Arduino HVAC Servotermostat/kontroller: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:26

Velkommen til min 'grønne' instruerbare! Jeg skal vise deg hvordan du bruker en Arduino, to servomotorer, en temperatursensor og litt metall (eller tre) for å lage en digital termostat for en HVAC-enhet gjennom veggen. I følge CB Richard Ellis (et stort eiendomsselskap) er New York City et leietakermarked, med bare omtrent 1/3 av befolkningen som eier hjemmet sitt (mot nesten 70% boligeierskap for resten av USA). Dette betyr at over 5 mm mennesker i NYC bor i leide leiligheter eller boliger. Det er svært sjelden at utleieenheter har noen form for sentral klimaanlegg eller til og med et termostatstyrt system. Mange leiligheter har permanente vegg-enheter som den som er sett i videoen nedenfor. Dessverre har disse enhetene ingen evne til å regulere temperaturen og kan bare tvinges til varme, kulde eller av. I følge Consumer Energy Center utgjør varme og kjøling omtrent 45 prosent av energiregningen. Den føderale regjeringen anslår at den gjennomsnittlige huseieren bruker mer enn $ 10 000 på oppvarming og nedkjøling over en tiårsperiode. Kjølekapasiteten til klimaanlegg i rommet måles i BTU, eller britiske termiske enheter, per time. For å kjøle ned en 700-1 000 kvadratmeter stor leilighet (et soverom eller kanskje et lite soverom) trenger du omtrent 20 000 BTU. Dette tilsvarer 1,7 tonn eller 5, 861 watt. Med $ 0,15 per kWh betyr det at det koster $ 0,88/time å kjøre din HVAC -enhet! Fordi HVAC -enheter bruker mye energi (spesielt når de er i "klimaanlegg" -modus i varme sommermåneder) og leietakere ikke har mulighet til å implementere dem enkelt energistjerne (dvs. mer effektive) enheter eller for å regulere temperaturen deres, ønsket jeg å finne en måte, uten å gjøre permanente endringer, å kontrollere en HVAC -enhet som en termostat! Implementering av denne enheten kan ikke bare spare deg for penger, men kan bidra til å opprettholde en mer jevn temperatur i leiligheten din, redusere energiforbruket og redusere belastningen på våre landes strømnett i de varme sommermånedene!

Trinn 1: Oversikt over produkt- og delelisten

Oversikt og deleliste: Elektronikkdeleliste: 1) To servoer. Jeg brukte Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) som kan kjøpes for under $ 10 per servo. SparkFun -servoen (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) bør også fungere. 2) Temperaturprobe: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (jeg brukte Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Jeg brukte Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51), men du kan også bare bruke et lite brødbrett (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) en 4K7 -motstand for temperaturen Probe: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) 9V veggadapter: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Liste over maskinvare: 1) Jeg brukte aluminium kjøpt fra min lokale jernvarehandel (Home Depot). Dimensjonene til servobeslaget er 4 "x 1" x 0,25 "og de to endepinnene er 1" x 0,25 "x 0,25". Alternativt er her en lenke for å kjøpe denne størrelsen aluminium på nettet: 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 brukte (6) 1/2 "8-32 SHCP (skruer med sokkelhode) og (2) 1 "8-32 SHCP-er. Jeg vil anbefale å kjøpe disse fra din lokale maskinvarebutikk, men de kan også enkelt kjøpes online. Her er koblingene: 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 trenger en kran som matcher de skruene du bruker i forrige trinn. Siden jeg brukte 8-32 skruer, kjøpte jeg en 8-32 kran. Nok en gang kan dette kjøpes i din lokale maskinvarebutikk, men hvis du ønsker å bestille online, er her en lenke: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Et nummer 29 borekrone (dette tilsvarer 8-32 kraner; hvis du bruker en annen størrelse skrue og tapp, kjøp passende borekrone). MERK: Mange maskinvarebutikker selger kranene med borekronene, noe som vil sikre at du kjøper riktig størrelse. Også tilgjengelig her: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Verktøy:1) Jeg brukte en boremaskin (kan være en håndboremaskin eller boremaskin) og en baufil. 2) Hvis du heller vil lime servoen til aluminiumsfeste (i stedet for å bore og trykke på hullene), vil jeg anbefale å bruke JBWeld eller Gorilla Glue Arduino Library: I tillegg til servobiblioteket (følger med Arduino softwre), du trenger OneWire -biblioteket. Du kan lese mer om biblioteket her (valgfritt): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire eller bare laste ned biblioteket via denne lenken: https://homepage.mac. no/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Trinn 2: Bygg Servomontasje og elektrisk skjematisk

Her er en videooversikt over hvordan du bygger servofeste og skjemaene til elektronikken. Sjekk ut bildet nedenfor for mer!

Trinn 3: Arduino -kode

En txt -fil nedenfor inneholder Arduino -koden. Du kan åpne denne filen for å se koden og deretter kopiere/lime den inn i Arduino-programvaren for å kjøre programmet. Video: En grunnleggende og deretter mer grundig gjennomgang av Arduino-koden.

Trinn 4: Debugging og installering

MERK: Hvis du hviler arduinoen på en metalloverflate, må du sørge for at du har noen gummiføtter på bunnen! Ellers vil loddeskjøtene på bunnen av Arduino berøre metallet som vil kortslutte brettet!

Trinn 5: Endelige tanker og fremtidige ideer

Siste tanker: Takk for at du så med! Hvis du leter etter en fin måte å spare energi, spare penger og fortsatt beholde en komfortabel leilighet, forhåpentligvis har du likt denne videoen. I de varme sommermånedene tvinger topp etterspørsel flere kraftverk til å bli online, som ofte er dyrere anlegg å drive og bidrar til mer forurensning for miljøet vårt. Hvis du har muligheten til å oppgradere HVAC-systemet til en energistjernekompatibel, eller du kan installere en "profesjonell" termostat, vennligst gjør det! Men hvis du bor i en bygård og bare ikke har disse alternativene, kan du vurdere dette prosjektet for miljøet! Fremtidige ideer: Når du har servoen på plass, er det noen gode måter du kan utvide dette prosjektet på. Her er bare noen få: 1) Sett temperatursensoren på en ledning slik at den kan plasseres strategisk i rommet2) Legg til knapper i Arduino for å ha fire moduser: Av, A/C, varme eller temperatursondemodus (dvs. lar deg tvinge enheten av, til varme eller A/C eller la enheten fungere i henhold til temperaturprobeavlesningen) 3) Bruk en 7-segment LED eller en LCD for å vise gjeldende temperatur 4) Bruk et Ethernet-skjerm for å aktivere Internett -kontroll eller for å publisere gjeldende temperatur (dvs. gjennom twitter). Denne ideen er inspirert av Adafruit's "Tweet-a-Watt" (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Bruk en tredje servo for å kontrollere det varme/kalde potensiometeret (merk: bruk av tre servoer på arduino krever bruk av programvare - se her for mer: 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) Angi temperaturterskelområder på enheten ved hjelp av et tastatur eller et potensiometer8) Innstilling av enheten til å automatisk kjøle leiligheten til bestemte tider (dvs. før du kommer hjem på jobb) eller til å gå i en "puls" -modus om natten, vekslende mellom av og kjølig for å holde leiligheten kjølig, men ikke ha AC på hele natten 9) Bruk Evil Mad Scientist eller ITP Boarduino for en billigere og mindre enhet! Se https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 for Evil Mad Scientist Tavler som du kan kjøpe som et sett som inkluderer PCB- og ATMEL -brikken og en 16 Mhz krystall og caps for ~ $ 12 Eller Les NYU ITP -opplæringen om hvordan du lager et brødbrett -arduino!