Chocadeira automática de baixo custo utilizando Arduino
Este projeto foi criado para meu tio, um produtor rural, visando atingir um preço acessível em relação às chocadeiras comerciais.
A mantenabilidade é outro fator importante a ser considerado. Caso algum componente apresente problemas, é possível substituir adquirindo outro pela internet tendo um conhecimento mínimo sobre o projeto.
Por se tratar de um protótipo, é possível incrementá-lo de acordo com seu conhecimento técnico e condição financeira, para isso basta adquirir os componentes necessários e alterar o código ao invés de adquirir uma chocadeira nova.
A primeira versão foi utilizando lâmpadas LED, e hoje estamos utilizando resistência.
O projeto foi desenvolvido na linguagem C++ utilizando a IDE do Arduino.
As bibliotecas utilizadas estão na pasta libraries.
- Microcontrolador Arduino (foi utilizado um Arduino Nano)
- DHT11 ou DHT22 - Sensor de umidade e temperatura
- Módulo Relé
- Fonte 9V 1A Bivolt (ou fonte 12V)
- Lâmpada LED ou Resistência
- Fan ou Cooler de computador (mini ventilador)
- Plug de tomada macho
- Isopor ou caixa de madeira
- Fios elétricos
- Jumpers macho/macho
- Protoboard (evitar solda nos componentes)
- Display LCD 16x2 + Adaptador LCD I2C (exibir as informações em tempo real)
- RTC DS3231 (relógio)
- Ponte H modelo L293D ou L298N (permite trabalhar com motores)
- Motor comum, motor de passo ou servomotor (rolagem automática dos ovos; requer módulo de relógio e ponte H)
Conforme listado, alguns itens são opcionais e vão de acordo com sua necessidade e disponibilidade. O projeto foi feito visando diminuir o custo, então não utilizamos motores para rolagem automática dos ovos e relógio nessa versão.
Vale ressaltar que alguns materiais podem ser reciclados. Os fios, o ventilador e o plug de tomada que utilizamos foram de equipamentos velhos e a fonte foi adaptada.
As conexões podem variar de acordo com o módulo utilizado.
O circuito foi criado utilizando o Tinkercad e um editor de imagem (para os módulos que não estão presentes nessa plataforma).
Aqui descrevemos parte do processo de contrução, execução e utilização do projeto. Mesmo que não utilize o microcontrolador Arduino ou os mesmos módulos, as ideias e experiências aqui presentes podem ser úteis e por isso decidi compartilhar nossa experiência.
Utilizamos um isopor de 60L, que tem capacidade em torno de 40 ovos de galinha.
Fizemos um furo na frente para colocarmos uma vasilha com água, conforme a imagem abaixo.
Uma grade foi feita de madeira para rolagem dos ovos, utilizando uma rede para prender os ovos e um arame que se extende até a parte exterior por um furo para movimentar a grade para frente e para trás, consequentemente girando os ovos.
A montagem do circuito segue o esquemático e foi feita em uma protoboard para evitar solda. O circuito principal fica dentro de uma caixa de sapato e o relé fica na lateral da caixa com um suporte de madeira.
Na tampa, colocamos o ventilador e a resistência da seguinte forma:
Por esse mesmo furo na tampa que passa o fio do ventilador também passa o sensor de temperatura e umidade, que fica um pouco acima dos ovos.
Para carregar as bibliotecas vá em Sketch → Incluir Biblioteca → Adicionar biblioteca .ZIP → selecione o arquivo da biblioteca e repita o processo para as três.
Para configurar a placa no Arduino IDE, escolha as opções no menu Ferramentas de acordo com seu modelo. No nosso caso utilizamos a seguinte configuração.
Para carregar o programa para a placa arduino, abra o arquivo brooder.ino na Arduino IDE. Conecte o arduino ao computador, escolha a porta serial no menu Ferramentas e clique no botão de seta para carregar.
Durante o processo irá piscar uma luz verde na placa. Caso dê tudo certo, irá aparecer uma mensagem no console inferior afirmando que foi carregado.
A versão da Arudino IDE utilizada foi a 1.8.19.
Para utilizar basta conectar o circuito e as lâmpadas/resistência que estão intermediadas pelo módulo relé em uma tomada 220V e irá começar a funcionar.
O código funciona da seguinte forma: se a temperatura é menor ou igual 36ºC, a resistência é ligada durante 15s e desligada durante 3s. Esses tempos foram arbitrariados no código de acordo com os testes que realizamos e podem ser alterados manualmente.
Deixe algumas pequenas passagens de ar na caixa para haver troca de oxigênio dentro da chocadeira.
Também é necessário manter o recipiente inferior sempre com água. Ele aumenta a umidade dentro da caixa.
É necessário girar os ovos 180º duas vezes por dia todos os dias.
Mantenha a caixa sempre higienizada, retirando os ovos podres com o passar do tempo.
O tempo para incubação é de aproximadamente 21 dias. Alguns nascem dias antes e outros dias depois.
🚧 Em construção 🚧
Todas as fotos disponíveis estão na pasta assets/pictures.
Caso compre os módulos na China, o preço tende a reduzir consideravelmente.
Preços em lojas brasileiras no dia 20/05/2022.
| Produto | Preço |
|---|---|
| Módulo Relé 5V | R$7,00 |
| DHT11 | R$20,00 |
| Fonte 9V 1A | R$15,00 |
| Plug de tomada macho | R$2,50 |
| Arduino Nano | R$48,00 |
| Kit Jumpers macho/macho | R$5,00 |
| Isopor 60L | R$75,00 |
| Kit resistência | R$35,00 |
| Total | R$207,50 |
Não estamos considerando com os fios e o ventilador (podem ser reciclados/adquiridos em lojas de manutenção como sucata), nem o display LCD que é opcional.
Conclusões sobre o projeto, com análise sobre alguns dos problemas enfrentados.
Temperatura ideal: 37.8Cº. Como a precisão do nosso sensor era baixa por ser um modelo simples, a temperatura sempre varia entre 36Cº e 38Cº, como explicado na seção Como utilizar.
Umidade ideal: 55% à 65%. Não estamos controlando automaticamente a umidade, mas sempre mantendo o recipiente inferior com água, o fan (ventilador) superior sempre ligado e alguns furos na tampa abertos durante alguns dias.
Utilizamos 2 lâmpadas na versão inicial do projeto, depois testamos resistência e estamos preferindo ela.
Vantagens da resistência:
- Distribui o calor de forma uniforme. A lâmpada esquentava muito nos ovos das extrmidades e menos no centro, percebemos que isso acabava diminuindo a taxa de eclosão.
- Não emite luz. Além de poder incomodar à noite, estava atraindo mosquitos, por estar numa área rural, onde alguns conseguiam entrar dentro da caixa de isopor, prejudicando a higienização.
Desvantagens da resistência:
- Mais difícil de econtrar para reposição em lojas físicas. Compramos um kit pela internet.
Optamos por utilizar uma caixa isopor pelo preço e por ser mais simples de conseguir.
Vantagens da caixa de isopor:
- Preço.
- Fácil de encontrar para comprar quando comparado a caixa de madeira.
- Mantém e distribui melhor o calor.
- É mais fácil realizar cortes na caixa, como para retirada da caixa com água, circulação de ar ou para passagem de fios.
Desvantagens da caixa de isopor:
- É mais frágil. A parte interior da tampa, por estar perto da resistência por muito tempo, começou a derreter.
- Transparece grande parte da luz, caso utiliza lâmpadas ao invés de resistência.
O consumo não foi algo que impactou, ao contrário do que imaginávamos, mesmo com as lâmpadas LED. Não foi possível medir exatamente o consumo, mas houve um aumento de aproximadamente R$2 na conta de luz.
Victor Manuel |
Estudante de graduação em ciência da computação na Universidade de Brasília. Entusiasta de tecnologia e praticante de programação competitiva no tempo livre.
