developed with the purpose of adjusting the acquired information to the signal excursion limits of the analog-digital converter, present in the microcontroller used. The calibration process of the prototype was developed in order to relate the electrical voltage values obtained by the equipment to the levels of reflectance of test pieces used in this test. Thus, the functions of writing on an LCD display were developed through the microcontroller to visualize the results. After the calibration process, tests were carried out to evaluate the measurement uncertainty of the equipment, resulting in a measurement uncertainty of ± 0.02, corresponding to only 2% of the scaling background of the equipment. The influence of height on the linearity error was also analyzed, obtaining values in the range of 1% to 11%, for different height patterns.