DEVELOPMENT AND CALIBRATION OF A LOW-COST SOIL MOISTURE SENSOR WITH ESP32 FOR APPLICATION IN RED LATOSOLS

Abstract

DESENVOLVIMENTO E CALIBRAÇÃO DE UM SENSOR DE UMIDADE DO SOLO DE BAIXO CUSTO COM ESP32 PARA APLICAÇÃO EM LATOSSOLOS VERMELHOS

THIAGO HENRIQUE DE OLIVEIRA¹; MATHEUS HENRIQUE ANDRADE DE PAULA²; NATALIA LOURENÇO DA SILVA³; GABRIEL BARBOSA DO PRADO⁴; SÉMEBBER SILVA LINO⁵

¹ Prof. Doutor, Departamento de Agronomia, Universidade Estadual de Goiás, Avenida Brasil N° 435, CEP:75860-000, Quirinópolis, Go; Brasil, thiago.henrique@ueg.br; ORCID (https://orcid.org/0000-0003-4240-7952).

² Graduando em Agronomia, Departamento de Agronomia, UEG. Avenida Brasil N° 435, CEP:75860-000, Quirinópolis, Go; Brasil, matheushenriqu20e776@gmail.com; ORCID (https://orcid.org/0009-0004-0463-0525).

³ Graduando em Agronomia, Departamento de Agronomia, UEG. Avenida Brasil N° 435, CEP:75860-000, Quirinópolis, Go; Brasil, natalialou79@gmail.com; ORCID (https://orcid.org/0009-0007-0757-9878).

⁴ Graduando em Agronomia, Departamento de Agronomia, UEG. Avenida Brasil N° 435, CEP:75860-000, Quirinópolis, Go; Brasil, gabrielbarbosadoprado505@gmail.com; ORCID (https://orcid.org/0009-0006-7917-4370).

⁵ Prof. Mestre, Departamento de Agronomia, UEG. Avenida Brasil N° 435, CEP:75860-000, Quirinópolis, Go. Brasil, semebber.lino@ueg.br; ORCID (https://orcid.org/0000-0002-2550-1325)

1 RESUMO

A gestão eficiente da água é fundamental para a sustentabilidade na agricultura irrigada, exigindo tecnologias de monitoramento que aliem precisão e viabilidade econômica. Embora sensores de umidade do solo sejam essenciais, seu custo elevado dificulta a adoção em propriedades rurais menores. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e calibrar um sensor de umidade de baixo custo como alternativa acessível. O protótipo foi construído com hastes de aço inox, um circuito oscilador CI555 e um microcontrolador ESP32, operando com base na variação de frequência influenciada pela constante dielétrica do solo. A calibração foi conduzida em laboratório, com 12 amostras de Latossolo Vermelho em diferentes níveis de umidade (de saturado a seco), com cinco repetições por ponto. A umidade gravimétrica foi determinada por secagem a 105 °C por 24 horas. Os resultados indicaram forte correlação linear entre as leituras do sensor e a umidade gravimétrica (R² = 0,9421). A equação obtida foi Y = −0,0003 X + 0,3855, permitindo a conversão precisa das leituras. Conclui-se que o sensor desenvolvido representa uma solução eficaz e de baixo custo para o manejo otimizado da irrigação.

Palavras-chave: Agricultura de Precisão, Manejo da Água, Irrigação.

OLIVEIRA, T. H.; PAULA, M. H. A.; SILVA, N. L.; PRADO, G. B.; LINO, S. S.

DEVELOPMENT AND CALIBRATION OF A LOW-COST SOIL MOISTURE SENSOR WITH ESP32 FOR APPLICATION IN RED LATOSOLS

2 ABSTRACT

Efficient water management is fundamental to sustainability in irrigated agriculture, requiring monitoring technologies that combine precision with economic viability. Although soil moisture sensors are essential, their high cost make them difficult to adopt on relatively small farms. The aim of this work was to develop and calibrate a low-cost moisture sensor as an affordable alternative. The prototype was built using stainless steel rods, a CI555 oscillator circuit and an ESP32 microcontroller, operating on the basis of frequency variation influenced by the soil’s dielectric constant. Calibration was carried out in the laboratory with 12 samples of red latosol at different moisture levels (from saturated to dry), with five repetitions per point. Gravimetric moisture was determined by drying at 105 °C for 24 hours. The results indicated a strong linear correlation between the sensor readings and gravimetric humidity (R² = 0.9421). The equation obtained was Y = -0.0003 X + 0.3855, allowing accurate conversion of the readings. It can be concluded that the developed sensor represents an effective, low-cost solution for optimized irrigation management.

Keywords: Precision Agriculture, Water Management, Irrigation.