T.C. KARADENİZTEKNİKÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi. Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü KULUÇKA MAKİNASI

Transkript

1 T.C. KARADENİZTEKNİKÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü KULUÇKA MAKİNASI Akın SAĞDIÇ Zübeyir ÖZCAN Danışman Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ HAZİRAN, 2014 TRABZON

2 T.C. KARADENİZTEKNİKÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü KULUÇKA MAKİNASI Akın SAĞDIÇ Zübeyir ÖZCAN Danışman Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ HAZİRAN, 2014 TRABZON

3 LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU Zübeyir ÖZCAN ve Akın SAĞDIÇ tarafından Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ yönetiminde hazırlanan " KULUÇKA MAKİNASI başlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir. Danışman : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ Jüri Üyesi 1 : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. Sefa AKPINAR Jüri Üyesi 2 : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ Bölüm Başkanı : Unvanı Adı ve SOYADI Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ

4 ÖNSÖZ Bitirme Projesi dersi kapsamında hazırladığımız bu proje ve çalışmada bize bilgi ve deneyimlerini esirgemeyen sayın hocamız Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ' ye, çalışmalarımız boyunca bize manevi destek veren ailelerimize, lisans eğitimimizde gerekli teknik-teorik bilgi ve yetkinlik kazanmamızı sağlayan Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik- Elektronik Mühendisliği Bölüm Başkanlığı ve akademisyenlerine, kontrol devresi tasarımında ve oluşturulmasında büyük desteği olan arkadaşımız Aykut KELEŞ' e sonsuz teşekkürlerimizi sunarız. Haziran, 2014 Akın SAĞDIÇ Zübeyir ÖZCAN iii

5 İÇİNDEKİLER Sayfa No LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU ÖNSÖZ...iii İÇİNDEKİLER...iv ÖZET...vii ŞEKİLLER LİSTESİ...viii ÇİZELGELER LİSTESİ...ix SEMBOLLER LİSTESİ...x KISALTMALAR...xi 1. GİRİŞ 1.1.Yumurta ve Tavukçuluk Sektörüne Genel Bakış Üretimde Yaşanan Gelişmeler Kuluçka ( İnkübasyon ) Kuluçka Koşulları Kuluçka Dönemi Embriyo Gelişimi Tarihçe TEORİK ALTYAPI Kuluçka Makinası Gövdesi Kontrol Devresi Elemanları PIC16F877A Mikrodenetleyicisi...11 iv

6 DHT 11 Nem ve Sıcaklık Sensörü LM7805 Yarı İletken Gerilim Regülatörü Kuluçka Motoru LCD ( 2x16 Karakter ) Ekranı Havalandırma Fanı Isı Kaynağı Olarak Kullanılan Akkor Flamanlı Lamba Sınır Anahtarı Dört Kanallı Röle Kartı MS701 AC-DC 1,5-12 V Adaptör TASARIM Fiziki Şartların Kontrolü Sıcaklık Kontrolü Nem Kontrolü Havalandırma Yumurta Rafının Hareketi Yazılım SONUÇ YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME...34 KAYNAKLAR...35 EKLER EK-1. IEEE Etik Kuralları...36 EK-2. Disiplinlerarası Çalışma ve Maliyet Raporu...39 v

7 EK-3. Çalışma Planı...40 EK-4. Standartlar ve Kısıtlar Formu...41 ÖZGEÇMİŞLER...43 vi

8 ÖZET Hazırlanmış olan proje, yumurtanın içindeki canlının gelişerek civciv çıkmasını sağlayacak "Kuluçka Makinası" sisteminin genel tasarımıdır. Bu sistem ile yumurta içerisindeki canlının gelişmesi için gerekli fiziki koşullar sağlanarak, kuluçka altındaki canlı türünün, kuluçka süresi sonunda yumurtayı kırarak yaşama adım atmasının sağlanması hedeflenmektedir. Sistem genel tasarımı yapılmadan önce, kuluçka, kuluçka koşulları, kuluçka altındaki canlının gelişimi hakkında genel bir literatür araştırılması yapılmış, tasarım için gerekli sonuçlara ulaşılmıştır. Bu bilgi ve ön çalışma çıktıları proje içeriğine dahil edilmiştir. vii

9 ŞEKİLLER LİSTESİ Şekil 1. Türkiye'de Yıllara Göre Yumurta Üretim Seyri...2 Şekil 2. PIC16F877A' nın pin görünüş şeması...13 Şekil 3. DHT11 sensörünün bağlantı girişleri temsili...14 Şekil 4. LM7805 devresi...15 Şekil 5. Kuluçka Motoru...16 Şekil 6. 2x16 LCD Ekran, bağlantı pinleri...17 Şekil 7. LCD Ekranın Mikrodenetleyiciyle olan bağlantısı...18 Şekil 8. Havalandırma Fanı...19 Şekil 9. Sınır Anahtarı...20 Şekil 10. Dört Kanallı Röle Kartı...21 Şekil 11. MS701 Adaptör...21 Şekil 12. Sıcaklık Kontrol Devresi Bağlantısının Proteus Programında Temsili...24 Şekil 13. Kuluçka Motoru Durumları...26 Şekil 14. Kuluçka Motoru Kontrol Devresi Bağlantısının Proteus Programında Temsili..27 viii

10 ÇİZELGELER LİSTESİ Çizelge 1. Kuluçka Makinasında farklı yumurta çeşitleri için kuluçka süreleri ve optimum çevre koşulları...5 Çizelge 2. Kuluçka Makinası Maliyet Raporu...39 Çizelge 3. Projeye ait çalışma planı...40 ix

11 SEMBOLLER LİSTESİ A : Amper V : Volt DC : Doğru Akım AC : Alternatif Akım R L C f F H u Ω t Hz : Direnç : Endüktans : Kapasitans : Frekans : Farad : Henry : Mikro : Ohm : Zaman (saniye) : Hertz x

12 KISALTMALAR ADC : Analog sayısal dönüştürücü ALU : Aritmetik lojik ünite CPU : Merkezi işlem birimi PIC : Çevresel Ara Yüz Denetleyici PORT : Mikro denetleyicinin giriş çıkış ünitesi RAM : Rastgele erişim belleği SPI : Yazılım Patent Enstitüsü ROM : Salt okunur bellek EPROM : Elektrikle programlanabilir rastgele okunur bellek EEPROM : Elektrikle silinebilir programlanabilir rastgele okunur bellek USART : Evrensel senkron asenkron alıcı verici LCD : Likit Kristal Görüntü xi

13 1.GİRİŞ Bitirme projesi dersi kapsamında, Elektrik-Elektronik Mühendisliği lisans eğitim programı boyunca edinilen bilimsel, teknik-teorik bilgiler; mühendislik uygulama çıktı ve çözümlemeleri, ele alınan proje konusunu tasarlama, uygulama ve gerçeklemede kullanılmıştır. Kazanılan bu bilgi, deneyim ve donanımı somut bir gerçekliğe büründürme, proje üretme, geliştirme ve yönetme kabiliyeti kazandırma amacıyla oluşturulmuş bu derste, proje sorumlusu ve yürütücüsü öğrenciler tarafından seçilen konu "Kuluçka Makinası" tasarımıdır. Gerçekleştirilmiş olan proje tasarımı boyunca, kuluçka dönemi içerisinde yumurta tarafından ihtiyaç duyulan fiziki koşulların uygunluğu saptanmış, kuluçka makinasının görevi, işlevi, üretimi için gerekli teknik-teorik altyapı irdelenerek, bu alanda yapılan çalışmalar ve gelişmeler araştırılmıştır. Tasarlanmış olan proje için gerekli bu ön çalışmalar doğrultusunda, döllenmiş yumurtadan, civciv çıkımına kadar ki geçen sürede, embriyonik gelişim için gerekli fiziki koşulları sağlayan ve bu koşulları oluşturmada gerekli teknik-teknolojik yeterliliği, kararlılığı içeren, civciv verimliliğini ve kalitesini göz önünde bulunduran ve oluşma ihtimali olan anormallikleri engelleyen gelişkin bir kuluçkalama sistemi hedeflenmiştir. Kuluçka dönemi öncesi damızlık gelişimi, genotipi, sağlığı ve bakımı, yumurta kalitesi, depolama koşulları ve süresi, embriyonik gelişim evreleri kısacası kuluçka dönemi dışındaki bütün süreç ve etkenler civciv oluşumu, çıkımı, kalitesi ve oluşum süresini etkileyen faktörlerdir. Fakat bu konular elektrik-elektronik ve kontrol mühendisliğinin dışındaki bilimsel disiplinlerin ve farklı araştırma-geliştirme alanlarının konusu olduğu için bu alanlarda detaylı bir inceleme ve çalışma söz konusu olmayacaktır. Proje kapsamında, kuluçka dönemi dışındaki civciv kalite ve verimliliğini etkileyen etkenlerin, sağlanabilecek en iyi koşullarının ve yeterliliğinin sağlandığı var sayılarak, kuluçka dönemi boyunca gelişim için gerekli optimum koşulların sağlandığı sistemin projelendirilmesi, kapsam dahilinde oluşturulmuştur.

14 1.1. Yumurta ve Tavukçuluk Sektörüne Genel Bakış Yumurta, besin değeri ve ekonomik olarak ulaşılabilirliği yüksek olması açısından insanların sıklıkla tükettiği bir besin maddesidir. Yapısında ihtiyaç duyulan protein, yağ, karbonhidrat gibi temel organik bileşikler bulunduğundan yararlılığı son derece yüksektir. İnsanlar gerek besin değerinin yüksek olması, gerekse yaptıkları yemekleri tatlandırması ve çeşitlendirmesi açısından yumurtayı, başlıca gıda maddesi olarak tercih ederler. Bu nedenlerden dolayı yumurtaya olan talep oldukça yüksek olup, dünya genelinde ve ülkemizde her geçen gün artmaktadır. Yumurtaya olan bu talep, yumurta ve kümes hayvancılığı sektörünü etkilemekte, üretimi artırma yönünde baskı uygulamakta, dolayısıyla yumurta üretiminde yıl yıl artış yaşanmaktadır. Şekil 1. Türkiye'de Yıllara Göre Yumurta Üretim Seyri [1] Yukarıdaki Şekil 1 de görüleceği gibi, 2006 tarihinden 2012 tarihine kadar yumurta üretimi sürekli artış göstermiş ve 2012 tarihinde milyon adetlik üretim ile önceki yıllara göre en büyük istatistiği yakalamıştır. Türkiye Ziraat Odaları Birliğinin tahminlerine göre yıllık yumurta üretiminin 2013 yılı aralık ayına kadar 1.6 milyar adeti geçerek rekor seviyeye ulaşacağı öngörülmektedir. [1] Görüldüğü gibi toplam yumurta üretiminde her geçen yıl artış yaşanmaktadır. Üretilen yumurtalar gerek yurt içinde ki tüketime sunulmakta, gerekse yurt dışına ihraç edilerek uluslararası pazarda faaliyet yürütülmektedir. Talebin artması, yumurta üretiminin 2

15 artmasının başlıca etkenlerindendir ve yumurtacılık alanında üretim yapan unsurlara üretimi arttırma yönünde etkide bulunmaktadır. Üretimde yaşanan bu artış, daha hızlı üretim süreçlerini ve teknolojilerini gerekli kılmaktadır. Hızlı üretim ile hem talebin karşılanması hem de yüksek olan veya yükselme eğilimi olan üretim maliyetlerini de düşürme olanağı hedeflenmektedir Üretimde Yaşanan Gelişmeler Ülkemizde, kümes hayvancılığı ve yumurta üretimi sektörü gelişmekte ve genişlemektedir. Yumurta ve tavuk tüketim ve talebinin yüksek olması, sermaye akışını kümes hayvancılığı ve yumurta üreticiliği sektörüne doğru yöneltmekte, dolayısıyla yumurta ve tavuk üretim düzeyi giderek artmaktadır. Sektör tarafından, talebi karşılamak ve üretim maliyetini düşürmek için üretimin hızlandırılması, üretimi kolaylaştıracak, arttıracak ve hızlandıracak güvenilir ve ekonomik üretim araçları ve teknolojilerinin kullanılması amaçlanmaktadır. Üretim araçlarını geliştirmek ve kapasiteyi arttırmak için üretimde yeni gelişmeler yaşanmaktadır. Bunlar genel olarak sıralandığında verimliliği yükseltme, damızlık kalitesini arttırma, depolama koşullarını iyileştirme, altyapı gerekliliklerini düzenleme, yetiştiricilikte modern tekniklere gitme ve üretimi hızlandırmak adına gelişkin çözümler yaratma vs.. olarak çeşitlilik gösterir. Üretimde yaşanan son gelişmelere bakıldığında, üretimi arttırmak, hızlandırmak ve geliştirmek için yapay kuluçka makina ve üniteleri oluşturulmaktadır. Bu kuluçka teknolojileri ile tavuğa ihtiyaç duymadan çok sayıda yumurtayı aynı merkezde bir araya getirerek üretim ile artış ve hız sağlanmakta, maliyetten ve zahmetten tasarruf edilmektedir. [1] 1.3. Kuluçka (İnkübasyon) Hayvanlarda çiftleşme ile erkek ve dişi üreme hücreleri (gamet) birleşerek zigot adı verilen N kromozomlu, tek hücreli canlıyı meydana getirir. Bu tek hücreli canlı, mayoz bölünme evreleri geçirerek gelişir, çoğalır ve aynı türün bir ferdini meydana getirir. Oluşan tek hücreli canlının çoğalması ve gelişimi hayvanlarda dişi cinsinin vücudunun içinde veya dışında devam edebilir. Hayvanlar bu farklılığa göre sınıflandırılabilirler. 3

16 Memeli hayvanlarda, üreme sonrası oluşan zigot dişi canlının vücudunun içinde kalarak bölünmeye başlar, çoğalmaya ve gelişmeye devam eder. Bu süre içerisinde ihtiyaç duyduğu besinler dişi ferdin tükettiği besinlerden, dişi cinsi ve oğul hücre arasında oluşturulan besin kordonu vasıtasıyla sağlanır. Oluşan bu yeni canlı belirli bir erişkinliğe geldikten sonra, vücut dışına çıkarak gelişimine devam eder. Kanatlı hayvanlarda, üreme sonrası oluşan yeni canlının çoğalması ve gelişiminin gerçekleştiği yer açısından durum memeli hayvanlara göre biraz farklıdır. Yeni canlı hücresi, dişi birey tarafından gerçekleştirilen biyolojik bir süreçle, içinde çoğalması ve gelişimi için gerekli enerji ve besini sağlayabileceği plazma (protein, karbonhidrat vs. oluşan, canlının yaşamsal ihtiyaçlarının karşılandığı sıvı.) ile etrafı kitin maddesinden oluşmuş zarla kaplanarak vücut dışına çıkartılır. Üreme sonrası biyolojik evrelerden sonra dışarı çıkartılan bu organik yapıya yumurta adı verilir. Yumurta içerisinde bulunan zigot, embriyonik gelişim evrelerinden sonra belirli bir erişkinliğe ulaşarak yumurta kabuğunu kırar ve gelişimine yumurta dışında devam eder. Yumurta dişi canlıyı terk ettikten sonra, yumurta içindeki canlının gelişip, yumurtayı kırarak dışarı çıkması anlatıldığı gibi basit gerçekleşmez. Canlının yumurta içerisinde çoğalması ve gelişmesi için gerekli besinler yumurta içerisinde mevcuttur fakat gelişme için tek başına yeterli gereklilikler değildir. Gelişim için yumurtanın uygun bir sıcaklıkta, nemde bulundurulması, belirli zaman aralıklarında çevrilmesi, gerekli oksijen ihtiyacının karşılanması gerekir. Bu fiziki şartlar ve koşullar sağlanmadığı müddetçe canlı gelişimini yumurta içerisinde devam ettiremez. Dişi birey yumurtanın üzerinde pinekleyerek yumurta için gerekli koşulları sağlar. Vücudundan çıkan yumurtanın içerisindeki canlının, gerekli fiziki koşulların sağlanarak, gelişip, yumurta kabuğunu kırıp, yumurtayı terk etmesi evresine "kuluçka evresi-dönemi" adı verilir. Kuluçka koşulları dişi bireyden bağımsız, yapay olarak oluşturularak canlının yumurta içinde gelişimi sağlanabilir. Yumurtanın gelişimi ve civciv çıkımını sağlamak için oluşturulmuş yapay sistem ve cihazlar "Kuluçka Makinası" olarak adlandırılır. 4

17 Kuluçka Koşulları Yumurta içerisindeki canlının gelişimi için mutlak gerekli olan kuluçka performansı, civciv kalitesi ve çıkım süresini etkileyen en önemli etkenler uygun sıcaklık, nem, çevirme ve gaz değişimidir(oksijen ve karbondioksit..)[2]. Belirtilen bu fiziki gerekliliklerden herhangi birinde olan eksiklik veya değişim, canlının gelişimini olumsuz ve durdurucu yönde etki etmektedir. Canlı gelişiminin sağlığı ve sürekliliği açısından sıcaklık, nem oranı, hava değişimi, çevirme gibi etkenler belirli aralıklarda tutulmalı ve periyodik olarak güncellenmelidir. Kuluçka ortamı sıcaklığının uygunluğu, sadece embriyonik gelişim için gerekli değil aynı zamanda yumurtanın kırılıp canlının çıkışından itibaren canlı gelişimi ve sağlığı açısından dikkat edilmesi gereken bir unsurdur. Sıcaklık düzeyi embriyonik gelişim dönemindeki ısı üretimi göz önüne alınılarak düzenlenmelidir. Kuluçka dönemi boyunca yüksek sıcaklık, embriyonun gelişimini, kuluçka süresini, civciv verim ve kalitesini olumsuz yönde etkilemekte, ölümlerin meydana gelmesine sebebiyet vermektedir. Bu sebepten dolayı ortam sıcaklığı uygun değerlerde tutulmalı, artışı engellenmelidir.[3] Çizelge 1. Kuluçka Makinasında farklı yumurta çeşitleri için kuluçka süreleri ve optimum çevre koşulları[2] 5

18 Yumurtanın bulunduğu ortamın nem düzeyi de canlının gelişimini ve çıkış süresini etkileyen bir faktördür. Yumurta kabuğu boşluklu bir yapıya sahip olduğu için ortamdaki nem oranı yumurta içindeki canlının ve plazmanın durumunu etkilemekte olup, bu sebepten dolayı nem oranı, yumurta kabuğunun su buharı geçirme durumuna bağlı olarak ayarlanmalıdır. Kuluçka süresi boyunca, yumurtanın, belirli periyotlarla çevrilerek canlının, kabuğun içindeki zar katmanına yapışması önlenmelidir. Yumurtayı çevirme faaliyeti sadece embriyonun kabuk zarına yapışmaması için gerekli bir işlem değildir. Kuluçka süreci boyunca yetersiz çevirme civciv çıkış zamanının gecikmesine, kalitenin düşmesine ve civciv üzerinde anormalliklere sebep olmaktadır. Oluşabilecek bu olumsuz sonuçları göz önüne alarak yumurtaların kuluçka dönemi boyunca çevrilmesi ve hareket ettirilmesi gerekir. Canlı yumurta içerisinde çoğalması ve gelişmesi için oksijene ihtiyaç duyar ve gerekli oksijeni dış ortamdan sağlar. Dolayısıyla ortamın oksijen düzeyi canlının gelişimi için çok önemlidir. Kuluçka ortamının oksijen düzeyi sürekli denetlenmeli ve hava değişimi sağlanarak oksijen varlığı ve düzeyi düzenlenmelidir Kuluçka Dönemi Embriyo Gelişimi Yumurta içerisindeki embriyonun, kuluçka dönemi boyunca gelişimi iki ana aşamadan oluşur. Bunlardan ilki uzun bir süreci kapsayan ön gelişme dönemi ve diğeri de embriyonun gelişip çıkışa hazırlandığı çıkım dönemidir. Ön gelişme döneminde embriyonun dokuları, organları oluşmaya başlar ve çıkış için uygun bir form alır. Çıkış döneminde ise yumurta kabuğunu kırarak çıkmak için gelişme gösterir. Embriyonun gelişim dönemlerini daha iyi anlamak açısından kuluçka süresi ortalama yirmi bir gün olan tavuk yumurtasının gelişimini inceleyelim ve ayrıntılandıralım : 1-2. Günler: Kuluçka sürecinin birinci ve ikinci gününde, embriyo etrafında halka şeklinde, gelişimi boyunca gerekli besinlerin bulunduğu vitellus zarı ve besin kanalı oluşur. Üçüncü gün oluşan vitellus zarı yumurta sarısının yüzeyine dağılır. 6

19 3. Gün: Üçüncü gün oluşan vitellus zarı yumurta sarısının yüzeyine dağılır ve beyin, kafa ve vücut ayırt edilebilir durumdadır. Kalp ve dolaşım sistemi oluşur. Kalp atışı ve kan dolaşımı başlamıştır. 4. Gün: Embriyo etrafındaki amniyon boşluğu gelişir ve Amniyon sıvısı ile dolar. Amniyon sıvısı embriyoyu dış etkilerden korur ve hareket kolaylığı sağlar. 5. Gün: Embriyonun görme organı ve ayak parmakları belirginleşmeye başlar. Baş ve kuyruk (alt ve üst uzuvları) kısmı birbirine yakınlaşır. 6. Gün: Belirginleşen alt ve üst uzuvlar büyük oranda büyüme gösterir ve alt-üst uzuvlara ait parmaklar birbirinden ayrılır. Vitellus zarı, yumurta zarının büyük bir kısmını çevrelemiş durumdadır. 7. Gün: Gelişimine devam eden beyin, üst uzuvda kendisi için oluşan bölgeye çekilir ve gelişimine orda devam eder. Embriyonun gelişim hızına göre beynin gelişim hızı biraz daha yavaştır. Embriyonun kafa kısmı ile ilerde vücudunu oluşturacak olan kısım ayrılmaya ve boyun incelerek, kafa ve vücudun belirginleşmesini sağlar. İleride gagasını meydana getirecek yapı oluşumuna başlamıştır. 8. Gün: Vitellus zarı yumurta sarısının tamamını kaplar. Gagasının alt ve üst kısmı belirginleşerek ayrılmaya başlar. Görme organındaki gelişim ileri düzeye ulaşmıştır ve renk pigmentleri gözde renginin oluşmasını sağlamıştır. İşitme organı yavaştan gelişmeye başlamıştır. İşitme kanalının dışa doğru açıldığı görülür. 9. Gün: Tırnaklar, tüyler oluşmaya ve belirginleşmeye başlar. Yumurta sarısında damarlaşma artmış durumdadır. 10. Gün: Göz olgunlaşmaya başlamış ve göz kapağı iyice büyümüştür. Alt ve üst uzuvlar uzamaya başlar. Alt uzuvları tüy yapıları kaplamıştır. Burun deliği oluşur. 7

20 11. Gün: Embriyo yavaş yavaş civciv görüntüsüne sahip olmaya başlar. Göz kapakları ve aralarındaki açıklık iyice belirginleşir. Vitellus küçülmeye başlarken bağlantılı olarak embriyoda da büyüme meydana gelmiştir Günler: Tüy yapıları, göz kapakları gelişmiştir ve tırnaklar, bacaklardaki pullar belirgin durumdadır. Tüyler tüm vücudu kaplar ve büyüme hızlanmıştır Günler: Embriyo iyice civciv formunu almaya başlar. Tüylerin gelişimi ve vitellus sızısının azalması hızlanmıştır. Kafa kısmı yumurta kabuğunu kırma konumu almaya başlar. 17. Gün: Yumurta sıvısındaki beyaz kısım tamamen yok olur ve boşaltım sistemi gelişerek ürat ( boşaltım atığı ) üretimi yapmaya başlar. 18. Gün: Embriyo ön gelişim döneminden çıkım dönemine geçmiştir. Amniyon sıvısı büyük oranda azalır ve vitellus karın içine çekilmeye başlanır. 19. Gün: Amniyon sıvısı iyice yok olmaya başlar. Olgunlaşan embriyo yumurta kabuğunu delme hazırlıklarını yapacağı döneme girer. Gaga kabuğun iç zarına baskı uygulamaya aşlar durumdadır. 20. Gün: Vitellus vücuda çekilir ve göbek aralığı kapanır. Embriyo tamamen civciv formunu almıştır. Yumurta kabuğu gaga tarafından delinir ve civciv bu delik aracılığıyla dış ortamdan nefes almaya başlar. 21. Gün: Civciv yumurta kabuğunu kırarak dışarı çıkar. Yeni yaşamına artık başlamıştır ve adapte olmaya çalışır. [3] 1.4. Tarihçe Kuluçka evrelerine insanlığın ilk suni müdahalesine M.Ö. 3000' li yıllarda eski mısır medeniyetinde rastlanmaktadır. Bu ortamın sağlanması için özel odacıklar kuran bu insanlar, burada çalışacak kişileri de bu odalarda ikamet ettirmişlerdir. Sıcaklık veya nem 8

21 ölçümü için herhangi bir ölçü aletine sahip olmayan bu insanlar kuluçkanın sorunsuz olarak devam edebilmesi için tamamen tecrübelerine güvenmek zorunda kalmışlardır. Ayrıca odacıkların tepelerinde havalandırmaya yarayan gedikler bulunmaktaydı. Çevirme işlemini günde iki kez yapıyorlardı. Oda ısısını ayarlamak için kömür, saman ve gübre yakıyorlardı. Bu şartlar altında kuluçka süresi sonunda 3 yumurtadan 2 civciv elde ettiklerinde kendilerini başarılı sayıyorlardı. Daha sonraki dönemlerde M.Ö 'li yıllara gelindiğinde Çin Medeniyeti nin de bu işlem için çaba sarf etmiş olduğu görülmektedir. Bu hedef doğrultusunda iki farklı yönteme başvurmuşlardır. Birincisi yumurtaları pirinç kabuğu, saman ve gübre karışımında bekletmekti. İkincisi ise eski mısırlılarda da rastlanılan odacıkları inşa etmekti yılına kadar batı bu gelişmelerden habersizdi. Bu yılda Fransızlar termometre kullanarak daha başarılı sonuçlar elde etti yılında sıcak su kullanılarak yapılan ilk kuluçka makinası başarılı oldu yılına gelindiğinde elektrikle çalışan ilk otomatik kuluçka makinası yapıldı ve bugünkü teknolojinin ilk adımı atılmış oldu. 9

22 2. TEORİK ALTYAPI Gerçekleştirilen Kuluçka Makinası sisteminin fiziki yapısı ve sistemde kullanılan elemanlar iki farklı gruba ayrılabilir. Bunlar: Kuluçka Makinası Gövdesi Kontrol Devresi Elemanları 2.1. Kuluçka Makinası Gövdesi Makina gövdesi, yumurtanın, dış ortamdan bağımsız olarak gelişmesi için gerekli kuluçka koşullarının sağlandığı yapıdır. Mobilya eşyası üretiminde sıkça kullanılan, ağacın işlenerek endüstriyel bir ürün haline dönüştürüldüğü MDF materyali ile oluşturulmuştur.bu materyal, kuluçka ortamı içerisindeki ısı, nem, gürültü gibi fiziki etkenlerin, dış ortamdan ayrılmasında ve yalıtımında, iyi bir karakteristik sergilediği için, gövde malzemesi olarak tercih edilmiştir. Gövde, sistemin çalışması ve işleyebilmesi için gerekli olan elektriksel ve mekanik aksamı kapsayacak, barındıracak ve taşıyabilecek şekilde, işlevsellik, kullanılabilirlik ve estetik kriterler göz önünde bulundurularak tasarlanmış ve boyutlandırılmıştır. Yüksekliği 61 cm, genişliği 52 cm, derinliği 33 cm olarak belirlenmiş ve gerçekleştirilmiştir. Sistem, birbirleriyle bütünleşik olarak, yumurtaların bulunacağı kuluçka bölümü ile kontrol devresi ve düzeneğinin bulunduğu bölüm olmak üzere iki kısımdan meydana gelmektedir. Yumurtaların bulunacağı kuluçka kısmında, makinanın tek hareketli parçası olan yumurta rafı, ısı kaynağı olarak ampul, nem kaynağı olarak su haznesi, havalandırma ihtiyacını karşılamak amacıyla konumlandırılan fan, ortam içerisindeki sıcaklık ve nem değerini algılayan sensör bulunmaktadır. Kontrol devresi ve düzeneğinin bulunduğu kısımda ise kuluçka motoru, kontrol kartı, sınır anahtarları ve kablo bağlantıları bulunmaktadır. 10

23 2.2. Kontrol Devresi Elemanları Kuluçka dönemi boyunca ihtiyaç duyulan fiziki koşullar, kontrol devresi tarafından sağlanacak ve denetlenecektir. Kontrol devresinde kullanılan ve oluşturulan elemanlar bu bölümde tanıtılacaktır PIC16F877A Mikrodenetleyicisi Mikrodenetleyiciler, aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştiren, programlanabilen, yüklendiği programı işleyen ve kendisine bağlı olan sistem ve birimleri denetleyip yönlendiren yarı iletken entegredir. Aşağıda belirtilen temel birimlere sahiptir: Merkezi İşlem Birimi ( CPU ) Bellekler ( RAM ve ROM ) Analog-Dijital ( A/D ) veya Dijital-Analog ( D/A) Dönüştürücüler Seri ve paralel haberleşme portları Giriş-Çıkış (I/O) birimi Sayıcı (Counter) ve Zamanlayıcılar (Timer) Ayrıca mikrodenetleyicilerin özellikleri ve üstünlükleri aşağıdaki gibi sıralanabilir: Aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirebilme Programlanabilme Belleğinde program veya veri depolayabilme Karmaşık sistemlere elektriksel olarak basit çözümler getirebilme Ucuz ve güvenilir olma Düşük enerji harcama Yüksek performansta çalışabilme PIC16F877A, 33 Giriş/Çıkışa sahiptir ve geri kalan ayaklar besleme gerilimi, osilatör, Reset (MCLR) gibi mikrodenetleyicinin çalışması için gerekli donanıma ayrılmıştır. Çalışma hızı aralığı geniştir ve en yüksek 20 Mhz kristal osilatör hızında çalışmaktadır. 11

24 PIC16F877A Mikrodenetleyicisinin genel özellikleri: PIC komutları, "goto" ve "call" komutları dışında hep 1 byte' tır.bu durum, 8000 satır komut yazmamıza olanak verir. Flash Belleğe, yaklaşık olarak kez program yazma ve silme işlemi yapılabilir. 256 x 8 bit EEPROM veri belleği vardır. EEPROM belleği, RAM veri belleğinden farklı olarak, kayıt edilmek istenen veriyi elektik enerjisi olmadan da saklayabilir.eeprom belleğe kez bilgi yazma silme işlemi yapılabilir ve saklanan veriler 40 yıl kadar uzun bir süre boyunca silinmeden bellekte muhafaza edilir. Üç adet "zamanlayıcı-sayıcı (Timer)" vardır. Bunlardan TMR1 16 bit, TMR0 ve TMR2 8 bitlik sayıcılardır. İki adet " Capture, Compare, PWM (CCPM) " modülü ile 12,5 ns hassatiyetinde yakalama ( Capture ), 200 ns hassatiyetinde karşılaştırma ( Compare ), 10 bit' lik çözünürlükle PWM sinyali uygulama özelliklerine sahiptir. "Senkron Seri İletişim" portu ile SPI ( Master ) ve I 2 C ( Master/Slave ) protokollerinde seri iletişim özelliğine sahiptir. "Universal Senkron Asenkron Alıcı Verici" ( USART/SCI portu ile ) özelliğine sahiptir. RD ( Okuma ), WR ( Yazma ), CS ( Kanal Seçme ) kontrol özellikleriyle birlikte paralel iletişim portuna sahiptir. "10 bit" lik " 8 Kanallı Analog/Dijital Çevirici " birimine sahiptir. Yukarıdaki tüm uygulamar için " Kesme ( İnterrupt ) " özelliği bulunur. [5] PIC16F877A Mikrodenetleyicisinin yukarda belirtildiği gibi gelişkin ve donanımsal olarak uygulamaya dönük yetkin özellikleri vardır.gerçekleştirilen projede PIC16F877A mikrodenetleyicisi kullanılmıştır. Mikrodenetleyicinin bacak isismleri Şekil 2 de gösterilmiştir. 12

25 Şekil 2. PIC16F877A' nın pin görünüş şeması. [4] PİC16F877A Mikrodenetleyicisinin proje kapsamında tercih edilme nedenleri aşağıda ifade edilmiştir: Programlama ve uygulama ile alakalı yazılım ve donanımın fazla olması ve kolay temin edilebilmesi Ucuz olması, ülkemiz koşullarında ulaşılabilirliğinin yüksek olması Genel olarak proje ve uygulamalarda çok tercih edilmesinden dolayı, adına oluşturulmuş açıklayıcı ve öğretici kaynağın, gerçekleştirilmiş örnek uygulamaların diğer mikrodenetleyicilere göre fazla olması Giriş/Çıkış sayısının fazla olmasından dolayı birden fazla işlemin işletilmesi ve denetlenmesi DHT11 Nem ve Sıcaklık Sensörü Bu elektriksel eleman, herhangi bir dijital alıcı veya verici ile tek bir veri yolu üzerinden çift yönlü seri iletişim yapabilen, ortamın sıcaklık ve nem bilgisini analog 13

26 formdan dijital forma çevirerek alcıya ileten nem ve sıcaklık algılayıcısıdır. İçerisinde, nem ve sıcaklığı ayrı ayrı algılayabilen, nem için direnç tipinde, sıcaklık için ise NTC yapısında iki farklı bileşen bulunur. Şekil 3'te DHT 11 'in block şeması görülmektedir. Şekil 3. DHT11 sensörünün bağlantı girişleri temsili HT11' in üç farklı bağlantı girişi vardır. Birinci giriş, sensörün besleme geriliminin uygulandığı giriştir ve 3.5 ~ 5.5V değerinde doğru gerilim uygulanmalıdır. İkinci giriş, herhangi bir dijital alıcı veya verici ile veri alış verişinde bulunulduğu bağlantıdır. Üçüncü giriş ise ground ( toprak ) girişidir. Sensör, 0 ~ 50 ºC değerleri arasında, ± 2 ºC tolerans payında sıcaklık, % 20 ~ % 95 RH değerleri arasında, ± % 5 RH tolerans payında sıcaklık ölçümü yapabilmektedir. Dijital formda veri iletiminde DHT11, toplam 40 bit' lik ( 5 bayt ) bilgi gönderir. Bu 40 bit' lik bilginin ilk 8 bit' i nem değerinin tam sayı kısmını, ikinci 8 bit' i nem değerinin ondalık kısmını, üçüncü 8 bit' i sıcaklık değerinin tam sayı kısmını, dördüncü 8 bit' i sıcaklık değerinin ondalık kısmını, veri iletimi doğru bir şekilde yapıldığında ise beşinci 8 bit' lik kısım, bu ilk dört 8 bit' lik bilginin toplamı şeklinde tanımlanır. 14

27 LM7805 Yarı İletken Gerilim Regülatörü Bu eleman, 9-12 V arası değişken gerilimi, sabit 5 V luk gerilime dönüştüren, yarı iletken yapıda, elektronik devre elemanıdır. Mikrodenetleyicinin çalışabilmesi için, besleme ucuna, dalgalanmalardan arındırılmış, sabit 5 V luk gerilimin uygulanması gerekir. Bu ihtiyaçtan dolayı, sistem içerisindeki kontrol devresine, LM7805 entegresi eklenmiştir. Şekil 4. LM7805 devresi blok şeması LM7805 in üç tane bağlantı pini bulunmaktadır ve devre bağlantısı şekil 3'te görülmektedir. Birinci pine, elemanın dönüştüreceği, 9-12 V luk giriş gerilimi, ikinci pine toprak, üçüncü pine 5 V talep eden çıkış devresi bağlanır. Birinci ve üçüncü pinlere, giriş ve çıkıştaki gerilim dalgalanmalarını önlemek için uygun değerde kondansatörler bağlanır. Devrenin kararlı çalışabilmesi için, giriş kaynağının, LM7805 devresinin ve kontrol devresinin toprak uçları ortak bağlanmalıdır Kuluçka Motoru Bu motor, kuluçka makinasında kullanılması amacıyla özel olarak üretilmiştir. 220V alternatif gerilimde çalışmaktadır. Kuluçka makinasında kullanılan ve Şekil 5 te gösterilen motorun genel özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir: 15

28 6 W lık güce sahiptir. Devir sayısı 2 d/dak ' dır. Şekil 5. Kuluçka Motoru Üstten Görünüşü Zorlandığında yani bir engelle karşılaştığında dönüş yönünün tersine dönmeye başlar. Enerji tüketimi düşük seviyededir. Yüksek hassaslığa sahiptir LCD ( 2x16 Karakter ) Ekran LCD ekran, ortamın sıcaklık ve nem değerlerini dışardan okuyabilmek amacıyla kullanılmıştır. Ekranda, her satırda 16 karakter olmak üzere toplam 2 satır vardır. Aşağıda, Şekil 5 te "Proteus 8 / İSİS" devre tasarım programında, 2x16 LCD Ekranın bacak bağlantılarıyla temsili görülmektedir. Ayrıca Şekil 6 da aynı programda mikrodenetleyiciye olan bağlantı şekli görülmektedir. 16

29 Şekil 6. 2x16 LCD Ekran bağlantı pinleri Pin-1(V SS ) ; Ekranın toprak ( ground ) girişidir. Pin-2(V DD ) ; Ekranın +5 V luk besleme geriliminin uygulandığı girişidir. Pin-3(V EE ) ; Ekranın parlaklığının bir potansiyometre vasıtasıyla ayarlandığı bağlantıdır. Pin-4(Register Select - RS) ; Bu pinin mantıksal olarak durumuna göre, veri alış verişinin komut veya bit formunda yapılacağının belirlendiği bağlantıdır. Pin-4 girişi yüksek seviye ( Lojik-1 ) olduğunda veri saklayıcısı seçilerek, veri, 4 veya 8 bit karakter halinde iletilir. Giriş alçak seviye ( Lojik-0 ) olduğunda ise, komut saklayıcısı seçilir ve veri komutlar halinde iletilir veya alınır. Pin-5 (R/W) ; Alçak seviye olduğunda ( Lojik-0 ) olduğunda bilgiyi LCD ekrana yazdırır. Ekrana veri yazdırılmak istenildiğinde, bu pin girişi topraklanmalıdır ( ground ). Pin-6 (Enable - E) ; Veri alışverişinin gerçekleşmesini sağlayan yetkilendirme pinidir. Pin-7-14 (D0-D7); Veri alış verişinin gerçekleştiği pinlerdir. 17

30 Şekil 7. LCD Ekranın Mikrodenetleyiciyle olan bağlantısı Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi, LCD ekranın, V DD besleme ucu +5V gerilimine, V SS ucu toprağa, V EE ekran parlaklığı ayar ucu 5 kω luk potansiyometreye, RS ( Register Select ) ucu PIC16F877A Mikrodenetleyicisinin 34 numaralı bacağına, R/W ( Read/Write ) ucu, denetleyicinin 35 numaralı bacağına, E ( Enable ) yetkilendirme ucu, denetleyicinin 33 numaralı bacağına, veri uçları, sırasıyla denetleyicinin numaralı bacaklarına bağlanmıştır. Bu bağlantılar, LCD ekranın çalışabilmesi ve denetleyicinin, takip edilmek istenilen bilgileri LCD ekrana yazdırması için gereklidir. [4] Havalandırma Fanı Dış ortamdan kuluçka ortamına hava girişini sağlamak, ortamın oksijen seviyesini yüksek tutmak ve ısının her tarafa eşit yayılmasını sağlamak amacıyla sistem içerisine havalandırma fanı eklenmiştir. Proje dahilinde kullanılan fan Şekil 8 de görülmektedir. 18

31 Şekil 8. Havalandırma Fanı Görünüşü 12x12 cm 2 yüzey alanına ve 5 cm derinliğe sahip bu fan, 220 VAC şebeke geriliminde çalışmakta ve şebekeden 0.14 A değerinde akım çekmektedir Isı Kaynağı Olarak Kullanılan Akkor Flamanlı Lamba ( Ampul ) Ortam sıcaklığını istenilen seviyeye getirmek amacıyla ısı kaynağı olarak akkor flamanlı lamba ( Ampul ) kullanılmıştır. Diğer ısı kaynaklarının fiyatının yüksek ve ulaşılabilirliğinin düşük olması nedeniyle bu tercih yapılmıştır. Sistem içerisindeki istenilen sıcaklık değerinin 37.5 ºC gibi yüksek bir seviye olması nedeniyle, kullanılan ısı kaynağının yaydığı ısı miktarının ve gücünün de yüksek olması gerekir. Bu sebepten, sistem içerisine, birbirlerine ve şebeke gerilimine paralel bağlı olacak şekilde iki tane 150 W gücünde akkor flamanlı lamba dahil edilmiştir Sınır Anahtarı Kontrol ve kumanda sistemlerinde, hareketi kontrol edilmek istenen elemanın, hareketini sınırlandırmak veya hareketinin belirli bir aşamasında başka süreçleri harekete geçirmek veya durdurmak istenebilir. Hareketlinin sınır konumuna geldiğinde, kontrol sisteminin veya düzeneğinin bu durumu algılaması amacıyla sınır anahtarı kullanılır. 19

32 Hareketli, sınır anahtarının pedalına temas edecek şekilde yerleştirilir. Sınır anahtarının pedalı, hareketli tarafından kapatıldığında, sınır anahtarı, içerisindeki normalde açık olan devreyi kapatarak, hareketlinin veya değişik devre, düzenek ve süreçlerin denetimini yapan kontrol sisteminin uyarılmasını sağlar. Şekil 9 de sınır anahtarının iç şeması da görülmektedir. Şekil 9. Sınır Anahtarı Blok Şeması Sınır anahtarı, kuluçka makinası sisteminde, yumurtaların konulacağı yumurta rafının, belirli bir açıya kadar dönmesini sağlamak amacıyla kullanılmıştır. Yumurta rafı, istenilen sınır açısına geldiğinde, sınır anahtarı, kontrol devresini uyararak, kuluçka motorunun durması sağlanmaktadır Dört Kanallı Röle Kartı Sistemde kullanılan bu eleman, 4 farklı röleden meydana gelen bir karttır. Röleler bobin, palet ve kontak olmak üzere 3 bölümden meydana gelen, üzerinden akım geçtiği zaman çalışan elektromanyetik devre elemanlarıdır. Yaygın olarak anahtarlamada kullanılan bu elemanlar kuluçka makinası dahilinde de anahtarlama amacı ile kullanılmıştır. Şekil 10 da görülen dört kanallı röle kartı kontrol devresinde kullanılmıştır. 20

33 Şekil 10. Dört Kanallı Röle Kartının Görünüşü MS701 AC-DC 1,5-12 V Adaptör Kontrol devresinin en önemli parçalarından biri olan MS701 adaptör, şebeke gerilimini 12Volt DC ye dönüştürerek, kontrol devresinin güç ihtiyacını karşılaması için kullanılmıştır ma akım sağlayabilen bu eleman kontrol devresinin güç ihtiyacını karşılar niteliklidir. Şekil 11 de kullanılan adaptör görülmektedir. Şekil 11. MS701 Adaptörün Görünüşü 21

34 Çıkış gerilimi olarak Volt arası DC gerilim sağlayabilen bu adaptör kuluçka makinasında sadece 12 Volt çıkış gerilimi ile çalıştırılacaktır. Ayrıca üzerinde polaritesinin değiştirilebileceği bir seçenek de mevcuttur. 22

35 3. TASARIM 3.1. Fiziki Şartların Kontrolü Kuluçka makinası, kuluçka evresinde önemli olan değişkenlerin istikrarlı bir şekilde sağlanması için bir araya gelmiş kontrol birimlerinden oluşur. Bunlardan en önemlileri sıcaklık, nem ve havalandırmadır. Ayrıca kuluçka süresince ısının yumurtada sabit noktalarda yoğunlaşmaması ve yumurta içerisindeki canlının yumurta kabuğuna yapışmaması için yumurtalar düzenli olarak çevrilmelidir. Bu nedenle çevirme sistemine ihtiyaç duyulmuştur. Kuluçka dönemi için gerekli olan bu koşullar farklı izleme ve kontrol düzenekleriyle denetlenebilir. Ancak bu kontrol işleminin, düşük maliyette, optimum düzeyde ve güvenilir olması gerekir. Mikrodenetleyicilerin her geçen gün gelişmesi ve ekonomik olarak ulaşılabilirliğinin artması sonucunda elektrik-elektronik ve kontrol uygulamalarında kullanımı yaygınlaşmıştır.tek bir kontrol elemanı ile birbirinden farklı fiziki koşulların, değişkenlerin ve işlemlerin aynı merkezden yönetilmesi ve yönlendirmesi, sistem tasarımında mikrodenetleyici kullanım tercihini arttırmaktadır.tek bir merkezi kontrol ünitesi ile denetleme açısından basit, güvenilir, maliyet bakımından uygun ve kontrol etme açısından gelişkin bir eleman olması nedeniyle kuluçka makinesinin fiziki kontrolü mikrodenetleyici temelli tasarlanmış ve oluşturulmuştur Sıcaklık Kontrolü Kuluçka Makinesi içerisinde, kuluçka dönemi boyunca yumurta tarafından gerekli duyulan sıcaklık değeri sabittir ( 37,5 ºC ) ve sürekli olarak sıcaklığın bu sabit değerde tutulması gerekir. Bu sıcaklık değerinin sağlanması ve denetimi PIC16F877A mikrodenetleyici ile gerçekleştirilmiştir. Sıcaklık kontrolü, sıcaklık sensörü ile mikrodenetleyicinin ortam sıcaklığını algılayıp değerlendirerek, bu sonuca göre, istenilen sıcaklık koşulları açısından, ısı kaynağının çalışıp çalışmamasını denetleyerek sağlanır. Ortam sıcaklığı bilgisi sıcaklık sensörü 23

36 tarafından algılanıp mikrodenetleyiciye iletilir. Mikrodenetleyici ortam sıcaklığı bilgisini sensörden alıp istenilen sıcaklık değeri ile karşılaştırır. Eğer, mevcut sıcaklık değeri istenilen sıcaklık değerinden büyük veya eşit olduğunda mikrodenetleyici ısı kaynağını çalıştırmaz fakat, mevcuk sıcaklık değeri istenilen sıcaklık değerinden düşük olduğunda mikrodenetleyici ortam sıcaklığı istenilen değere gelene kadar ısı kaynağını çalıştırır. Sıcaklık değeri istenilen değere geldiğinde denetleyici, ısı kaynağını kapatır. Bu devreye ait bağlantı şeması Şekil 12 deki gibidir. Şekil 12. Sıcaklık Kontrol Devresi Bağlantısının Proteus Programında Temsili Yukarıdaki şekilde, sıcaklık kontrol devresinin Proteus programında oluşturulmuş temsili görülmektedir. Ortamın sıcaklık seviyesini algılayan sensör, mikrodenetleyicinin 2. ( RA0 ) bacağına, ısıtıcıyı kontrol edecek olan rölenin tetikleme devresi ise 23. ( RC4 ) bacağına bağlanmıştır. Ortam sıcaklığı, 36 ºC nin altına düştüğünde, mikrodenetleyici, 23 nolu çıkış bacağını setler ve röle tetiklenir. Tetiklenen röle, ısıtıcıyı enerjilendirerek ortamın ısınmasını sağlar. Ortam sıcaklığı, 38 ºC nin üzerine çıktığında ise mikrodenetleyici, 23 nolu çıkış bacağını sıfırlar. Röle tetiklenmez ve ısıtıcının bağlı olduğu kontağı, normalde kapalı ( NK ) olan kontakla kısa devre ederek ısıtıcının enerjisinin kesilmesine neden olur. Bu süreç, bir döngü etrafında seyir eder ve ortam sıcaklığının 36 ºC ve 38 ºC değerleri arasında kalması sağlanmış olur. 24

37 Nem Kontrolü Kuluçka dönemi boyunca, yumurtanın gelişebilmesi için gerekli olan bir diğer etken de bağıl nem oranıdır. Tavuk yumurtasının gelişimi için gerekli olan nem oranı %50 ve %80 arasında değişmektedir. Kuluçka ortamında, nem oranının belirlenmesi, takip edilmesi ve istenilen bu değerler arasında tutulması gerekir. Sıcaklık kontrolünde olduğu gibi, ortamın bağıl nem oranı, nem sensörü ve mikrodenetleyici ile takip edilmektedir. Nem sensöründen gelen ortamın nem bilgisi mikrodenetleyiciye iletilir. Mikrodenetleyici, sensörden gelen bu bilgiyi işleyerek, LCD ekrana yazdırır. LCD ekrandan okunan nem bilgisine göre, uygun durumu sağlayacak şekilde dışarıdan sisteme müdahale edilir. Genel bir ürün piyasası araştırması sonucunda, gerçekleştirilen proje boyutlarında ve sistem için uygun bir nem üreteci bulunmadığından dolayı, nem azlığı durumunda ortama nem sağlayacak endüstriyel bir nem kaynağı sisteme dahil edilmemiştir. Kuluçka ortamının gerekli nem düzeyine ulaşması, ortam içerisine konumlandırılan su dolu hazne ile sağlanmıştır Havalandırma Yumurta içerisindeki canlının gelişimi, ortamın oksijen seviyesine de bağlıdır. Ortam içerisindeki oksijenin varlığını, sabit ve yüksek bir değerde, sürekli mevcut bulundurmak için ortam havalandırılmalıdır. Havalandırma için 220 VAC şebeke gerilimiyle çalışan fan kullanılmıştır. Sistem çalışmaya başladığı ilk andan itibaren, dış ortama açılan küçük havalandırma delikleri sayesinde fan, dış ortamdan kuluçka ortamına hava akışını sağlayarak içerideki oksijen miktarını sürekli taze tutmaktadır. Ayrıca, ortam içerisindeki ısı kaynağı olan ampulün ısıyı çevresinde yoğunlaştırdığından, ısının ortam içerisinde eşit ve dengeli yayılmasında fan büyük bir işlev görecektir. Bu ısı yayılımını, ortam içerisinde sürekli, eşit ve dengeli tutmak için havalandırma sisteminin devamlı çalışır durumda olması gerekmektedir. 25

38 Yumurta Rafının Hareketi Canlının, gelişme süresi boyunca, yumurta kabuğuna yapışmaması ve ısının yumurta içerisinde her tarafa eşit bir şekilde yayılması için yumurtaların belirli aralıklarla çevrilmesi veya hareket ettirilmesi gerekir. Bu gereksinimi karşılamak için en uygun yöntemlerden bir tanesi, yumurtaların konulduğu yumurta rafının, belirli aralıklarla döndürülmesidir. Yumurta rafı, bir eksen etrafında, yatay eksenle belirli bir açı yapacak ve yumurtalar düşmeyecek şekilde döndürülür. Yatay eksenle yaptığı bu açı konumunda belirli bir süre bekletilir. Bu süre sonrasında, yumurta rafı, yatay eksenle yaptığı aynı açı değerinde ters yönde döndürülür ve bu konumda da aynı sürede bekletilir. Bu süreç, kuluçka dönemi boyunca sürekli kendini tekrar ederek, canlının yumurta kabuğuna yapışması önlenir. Şekil 13. Kuluçka Motoru Durumları Yumurta rafının konumunu algılamak amacıyla, yumurta rafı yatay doğrultuda ve bu doğrultuya dik olacak şekilde kuluçka motorunun miline, konum tespit çubuğu yerleştirilmiştir. Yumurta rafı, mil ekseni etrafında belirli bir açı yapacak şekilde hareket ettiği zaman, konum tespit çubuğu da aynı yönde ve aynı açı değeri yapacak şekilde hareket etmektedir. Şekil 13 de görüldüğü gibi yumurta rafı 1 yönünde döndüğünde konum tespit çubuğu da 1 yönünde, yumurta rafı 2 yönünde döndüğünde, konum tespit çubuğu da 2 yönünde dönmektedir. Yine, yumurta rafının mil ekseni etrafında yaptığı açıyı algılamak 26

39 ve mikrodenetleyiciye iletmek amacıyla, istenilen açı değerini sağlayacak şekilde iki tane sınır anahtarı, konum tespit çubuğu hizasına konumlandırılmıştır. Konum tespit çubuğu, sınır anahtarlarına temas ettiğinde, yumurta rafı o konumda kalmakta ve belirli bir süre beklemektedir. Şekil 14. Kuluçka Motoru Kontrol Devresi Bağlantısının Proteus Programında Temsili Şekil 14 te, yumurta rafının hareket kontrol devresinin Proteus programındaki temsili görülmektedir. Sistemde mevcut bulunan iki tane sınır anahtarının sabit kontakları, mikrodenetleyicinin 3. ( RA1 ) ve 4. ( RA2 ) bacaklarına bağlanmıştır. Kuluçka motorunu kontrol edecek olan tetikleme devresinin girişi ise mikrodenetleyicinin 24. ( RC5 ) çıkış bacağına bağlanmıştır. Sistemin çalışmaya başlamasıyla mikrodenetleyici, 24. bacağından tetikleme işareti ( Lojik-1 ) göndererek rölenin çekme bobinini enerjilendirir. Rölenin tetiklenmesiyle, normalde açık ( NA ) kontağına bağlanan ve şebeke gerilimiyle beslenen kuluçka motoru, herhangi bir yönü kendisi seçip o yönde çalışmaya başlar. Motor miline sabitlenen konum tespit çubuğu, yumurta rafının dönmesinin istendiği azami açı sınırını belirleyen sınır anahtarına ( herhangi ikisinden birine ) temas eder ve normalde açık kontağını kapatır. Sınır anahtarının normalde açık kontağına +5V ( +Vcc ) luk doğru gerilim bağlandığından mikrodenetleyiciye, sınır anahtarından konum bilgisi ulaşır. Bu bilgiyi alıp işleyen mikrodenetleyici, 24. bacağını sıfırlayarak ( Lojik-0 ), rölenin, ilk 27

40 durumda açık olan normalde kapalı kontağını kapatır ve kuluçka motorunun durmasını sağlar. Motorun durmasıyla birlikte mikrodenetleyici, 45 dakika süre sayar ve yumurta rafı, sınır açısındaki konumunda 45 dakika boyunca beklemiş olur. Mikrodenetleyici, 45 dakikalık süre sonrasında, 24. bacağından tekrar tetikleme işareti ( Lojik-1 ) göndererek motoru çalıştırır. Motor bu defa diğer yönde dönmeye başlar. Konum tespit çubuğu bu sefer diğer yöndeki sınır anahtarına temas eder ve mikrodenetleyiciye konum bilgisi ulaşır. Mikrodenetleyici, tekrar kuluçka motorunu durdurarak, yumurta rafının, diğer yöndeki açı değerinde 45 dakika boyunca kalmasını sağlar. Bu süreç, sistem çalışması boyunca kendini tekrarlayarak devam eder. Sonuç olarak, yumurta rafı, mil ekseni etrafındaki her iki sınır açısında, 45 dakikalık zaman periyotlarında hareket eder. Böylelikle yumurtaların hareketi sağlanmış ve kuluçka altındaki canlının, yumurta kabuğuna yapışması önlenmiş olur Yazılım Kontrol devresinde kullanılan PIC16F877A mikrodenetleyicisinin, CCS C derleyicisinde yazılan, kuluçka makinasının kontrolü için takip ettiği program aşağıdaki gibidir: #include <16f877a.h> #device ADC=10 #fuses XT,NOWDT,NOPROTECT,NOBROWNOUT,NOLVP,NOPUT,NOWRT,NODEBUG,N OCPD #use delay (clock= ) #use fast_io(a) #use fast_io(c) #define use_portb_lcd TRUE #include <lcd.c> unsigned long int bilgi; float voltaj,sicaklik; int1 x,y; 28

41 int i,j; void main ( ) { setup_psp(psp_disabled); // PSP birimi devre dışı setup_spi(spi_ss_disabled); // SPI birimi devre dışı setup_timer_1(t1_disabled); // T1 zamanlayıcısı devre dışı setup_timer_2(t2_disabled,0,1); // T2 zamanlayıcısı devre dışı setup_ccp1(ccp_off); // CCP1 birimi devre dışı setup_ccp2(ccp_off); // CCP2 birimi devre dışı set_tris_a(0x07); set_tris_c(0x00); setup_adc(adc_clock_div_32); // ADC clock frekansı fosc/32 setup_adc_ports(an0); //RA0/AN0 girişi analog output_low(pin_c4); output_low(pin_c5); lcd_init(); // LCD hazır hale getiriliyor set_adc_channel(0); // RA0/AN0 ucundaki sinyal A/D işlemine tabi tutulacak delay_us(20); // Kanal seçiminde sonra bu bekleme süresi verilmelidir printf(lcd_putc,"\fsicaklik="); // LCD'ye yazı yazdırılıyor while(1) // sonsuz döngü { x=input(pin_a1); y=input(pin_a2); if(x==1) { output_high(pin_c5); 29

42 for(i=1;i<4;i++) { for(j=1;j<61;j++) { bilgi=read_adc(); // ADC sonucu okunuyor ve bilgi değişkenine aktarılıyor voltaj=( *bilgi)*1000; // Dijitale çevirme işlemine uğrayan sinyalin mv olarak gerilimi hesaplanıyor sicaklik=(voltaj/10)+2; // Her 10mV'ta 1 derece artma if(sicaklik>38) { output_high(pin_c4); } else if(sicaklik<36) { output_low(pin_c4); } lcd_gotoxy(10,1); // İmleç 1. satır 10.sütunda printf(lcd_putc,"%5.1f'c",sicaklik); // LCD'ye sıcaklık değeri yazdırılıyor delay_ms(1000); } } output_low(pin_c5); delay_ms(3000); } else if(y==1) { output_high(pin_c5); 30

43 for(i=1;i<4;i++) { for(j=1;j<61;j++) { bilgi=read_adc(); // ADC sonucu okunuyor ve bilgi değişkenine aktarılıyor voltaj=( *bilgi)*1000; // Dijitale çevirme işlemine uğrayan sinyalin mv olarak gerilimi hesaplanıyor sicaklik=(voltaj/10)+2; // Her 10mV'ta 1 derece artma if(sicaklik>38) { output_high(pin_c4); } else if(sicaklik<36) { output_low(pin_c4); } lcd_gotoxy(10,1); // İmleç 1. satır 10.sütunda printf(lcd_putc,"%5.1f'c",sicaklik); // LCD'ye sıcaklık değeri yazdırılıyor delay_ms(1000); } } output_low(pin_c5); delay_ms(3000); } else { output_low(pin_c5); 31

44 bilgi=read_adc(); // ADC sonucu okunuyor ve bilgi değişkenine aktarılıyor voltaj=( *bilgi)*1000; // Dijitale çevirme işlemine uğrayan sinyalin mv olarak gerilimi hesaplanıyor sicaklik=(voltaj/10)+2; // Her 10mV'ta 1 derece artma if(sicaklik>38) { output_high(pin_c4); } else if(sicaklik<35) { output_low(pin_c4); } lcd_gotoxy(10,1); // İmleç 1. satır 10.sütunda printf(lcd_putc,"%5.1f'c",sicaklik); // LCD'ye sıcaklık değeri yazdırılıyor delay_ms(100); }}} 32

45 4. SONUÇ Ülkemizin yumurta ve tavukçuluk sektöründeki durumu ve dünya üzerinde bu alanda yapabileceği etki irdelenerek yapılan bu projede düşük maliyetlerde büyük ihtiyaç duyulan "Kuluçka Makinası Tasarımı" yapılmış ve gerçeklenmiştir. Ülkemiz ve dünyanın bu alana olan ihtiyacı projenin önemini gün yüzüne çıkarmaktadır. "Kuluçka Makinası Tasarımı" kapsamında sıcaklık kontrolü, nem kontrolü, havalandırma ve yumurta rafının hareketi ile ilgili sistemlerin bir arada çalıştırılması ve gerekli olan süre içerisinde bu dengeyi bozmaması üzerine çalışmalar yapılmıştır. Kontrol devresinde mikrodenetleyici olarak PIC16F877A kullanılmış ve kontrol devresinin işleyişi bu eleman üzerinden sağlanmıştır. Proje kapsamında kullanılan elemanların hepsi ilgili başlıklarda teorik olarak tanıtılmış ve Kuluçka Makinası içerisinde kullanım şekilleri detaylı olarak açıklanmıştır. Ayrıca mikrodenetleyicinin takip ettiği programlar, ilgili başlıkta paylaşılarak projenin geliştirilebilirliğine katkı sağlanması amaçlanmıştır. 33

46 5. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME Gerçekleştirilen bu proje, bir proje konusu üzerinde yoğunlaşma, bilgi toplama, elde edilen bu bilgileri bütünleştirme, proje üzerinde kullanma deneyim ve yetileri kazandırmıştır. Yapılan bu çalışmalar, proje grup üyelerince paylaşılarak, ekip çalışmasının gereklilikleri yerine getirilmiş, grup halinde çalışma alışkanlığı ve disiplini elde edilmiştir. Lisans eğitimi süresince elde edinilen bilgi ve kazanılan deneyimler, sorumlu olduğumuz "Kuluçka Makinası" tasarımında kullanılmış olup, oluşturulan bir mühendislik çalışması karşısında, istenilen sonuca ulaşmak için çözüm üretme ve uygulama olanağı her fırsatta değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmalar ve uğraşlar ile dersin amacı olan; mühendislik bilgisi, deneyimi, bu bilgi ve deneyimi bir proje çalışmasına aktarma becerisi, karşılaşılan soruna teknik çözümler üretebilme kabiliyeti hedeflerine ulaşma gayretinde bulunulmuştur. Mevcut olan lisans eğitim bilgisinin yanı sıra, yapılan araştırma ve çalışmalarla, hedeflenen projenin oluşturulması gayreti gösterilmiştir. Her ne kadar yumurtanın doğal kuluçka gelişimi ve ebeveyn ile olan biyolojik ve duygusal bağı sağlanamayacak olsa da, canlının gelişimi, sağlığı, kuluçka verimi ve güvenliği için optimum koşulların yaratılması sağlanmaya çalışılmıştır. 34

47 KAYNAKLAR [1]. Yumurta Üreticileri Merkez Birliği(YUM-BİR), Yumurta Tavukçuluğu Verileri Bülteni 2012 [2]. Y. YILDIZ, "Hayvancılıkta Mekanizasyon", Çukurova Üniv. Ziraat Fak. Yayınları, no:84 [3]. Ç. Şeremet, Civciv Kalitesini Etkileyen Etmenler ve Değerlendirme Yöntemleri, Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Zootekni Bölümü, Bornova/İzmir [4]. H. Şahin, H. Dayanık, C. Altınbaşak, Pic Programlama Teknikleri ve PIC16F877A Altaş Yayıncılık,2006 [5]. S. Çiçek, CCS C İle PIC Programlama, Altaş Yayıncılık,

48 EK-1. IEEE Etik Kuralları 36

49 37

50 38

51 EK-2 DİSİPLİNLERARASI ÇALIŞMA VE MALİYET RAPORU Yapılan projede disiplinlerarası çalışma olarak Zooloji bilimi ile kuluçka kavramı hakkında bilgi alışverişi yapılmıştır. Satın almalar genel olarak elektronik mağazalardan elektronik devre elemanı seviyesinde olmuştur. Ayrıca ahşap malzemeden yapılmış olan kuluçka makinası gövdesi için yerel marangozlara başvurulmuştur. Proje kapsamında yapılmış bütün satın almalar ayrıca aşağıda gösterilmektedir: Çizelge 2. Kuluçka Makinası Maliyet Raporu 39

52 EK-3 ÇALIŞMA PLANI Çizelge 3. Projeye ait çalışma planı 40

53 EK-4. STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU KaradenizTeknikÜniversitesi MühendislikFakültesi Elektrik-ElektronikMühendisliğiBölümü STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU Bitirme Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aşağıdaki soruları cevaplayınız. 1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız. İçerisine yaklaşık tane yumurtanın bulunabileceği, kuluçka fiziki koşullarının sağlanacağı ve kontrol edileceği özel amaçlı kullanıma yönelik 61X52X33cm ebatlarında " Kuluçka Makinesi " sistemi gerçeklenmiştir. 2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü? Yapılan projede sadece hali hazırda kullanılan mühendislik formülleri kullanılmıştır. 3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız? Bazı derslerde verilen proje ödevleri ile kazanılan, ekip çalışması yaparak hedeflenen ve oluşturulmak istenen sonuca ulaşma, bilgi ve becerileri kullanılmıştır. 4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir? Oluşturulan proje kapsamı içerisinde, The Royal Society for the Prevention of Cruelty to Animals (RSPCA) Welfare Standards For Hatcheries dahilinde bulununan standartlar göze alınmış ve bu doğrultuda çalışılmıştır. 5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir? a) Ekonomi: Gerçekleştirilecek olan projede, proje yürütücü öğrencileri dışında her hangi bir maddi kaynak ve destek olmadığı için kullanılacak olan materyallerin seçiminde, en düşük maliyetle üstlendiği görevi yerine getirebilme ekonomik ölçütü göz önüne alınmıştır. 41