Atenuador dielétrico do solo baseado em cera de carnaúba e RFID para aplicação como sensor de umidade

• Autor(a) principal: Melo, Reuber Regis de
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31932
• topic: IoUT; tag RFID; Antena de microfita; Cera de carnaúba; Atenuador dielétrico do solo; Sensor de umidade

Os avanços nas aplicações de internet das coisas têm proporcionado o desenvolvimento de novos paradigmas nessa área, como a Internet das Coisas para Aplicações Subterrâneas (IoUT, do inglês Internet of Underground Things). Um componente importante na arquitetura da IoUT é o UT (do inglês, Underground Things) responsável pelo sensoriamento de parâmetros do solo, como temperatura e umidade. Diante disso, a tecnologia de identificação por radiofrequência (RFID, do inglês Radio Frequency Identification) tem se mostrado promissora no desenvolvimento de UTs, sobretudo devido à possibilidade de a tag RFID operar como sensor. Entretanto, a adaptação de tecnologias sem fio em sistemas IoUT para utilização em condições subterrâneas, ainda representa um desafio. Neste contexto, a proposta deste trabalho foi desenvolver uma UT baseada na tecnologia RFID para sensoriamento da umidade do solo. A UT proposta é formada por uma antena de microfita com patch retangular projetada para operar em frequência ultra-alta (UHF, do inglês Ultra High Frequency), conectada a um chip de tag UHF RFID passiva. A tag RFID é enterrada no solo e funciona como um sensor de umidade. Para diminuir os efeitos da umidade do solo sobre a tag RFID, a antena de microfita projetada no sistema foi encapsulada em um Atenuador Dielétrico do Solo (ADS). O ADS é formado por multicamadas constituídas de cera natural da carnaúba e aplicadas sobre a antena. O desenvolvimento dessa proposta envolveu três estudos. No primeiro estudo as propriedades dielétricas de três tipos de solos coletados foram medidos e analisados em diferentes níveis de umidade. Utilizando o modelo de Friis modificado, foi encontrado uma atenuação na ordem de 10 a 20 dB do sinal para uma profundidade de 5 cm do solo. No segundo estudo verificou-se que o uso de multicamadas no solo diminui a variação do coeficiente de reflexão da antena de microfita enterrada causado pela umidade do solo. No terceiro estudo, algumas análises estatísticas das medidas de indicador de força do sinal recebido (RSSI, do inglês Received Signal Strength Indicator) mostraram que a UT proposta pode ser usada como sensor de umidade do solo.