Servo termòstat / controlador Arduino HVAC: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:17

Benvingut al meu "verd" instructable! Vaig a mostrar-vos com utilitzar un Arduino, dos servomotors un sensor de temperatura i una mica de metall (o fusta) per fer un termòstat digital per a una unitat HVAC de paret. Segons CB Richard Ellis (una important empresa immobiliària), la ciutat de Nova York és un mercat de lloguer, amb només aproximadament 1/3 de la població propietària de la seva llar (contra gairebé el 70% de la propietat de la resta dels Estats Units). Això significa que més de 5 mm de persones a Nova York viuen en apartaments o cases llogades. És molt rar que les unitats de lloguer tinguin qualsevol forma d’aire condicionat central o fins i tot un sistema controlat termostàticament. Molts apartaments tenen unitats permanents de paret, com la que es mostra al vídeo següent. Malauradament, aquestes unitats no tenen capacitat per regular la temperatura i només es poden forçar a entrar en calor, en fred o en apagat. Segons el Consumer Energy Center, la calefacció i la refrigeració representen aproximadament el 45% de la vostra factura d’energia. El govern federal calcula que el propietari mitjà gasta més de 10.000 dòlars en calefacció i refrigeració durant un període de deu anys. La capacitat de refrigeració dels aparells d’aire condicionat de l’habitació es mesura en BTU, o British Thermal Units, per hora. Per refrescar un apartament de 700-1.000 m² (un dormitori o potser una petita habitació de 2 dormitoris), necessiteu uns 20.000 BTU. És l’equivalent a 1,7 tones o 5, 861 watts. A 0,15 dòlars per kWh, vol dir que costa 0,88 dòlars / hora per fer funcionar la vostra unitat HVAC. Perquè les unitats HVAC consumeixen molta energia (sobretot quan es troben en mode "aire condicionat" durant els calorosos mesos d'estiu) i els inquilins no tenen la possibilitat d'implementar fàcilment unitats estrelles d’energia (és a dir, més eficients) o per regular la seva tempura, volia trobar la manera, sense fer canvis permanents, de controlar una unitat de climatització com un termòstat. La implementació d’aquest dispositiu no només us permetrà estalviar diners, sinó que us pot ajudar a mantenir una temperatura més estable al vostre apartament, reduir el consum d’energia i ajudar a reduir la tensió de la xarxa elèctrica de les nostres nacions durant els calorosos mesos d’estiu.

Pas 1: Visió general de la llista de productes i peces

Vista general i llista de peces: Llista de components electrònics: 1) Dos servidors. He utilitzat Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) que es pot comprar per menys de 10 dòlars per servo. El servo SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) també hauria de funcionar. 2) Sonda de temperatura: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (He utilitzat el Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) He utilitzat l'Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51), però també podeu fer servir una petita placa de navegació (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) una resistència 4K7 per a la temperatura Sonda: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Adaptador de paret de 9V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63 Llista de peces de maquinari: 1) He utilitzat alumini comprat a la meva ferreteria local (Home Depot). Les dimensions del suport del servo són de 4 "x 1" x 0,25 "i els dos pals finals són 1" x 0,25 "x 0,25". Com a alternativa, aquí teniu un enllaç per comprar aquesta peça d'alumini de mida en línia: 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) He utilitzat (6) 1/2 "8-32 SHCP (cargols de capçal) i (2) 1 "8-32 SHCP. Recomanaria comprar-los a la vostra ferreteria local, però també es poden comprar fàcilment en línia. Aquí hi ha els enllaços: 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) Necessitareu un toc que coincideixi amb els cargols que feu servir al pas anterior. Com que he utilitzat cargols 8-32, he comprat una aixeta 8-32. Un cop més, es pot comprar a la ferreteria local, però si voleu fer una comanda en línia, aquí teniu un enllaç: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Un número 29 broca (correspon als 8-32 aixetes; si utilitzeu un cargol i una aixeta de mida diferent, adquireu la broca adequada). NOTA: Moltes ferreteries venen les aixetes amb les broques, cosa que us garantirà que adquiriu la mida adequada. També disponible aquí: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools:1) He utilitzat una broca (pot ser una broca manual o una broca) i una serra mecànica. 2) Si preferiu enganxar els servos a la muntura d'alumini (en lloc de perforar i punxar els forats), us recomanaria utilitzar JBWeld o Gorilla Glue Arduino Library: a més de la servoteca (inclosa amb el softwre Arduino), necessiteu la biblioteca OneWire. Podeu obtenir més informació sobre la biblioteca aquí (opcional): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire o simplement descarregueu la biblioteca a través d’aquest enllaç: https://homepage.mac. com / wtpollard / Software / FileSharing7.html

Pas 2: Construir el muntatge servo i l’esquema elèctric

Aquí teniu una visió general de vídeo sobre com construir el servomuntatge i els esquemes de l'electrònica. Mireu les fotos següents per obtenir més informació.

Pas 3: Codi Arduino

Un fitxer txt següent conté el codi Arduino. Podeu obrir aquest fitxer per veure el codi i, a continuació, copiar-lo / enganxar-lo al vostre programari Arduino per executar el programa.

Pas 4: depuració i instal·lació

NOTA: Si recolzeu el vostre arduino sobre una superfície metàl·lica, assegureu-vos que teniu uns peus de goma a la part inferior. En cas contrari, les juntes de soldadura que hi ha a la part inferior de l’Arduino tocaran el metall que reduirà la taula.

Pas 5: Pensaments finals i idees de futur

Pensaments finals: Gràcies per veure-ho. Si busqueu una manera fantàstica d’estalviar energia, estalviar diners i mantenir un apartament confortable, esperem que us agradi aquest vídeo. Durant els calorosos mesos d’estiu, la màxima demanda obliga a posar en línia centrals elèctriques addicionals, que sovint són plantes més costoses de funcionar i contribueixen a augmentar la contaminació del nostre entorn. Si teniu la possibilitat d’actualitzar el vostre sistema HVAC a un model d’energia que compleixi les estrelles energètiques o podeu instal·lar un termòstat “professional”, si us plau, feu-ho! Però si viviu en un edifici d’apartaments i simplement no teniu aquestes opcions, tingueu en compte aquest projecte per al medi ambient. Idees per al futur: un cop tingueu els servos al seu lloc, hi ha algunes maneres fantàstiques d’ampliar-vos en aquest projecte. A continuació, n’hi ha uns quants: 1) Col·loqueu el sensor de temperatura en un cable perquè es pugui col·locar estratègicament a l’habitació 2) Afegiu botons a l’Arduino per tenir quatre modes: Off, A / C, Heat o Sonda de temperatura (és a dir, us permet forçar la unitat a escalfar-la o a climatitzar-la o permet que la unitat actuï segons la lectura de la sonda de temperatura) 3) Utilitzeu un LED de 7 segments o una pantalla LCD per mostrar la temperatura actual4) Utilitzeu un escut Ethernet per habilitar el control d'Internet o per publicar la temperatura actual (és a dir, a través de twitter). Aquesta idea està inspirada en el "Tweet-a-Watt" d'Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Utilitzeu un tercer servo per a controlar el potenciòmetre fred / calor (nota: l’ús de tres servos a l’arduino requereix l’ús de softwareservo - consulteu aquí per obtenir més informació: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Sonda de temperatura sense fils mitjançant Xbee o RF (per a RF, consulteu https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 i https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Definiu els intervals de llindar de temperatura al dispositiu mitjançant un teclat o un potenciòmetre 8) Configuració de la unitat perquè es refredi automàticament l'apartament en determinats moments (és a dir, abans d'arribar a casa a la feina) o per entrar en mode "pols" a la nit, alternant entre apagat i fresc per mantenir l'apartament fresc, però no teniu l’AC encesa tota la nit9) Utilitzeu Evil Mad Scientist o ITP Boarduino per obtenir una unitat més barata i petita. Consulteu https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 per a Evil Mad Scientist Taulers que podeu adquirir com a kit que inclou el xip PCB i ATMEL i un cristall i taps de 16 MHz per aproximadament 12 dòlars.