Проекты

Bio-Hatchery Helper

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Электроника и приборостроение»

Направление работы: Биоинженерия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1580
Предметы: Физика, Математика, Биология, Информатика
Классы: 7 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Начинающим фермерам, которые желают завести домашнюю птицу для небольшого хозяйства, необходимо либо купить птицу, которая стоит дорого, либо вывести цыплят. Большинство инкубаторов разработаны для инкубации от 24 и более яиц, что является большим потомством, а затраты на его содержание велики. Разовые затраты на покупку инкубатора могут составлять большую сумму. Поэтому, проведя исследование и анализ, авторы проекта пришли к выводу о целесообразности создания «Bio-Hatchery Helper» для более эффективной инкубации и повышения выводка птицы.

Цель

Создание инкубатора, который сможет визуализировать информацию о его состоянии в доступном виде, тем самым помочь пользователю контролировать условия в нём для правильного выведения молодняка сельскохозяйственной птицы.

Задачи

  1. Изучение теории искусственного вывода молодняка сельскохозяйственной птицы из яиц.
  2. Определение оптимального количества яиц для инкубатора (для выбора размеров инкубатора).
  3. Составление списка необходимых материалов.
  4. Сборка принципиальной схемы инкубатора.
  5. Конструирование и изготовление корпуса инкубатора.
  6. Программирование, настройка режимов работы инкубатора.
  7. Проведение испытаний в различных условиях.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

– Микроконтроллер LEGO EV3

– Мотор MG-996R

– Плата Arduino UNO

– Датчик влажности и температуры DHT11

– Датчик температуры в герметичном корпусе DS18b20

– ЖК-дисплей

– Четыре светодиода (красный, жёлтый, зелёный и синий)

– Макетная плата (для подключения элементов без пайки), соединительные провода

– Специальный провод для соединения Arduino UNO с EV3

– Компьютер с установленным ПО: Arduino

– Пластиковый ящик

– Утеплитель (для поддержания тепла в инкубаторе)

– Детали LEGO

– Паяльник

Описание

Ход работы

  1. Изучение литературы про инкубацию яиц.
  2. Для сохранения тепла проклейка утеплителем внутри коробки для инкубатора.
  3. Прорезка отверстия для датчиков и блока изменения температуры.
  4. Моделирование платформы и рамки из LEGO для осуществления поворота инкубатора мотором.
  5. Создание герметичной уплотнительной коробки для инкубатора, для того чтобы температура менялась быстрее и сохранялась долгое время.
  6. Подключение основной электроники (светодиоды, датчики и др.) к плате Arduino Uno с помощью проводов и макетной платы.
  7. Подсоединение специального провода к контроллеру EV3 и соединение с Arduino UNO.
  8. Отладка программы.
  9. Анализ результата.

Под управлением контроллера большой мотор EV3 будет поворачивать инкубатор 4 раза в сутки каждые 6 часов. На 19-й день инкубации поворот инкубатора прекращается, и пользователь обязан снять его с установки поворота. Начинается наклёв яиц и вылупление цыплят. Для этого на экране EV3 появится соответствующее сообщение, индикатор и звуковое оповещение.

При несоответствующих условиях в инкубаторе EV3 оповестит пользователя об этом и попросит изменить их.

Датчики температуры и влажности контролируют влажность и температуру в инкубаторе по необходимым требованиям. Светодиоды подключены к Arduino и используются для индикации состояния в инкубаторе и оповещения пользователя. На ЖК-дисплее выводятся показания температуры в градусах Цельсия и влажности в процентах. Arduino UNO передаёт показания EV3 и далее оповещение пользователя на EV3 сообщением на экране.

Результаты работы/выводы

В результате проделанной работы создан инкубатор, благодаря которому вывелись цыплята. Преимущество инкубатора состоит в том, что он способен визуально представить инструкции о том, какие меры необходимо принять для правильной инкубации, что очень полезно и удобно использовать, особенно для начинающего фермера.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем планируется сделать инкубатор, который будет самостоятельно изменять температуру с помощью модуля реле и влажность, используя резиновую трубку для воды. Так, процент выведенных птенцов будет ещё больше, а пользователю можно будет только изредка наблюдать за процессом выведения. Помимо этого в скором времени авторы собираются убрать детали из конструктора Ev3.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

МГТУ им. Н.Э. Баумана

Награды/достижения

Онлайн-конкурс школьных творческих проектов «РОБОтяга» – победитель.

Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект ‒ от знаний к практике, от практики к результату» – победитель.

Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» –победитель