INCUBADORA DE HUEVOS MB
Milena Gutiérrez Jiménez Luis Alberto Jaimes González
Universidad Pontificia Bolivariana, Seccional Bucaramanga Kilómetro 7 vía a Piedecuesta
[email protected] [email protected] Estudiantes Facultad de Ingeniería Electrónica Bucaramanga, Colombia
Resumen: La incubadora de huevos MB es el diseño de un sistema de control, en el cual son aprovechadas las propiedades del dsPIC30F4013 para mantener un recinto cerrado a una temperatura adecuada por medio de una fuente de calor (bombillo) y un sistema de enfriamiento (cooler). De igual manera se controla el movimiento de los huevos por medio de dos bandejas móviles acopladas a servomotores. En todo instante la temperatura del recinto se visualiza en un LCD permitiendo de esta manera observar el proceso que se lleva a cabo. Palabras clave: Incubadora, Huevos, Control, Temperatura, Bombillo, Cooler, Movimiento, Servomotores, LCD
1.
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo se expone el diseño y funcionamiento de una incubadora de huevos. La idea fundamental que sustenta el diseño y construcción de la incubadora aquí presentada, reside
en emular el comportamiento de una gallina clueca, reemplazando parte del calor que reciben los huevos por el emitido por una bombilla. El problema del sobrecalentamiento de los huevos se resolvió implementando un sistema de ventilación utilizando un cooler. En versiones un poco más rudimentarias,
las variables como temperatura, ventilación y movimiento de los huevos eran controladas manualmente; en este proyecto fueron implementados los conocimientos adquiridos acerca del microcontrolador (dsPIC30F4013), permitiendo su adecuado uso, para obtener de esta manera un sistema cien por ciento autónomo.
este tipo de control ya que es muy útil y requerido actualmente.
3. SISTEMA
El objetivo de la implementación de este sistema es principalmente poder experimentar con la herramienta central del proyecto, dsPIC30F4013; dando a conocer algunas de las innumerables aplicaciones de control. Además se pretende mostrar las capacidades con las que cuenta un estudiante de la UPB en cuanto al manejo del dispositivo, demostrando de esta forma lo aprendido tanto en la parte teórica como también en lo correspondiente a la práctica. 2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO A medida que pasa el tiempo, resulta cada vez más común ver cómo se suplantan los procesos biológicos por los automáticos ya que resultan precisos y sencillos de realizar; sin embargo, en la parte aviar este avance ha traído consigo un sinnúmero de problemas dado que por el afán de producir en cantidad, se ha perdido la calidad es decir no se han tenido en cuenta los problemas que conlleva el hecho de agrupar cantidades enormes, es así como se han tenido noticias desde los años 1960 en las que el método intensivo de explotación de las aves causa una alta tasa de mortalidad entre los animales afectados, pero no solo se crean enfermedades entre los animales sino también en aquellas personas que entran en contacto con los mismos.
Fig. 1. Diagrama de Bloques del Sistema La figura 1 muestra el diagrama de bloques del sistema de la incubadora MB, el cual consta de las siguientes partes: ¾
Microcontrolador
Es por eso que se ha implementado una incubadora de huevos personal para evitar el contacto con otros animales que puedan estar enfermos y de esta manera evitar enfermedades en los humanos, así como también buscar los mejores estándares de calidad y tener el control y monitoreo de las variables principales de manera permanente.
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Sensor de Temperatura
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Etapa de potencia
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Bombilla
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Cooler
Sin duda, el motivo principal por el cual se desarrolló dicho proyecto es el de implementar todos y cada uno de los apoyos que representa para los autores el microcontrolador utilizado; es decir, tener de manera permanente el dsPIC funcionando. Es realmente grato tanto para los estudiantes autores del proyecto, como para la sociedad en general, el implementar
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Servomotores
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Tarjetas
3.1. Microcontrolador El microcontrolador utilizado es el mismo que se ha ido implementando a lo largo de la materia Arquitectura de Computadores I el cual, es fabricado por Microchip y se utilizó de la siguiente manera: El puerto B en modo análogo para convertir los milivoltios del sensor a valores digitales en el LCD. El puerto F y el D-8 para sacar la información al LCD. El bit 13 del puerto C y el bit 3 del puerto D para realizar el movimiento de los servomotores. El algoritmo para este microcontrolador se desarrolló con el software MPLAB 7.50 y WINPIC800, esta programación ha sido explicada de manera teórica y práctica por en la materia cursada.
Fig. 3. Vista superior del LM35 (facilita la identificación de sus pines) Este dispositivo mas que un sensor de temperatura es un circuito integrado de precisión que produce 10mV por cada grado centígrado (ºC) con un rango de funcionamiento desde -50ºC a 150ºC.
Fig. 4. Sensor de temperatura LM35 implementado en el diseño de la incubadora MB.
3.3. Etapa de Potencia La etapa de potencia es implementada en este proyecto con el fin de prender la fuente de calor que trabaja a 120V (bombillo).
Fig. 2. Microcontrolador dsPIC30F4013 Microchip implementado en el diseño.
de Fig. 5. Conexión para el circuito de potencia
3.2. Sensor de Temperatura El sensor que se implementó en el diseño de la incubadora MB es LM35 el cual tiene tres terminales: dos de ellas para alimentarlo y la tercera entrega un valor de tensión proporcional a la temperatura medida por el dispositivo. Los terminales son identificados de la siguiente manera: De izquierda a derecha mirando el dispositivo de frente como lo muestra la figura 3 son: Vcc – Vout – GND
Dentro de dicha etapa se encuentran los siguientes elementos fundamentales: MOC3021. Un opto-acoplador de potencia. Consiste en un circuito electrónico, cuyo principal objetivo es aislar el circuito de control de la parte de potencia, en este caso era necesario su implementación ya que se trabaja tanto con 5V como con 120V, entonces se requería tener aislada la parte lógica de la parte de potencia (Bombillo).
embargo, dado que es un recinto muy pequeño, la temperatura emitida por la bombilla tiende a aumentar, por tal motivo fue necesario implementar algo que compensara para mantener la temperatura en el nivel indicado. Figura 6. MOC3021 implementado en la etapa de potencia.
Fig. 9. Bombilla implementada para emular la temperatura dada por la gallina clueca. 3.5. Cooler Fig. 7. Conexión interna del MOC3021 tenida en cuenta en el diseño del proyecto.
El tiristor: scr (silicon controlled rectifier): Este elemento es muy utilizado para controlar la potencia que se entrega a una carga, ya que en pocas palabras se comporta como un circuito abierto hasta que llegue a la compuerta una pequeña corriente que puede ser condicionada con una resistencia o potenciómetro, una vez que el circuito interno del tristor se ha cerrado aunque disminuya la corriente en la compuerta se seguirá conduciendo de ánodo a cátodo hasta que la corriente de la compuerta sea igual a cero.
Dado el sobrecalentamiento en los huevos producido por la bombilla, se hizo necesario la implementación de un sistema de enfriamiento (ventilador) para bajar la temperatura y poderla mantener a 37 grados que es la temperatura ideal en un incubadora de huevos de gallina.
Fig. 10. Sistema de enfriamiento para mantener la temperatura a 37 grados. 3.6. Servomotores Los motores que se utilizaron fueron dos servos marca HITEC referencia HS 311. Se debieron utilizar estos por sus dimisiones y por su elevado torque.
Fig. 8. Terminales del Tiristor 4015 implementado en el diseño de la etapa de potencia. 3.4. Bombilla La labor principal de la bombilla en este proyecto es la de suministrar calor a los huevos de tal manera que se emule el calor dado por la gallina clueca. Sin
Estos servos son manipulados por el microcontrolador de tal manera que cada hora giren 40 grados como lo especifican las normas de calidad para las incubadoras. Dado que los servomotores están acoplados a las bandejas móviles, los huevos girarán de tal manera que el embrión no se pegue a la cáscara.
4. PROYECCION El motivo por el cual se desarrollo este proyecto fue principalmente el de dar a conocer las capacidades que tiene cualquier estudiante UPB después de haber recibido el curso de Arquitectura de Computadores I, ya que muestran gran parte de las herramientas que se dieron a conocer de manera teórica y práctica. Fig, 11. Servomotores implementados en el diseño de la incubadora MB.
3.7. Tarjetas Las tarjetas presentadas a continuación fueron diseñadas en EAGLE4.11 e implementadas en el proyecto. (Programa que se ha implementado desde inicios del curso de Arquitectura de Computadores I)
Además de esto la finalidad del proyecto es demostrar por medio de un microcontrolador tan completo como lo es el dsPIC30F4013 de Microchip, la forma como se puede suplantar el proceso que lleva a cabo una gallina clueca al encubar sus huevos. La incubadora MB fue pensada con el propósito de ser implementada en una finca, ya que aparte de los buenos resultados que puede dar, es de gran agrado para los padres de los autores el hecho de ver reflejado el conocimiento que se están adquiriendo en un proyecto para su propio beneficio.
5. CONCLUSIONES ¾
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Fig. 12. Tarjeta para el microcontrolador
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La implementación de un proyecto como este resulta bastante útil para cualquier persona ya que es un proceso óptimo y no tiene factores que lo afecten directamente ni con facilidad. El desarrollo de La Incubadora MB deja un grato sabor a triunfo ya que se logró poner a prueba gran parte de los conocimientos y obligó a investigar sobre nuevas herramientas aún no conocidas. Con este proyecto se deja notar que el microcontrolador dsPIC30F4013 tiene diversos campos de operación, en este caso fue implementado directamente en el control de procesos. La incubadora MB presta un servicio confiable en cuanto a sanidad se refiere, ya que con un cuidado adecuado permite un aislamiento de la enfermedad aviar que afecta directamente la salud del ser humano.
6. RECONOCIMIENTOS Fig. 13. Tarjeta de potencia para el control de la temperatura.
Primeramente y por encima de todo, los autores dan gracias a Dios quien permitió culminar satisfactoriamente este proyecto.
También a los padres quienes de una u otra forma hicieron posible la realización del mismo. A aquellas personas que con su colaboración aclararon las dudas que se presentaron durante el desarrollo del proyecto.
REFERENCIAS
Hernández, C. Maestre, L. y Afanador, V. (2007). dsPIC de Microchip. Universidad Pontificia Bolivariana. Bucaramanga, Colombia. http://www.national.com http://www.ufps.edu.co/materias/uelectro/htdocs/pdf/ incuba.pdf