Incubadora de huevos
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Incubadora de huevos con un sistema de control en vhdl, aprovechando las propiedades del sistema de desarrollo de altera UP2 que utiliza una FLEX10K. Con esta podemos seleccionar la temperatura a la cual deseemos que este la incubadora, la cual automáticamente la regula y la mantiene estable en el valor indicado.
Sumario
Incubadora
En avicultura, las incubadoras se emplean para mantener calientes los huevos hasta que eclosionan y para calentar a los polluelos después de salir del huevo. Las incubadoras se mantienen a unos 38 ºC durante la semana posterior a la puesta de los huevos, tras lo cual se reduce la temperatura poco a poco, para evitar que los polluelos se peguen a la cáscara es necesario que estos se encuentren en movimiento.
UP2 KIT de desarrollo de altera FLEX 10K
Diagrama del Módulo de Altera
Entre los parámetros generales de la tarjeta están:
La tarjeta contiene un oscilador de 25.175 MHz, cuya entrada al dispositivo se ubica en el pin 91. También tiene tres pines jumpers que permiten establecer diferentes configuraciones tanto para el programa como para conectar múltiples tarjetas; el dispositivo de la flex 10k tiene dos switches push botton, un dip switch de octal, un display siete segmentos dual, el oscilador, un puerto VGA, un puerto de mouse y tres puertos de expansión cada uno con 42 I/O y siete pines globales.
Lenguaje VHDL
VHDL es un lenguaje para descripción digital de sistemas electrónicos. El Lenguaje de descripción de componentes (“Hardware Descripción Language”) fue desarrollada y subsecuentemente adoptada como estándar por el instituto IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) en Estados Unidos. Es desarrollado para llenar un número de necesidades en el proceso de diseño. Los componentes básicos de VHDL Son:
Sensor de temperatura LM35.
Este dispositivo más que un sensor de temperatura es un circuito integrado de precisión que produce 10mV /ºC con un rango de funcionamiento desde -40ºC a 110ºC.
Conversor de análogo digital ADC0804.
Un convertidor análogo digital genera un código de salida digital equivalente al valor de una entrada analógica de voltaje.
Implementación
Como primera medida se inicio el proceso de conseguir una caja donde quedara instalado el sistema de la incubadora. Para esto se opto por montar el sistema en una fuente de computador la cual fue adaptada con bisagras para que se pudiera abrir y cerrar con facilidad. Este montaje se muestra en la siguiente figura:
Hecho esto se dio a la tarea de conseguir algo que produjera calor por lo cual se opto por utiliza tres bombillos de 15W, debido a tamaño y costo ya que producían el calor necesario para nuestro propósito. Debido a que uno de los parámetros que influyen bastante para el proceso de una buena incubación es el que los huevos estén constantemente en movimiento, se diseño un sistema de rotación de un pequeño brazo adaptado a un moto-reductor que produjera un leve movimiento en la bandeja de los huevos como se muestra en la siguiente figura:
Terminada la parte mecánica y eléctrica se procedió con el diseño y construcción del sistema electrónico, el cual consistió en un sensor de temperatura el cual proporciona un nivel de tensión dependiendo de la temperatura a la que este. Como el sistema de desarrollo es un dispositivo digital fue necesario un sistema de conversión análogo-digital el cual convirtiera las señales análogas que produce el sensor a señales digitales que pueden ser interpretadas por el cpld. Seguidamente se diseño la etapa de protección que consta de opto acopladores cuya función es aislar de la etapa de potencia las señales de control que provienen del CPLD pero sin perder su información. Seguidamente se diseño el impreso en el cual se montaría la parte electrónica la cual se muestra a continuación:
Como ultimo proceso fue el diseño y montaje del software el cual tiene las siguientes indicaciones. Se debería leer una señal de 6 bits procedente del conversor análogo digital“se escogieron solo 6 bits ya que el rango de temperaturas en las que se trabajarían iría desde 0 a 63ºC”. Esta señal debería estarse visualizando en los displays de la unidad de desarrollo. Además se podría seleccionar la temperatura deseada y la cual debería también mostrarse en los displays por un tiempo que se pudiese apreciar. Como lógica de control se implemento un sistema de control on-off el cuál esta comparando constantemente la temperatura actual con la temperatura deseada y si la actual es menor que la deseada debe encender el sistema de calefacción para que esta aumente hasta el punto en que se igualen el sistema se apaga hasta que sea necesario que se encienda nuevamente.
Simulación.
En la simulación se observa que en el momento en el que la temperatura deseada que es la que muestra la variable cont es mayor que la temperatura real se enciende el sistema de calefacción, o mejor dicho se pone en alto la salida resistencia.
Aspectos significativos:
1. El uso del lenguaje de bajo nivel para la creación, de algoritmo para programar el CPLD, fue una de las grandes ventajas que se tuvieron en la investigación, ya que permiten tomar los datos y realizar el tratamiento adecuado a éstos generando las señales necesarias para la etapa de potencia. 2. Cuando se trabaje con contadores activados por medio de pulsadores se hace necesario disminuir el reloj de la CPLD a fin de que los rebotes producidos al accionarse los pulsadores afecten los contadores. 3. Cuando se trabaje con altos voltajes se hace necesaria la utilización de Opto-acopladores en las etapas de potencia a fin de proteger los circuitos de control. 4. Debido a que la delicadeza de los huevos es necesario que el sistema de movimiento sea suave por ello la utilización de moto-reductores para este propósito.
Fuente
- Universidad Francisco de Paula Santander Ingeniería Electrónica Microelectrónica.
- http://www.national.com
- http://www.ufps.edu.co/materias/uelectro/htdocs/pdf/incuba.pdf
