Projeto Chocadeira Arduino EGG – Incubadora Autônoma para Ovos de Galinha

A Chocadeira Arduino EGG é uma solução Maker para quem deseja chocar ovos dos diferenciados tipos, porém alguns fatores limitam os tipos de ovos devidos às suas especificações e tempo de incubação.

A chocadeira é um dispositivo que necessita de muitas informações integradas para apresentar êxito em suas funcionalidades, os ovos necessitam de uma viragem regular, um controle constante de temperatura e uma boa umidade interna.

Existem diversos modelos de chocadeira disponíveis para venda atualmente, porém muitas delas apresentam valores inviáveis e até mesmo não possuem uma autonomia tão boa quanto desejada.

A proposta deste projeto é desenvolver um produto que torne o processo de incubação artificial o mais autônomo possível, porém existem procedimentos que ainda dependem de auxilio humano, como para a reposição da água utilizada para manter a umidade.

 

Chocadeira Arduino EGG

Diversos fatores influenciam no desenvolvimento de uma chocadeira, dentre eles podemos destacar o controle da temperatura, da umidade e da viragem dos ovos. A temperatura é importante e deve ser constante, existem temperaturas fixas e umidades mínimas exigidas, assim como uma quantia de vezes que os ovos devem deslocar-se para evitar com que a gema grude, por exemplo.

A chocadeira Arduino é um projeto de automação desenvolvido com o propósito único de auxiliar na choca de ovos de galinha exclusivamente, uma vez que possui dimensões e programação específicas para este tipo de ovo.

Abaixo vamos explorar um pouco mais as características fundamentais de funcionamento da chocadeira assim como dar algumas dicas importantes quanto ao seu desenvolvimento e cuidados com os ovos e com todo o processo que envolve a mesma.

 

Ovos utilizados na Chocadeira Arduino EGG

Os ovos que serão utilizados junto a chocadeira devem preferencialmente ser postos para chocar assim que retirados das galinhas, caso não seja possível, alguns fatores devem ser observados e o principal deles diz respeito a temperatura de armazenamento dos mesmos.

Os ovos galados após serem retirados da galinha podem ficar de 1 a 2 dias alocados em locais com temperaturas de até 34ºC, até quatro dias em temperaturas de 30ºC e até 7 dias armazenados em locais com temperaturas de 28ºC sem comprometer o embrião.

Os ovos devem ser armazenados em cartelas próprias e assim que retirados do ninho não podem entrar em contato com o chão, devem ser armazenados com o bico para baixo e deve-se evitar que os mesmos vão para a geladeira uma vez que podem diminuir a umidade necessária pelo embrião.

Ovos trincados ou rachados devem ser descartados do processo de choca uma vez que dentro da chocadeira irão aquecer e possivelmente estourar, causando uma grande sujeira e possíveis danos aos componentes internos da mesma.

Tem diferença entre o ovo de galinha e os demais?

Além da diferença física entre os ovos, alguns maiores outros menores, cada tipo de ovo possui também um período diferente de incubação, alguns ovos precisam ficar mais tempo neste processo de choca, assim como outros precisam de menos tempo também. Veja abaixo o tempo de incubação de algumas aves:

Posso utilizar os ovos do mercado para Chocar?

Não, não é qualquer ovo que pode ser utilizado neste processo, o ovo precisa ser galado para isto. O ovo galado é um ovo fecundado que normalmente é posto por galinhas as quais possuem contato constante com o galo, diferente dos ovos industrializados os quais são postos por galinhas isoladas de qualquer tipo de contato com animais do sexo oposto.

Teoricamente, apenas ao visualizar os ovos não temos como saber se são galados ou não e este é um dos motivos que leva a não fecundação de alguns destes quando postos junto à chocadeira.

 

Sistema de Aquecimento da Chocadeira Arduino EGG

O sistema de aquecimento da chocadeira Arduino EGG é garantido através da utilização de uma exclusiva fonte de calor, bastante presente nos mais diversificados projetos de mesma espécie, a Lâmpada Incandescente.

Considerado o modelo de lâmpada mais comum a muito tempo, sempre esteve presente na maioria das casas brasileiras e agora está sendo substituída por lâmpadas de LED devido ao seu alto e aquecimento e baixa iluminação.

A Lâmpada Incandescente é produzida através de um exclusivo filamento de metal que quando recebe energia emite uma luz amarelada, porém desta energia que chega até a lâmpada, apenas 5% é convertida realmente à luz, o restante transforma-se em calor.

Considerada a lâmpada mais quente, quando instalada tende a aquecer o local o qual está proporcionando uma elevação na temperatura, em lugares pequenos uma lâmpada já é o suficiente, para ambiente menores, além das lâmpadas domésticas existem pequenas lâmpadas DC que também podem ser utilizadas.

Como o espaço de nossa chocadeira é relativamente pequeno e para dispensar a necessidade de instalação de um dimmer e consequentes conexões em redes de alta tensão, optamos por este modelo menor que tratará praticidade e qualidade ao projeto.

 

Controle de Aquecimento da Chocadeira Arduino EGG

O controle de aquecimento da Chocadeira Arduino EGG é feito através da famosa modulação por largura de pulso (PWM), sistema de comunicação digital utilizado no controle de saídas de energia.

Assim como nos famosos dimmers utilizados para o controle de luminosidade de equipamentos de corrente alternada (AC), o Controlador PWM realiza a verificação do tempo em 0 para determinar o brilho de um LED ou até mesmo para o controle de velocidade de motores.

O controle de funcionamento do PWM baseia-se no tempo em que uma senoide permanece em HIGH ou LOW (máximo ou mínimo) em um período de 20 microsegundos, para o Arduino que possui um sistema de funcionamento de 5V, HIGH será 5V e LOW será 0V.

Para o controle de intensidade da lâmpada que iremos utilizar na Chocadeira Arduino EGG ficar totalmente ligada, os pulsos PWM precisam ficar 100% do tempo em HIGH da mesma forma que para desliga-la o tempo deve ficar 100% LOW.

Quando variamos a porcentagem de tempo entre HIGH e LOW que controlamos o brilho desta lâmpada e consequentemente a temperatura interna da nossa chocadeira. Para termos um brilho médio, por exemplo, controlaremos a senoide para que fique 50% do tempo em HIGH e 50% do tempo em LOW.

Ao utilizarmos motores que possuem correntes elevadas e insuficientes da parte de alimentação do Arduino utilizamos drivers de controle DC, neste nosso projeto ao qual utilizaremos uma lâmpada com esta mesma características utilizaremos um controlador PWM.

Através do controlador PWM então, faremos o controle de luz da nossa lâmpada, ao ligarmos a chocadeira a luz estará em seu máximo e permanecerá assim até que atinja a temperatura limite de choca, após isto diminuirá o brilho de maneira a estabilizar a temperatura e mantê-la constante.

 

Controle de Temperatura e Umidade

Para realizar o controle de aquecimento e sabermos qual o momento de diminuirmos a intensidade de nossa lâmpada, precisamos incluir ao projeto um sensor de temperatura, porém já podemos nos preocupar com outro fator que é a umidade e incluir um produto como o DHT22 que faz o controle de ambas informações.

Incluir uma lâmpada junto à chocadeira aumenta a temperatura interna do nosso equipamento, porém com isto acaba diminuindo consequentemente a umidade interna, um fator muito importante que pode ser decisivo no processo que estamos desenvolvendo.

Para auxiliar no aumento da umidade, junto ao kit de desenvolvimento da chocadeira é enviado um recipiente em acrílico que deve ser utilizado para a armazenagem de água, que por sua vez junto ao aumento de temperatura e as suas condições normais evaporará e aumentará a umidade interna da chocadeira.

Mas porque é importante controlar a umidade interna?

É importante estar de olho no valor da umidade pois como dito anteriormente, a água presente no reservatório irá evaporar e com o tempo terá que ser resposta então vale ficar de olho neste valor para que assim que começar a baixar seja posta mais água.

ATENÇÃO: Assim que acabar a água do reservatório e começar a diminuir a umidade interna da chocadeira, o processo de choca já estará em risco, para o sucesso de nosso projeto é extremamente importante a manutenção da umidade na parte interna da chocadeira.

DICA DE MONTAGEM: Quanto à grade que cobre o reservatório de água, esta deve ser incluída apenas nos últimos 4 dias, uma vez que antes disto ela atrapalha na viragem dos ovos e nos últimos 4 dias o servo motor para de se movimentar segundo a programação.

 

Sistema de Visualização de dados

Para mantermos um controle constante e estarmos a par do funcionamento de nossa Chocadeira, é de suma importância que possamos monitorá-la constantemente, pensando nisto, incluiu-se ao projeto um Display LCD 16×2.

Tendo em vista o pouco espaço para instalação e a grande quantidade de equipamentos utilizados no projeto, optou-se pelo display de comunicação I2C, maiores informações quanto ao mesmo ou as adaptações necessárias para a utilização de um modelo sem conversor você encontra no seguinte projeto:

Projeto Arduino com Display LCD e Adaptador I2C

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Como teremos um display para visualização dos dados internos de nossa chocadeira, incluímos a este a temperatura e a umidade como fatores de extrema importância, dados que serão analisados e fornecidos ao Arduino através das leituras do Módulo DHT22 – Sensor de Umidade e Temperatura.

Como pode-se observar através da imagem acima, além do valor da temperatura e da umidade, é possível também verificar a quantia em dias que faltam até a eclosão dos ovos, sendo que após o vencimento do prazo ainda é recomendado a permanência dos ovos por até 24 horas dentro da chocadeira.

 

Controle de Data e Hora

Além das funções já citadas anteriormente, outro processo bastante importante é a viragem dos ovos, a qual deve ser feito 5 vezes ao dia para evitar que a gema e consequentemente o embrião grudem na casca e lhe impeçam de continuar a desenvolver-se.

Para realizar a viragem de forma adequada e metódica os ovos são posicionados em uma base própria com furações que possibilitam o encaixe de ovos e está diretamente conectada a um Micro Servo Motor, o qual está previamente programado para posicionar-se em três ângulos diferentes.

Para regular o tempo de viragem dos ovos e também a quantia em dias faltante para a eclosão dos ovos, incluímos ao projeto um Módulo RTC (Real Time Clock), um módulo de verificação e ajuste de horas e data, maiores informações quanto ao seu funcionamento você encontra através do seguinte link:

Módulo RTC DS1307 com Display 16×2 I2C – Relógio Arduino com Despertador

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Outro dispositivo escolhido devido a sua capacidade de comunicação I2C, o Módulo Relógio Tempo Real DS1307 simplifica bastante nossa conexão ao utilizar apenas dois fios de comunicação e dois de alimentação.

 

Produtos Utilizados na Chocadeira Arduino EGG

Abaixo seguem todos produtos utilizados no desenvolvimento do projeto, os quais pode ser adquiridos de forma avulsa conforma listagem. Se você quiser, pode adquirir a versão da Chocadeira Arduino EGG Completa, a qual já possui todas as peças necessárias.

1 – Estrutura em Acrílico para Chocadeira Arduino EGG;

1 – Placa Uno SMD + Cabo USB para Arduino;

1 – Lâmpada 1 Polo P21 12V ;

1 – Micro Servo Motor 9g SG90 180°;

1 – Módulo Relógio Tempo Real RTC Compacto – DS1307;

1 – Controlador PWM D4184 / Módulo De Potência Mosfet 30A 400W 36V;

1 – Display LCD 16×2 I2C com Fundo Verde;

1 – Regulador de Tensão Ajustável LM317T DC Step Down (Para Menos);

1 – Módulo DHT22 AM2302 / Sensor de Umidade e Temperatura;

1 – Mini Cooler 5V 30x30mm para ESC e Projetos;

1 – Protoboard 50 Pontos para Montagem de Projetos;

1 – Jack P4 Plástico (2,1×5,5mm) para Paineis e Chassis;

6 – Parafuso Philips M3 x 12mm Metálico;

2 – Parafuso Philips M3 x 8mm Metálico;

1 – Espaçador Plástico Sextavado em Nylon M3 x 25mm PCB – Fêmea x Fêmea;

2 – Parafuso Philips M3 x 10mm Metálico;

5 – Parafuso Philips M3 x 6mm Metálico;

15 – Jumper Premium para Protoboard Macho-Fêmea 20 cm;

12 – Jumper Premium para Protoboard Macho-Macho 20 cm;

2 – Parafuso Philips M3 x 25mm Metálico;

12 – Porca M3 x 2,4mm Metálica;

2 – Mini Parafuso M2 x 10mm Metálico;

2 – Mini Porca M2 x 1,5mm Metálica;

1 – Bateria CR2032 3V de Lithium / Pilha CR2032;

1 – Fonte de Alimentação Chaveada 12VDC 2A.

 

Esquema de Ligação da Chocadeira Arduino

O esquema de ligação da chocadeira Arduino EGG é um pouco mais complexo do que estamos acostumados a ver, um fator bastante importante no desenvolvimento deste projeto diz respeito a disposição dos produtos e o pequeno espaço que temos para alocar todos os dispositivos de captação e condução de dados.

A maioria dos dispositivos são instalados fora do local de incubação devido ao elevado grau de umidade e a possibilidade de danos permanentes às conexões, o único dispositivo posto na parte interna da Chocadeira Arduino EGG é o sensor de temperatura e umidade que precisa estar em contato com a amostra que irá verificar.

Estando cientes do local de instalação dos dispositivos que compõem a chocadeira, precisamos saber como fazer para interliga-los de maneira que possibilitam a perfeita execução de suas devidas funções, veja abaixo o esquema de ligação completo.

Vale destacar que o sistema de comunicação I2c possui dois locais de instalação e iremos explorar isto para nossa ligação seja mais simples e evite problemas de mal contato ou demais fatores que interfeririam no projeto.

 

Código de Funcionamento da Chocadeira Arduino

O código de funcionamento da chocadeira Arduino EGG é bastante simples, porém o seu desenvolvimento torna-se complicado uma vez que a sincronização de funções é algo que interfere em alguns componentes.

Podemos observar isto uma vez que as bibliotecas padrões utilizadas pelo Arduino não mostram-se totalmente compatíveis com o nosso projeto, para realizar este projeto atenha-se em utilizar as bibliotecas disponíveis para download abaixo:

Biblioteca LiquidCrystal_I2C.h: DOWNLOAD AQUI.

Biblioteca RTClib.h: DOWNLOAD AQUI.

Biblioteca dht.h: DOWNLOAD AQUI.

Segue abaixo o código completo da Chocadeira Arduino EGG:
[crayon-673f4dbb0d100690931320/]
O código é de fácil compreensão, cada uma das funções está devidamente traduzida e sempre que necessário o código possui comentários importantes quanto ao seu funcionamento.

DICA IMPORTANTE: Caso os valores de posição do servo motor não estejam de acordo com o necessário, ou seja, em uma posição reta e outras levemente inclinada para esquerda e para a direita, é necessário uma calibração através sistema de fixação e o servo motor.

Uma das coisas mais importantes que vamos destacar e diz respeito ao processo de gravação e utilização do código exemplo acima refere-se à data base para cálculo de tempo faltante para a choca dos ovos.

Para utilizarmos dias variáveis na programação teríamos que tornar a programação bem mais complexa, então para simplificar e tornar mais didático, neste código ao carregarmos pela primeira vez o código fixamos como data de início o dia 1/1/2020, o horário por sua vez deve ser preenchido de acordo com o horário de gravação do código.
[crayon-673f4dbb0d112845088423/]
A variável acima é quem define estes parâmetros, para a primeira gravação do código, precisamos remover as duas barras presentes no início da linha e após, para que os valores não zerem a cada alteração no projeto incluímos a // novamente

Como mencionado anteriormente, o código acima assim como a Chocadeira Arduino comercializada pela Usinainfo são desenvolvidas para a choca de ovos de Galinha apenas, outros tipos necessitarão de uma alteração no código e modificação no corpo do produto.

 

Resultados da Chocadeira Arduino e Dicas Importantes

A Chocadeira Arduino EGG nos surpreende com o fato de conseguir realmente desenvolver os ovos até o nascimento dos pintinhos. Mesmo já tendo exibido todos os pontos importantes para o desenvolvimento do projeto, existem algumas dicas importantes que também precisam ser levadas em consideração.

Durante o processo de choca dos ovos não é recomendada a abertura da chocadeira, pois dependendo das condições externas, o choque de temperatura, por exemplo, pode causar danos ao embrião.

Para os que desejarem realizar a verificação de fecundação dos ovos através do ovoscópio, porém devem realizar este procedimento à noite com a chocadeira desligada e sempre após terem passado 1/3 do tempo para aclosão dos ovos, no caso da chocadeira, no sétimo dia.

DICA IMPORTANTE: O processo citado acima é válido apenas para a remoção dos ovos e a abertura continuada dos ovos, a abertura da chocadeira por curtos tempos para a inclusão de água junto ao reservatório pode e deve ser feita sempre que necessário.

A ovoscopia é o processo de verificação da evolução embrionária e pode ser feito por produtos específicos como ovoscópios como também pode ser feito utilizando lanternas de acampamento e até mesmo a própria do celular.

Caso seja verificado que alguns dos ovos não fecundaram e deseje retirá-los da chocadeira, pode ser feito isto, porém não se pode colocar outros ovos no lugar destes, novos ovos só podem ser feitos após a remoção de todos os ovos no final do processo e a devida higienização da chocadeira.

Além das recomendações acima, é recomendada também a continuidade dos ovos por até 48 horas do vencimento do prazo de eclosão, após isto além da higienização com solução antisséptica é recomendado deixar a chocadeira aberta ventilando e sem uso por um período de 8 a 12 horas.

 

Nascimento dos Pintos

Assim como a chocadeira para de movimentar-se próximo as datas de eclosão, também não podemos mexer nos ovos uma vez que os pintos já iniciam acomodação para poder nascer. Após a eclosão dos ovos é recomendada uma permanência junto a chocadeira de no mínimo duas horas e no máximo seis horas.

Após a eclosão dos ovos é recomendado que o pinto seja retirada e posto em um local com superfície lisa, sem risco ao mesmo, como eventuais aleijamento das aves. Neste local é necessária a instalação de uma lâmpada para aquecimento dos recém-nascidos e também um pote com água e alimento.

DICA IMPORTANTE: Vale ressaltar que em alguns casos o pinto não consegue romper a casca do ovo para sair uma vez que a mesma mostra-se bastante resistente, nestes casos é possível ouvir o pio do pinto dentro do ovo ou ver o mesmo se movimentando. Nestes casos é recomendado auxiliar o animal causando uma pequena rachadura na casca ou até mesmo auxiliando na quebra da mesma.

O pote de água não pode possibilitar com que o pinto adentre ao mesmo, lembrando que a agua deve ser trocada a cada dia, uma vez que a higiene nos primeiros dias de vida dos pintos criados junto a chocadeira é muito importante.

Não é necessário se preocupar em auxiliar o pinto nas suas primeiras alimentações, o mesmo alimenta-se normalmente de forma intuitiva, porém é necessário lhe possibilitar uma alimentação rica em proteínas, encontradas em agropecuárias.

 

Conclusão

A Chocadeira Arduino EGG é um projeto extremamente complexo uma vez que não necessita apenas de conhecimentos técnicos em eletrônica e programação, envolve também diversos outros conhecimentos quanto ao processo de fecundação de um ovo e todos os mínimos detalhes que envolvem o processo de choca artificial.

O conhecimento é algo que precisa ser aprofundado para o desenvolvimento de um projeto como este, diversas bibliotecas mostraram-se incompatíveis, diversos produtos foram alterados devido aos seus processos de instalação, porém ao fim foi possível desenvolver um projeto completo que executa perfeitamente suas funções.

Vale ressaltar que não é um projeto acabado, outros produtos podem ser incluídos para a aprimoração deste, é possível incluir um sensor ultrassônico para verificar movimentações dentro da chocadeira nos últimos 4 dias em que o motor para de se mover e adicionar uma espécie de alerta sonoro ou até mesmo de envio de mensagem.

Para quem deseja manter a chocadeira continuamente fechada também é possível estudar a possibilidade de inclusão de uma bomba de água para preenchimento do reservatório vinculado ao sistema de verificação de umidade, e dentre diversos outros que poderia citar.

Este foi um projeto bastante trabalhoso, dentre os períodos de desenvolvimento, teste e pesquisa sempre surgiam novas informações e novas necessidades, porém espero que tenha sido algo interessante para quem o leu, então não se esqueça de deixar o seu comentário, sua opinião ou sua sugestão.