Mudanças entre as edições de "Incubadora de Placas de Petri"

De Garoa Hacker Clube
Ir para navegação Ir para pesquisar
 
(13 revisões intermediárias por 2 usuários não estão sendo mostradas)
Linha 2: Linha 2:
   
 
==Objetivo==
 
==Objetivo==
  +
O objetivo desse projeto é criar uma incubadora para cultivo de microorganismos em placas de petri. Com esse equipamento é possível garantir o crescimento nas melhores condições controladas para diferentes tipos de microrganismos. Uma incubadora é um dos equipamentos essenciais para qualquer laboratório de microbilogia ou biologia molecular.
 
  +
O objetivo desse projeto é criar uma incubadora para cultivo de micro-organismos em placas de Petri, que é um projeto dentro das atividades do grupo de [[Biohacking]] do Garoa. Com esse equipamento é possível garantir o crescimento nas melhores condições controladas para diferentes tipos de microrganismos. Uma incubadora é um dos equipamentos essenciais para qualquer laboratório de microbiologia ou biologia molecular.
   
 
==Design==
 
==Design==
Linha 27: Linha 28:
 
==Eletrônica e Elétrica==
 
==Eletrônica e Elétrica==
 
Usamos um dos clones brasileiros do Arduino mais mão-na-roda do mercado, o [http://www.labdegaragem.org/loja/garagino-rev1.html Garagino rev1], montando todo o circuito em protoboard.
 
Usamos um dos clones brasileiros do Arduino mais mão-na-roda do mercado, o [http://www.labdegaragem.org/loja/garagino-rev1.html Garagino rev1], montando todo o circuito em protoboard.
O controle todo é muito simples: um relê controlando o par de coolers de resfriamento, um relê controlando o liga-e-desliga da lâmpada incandescente (que é fonte de aquecimento), um termistor (foi usado um termistor bem não-convencional por questões de disponibilidade, [http://www.datasheetcatalog.net/pt/datasheets_pdf/1/0/3/J/103JT-050.shtml esse aqui]) medindo a temperatura, dois botões e um LCD.
+
O controle todo é muito simples: um [http://www.labdegaragem.org/loja/modulo-rele-10a.html módulo relê] controlando o par de coolers de resfriamento, [http://www.labdegaragem.org/loja/modulo-rele-10a.html um relê] controlando o liga-e-desliga da lâmpada incandescente (que é fonte de aquecimento), um termistor (foi usado um termistor bem não-convencional por questões de disponibilidade, [http://www.datasheetcatalog.net/pt/datasheets_pdf/1/0/3/J/103JT-050.shtml esse aqui]) medindo a temperatura, dois botões e um LCD.
   
 
O esqueminha eletrônico construído foi o seguinte:
 
O esqueminha eletrônico construído foi o seguinte:
   
[[Arquivo:Incubadora_Esquema_Eletrônico.jpg|300px]]
+
[[Arquivo:Incubadora_Esquema_Eletrônico.jpg|500px]]
 
O código Arduino escrito:
 
{{scroll box|
 
#include <LiquidCrystal.h>
 
#include <math.h>
 
 
//Variables//
 
 
//Electronic system configuration
 
int thermistorPin = A0; // Pin where the thermistor is connected
 
int minusButton = 9; // Pin where the menu temperature decreasing button is connected
 
int plusButton = 10; // Pin where the menu temperature increasing button is connected
 
int fanRelay = 11; // Pin where the Relay Module for controlling the fans is connected
 
int lampRelay = 12; // // Pin where the Relay Module for controlling the heating lamp is connected
 
LiquidCrystal lcd(2, 3, 5, 6, 7, 8);
 
   
  +
O código Arduino escrito foi [https://garoa.net.br/wiki/Arquivo:Incubator_sketch.ino esse aqui].
//Operational variables
 
  +
E a tentativa de uma esquematização elétrica do sistema é a seguinte:
int standardTemp = 25; // Initial temperature of the Incubator
 
int maxTemp = 45; // for safety precautions, 45 celsius is the largest value the incubator may have
 
int minTemp = 20; // temperature arbitrary defined for the minimum temperature setting allowed
 
int maxHeat = 2; // maximum temperature difference allowed for the current temperature to be higher than the defined by the user
 
int refreshingRate = 500; // Milliseconds that each loop waits for checking the temp and if the buttons are pressed
 
   
  +
[[Arquivo:Esquema_Elétrico_Completo.jpg|500px]]
//Temperature equation constants
 
double Beta = 3435; // Beta value (or "B" value) from the thermistor, using the Beta parameter equation, a particular case of the Steinhart–Hart equation for thermistors
 
double R25 = 10000; // Resistance of the thermistor at 25 celsius
 
double Ref = 10000; // Resistance of Reference from the Voltage Divider Circuit (10K for example)
 
   
  +
A ideia foi usar fontes com a voltagem e corrente específicas para alimentar os coolers e manter o microcontrolador ligado. Essas fontes vieram de uma pilha enorme de fontes antigonas de celular e eletrônicos obsoletos que existe no Garoa.
//Functions//
 
   
  +
===Debugando a Eletrônica e o Software===
void CheckButtons(int plus, int minus){ // Checks if the user press-and-holded one of the two buttons and changes the standardTemp variable. Also refresh the LCD screen for the target temperature
 
  +
A coisa ficou uma fiozarada enorme:
while(digitalRead(plus) == HIGH){ //while the user is pressing the button the target temperature is incremented
 
if(standardTemp == maxTemp){ // if the standardTemp reaches the maximum temperature allowed it is not incremented anymore
 
break;
 
}
 
standardTemp++;
 
lcd.setCursor(9, 0);
 
lcd.print(standardTemp, DEC);
 
delay(300); // this defines how fast the numbers being set on the LCD screen are changed
 
}
 
while(digitalRead(minus) == HIGH){ //while the user is pressing the button the target temperature is decremented
 
if(standardTemp == minTemp){ // if the standardTemp reaches the minimum temperature allowed it is not decremented anymore
 
break;
 
}
 
standardTemp--;
 
lcd.setCursor(9, 0);
 
lcd.print(standardTemp, DEC);
 
delay(300); // this defines how fast the numbers being set on the LCD screen are changed
 
}
 
}
 
   
  +
[[Arquivo:Fiozarada_da_Incubadora.jpg|150px]]
double MeasureResistance(int ARead){ // Transforms pwm values of thermistorPin in voltage and calculates the thermistor resistance by the voltage divider equation
 
double Rtherm = ((5.0*Ref)/(ARead*(5.0/1023.0))) - Ref;
 
return Rtherm;
 
}
 
   
  +
Ao ligar as coisas não funcionaram direito e faltaria verificar como estão as correntes no circuito montado. Como isso demorou para ser feito, outro desenvolvedor do projeto desmontou tudo e está fazendo uma placa de PCB para facilitar seres humanos colaborarem com o projeto.
int CalculateTemp(double resistance){ //Given the resistance value of the thermistor, returns the temperature by using the thermistor equation for termperature
 
double T = ((298.0*Beta)/(298.0*log(resistance/R25) + Beta)); // Beta parameter equation, a particular case of the Steinhart–Hart equation for thermistors. Temperature of reference is 25 Celsius.
 
T = T-273; // converts Kelvin to Celsius
 
return T;
 
}
 
   
  +
Este desenvolvedor que ficou anônimo, ele fez um desenho para a placa no software Fritzing para depois passá-la na placa de fenolite:
byte degree[8] = { //Generates the "degree" character of the Celsius representation on the LCD screen
 
B00111,
 
B00101,
 
B00111,
 
B00000,
 
B00000,
 
B00000,
 
B00000,
 
};
 
   
  +
[[Arquivo:Nova_plaxa_etch_copper_bottom_mirror.pdf]]
void setup() {
 
 
// LCD stetup //
 
lcd.begin(16, 2);
 
lcd.setCursor(0, 0);
 
lcd.print("Target:");
 
lcd.setCursor(11, 0);
 
lcd.write(byte(degree[8]));
 
lcd.print("C");
 
lcd.setCursor(0, 1);
 
lcd.print("Status:");
 
lcd.setCursor(11, 1);
 
lcd.write(byte(degree[8]));
 
lcd.print("C");
 
 
// Pins Setup //
 
 
pinMode(plusButton, INPUT);
 
pinMode(minusButton, INPUT);
 
 
pinMode(fanRelay, OUTPUT);
 
pinMode(lampRelay, OUTPUT);
 
}
 
   
  +
==Programação das partes===
void loop() {
 
   
  +
* Codigo de teclado matricial [https://garoa.net.br/wiki/Teclado_Matricial_para_Incubadora];
//Data gathering//
 
 
CheckButtons(plusButton, minusButton); //Checks for new user inputs
 
double Rvalue = MeasureResistance(analogRead(thermistorPin)); // The Voltage measured on thermistorPin is converted to Resistance by measureResistance and the temperature is given by calculateTemp, then the LCD is refreshed
 
int Temp = CalculateTemp(Rvalue); // Returns, in Celsius, the current temperature value;
 
lcd.setCursor(9, 1);
 
lcd.print(Temp, DEC); //LCD current temperature refreshing
 
 
//Incubator Controlling//
 
 
if(Temp < standardTemp){ // if the current temp is lower than the target, it turns on the lamp
 
digitalWrite(lampRelay, HIGH);
 
if(digitalRead(fanRelay) == HIGH){ // in case the cooling fans were on, they're shut down
 
digitalWrite(fanRelay, LOW);
 
}
 
}
 
if(Temp > standardTemp){ // if the current temp is higher than the target, it turns off the lamp
 
digitalWrite(lampRelay, LOW);
 
if(Temp >= standardTemp + maxHeat){ // in case the current temperature is too high (defined by maxHeat), the cooling fans are turned on
 
digitalWrite(fanRelay, HIGH);
 
}
 
}
 
if(Temp == standardTemp && digitalRead(lampRelay) == HIGH){ // in case the current temperature matches the one defined by the user and the lamp is on, it turns it off
 
digitalWrite(lampRelay, LOW);
 
}
 
if(Temp == standardTemp && digitalRead(fanRelay) == HIGH){ // in case the current temperature matches the one defined by the user and the fans are on, it turns them off
 
digitalWrite(fanRelay, LOW);
 
}
 
 
delay(refreshingRate); //time the microcontroller stays idle until the next check and controlling cycle
 
}
 
   
  +
* Codigo de lcd com IC2 [https://garoa.net.br/wiki/LCD_IC2_para_iNcubadora]
}}
 
   
 
==Referências==
 
==Referências==
 
* [http://biohackacademy.github.io/ Biohack Academy]
 
* [http://biohackacademy.github.io/ Biohack Academy]
 
* [http://www.garagemfablab.com/ Garagem FAB Lab]
 
* [http://www.garagemfablab.com/ Garagem FAB Lab]
  +
* [http://www.arduino.cc/en/Tutorial/LiquidCrystal Código da LCD Screen]
  +
* [http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Pushbutton Código dos botões]
  +
* [http://bildr.org/2012/11/thermistor-arduino/ Divisor de voltagem para medição de temperatura com um termistor]
  +
* [http://labdegaragem.com/profiles/blogs/tutorial-controlando-rele-via-comunica-o-serial-m-dulo-rele Controle do Relê]
   
 
[[Categoria:Projetos]]
 
[[Categoria:Projetos]]

Edição atual tal como às 22h10min de 29 de junho de 2017

Incubadora.jpg

Objetivo

O objetivo desse projeto é criar uma incubadora para cultivo de micro-organismos em placas de Petri, que é um projeto dentro das atividades do grupo de Biohacking do Garoa. Com esse equipamento é possível garantir o crescimento nas melhores condições controladas para diferentes tipos de microrganismos. Uma incubadora é um dos equipamentos essenciais para qualquer laboratório de microbiologia ou biologia molecular.

Design

O design da incubadora foi feito para uma estrutura de mdf de 3mm de espessura com encaixes para parafusos de máquina de 10 mm de comprimento e 3,4 mm de diâmetro. O design é baseado no projeto "Incubator" da Biohack Academy e as partes em mdf foram cortadas no Garagem FAB Lab. Uma mudança da funcionalidade do design original foi a colocação de coolers para resfriamento do interior da incubadora caso necessário.

Modelo 3D

O modelo 3D da incubadora foi feito em sketchup. O modelo e sua planificação estão disponíveis para download aqui:

Debugando o Hardware

Após cortar na laser percebeu-se que as medidas cortadas foram cerca de 10% maiores do que o esperado. O plano era aproveitar uma caixa de isopor para ser o isolante. Por causa disso foi preciso arrumar placas avulsas de isopor de espessura adequada, o que deu um pouco mais de trabalho. É importante tomar cuidado com as importações para dxf à partir do sketchup. Usamos esse plugin.

A dobradiça em mdf é bonitinha mas quebra com facilidade. É melhor usar uma dobradiça comercial facilmente encontrável por aí - aproveite e compre uma tranca simples também.

Eletrônica e Elétrica

Usamos um dos clones brasileiros do Arduino mais mão-na-roda do mercado, o Garagino rev1, montando todo o circuito em protoboard. O controle todo é muito simples: um módulo relê controlando o par de coolers de resfriamento, um relê controlando o liga-e-desliga da lâmpada incandescente (que é fonte de aquecimento), um termistor (foi usado um termistor bem não-convencional por questões de disponibilidade, esse aqui) medindo a temperatura, dois botões e um LCD.

O esqueminha eletrônico construído foi o seguinte:

Incubadora Esquema Eletrônico.jpg

O código Arduino escrito foi esse aqui. E a tentativa de uma esquematização elétrica do sistema é a seguinte:

Esquema Elétrico Completo.jpg

A ideia foi usar fontes com a voltagem e corrente específicas para alimentar os coolers e manter o microcontrolador ligado. Essas fontes vieram de uma pilha enorme de fontes antigonas de celular e eletrônicos obsoletos que existe no Garoa.

Debugando a Eletrônica e o Software

A coisa ficou uma fiozarada enorme:

Fiozarada da Incubadora.jpg

Ao ligar as coisas não funcionaram direito e faltaria verificar como estão as correntes no circuito montado. Como isso demorou para ser feito, outro desenvolvedor do projeto desmontou tudo e está fazendo uma placa de PCB para facilitar seres humanos colaborarem com o projeto.

Este desenvolvedor que ficou anônimo, ele fez um desenho para a placa no software Fritzing para depois passá-la na placa de fenolite:

Arquivo:Nova plaxa etch copper bottom mirror.pdf

Programação das partes=

  • Codigo de teclado matricial [1];
  • Codigo de lcd com IC2 [2]

Referências