Sistema de pesagem para avicultura com LoRaWAN, Wi-Fi e ESP32

Em uma granja, pesar aves não é apenas colocar uma célula de carga em uma plataforma. Um sistema de pesagem para avicultura precisa operar continuamente em um ambiente agressivo, suportar procedimentos de limpeza e ainda interpretar pesagens realizadas sem a intervenção de um operador.

A ECK desenvolveu para a Trinovati uma balança destinada a integrar uma solução mais ampla de monitoramento para avicultura. O objetivo era acompanhar automaticamente a evolução do peso das aves durante o ciclo de criação e transmitir essas informações para o sistema de monitoramento.

Sistema de pesagem para avicultura em ambiente agressivo

Um dos principais desafios estava no próprio local de instalação.

A balança permanece dentro do aviário, exposta a um ambiente agressivo e a resíduos provenientes das aves. Além disso, o equipamento precisa permitir limpeza frequente.

Por isso, o desenvolvimento não poderia considerar apenas a eletrônica. A construção mecânica, a proteção das placas e componentes e a facilidade de higienização precisavam ser pensadas em conjunto.

O objetivo era reduzir a exposição das partes internas e dos elementos mecânicos suscetíveis à corrosão, aumentando a robustez do equipamento para operação contínua no aviário.

A balança precisava interpretar as aves sobre a plataforma

Havia outro problema menos evidente: as aves utilizam a balança livremente.

Em determinados momentos pode haver uma ave sobre a plataforma; em outros, duas ou mais. Portanto, simplesmente registrar qualquer valor indicado pela célula de carga produziria uma grande quantidade de dados sem utilidade.

Foi necessário implementar uma lógica de processamento capaz de analisar as pesagens e compará-las com o padrão esperado para aquele lote.

Dessa forma, o sistema poderia distinguir medições compatíveis com o peso individual das aves e separar situações em que mais de uma ave estivesse simultaneamente sobre a balança.

Acompanhando crescimento e uniformidade do lote

O objetivo não era conhecer apenas o peso médio.

Ao acompanhar as pesagens ao longo do ciclo de criação, torna-se possível observar a evolução do peso e a uniformidade do lote, verificando se as aves estão convergindo para a faixa de peso desejada.

Essa informação é importante porque a uniformidade influencia as etapas posteriores de processamento. No abate e processamento industrial, os equipamentos são ajustados em função das dimensões das aves.

Um lote com pesos mais homogêneos facilita esse ajuste e torna o processamento mais previsível.

A pesagem automática fornece, portanto, um feedback durante a criação: em vez de descobrir somente no final que o lote apresentou uma distribuição de pesos inadequada, o produtor pode acompanhar sua evolução ao longo do tempo.

Conversor sigma-delta de 24 bits para a pesagem

Para a aquisição do sinal da célula de carga foi utilizado o CS5530 da Cirrus Logic, um conversor A/D sigma-delta de 24 bits.

Esse componente oferecia uma solução de bom desempenho e custo adequado para uma aplicação de pesagem, permitindo trabalhar com os pequenos sinais provenientes da cadeia de medição.

A eletrônica de aquisição foi integrada ao processamento embarcado responsável pelo tratamento das pesagens e pela comunicação do equipamento.

ESP32, Wi-Fi e LoRaWAN

A balança precisava fazer parte do sistema de monitoramento da granja e, por isso, foram previstas duas formas de comunicação sem fio.

O ESP32 fornecia processamento e conectividade Wi-Fi, enquanto a comunicação LoRa era realizada através de um módulo HopeRF RFM95.

A utilização dessas tecnologias permitia adequar a comunicação às características da instalação. O Wi-Fi podia ser utilizado onde houvesse infraestrutura disponível, enquanto a comunicação LoRa oferecia uma alternativa para transmissão sem fio dentro da arquitetura de monitoramento desenvolvida para a aplicação.

Engenharia mecânica, eletrônica e firmware trabalhando juntas

Esse projeto mostra uma característica comum em produtos eletrônicos destinados ao agronegócio: muitas vezes o maior desafio não está isoladamente no circuito eletrônico.

A balança precisava combinar robustez mecânica, resistência ao ambiente, facilidade de limpeza, aquisição de sinais de baixo nível, processamento das pesagens e comunicação sem fio.

Além de medir peso, o firmware precisava transformar uma sequência de medições produzidas espontaneamente pelas aves em informações úteis sobre o crescimento e a uniformidade do lote.

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