Termostat/kontroler Arduino HVAC Servo: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Witaj w mojej „zielonej” instrukcji! Pokażę ci, jak wykorzystać Arduino, dwa serwosilniki, czujnik temperatury i trochę metalu (lub drewna), aby stworzyć cyfrowy termostat do ściennego urządzenia HVAC. Według CB Richard Ellis (duża firma zajmująca się nieruchomościami), Nowy Jork jest rynkiem najemców, w którym tylko około 1/3 populacji posiada swój dom (w porównaniu z prawie 70% własnością domu w pozostałej części Stanów Zjednoczonych). Oznacza to, że ponad 5 mm ludzi w Nowym Jorku mieszka w wynajętych mieszkaniach lub domach. Bardzo rzadko zdarza się, aby wynajmowane lokale posiadały jakąkolwiek formę centralnej klimatyzacji lub nawet system sterowany termostatycznie. Wiele mieszkań ma stałe jednostki ścienne, takie jak na poniższym filmie. Niestety jednostki te nie mają możliwości regulowania temperatury i można je tylko zmusić do pracy w trybie ogrzewania, zimna lub wyłączenia. Według Consumer Energy Center ogrzewanie i chłodzenie stanowią około 45 procent rachunków za energię. Rząd federalny szacuje, że przeciętny właściciel domu wydaje ponad 10 000 dolarów na ogrzewanie i chłodzenie w okresie dziesięciu lat. Wydajność chłodnicza klimatyzatorów pokojowych jest mierzona w BTU (British Thermal Units) na godzinę. Aby schłodzić mieszkanie o powierzchni 700-1 000 stóp kwadratowych (z jedną sypialnią lub małą 2 sypialnią), potrzebujesz około 20 000 BTU. Jest to odpowiednik 1,7 tony lub 5 861 watów. Przy 0,15 USD za kWh oznacza to, że kosztuje 0,88 USD za godzinę pracy urządzenia HVAC! Ponieważ urządzenia HVAC zużywają dużo energii (szczególnie w trybie „klimatyzacji” w gorące letnie miesiące), a najemcy nie mają możliwości łatwego wdrożenia jednostek energy star (czyli bardziej wydajnych) lub regulacji ich temperatury, chciałem znaleźć sposób, bez wprowadzania trwałych zmian, na sterowanie jednostką HVAC jak termostat! Wdrożenie tego urządzenia może nie tylko zaoszczędzić pieniądze, ale może pomóc w utrzymaniu bardziej stabilnej temperatury w mieszkaniu, zmniejszeniu zużycia energii i zmniejszeniu obciążenia sieci energetycznej naszych krajów podczas gorących letnich miesięcy!

Krok 1: Przegląd listy produktów i części

Przegląd i lista części: Lista części elektronicznych: 1) Dwa serwa. Użyłem Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311), który można kupić za mniej niż 10 USD za serwo. Serwo SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) również powinno działać.2) Sonda temperatury: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id =2453) Arduino (użyłem Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Użyłem Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php?main_page=product_info&cPath=17_21&products_id=51) ale możesz też użyć małej płytki stykowej (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) rezystor 4K7 do pomiaru temperatury Sonda: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Adapter ścienny 9V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Lista części sprzętu: 1) Użyłem aluminium zakupionego w moim lokalnym sklepie z narzędziami (Home Depot). Wymiary wspornika serwomechanizmu to 4 "x 1" x 0,25", a dwa słupki końcowe to 1 "x 0,25" x 0,25". Alternatywnie, tutaj jest link do zakupu tego rozmiaru kawałka aluminium przez Internet: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx i http:/ /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx2) Użyłem (6) 1/2" 8-32 SHCP (śruby z łbem gniazdowym) i (2) 1" 8-32 SHCP. Polecam zakup je w lokalnym sklepie ze sprzętem, ale można je również łatwo kupić online. Oto linki: 1/2": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 i 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ?PMAKA=430-0045.3) Będziesz potrzebował kranu, który pasuje do wszystkich śrub użytych w poprzednim kroku. Ponieważ użyłem śrub 8-32, kupiłem kran 8-32. Po raz kolejny można go kupić w lokalnym sklepie ze sprzętem, ale jeśli chcesz zamówić online, oto link: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Numer 29 wiertło (odpowiada to 8-32 gwintownikom; jeśli używasz śrub i gwintowników o innym rozmiarze, kup odpowiednie wiertło). UWAGA: Wiele sklepów z narzędziami sprzedaje gwintowniki z wiertłami, co zapewni zakup odpowiedniego rozmiaru. Dostępne również tutaj: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools:1) Użyłem wiertarki (może to być wiertarka ręczna lub wiertarka) i piły do metalu. 2) Jeśli wolisz przykleić serwo do aluminiowego mocowania (zamiast wiercenia i nabijania otworów), polecam użyć JBWeld lub Gorilla Glue Arduino Library: Oprócz biblioteki serwo (dołączonej do oprogramowania Arduino), potrzebujesz biblioteki OneWire. Możesz przeczytać więcej o bibliotece tutaj (opcjonalnie): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire lub po prostu pobierz bibliotekę za pomocą tego linku: https://homepage.mac. com/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Krok 2: Budowanie serwomechanizmu i schematu elektrycznego

Oto przegląd wideo, jak zbudować mocowanie serwomechanizmu i schematy elektroniki. Sprawdź poniższe zdjęcie, aby dowiedzieć się więcej!

Krok 3: Kod Arduino

Poniższy plik txt zawiera kod Arduino. Możesz otworzyć ten plik, aby wyświetlić kod, a następnie skopiować / wkleić go do oprogramowania Arduino, aby uruchomić program. Wideo: Podstawowy, a następnie bardziej szczegółowy opis kodu Arduino.

Krok 4: Debugowanie i instalacja

UWAGA: Jeśli postawisz arduino na metalowej powierzchni, upewnij się, że masz gumowe nóżki na spodzie! W przeciwnym razie złącza lutowane na spodzie Arduino dotkną metalu, co spowoduje zwarcie płytki!

Krok 5: Ostateczne myśli i przyszłe pomysły

Końcowe myśli:Dzięki za oglądanie! Jeśli szukasz świetnego sposobu na zaoszczędzenie energii, pieniędzy i utrzymanie wygodnego mieszkania, mam nadzieję, że spodobał Ci się ten film. Podczas gorących letnich miesięcy szczytowe zapotrzebowanie wymusza uruchomienie dodatkowych elektrowni, które często są droższe w eksploatacji i przyczyniają się do większego zanieczyszczenia środowiska. Jeśli masz możliwość uaktualnienia swojego systemu HVAC do zgodności ze standardem Energy Star lub możesz zainstalować „profesjonalny” termostat, zrób to! Ale jeśli mieszkasz w budynku mieszkalnym i po prostu nie masz tych opcji, rozważ ten projekt dla środowiska! Pomysły na przyszłość: Gdy już masz serwo na miejscu, istnieje kilka świetnych sposobów na rozszerzenie tego projektu. Oto tylko kilka: 1) Umieść czujnik temperatury na przewodzie, aby można go było strategicznie umieścić w pomieszczeniu 2) Dodaj przyciski do Arduino, aby mieć cztery tryby: tryb wyłączenia, klimatyzacji, ogrzewania lub sondy temperatury (tj. pozwala na wymuszenie wyłączenia urządzenia, włączenia ogrzewania lub klimatyzacji lub pozwala urządzeniu działać zgodnie z odczytem sondy temperatury)3) Użyj 7-segmentowej diody LED lub wyświetlacza LCD do wyświetlenia aktualnej temperatury4) Użyj osłony Ethernet aby umożliwić kontrolę przez Internet lub opublikować aktualną temperaturę (np. przez Twitter). Pomysł ten jest inspirowany „Tweet-a-Watt” Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Użyj trzeciego serwa do sterowania potencjometrem ciepła/zimna (uwaga: użycie trzech serwomechanizmów na arduino wymaga użycia oprogramowania serwo - zobacz tutaj, aby uzyskać więcej informacji: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Bezprzewodowa sonda temp przez Xbee lub RF (dla RF, patrz https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 oraz https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Ustawiaj zakresy progów temperatury na urządzeniu za pomocą klawiatury lub potencjometru8) Ustawienie urządzenia tak, aby automatycznie schładzało mieszkanie o określonych porach (np. przed powrotem do domu w pracy) lub przechodziło w tryb „impulsowy” w nocy, naprzemiennie wyłączając i chłodząc w celu utrzymania chłodu w mieszkaniu, ale nie mieć klimatyzację przez całą noc9) Użyj Evil Mad Scientist lub ITP Boarduino, aby uzyskać tańszą i mniejszą jednostkę! Zobacz https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 dla Evil Mad Scientist Płyty, które można kupić jako zestaw, który zawiera układ PCB i ATMEL oraz kryształ i nasadki 16 Mhz za ~ 12 USD lub przeczytaj samouczek NYU ITP, jak stworzyć arduino z płytą prototypową!