1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство самодельных инкубаторов с автоматическим переворотом яиц и как сделать своими руками

Многие начинающие птицеводы не уверены в том, что им нужен автоматизированный инкубатор и не знают, для чего он нужен. Это устройство является незаменимым, так как оно самостоятельно переворачивает куриные яйца. Это в разы упрощает процесс высиживания яичек, потому что человеку не надо будет переворачивать их вручную.

Переворачивать яички надо обязательно, так как это способствует правильному развитию молодого плода. Если этого не делать, цыпленок вырастет больным и вскоре погибнет. Профессиональные биологи утверждают, что переворачивать их надо не меньше трех раз в день.

Блок поворота для инкубатора

  • 1
  • 2
  • »
  • конец

Данный материал прислал нам автор — наш форумчанин Serge из г. Кишинёва, за что ему большое спасибо!

С. Тинкован, г. Кишинев, Молдова

АННОТАЦИЯ

В конструкции большинства бытовых и фермерских инкубаторах вопрос поворота яиц проработан недостаточно или их электронная часть содержит избыточное количество деталей, которые оказывают влияние на стабильность и надежность работы системы поворота. Предлагаемый блок поворота позволит устранить эти недостатки, повысить стабильность работы и доработать имеющиеся инкубаторы начиная от бытовых и заканчивая промышленными, применяя всего лишь две микросхемы с минимальной обвязкой. В качестве дополнительной цели статьи является приведение примеров реализации обыденных аппаратных функций с помощью программ и более эффективное использование возможностей микроконтроллеров в роли устройства поворота для инкубатора.

ВВЕДЕНИЕ

Блок управления инкубатором предназначен для задания времени и обеспечения поворота лотков с яйцами в бытовых, фермерских и промышленных инкубаторах, у которых блок управления либо отсуствует или нуждается в доработке/модернизации. Другим немаловажным фактором является стабильность временных характеристик периода поворота, во многих публикациях временной параметр зависит от стабильности задающего RC генератора, частота которого делится многоразрядным счетчиком до интервала времени равного 1 час, это величина рекомендованная инструкцией по инкубации. В зависимости от изменения окружающей температуры погрешность временного интервала может достигнуть величины до 10 минут, если не принять мер по устранению температурной нестабильности. Помимо упомянутого, дополнительной задачей является сокращение числа корпусов микросхем, габаритов монтажа и повышение повторяемости конструкции. Учитывая специфику технологии инкубации необходимо обеспечить возможность перевода блока поворота на ручной режим при загрузке инкубатора или отключить в период наклева и вывода (последние 2-3 инкубации). Исходя из выше сказанного, изначально было принято решение выполнить блок поворота на микроконтроллере с учетом специфики решаемой задачи. В качестве микроконтроллера применен AT89C2051, который является урезанной версией классических контроллеров семейства MCS-51, который удачно подходит для реализации данного блока поворота и решает возложенные на него задачи.

Основные технические характеристики блока поворота:
• Период поворота 1 час +/- 0,2 сек.
• Контроль положения лотков по состоянию концевых датчиков
• Обслуживание выходного устройства электродвигатель или магнитный пускатель
• Контроль горизонтального положения лотков ручной
• Режим работы автоматический и ручной
• Напряжение питания +12В или +24В

1. Описание схемы блока поворота
Принимая во внимание структуру большинства устройств поворота (рис. 1.) в [1…5], они как правило состоят из задающего генератора, счетчика делителя, усилителя, реле и цепей контроля положения лотков (как правило это концевые датчики на разрыв или замыкание). Если эти функциональные узлы выполнить на обычных цифровых микросхемах, то вся конструкция будет содержать от 4 до 7 корпусов микросхем плюс вспомогательные детали для их нормальной работы, особенно это наглядно видно в [1…4] и меньшей мере в [5], там всего лишь 2 корпуса на считая стабилизатор напряжения. Если применить микроконтроллер, то большинство функциональных блоков можно выполнить программно и сама схема сокращается до одного корпуса, не считая микросхемы стабилизатора напряжения и вспомогательных деталей.

Рис. 1. Структурная схема блока поворота.

На первый взгляд кажется, что довольно роскошно применить микроконтроллер для такой задачи, но учитывая гибкость за счет замены программы и более стабильные временные характеристики благодаря свойствам кварцевого резонатора, которые намного лучше чем RC генераторов на транзисторах или микросхемах. В дополнение ко всему, если нет под рукой кварцевого резонатора с нужной частотой, то ситуацию легко можно исправить простой коррекцией коэффициента деления в программе управления. Сама схема содержит необходимый минимум деталей, но в качестве своеобразного избытка оставлена индикация работы блока, которая сигнализирует о работе всего блока поворота (рис. 2.). Включение цепей начального сброса и кварцевого резонатора для микроконтроллера стандартное, согласно рекомендациям производителя.

Читать еще:  Головоломка из доски и карандаша своими руками

Исполнительные устройства (светодиод и реле) тоже особенностей не имеют и только по стабилизатору источника питания есть примечание, для более универсального исполнения он выполнен на микросхеме КР142ЕН12А, на вход которой можно подать напряжение до 45В (согласно справочным данным изготовителя), так как в дорабатываемом устройстве источник питания может выдать +12В (к примеру это бытовой инкубатор) или +24В, если дорабатывается блок поворота у промышленного инкубатора. Это необходимо для обеспечения универсальности его применения, если заведомо будет применяться напряжение +12В, то стабилизатор напряжения можно заменить на КР142ЕН5А в стандартном включении и резисторы R5…R7 можно удалить из схемы, при этом придется внести изменения в рисунок печатной платы.

Рис. 2. Электрическая принципиальная схема блока поворота.

Если в качестве исполнительного устройства применен маломощный двигатель с редуктором типа РД-09 или СД-54, то его схема включения приведена на рис. 3, в случае применения трехфазного двигателя для поворота в промышленном инкубаторе подключение производится согласно рис. 4.

Рис. 3. Электрическая принципиальная схема подключения маломощного двигателя с редуктором.


Рис. 4. Электрическая принципиальная схема подключения 3-х фазного двигателя.

Расположение концевых датчиков для бытовых инкубаторов типа ИПХ-10И [6] можно заимствовать из [5], аналогичное решение можно найти и у лабораторных инкубаторов ИЛБ-0,5 [7]. Для промышленных инкубаторов типа ИУП-45 расположение концевых датчиков приведена на рис. 5.

Рис. 5. Расположение концевых датчиков у промышленного инкубатора.

Если блок управления приспосабливается для инкубаторов серии ИНКИ, то можно использовать его родные концевые датчики, по алгоритму работы они совпадают с рассмотренными выше схемами.
Учитывая тот факт, что загрузка инкубатора всегда выполняется под контролем оператора, в схеме исключена автоматическая установка лотков в горизонтальное положение, что для данной ситуации допустима.

2. Программа управления
Для управления всей аппаратной части в память программ микроконтроллера записывается программа, которая и определяет режим работы всего блока поворота. В виду малого объема памяти программ микроконтроллера управляющая программа написана на языке Assembler-51, которая дает самый компактный исполняемый код после компиляции. По структуре программа условно поделена на две части:
— Основная программа;
— Подпрограмма обслуживания прерывания по таймеру.

Читать еще:  Делаем круглый стол своими руками

В свою очередь основная программа состоит из процедуры инициализации и программы опроса флажков состояния (программный поллинг или опрос). В рамках инициализации предусмотрена запись начальных значений в служебные регистры SFR и портов ввода/вывода (В/В) микроконтроллера. В состав программы опроса включена процедура формирования временных интервалов путем накопления интервалов времени длительностью 50 мс в трех регистрах общего назначения R2, R3 и R4 и в зависимости от их содержимого выполняет управление состояния выводов В/В P1, где P1.7 управляет светодиодом HL1 и P1.6 – переброской контактов реле K1.

Подпрограмма обслуживания прерывания по таймеру T/C0 отсчитывает интервалы времени в 50 мс и по его истечению устанавливает в состояние лог. «1» пользовательский флажок с адресом 00h (этому флажку соответствует бит 0 ячейки внутренней памяти с адресом 20h). Сам таймер-счетчик T/C0 при инициализации запрограммирован в режим 1 и при каждом входе в прерывание загружает в регистры TL0 и TH0 значения констант для следующего интервала и запускает таймер-счетчик T/C0 по новой.

Далее основная программа циклически опрашивает состояние этого флажка и в случае его активации выполняет подпрограмму формирования интервала поворота, обнуляет содержимое флажка, где регистрам R2, R3 и R4 отведена следующая роль. В регистре R2 ведется счёт до значения 14h (число 20 в десятичном исчислении) и таким образом получаем интервал в 1 секунду, при достижении этой величины выполняется инверсия бита порта P1.7 (он управляет светодиодом HL1 через усилитель на транзисторе VT1) и содержимое R2 обнуляется, далее совершается переход на инкрементирование и контроль содержимого регистра R3, при значении R2

Мигание светодиода HL1 с периодом 2 секунды введено в программу с целью сигнализации нормальной работы блока поворота, если он погашен или горит постоянно, то это указывает на сбой в программе или неисправность блока. При возникновении сбоя программы достаточно на несколько секунд отключить питание и вновь включить обратно, после этого отсчет времени пойдет с нуля. В виду небольшого объема откомпилированной программы (исполняемый код занимает всего лишь 119 байт) можно привести её текст в HEX формате:
:03000000020030CB
:03000B0002006A86
:1000300075903F75870075891175881075984075A2
:10004000B81F75A8827A007B007C00003000FCC2DB
:10005000000ABA14F67A00B2970BBB3CEE7B000C98
:10006000BC3CE87C00B29602004BC28C758AB87525
:070070008C3CD28CD200325F
:00000001FF

Если возникает необходимость изменить значение периода поворота, то перед программированием контроллера в двоичном файле прошивки по адресу 61h можно изменить содержимое ячейки от 1 до 255 минут, что позволяет задать период поворота чуть больше 4-х часов. При применении кварцевого резонатора с частотой отличной от 12 МГц величину константы перезагрузки для таймера пересчитать по формуле
Kdiv=((1/(FBQ/12))•(65536+Ts/p)-Tdel)/( 1/(FBQ/12)) (1)
где: FBQ частота резонатора в Гц,
Ts/p длина подпрограммы прерывания, в данной версии её длина 8 циклов,
Tdel единица для подсчета задержек времени, в данной версии она составляет 0,05 сек.
после вычислений записать в двоичный файл прошивки по адресу 6Eh младший байт Kdiv и по адресу 71h – старший байт константы Kdiv. Например, для кварцевого резонатора с частотой 11,0592 МГц расчетная величина константы перезагрузки будет Kdiv=4C08h.

3. Монтаж и настройка электронной части
Большинство деталей блока поворота собраны на односторонней печатной плате с размерами 68х50 мм (рис. 6). При монтаже печатной платы в обязательном порядке предусмотреть установку микроконтроллера через панельку, это необходимо для удобства ремонта и смены его прошивки.

Рис. 6. Монтаж печатной платы блока поворота.

При соблюдении номиналов деталей и монтаже без ошибок плата должна заработать сразу, только предварительно проверить напряжение на выходе стабилизатора напряжения, ее величина составляет +5В +/-0,25В, при большем расхождении уточняют номинал резистора R7 и/или R5. Если есть в наличии более точные резисторы, то резисторы R5 и R7 можно заменить одним с величиной сопротивления 718 Ом. Для возможности начального сброса микроконтроллера не выключая и включая его питания можно подпаять параллельно конденсатору C1 (см. рис. 2.) кнопку с контактами на замыкание, ее расположить в удобном месте с учетом исключения случайного нажатия.

Читать еще:  Штатив — каретка своими руками

4. Детали и допустимая замена
В блоке поворота стабилизатор напряжения КР142ЕН12А можно заменить на LM317, выпрямительный мост RС207 можно заменить аналогичным по параметрам или 4-мя выпрямительными диодами, например типа N4007.
Светодиоды можно взять типа АЛ307 или аналогичные отечественного или зарубежного производства с рабочим прямым током 10-15 мА с красным цветом свечения.

Реле К1 может быть типа HJR-3FF-S-Z с рабочим напряжением обмотки 12В или 24В в зависимости от напряжения вторичной обмотки примененного понижающего трансформатора (

20В). В качестве переключателя S1…S3 можно применить любые малогабаритные выключатели с соответствующими группами коммутации рассчитанные под сеть переменного тока

220В. Для концевых датчиков положения SQ1, SQ2 можно применить любые выключатели с группой контактов на размыкание выдерживающий переменное напряжение

Силовой трансформатор можно выбрать любой, где вторичная обмотка обеспечивает нужное выходное напряжение и ток 150…200 мА и содержит в первичной обмотке отвод на 127В для двигателя с редуктором РД-09. Для большего удобства трансформатор предпочтительно выбрать из серии ТПП, например ТПП247-220/127-50, он удовлетворяет упомянутым требованиям.
Постоянные резисторы типа МЛТ, ОМЛТ, С2-33 или аналогичные с мощностью рассеивания 0,125 или 0,25 вт, электролитические конденсаторы К50-35, К50-45 или аналогичные импортного производства. Керамические конденсаторы можно взять любого типа отечественного или зарубежного производства.

И в заключение стоит отметить, что данную схему можно перевести на другой тип контроллера, например это может быть котроллер типа Tiny2313, который по цоколевке полностью совпадает с AT89C2051 не затрагивая саму печатную плату. Изменения в таком случае затронут только программу управления для Tiny2313. Помимо замены микроконтроллера в схему и программу можно ввести дополнительный сервис, например в виде звуковой сигнализации отсуствия поворота, автоматический перевод в горизонтальное положение, индикацию остаточного времени до переворота, возможность задания времени поворота и анализ аварийных ситуаций в силовой части, где все это предусмотрено в последующей версии для публикации блока поворота для промышленного инкубатора.

ЛИТЕРАТУРА

1. Григорьев А. Блок управления кинематикой инкубатора, «Радио» 1999, №10, стр. 32-33.
2. Тишкунов А. Терморегулятор для инкубатора — 2, «Схемотехника» 2001, №8 стр. 2-5
3. Заец Н. Устройство управления двигателем инкубатора. «Радио» 2002, №5, стр. 28-29.
4. Маньковский А. Автомат переворачивания лотков с яйцами в инкубаторе. «Радио» 2006, №1, стр. 41-42.
5. Тинкован С. Мини-инкубатор А50Б, «Радiоаматор» 2010, №11, стр. 29-33.
6. Инкубатор ИПХ-10И. Руководство по эксплуатации.
7. Инкубатор ИЛБ-0,5. Руководство по эксплуатации.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector