Серво-термостат / контроллер Arduino HVAC: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Добро пожаловать в мой «зеленый» инструктаж! Я собираюсь показать вам, как использовать Arduino, два серводвигателя, датчик температуры и немного металла (или дерева), чтобы сделать цифровой термостат для настенного блока HVAC. Согласно CB Richard Ellis (крупная фирма по недвижимости), Нью-Йорк - это рынок арендаторов, где только около 1/3 населения владеет своим домом (по сравнению с почти 70% домовладельцами в остальной части США). Это означает, что более 5 мм жителей Нью-Йорка живут в съемных квартирах или домах. Очень редко сдаваемые в аренду квартиры имеют какую-либо форму центрального кондиционирования воздуха или даже систему с термостатическим управлением. Во многих квартирах есть постоянные сквозные стены, подобные показанной на видео ниже. К сожалению, эти устройства не имеют возможности регулировать температуру и могут быть только принудительно переведены в режим тепла, холода или выключены. По данным Центра потребительской энергии, на отопление и охлаждение приходится около 45 процентов ваших счетов за электроэнергию. По оценкам федерального правительства, средний домовладелец тратит более 10 000 долларов на отопление и охлаждение в течение десятилетнего периода. Холодопроизводительность комнатных кондиционеров измеряется в БТЕ или британских тепловых единицах в час. Чтобы охладить квартиру площадью 700–1 000 кв. Футов (с одной спальней или, может быть, с двумя спальнями), вам понадобится около 20 000 БТЕ. Это эквивалент 1,7 тонны или 5 861 Вт. При цене 0,15 доллара за кВт · ч это означает, что использование вашего блока HVAC стоит 0,88 доллара в час! Поскольку блоки HVAC потребляют много энергии (особенно в режиме `` кондиционирования воздуха '' в жаркие летние месяцы), а арендаторы не имеют возможности легко реализовать Energy Star (то есть более эффективные) блоки или для регулирования их температуры, я хотел найти способ, без внесения постоянных изменений, управлять блоком HVAC, как термостатом! Внедрение этого устройства может не только сэкономить ваши деньги, но и помочь поддерживать более стабильную температуру в вашей квартире, снизить потребление энергии и помочь снизить нагрузку на электросеть нашей страны в жаркие летние месяцы!

Шаг 1. Обзор списка продуктов и запчастей

Обзор и список деталей: Список деталей электроники: 1) Два сервопривода. Я использовал Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311), который можно купить менее чем за 10 долларов за сервопривод. Сервопривод SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) также должен работать. 2) Температурный датчик: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (я использовал Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Я использовал Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51), но вы также можете просто использовать небольшой макет (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) резистор 4K7 для измерения температуры Зонд: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Настенный адаптер 9 В: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63 Список запчастей аппаратного обеспечения: 1) Я использовал алюминий, купленный в моем местном хозяйственном магазине (Home Depot). Размеры кронштейна сервопривода составляют 4 дюйма x 1 дюйм x 0,25 дюйма, а двух концевых стоек - 1 дюйм x 0,25 дюйма x 0,25 дюйма. В качестве альтернативы, вот ссылка, чтобы купить кусок алюминия этого размера в Интернете: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx и http: / /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx2) Я использовал (6) 1/2 "8-32 SHCP (винты с головкой под торцевой ключ) и (2) 1 "8-32 SHCP. Я бы порекомендовал приобрести их в вашем местном хозяйственном магазине, но их также можно легко приобрести в Интернете. Вот ссылки: 1/2 ": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 и 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ? PMAKA = 430-0045.3) Вам понадобится метчик, подходящий к любым винтам, которые вы использовали на предыдущем шаге. Так как я использовал винты 8-32, купил метчик 8-32. Опять же, это можно приобрести в местном хозяйственном магазине, но если вы хотите сделать заказ в Интернете, вот ссылка: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) A номер 29 сверло (соответствует метчикам 8-32; если вы используете винт и метчик другого размера, приобретите соответствующее сверло). ПРИМЕЧАНИЕ. Многие хозяйственные магазины продают метчики со сверлами, которые гарантируют, что вы приобретете нужный размер. Также доступно здесь: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools:1) Я использовал дрель (может быть ручная дрель или сверлильный станок) и ножовку. 2) Если вы предпочитаете приклеивать сервопривод к алюминиевому креплению (вместо сверления и нарезания отверстий), я бы порекомендовал использовать JBWeld или Gorilla Glue Arduino Library: в дополнение к серво-библиотеке (входит в состав программного обеспечения Arduino), Вам понадобится библиотека OneWire. Вы можете узнать больше о библиотеке здесь (необязательно): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire или просто загрузите библиотеку по этой ссылке: https://homepage.mac. ru / wtpollard / Software / FileSharing7.html

Шаг 2: Построение крепления сервопривода и электрической схемы

Вот видеообзор о том, как построить сервомонтаж и схемы электроники. Посмотрите фото ниже, чтобы узнать больше!

Шаг 3: Код Arduino

Текстовый файл ниже содержит код Arduino. Вы можете открыть этот файл, чтобы просмотреть код, а затем скопировать / вставить его в программное обеспечение Arduino для запуска программы. Видео: базовое, а затем более подробное пошаговое руководство по коду Arduino.

Шаг 4: Отладка и установка

ПРИМЕЧАНИЕ. Если вы кладете Arduino на металлическую поверхность, убедитесь, что у вас есть резиновые ножки на дне! В противном случае паяные соединения в нижней части Arduino будут касаться металла, что приведет к замыканию платы!

Шаг 5: Заключительные мысли и идеи на будущее

Заключительные мысли: Спасибо за просмотр! Если вы ищете отличный способ сэкономить электроэнергию, сэкономить деньги и при этом сохранить комфортную квартиру, надеюсь, вам понравилось это видео. В жаркие летние месяцы пик спроса вынуждает вводить в эксплуатацию дополнительные электростанции, которые часто являются более дорогостоящими в эксплуатации и вносят больший вклад в загрязнение окружающей среды. Если у вас есть возможность модернизировать вашу систему HVAC до соответствия требованиям Energy Star или вы можете установить «профессиональный» термостат, пожалуйста, сделайте это! Но если вы живете в многоквартирном доме и у вас просто нет этих возможностей, рассмотрите этот проект с точки зрения окружающей среды! Идеи на будущее: после того, как вы установили сервопривод, есть несколько отличных способов расширить этот проект. Вот лишь некоторые из них: 1) Поместите датчик температуры на провод, чтобы его можно было стратегически разместить в комнате 2) Добавьте кнопки на Arduino, чтобы иметь четыре режима: выкл., Кондиционер, нагрев или режим температурного зонда. (т. е. позволяет принудительно выключить устройство, включить нагрев или кондиционер или позволяет устройству действовать в соответствии с показаниями датчика температуры) 3) Используйте 7-сегментный светодиод или ЖК-дисплей для отображения текущей температуры 4) Используйте экран Ethernet. чтобы включить контроль через Интернет или опубликовать текущую температуру (например, через твиттер). Эта идея вдохновлена Adafruit "Tweet-a-Watt" (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Используйте третий сервопривод для управления потенциометром горячего / холодного (примечание: использование трех сервоприводов на Arduino требует использования программного резервуара - подробнее см. здесь: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Беспроводной датчик температуры через Xbee или RF (для RF см. https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 и https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Установите диапазоны пороговых значений температуры на устройстве с помощью клавиатуры или потенциометр8) Настройка устройства на автоматическое охлаждение квартиры в определенное время (например, перед тем, как вы придете домой на работу) или на переход в «импульсный» режим ночью, чередуя выключение и охлаждение, чтобы сохранить прохладу в квартире, но не Включите кондиционер всю ночь. 9) Используйте Evil Mad Scientist или ITP Boarduino, чтобы получить более дешевый и меньший блок! Платы, которые вы можете приобрести в виде набора, который включает в себя микросхему PCB и ATMEL, а также кристалл на 16 МГц и колпачки за ~ 12 долларов США или Прочтите руководство NYU ITP о том, как создать макетную плату Arduino!