Design and Implementation of an Incubator with PI Controller for Optimizing the Chicken Egg Incubation Process

• Peña, Deivid ^[1] ; Vasquez Valencia, Ivan ^[1] ; Solis Pino, Andrés Felipe ^[1]
  1. [1] Corporación Universitaria Comfacauca
• Localización: I+ T+ C: Investigación, tecnología y ciencia, ISSN-e 2805-7201, ISSN 1909-5775, Vol. 1, Nº. 17, 2023 (Ejemplar dedicado a: I+T+C Journal: Research, Technology and Science)
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Diseño e implementación de una incubadora con controlador PI para optimizar el proceso de incubación de huevos de gallina
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• Resumen
  • español

    Este artículo describe el diseño y desarrollo de una incubadora de huevos de gallina con estructura de tablero de fibra de densidad media (MDF). La incubadora cuenta con un sistema de control de temperatura que integra un controlador proporcional-integral (PI), un microcontrolador Arduino Uno y una bombilla regulada. También se incluye una pantalla para proporcionar información en tiempo real sobre la temperatura, la humedad y el valor de consigna, que se fija en 37 grados centígrados para garantizar el desarrollo óptimo de los polluelos. Se utilizó el software Proteus para la estimulación eléctrica de componentes como el regulador de intensidad y los optoacopladores. Para el modelado matemático de la incubadora, se empleó un enfoque de modelado de caja negra para derivar la función de transferencia del sistema. Se aplicaron técnicas de cancelación de polos para sintonizar el controlador PI, y las constantes del controlador se optimizaron utilizando Matlab para lograr una respuesta óptima del sistema. Finalmente el controlador consigue llegar al valor deseado establecido en el punto de referencia, asegurando condiciones de incubación ideales y aumentando al máximo la tasa de eclosión al mantener un control y supervisión continuos de la temperatura y la humedad.

  • English

    This paper describes the design and development of a chicken egg incubator with a structure made of medium-density fiberboard (MDF). The incubator features a temperature control system that integrates a proportional-integral (PI) controller, an Arduino Uno microcontroller, and a regulated light bulb. A display is also included to provide real-time information on temperature, humidity, and the setpoint value, which is set at 37 degrees Celsius to ensure optimal development of the chicks. The Proteus software was utilized for the electrical stimulation of components such as the dimmer and optocouplers. For the mathematical modeling of the incubator, a black box modeling approach was employed to derive the system’s transfer function. Pole cancellation techniques were applied to tune the PI controller, and the controller constants were optimized using Matlab to achieve an optimal system response.