Servo termostat/regulátor Arduino HVAC: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:02

Vitajte v mojom „zelenom“pokyne! Ukážem vám, ako použiť Arduino, dva servomotory, teplotný senzor a nejaký kov (alebo drevo) na výrobu digitálneho termostatu pre nástennú jednotku HVAC. Podľa CB Richarda Ellisa (významná realitná spoločnosť) je New York trh s nájomníkmi, pričom svoj dom vlastní iba asi 1/3 populácie (oproti takmer 70% vlastníctvu domov vo zvyšku USA). To znamená, že viac ako 5 mm ľudí v New Yorku žije v prenajatých bytoch alebo domoch. Je veľmi zriedkavé, že nájomné jednotky majú akúkoľvek formu centrálnej klimatizácie alebo dokonca termostaticky riadený systém. Mnoho bytov má trvalé jednotky cez stenu, ako je ten, ktorý je vidieť na videu nižšie. Tieto jednotky bohužiaľ nemajú schopnosť regulovať teplotu a je možné ich nútiť iba k zahrievaniu, chladu alebo vypnutiu. Podľa Centra pre spotrebnú energiu predstavuje vykurovanie a chladenie zhruba 45 percent vašich účtov za energie. Federálna vláda odhaduje, že priemerný majiteľ domu vynaloží viac ako 10 000 dolárov na vykurovanie a chladenie počas desaťročného obdobia. Chladiaci výkon izbových klimatizácií sa meria v BTU alebo britských tepelných jednotkách za hodinu. Na chladenie bytu s rozlohou 700-1 000 štvorcových stôp (jedna spálňa alebo malá 2-spálňová izba) potrebujete asi 20 000 BTU. To je ekvivalent 1,7 tony alebo 5 861 wattov. Pri 0,15 dolároch za kWh to znamená, že prevádzka jednotky HVAC stojí 0,88 dolára za hodinu! Pretože jednotky HVAC spotrebúvajú veľa energie (najmä keď sú v horúcich letných mesiacoch v režime „klimatizácie“) a nájomcovia nemajú možnosť jednoduchej implementácie energetických hviezd (tj. efektívnejších) jednotiek alebo na reguláciu ich teploty, chcel som nájsť spôsob, ako bez vykonávania trvalých zmien ovládať VZT ako termostat! Implementácia tohto zariadenia vám môže nielen ušetriť peniaze, ale môže pomôcť udržať stabilnejšiu teplotu vo vašom byte, znížiť spotrebu energie a pomôcť znížiť napätie, ktoré je v horúcich letných mesiacoch spôsobená elektrická sieť našich národov!

Krok 1: Prehľad zoznamu produktov a náhradných dielov

Prehľad a zoznam dielov: Zoznam dielov pre elektroniku: 1) Dve servá. Použil som Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311), ktorý je možné kúpiť za cenu nižšiu ako 10 dolárov za servo. Malo by fungovať aj servo SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064). 2) Teplotná sonda: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (použil som Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Použil som Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51), ale môžete použiť aj malú dosku (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) rezistor 4K7 na meranie teploty Sonda: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) 9V nástenný adaptér: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63 Zoznam dielov hardvéru: 1) Použil som hliník zakúpený v miestnom železiarstve (Home Depot). Rozmery servopohonu sú 4 x 1 x 0,25 palca a dva koncové stĺpiky majú rozmery 1 x 0,25 x 0,25 palca. Prípadne tu je odkaz na nákup tohto kusa hliníka online: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx a http:/ /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx2) Použil som (6) 1/2 "8-32 SHCP (skrutky s vnútorným šesťhranom) a (2) 1 "8-32 SHCP. Odporúčam vám kúpiť si ich v miestnom železiarstve, ale dajú sa tiež ľahko kúpiť online. Tu sú odkazy: 1/2 ": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 a 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ? PMAKA = 430-0045.3) Budete potrebovať kohútik, ktorý sa zhoduje so všetkými skrutkami, ktoré použijete v predchádzajúcom kroku. Keďže som použil skrutky 8-32, kúpil som si závitník 8-32. Ešte raz si to môžete kúpiť v miestnom železiarstve, ale ak si chcete objednať online, tu je odkaz: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Číslo 29 vrták (to zodpovedá 8-32 závitníkom; ak použijete skrutku a závitník inej veľkosti, zakúpte príslušný vrták). POZNÁMKA: Mnoho železiarstiev predáva závitníky s vrtákmi, ktoré zaistia nákup správnej veľkosti. K dispozícii aj tu: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools:1) Použil som vŕtačku (môže to byť ručná vŕtačka alebo vŕtačka) a pílu na kov. 2) Ak by ste radšej prilepili servo k hliníkovému držiaku (namiesto vŕtania a vŕtania do otvorov), odporučil by som použiť knižnicu JBWeld alebo Gorilla Glue Arduino Library: Okrem knižnice serva (súčasťou softwre Arduino), potrebujete knižnicu OneWire. Viac o knižnici si môžete prečítať tu (voliteľné): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire alebo si knižnicu jednoducho stiahnite prostredníctvom tohto odkazu: https://homepage.mac. com/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Krok 2: Zostavenie schémy montáže a servo montáže

Tu je video prehľad o tom, ako zostaviť držiak serva a schému elektroniky. Viac nájdete na nižšie uvedených fotografiách!

Krok 3: Arduino kód

Nasledujúci súbor txt obsahuje kód Arduino. Tento súbor môžete otvoriť, aby ste videli kód, a potom ho skopírujte/prilepte do softvéru Arduino na spustenie programu. Video: Základný a potom dôkladnejší návod na kód Arduino.

Krok 4: Ladenie a inštalácia

POZNÁMKA: Ak arduino položíte na kovový povrch, uistite sa, že máte na spodnej časti gumené nožičky! V opačnom prípade sa spájkovacie spoje na spodnej strane Arduina dotknú kovu, ktorý skratuje dosku!

Krok 5: Záverečné myšlienky a nápady do budúcnosti

Záverečné myšlienky: Ďakujeme za sledovanie! Ak hľadáte skvelý spôsob, ako ušetriť energiu, ušetriť peniaze a zároveň si udržať pohodlný byt, dúfame, že sa vám toto video páčilo. V horúcich letných mesiacoch špičkový dopyt núti uviesť do prevádzky ďalšie elektrárne, ktorých prevádzka je často drahšia a prispievajú k väčšiemu znečisteniu nášho životného prostredia. Ak máte možnosť upgradovať svoj systém HVAC na energetickú hviezdu alebo môžete nainštalovať „profesionálny“termostat, urobte to! Ale ak žijete v bytovom dome a jednoducho nemáte tieto možnosti, zvážte tento projekt pre životné prostredie! Budúce nápady: Akonáhle budete mať servo na svojom mieste, existuje niekoľko skvelých spôsobov, ako môžete tento projekt rozšíriť. Tu je len niekoľko: 1) Pripojte snímač teploty na drôt, aby ho bolo možné strategicky umiestniť do miestnosti. 2) Pridajte tlačidlá do Arduina, aby ste mali k dispozícii štyri režimy: režim vypnutia, klimatizácie, kúrenia alebo teplotnej sondy. (tj. umožňuje vypnúť jednotku, zahriať ju alebo zapnúť klimatizáciu alebo umožňuje jednotke pracovať podľa odčítanej hodnoty teplotnej sondy) 3) na zobrazenie aktuálnej teploty použite 7-segmentovú LED alebo LCD 4) použite ethernetový štít povoliť ovládanie internetu alebo zverejniť vašu aktuálnu teplotu (tj. prostredníctvom twitteru). Táto myšlienka je inšpirovaná Adafruitovým „Tweet-a-Watt“(https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Na ovládanie potenciometra horúci/studený použite tretie servo (pozn.: použitie troch serv na arduine vyžaduje použitie softvérových serverov - viac informácií nájdete tu: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Bezdrôtová teplotná sonda cez Xbee alebo RF (RF, pozri https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 a https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Nastavte rozsahy teplotných prahov na zariadení pomocou klávesnice alebo potenciometer8) Nastavenie jednotky na automatické chladenie bytu v určitých časoch (tj. predtým, ako prídete domov do práce) alebo na prepnutie do nočného „pulzného“režimu, striedavo medzi vypnutým a chladným, aby bol byt chladný, ale nie nechajte AC zapnutý celú noc Dosky, ktoré si môžete kúpiť ako súpravu, ktorá obsahuje čip PCB & ATMEL a kryštál 16 MHz a kryty za približne 12 dolárov alebo si prečítajte návod NYU ITP o tom, ako vytvoriť arduino na doske!