Arduino HVAC Servotermostat/controller: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:31

Velkommen til min 'grønne' instruerbare! Jeg vil vise dig, hvordan du bruger en Arduino, to servomotorer, en temperatursensor og noget metal (eller træ) til at lave en digital termostat til en HVAC-enhed gennem væggen. Ifølge CB Richard Ellis (et stort ejendomsfirma) er New York City et lejermarked, hvor kun omkring 1/3 af befolkningen ejer deres hjem (mod næsten 70% ejerskab i resten af USA). Det betyder, at over 5 mm mennesker i NYC bor i lejede lejligheder eller boliger. Det er meget sjældent, at udlejningsenheder har nogen form for centralt klimaanlæg eller endda et termostatstyret system. Mange lejligheder har permanente væggenheder som den, der ses i videoen herunder. Desværre har disse enheder ingen mulighed for at regulere temperaturen og kan kun tvinges til varme, kulde eller slukket. Ifølge Consumer Energy Center tegner varme og køling sig for omkring 45 procent af din energiregning. Den føderale regering anslår, at den gennemsnitlige husejer bruger mere end $ 10.000 til opvarmning og nedkøling over en ti-årig periode. Kølekapaciteten for klimaanlæg i rummet måles i BTU'er eller britiske termiske enheder pr. Time. For at køle en 700-1.000 kvadratmeter lejlighed (et soveværelse eller måske et lille 2-værelses) har du brug for omkring 20.000 BTU'er. Dette svarer til 1,7 ton eller 5, 861 watt. Med $ 0,15 pr. KWh betyder det, at det koster $ 0,88/time at køre din HVAC -enhed! Fordi HVAC -enheder bruger meget energi (især når de er i 'klimaanlæg' i varme sommermåneder) og lejere ikke har mulighed for let at implementere energistjerne (dvs. mere effektive) enheder eller for at regulere deres temperatur, ville jeg finde en måde, uden at foretage permanente ændringer, at styre en HVAC -enhed som en termostat! Implementering af denne enhed kan ikke kun spare dig penge, men kan hjælpe med at opretholde en mere stabil temperatur i din lejlighed, reducere energiforbruget og reducere belastningen på vores nationers elnet i de varme sommermåneder!

Trin 1: Oversigt over produkt- og delelisten

Oversigt og reservedelsliste: Elektronik -reservedelsliste: 1) To servoer. Jeg brugte Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311), som kan købes for under $ 10 pr. Servo. SparkFun -servoen (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) burde også fungere. 2) Temperaturprobe: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (jeg brugte Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Jeg brugte Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51), men du kan også bare bruge et lille brødbræt (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) en 4K7 -modstand til temperaturen Probe: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) 9V vægadapter: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Liste over hardware: 1) Jeg brugte aluminium købt fra min lokale isenkræmmer (Home Depot). Servobeslagets dimensioner er 4 "x 1" x 0,25 ", og de to endepæle er 1" x 0,25 "x 0,25". Alternativt er her et link til køb af dette stykke aluminium online: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx og http:/ /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx2) Jeg brugte (6) 1/2 "8-32 SHCP (skruer til fatningshoved) og (2) 1 "8-32 SHCP'er. Jeg vil anbefale at købe disse fra din lokale isenkræmmer, men de kan også let købes online. Her er linkene: 1/2 ": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 og 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ? PMAKA = 430-0045.3) Du skal bruge en hane, der matcher de skruer, du bruger i det foregående trin. Da jeg brugte 8-32 skruer, købte jeg en 8-32 hane. Endnu en gang kan dette købes i din lokale isenkræmmer, men hvis du ønsker at bestille online, er her et link: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Et nummer 29 borekrone (dette svarer til 8-32 vandhaner; hvis du bruger en anden størrelse skrue og tap, skal du købe det passende bor). BEMÆRK: Mange isenkræmmere sælger hanerne med borekronerne, hvilket sikrer, at du køber den rigtige størrelse. Findes også her: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Værktøjer:1) Jeg brugte en boremaskine (kan være en håndboremaskine eller en boremaskine) og en hacksav. 2) Hvis du hellere vil lime servoen til aluminiumsfæstet (i stedet for at bore og trykke på hullerne), vil jeg anbefale at bruge JBWeld eller Gorilla Glue Arduino Library: Ud over servobiblioteket (inkluderet i Arduino softwre), du har brug for OneWire -biblioteket. Du kan læse mere om biblioteket her (valgfrit): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire eller bare downloade biblioteket via dette link: https://homepage.mac. dk/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Trin 2: Opbygning af servomontage og elektrisk skematisk

Her er en videooversigt over, hvordan du opbygger servomontage og skemaerne for elektronikken. Tjek billedet herunder for mere!

Trin 3: Arduino -kode

En txt -fil herunder indeholder Arduino -koden. Du kan åbne denne fil for at se koden og derefter kopiere/indsætte den i din Arduino-software for at køre programmet. Video: En grundlæggende og derefter mere grundig gennemgang af Arduino-koden.

Trin 4: Debugging og installation

BEMÆRK: Hvis du hviler din arduino på en metaloverflade, skal du sørge for at have nogle gummifødder i bunden! Ellers vil loddefugerne på bunden af Arduino røre ved metallet, som vil kortslutte brættet!

Trin 5: Endelige tanker og fremtidige ideer

Endelige tanker: Tak fordi du så med! Hvis du leder efter en god måde at spare energi, spare penge og stadig vedligeholde en behagelig lejlighed, forhåbentlig har du nydt denne video. I de varme sommermåneder tvinger spidsbehovet yderligere kraftværker til at blive online, hvilket ofte er dyrere anlæg at drive og bidrager med mere forurening til vores miljø. Hvis du har mulighed for at opgradere dit HVAC-system til en energistjernekompatibel, eller du kan installere en "professionel" termostat, skal du gøre det! Men hvis du bor i en lejlighedsbygning og simpelthen ikke har disse muligheder, skal du overveje dette projekt for miljøet! Fremtidige ideer: Når du har servoen på plads, er der nogle gode måder, du kan udvide på dette projekt. Her er blot et par stykker: 1) Sæt temperatursensoren på en ledning, så den kan placeres strategisk i rummet 2) Tilføj knapper til Arduino for at have fire tilstande: Fra, A/C, Varme eller Temperaturprobe -tilstand (dvs. giver dig mulighed for at tvinge enheden fra, til varme eller A/C eller tillader enheden at fungere i henhold til temperaturføleren) 3) Brug en 7-segment LED eller en LCD til at vise den aktuelle temperatur 4) Brug et Ethernet-skærm for at aktivere internetkontrol eller at offentliggøre din aktuelle temperatur (dvs. via twitter). Denne idé er inspireret af Adafruit's "Tweet-a-Watt" (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Brug en tredje servo til at styre det varme/kolde potentiometer (bemærk: brug af tre servoer på arduino kræver brug af softwareservoer - se her for mere: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Trådløs temp -sonde via Xbee eller RF (for RF, se https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 og https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Angiv temperaturgrænser på enheden ved hjælp af et tastatur eller et potentiometer8) Indstilling af enheden til automatisk at afkøle lejligheden på bestemte tidspunkter (dvs. før du kommer hjem på arbejde) eller til at gå i en "puls" -tilstand om natten, skiftevis fra og fra for at holde lejligheden kølig, men ikke have AC på hele natten 9) Brug Evil Mad Scientist eller ITP Boarduino for en billigere og mindre enhed! Se https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 for Evil Mad Scientist Tavler, som du kan købe som et kit, der indeholder PCB & ATMEL -chippen og en 16Mhz krystal & hætter til ~ $ 12 Eller læs NYU ITP -vejledningen om, hvordan du opretter et brødbræt -arduino!