Arduino HVAC Servo θερμοστάτης/ελεγκτής: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Καλώς ήλθατε στο «πράσινο» διδακτικό μου! Θα σας δείξω πώς να χρησιμοποιήσετε ένα Arduino, δύο σερβοκινητήρες έναν αισθητήρα θερμοκρασίας και κάποιο μέταλλο (ή ξύλο) για να φτιάξετε έναν ψηφιακό θερμοστάτη για μια μονάδα HVAC μέσω τοίχου. Σύμφωνα με την CB Richard Ellis (μια μεγάλη εταιρεία ακινήτων), η Νέα Υόρκη είναι μια αγορά ενοικιαστών, με μόνο περίπου το 1/3 του πληθυσμού να κατέχει το σπίτι του (έναντι σχεδόν 70% της ιδιοκτησίας σπιτιού για τις υπόλοιπες ΗΠΑ). Αυτό σημαίνει ότι πάνω από 5 χιλιάδες άνθρωποι στη Νέα Υόρκη ζουν σε ενοικιαζόμενα διαμερίσματα ή σπίτια. Είναι πολύ σπάνιο για ενοικιαζόμενες μονάδες να έχουν οποιαδήποτε μορφή κεντρικού κλιματισμού ή ακόμη και θερμοστατικά ελεγχόμενο σύστημα. Πολλά διαμερίσματα διαθέτουν μόνιμες εντοιχισμένες μονάδες όπως αυτή που φαίνεται στο παρακάτω βίντεο. Δυστυχώς, αυτές οι μονάδες δεν έχουν τη δυνατότητα ρύθμισης της θερμοκρασίας και μπορούν να εξαναγκαστούν μόνο σε θερμότητα, κρύο ή απενεργοποίηση. Σύμφωνα με το Consumer Energy Center, η θέρμανση και η ψύξη αντιπροσωπεύουν περίπου το 45 τοις εκατό του ενεργειακού σας λογαριασμού. Η ομοσπονδιακή κυβέρνηση εκτιμά ότι ο μέσος ιδιοκτήτης σπιτιού ξοδεύει περισσότερα από $ 10, 000 για θέρμανση και ψύξη σε διάστημα δέκα ετών. Η ικανότητα ψύξης των κλιματιστικών δωματίων μετριέται σε BTU ή βρετανικές θερμικές μονάδες, ανά ώρα. Για να κρυώσετε ένα διαμέρισμα 700-1.000 τετραγωνικών ποδιών (ένα υπνοδωμάτιο ή ίσως ένα μικρό 2 υπνοδωμάτιο), χρειάζεστε περίπου 20.000 BTU. Αυτό ισοδυναμεί με 1,7 τόνους ή 5, 861 watt. Με 0,15 $ ανά kWh, αυτό σημαίνει ότι κοστίζει 0,88 $/ώρα για τη λειτουργία της μονάδας HVAC! Επειδή οι μονάδες HVAC καταναλώνουν πολλή ενέργεια (ιδιαίτερα όταν βρίσκονται σε λειτουργία «κλιματισμού» κατά τους ζεστούς καλοκαιρινούς μήνες) και οι ενοικιαστές δεν έχουν τη δυνατότητα να εφαρμόσουν εύκολα ενεργειακές μονάδες (δηλαδή πιο αποδοτικές) ή για να ρυθμίσω τη θερμοκρασία τους, ήθελα να βρω έναν τρόπο, χωρίς να κάνω μόνιμες αλλαγές, να ελέγξω μια μονάδα HVAC σαν θερμοστάτη! Η εφαρμογή αυτής της συσκευής δεν μπορεί μόνο να σας εξοικονομήσει χρήματα, αλλά μπορεί να σας βοηθήσει να διατηρήσετε μια πιο σταθερή θερμοκρασία στο διαμέρισμά σας, να μειώσετε την κατανάλωση ενέργειας και να μειώσετε την πίεση που ασκείται στο ηλεκτρικό δίκτυο των εθνών μας κατά τους καυτούς καλοκαιρινούς μήνες!

Βήμα 1: Επισκόπηση της λίστας προϊόντων & ανταλλακτικών

Επισκόπηση & Λίστα ανταλλακτικών: Λίστα εξαρτημάτων ηλεκτρονικών: 1) Δύο Servo's. Χρησιμοποίησα το Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) το οποίο μπορεί να αγοραστεί για κάτω από $ 10 ανά σερβο. Ο σερβο SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) θα πρέπει επίσης να λειτουργεί. 2) Αισθητήρας θερμοκρασίας: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (χρησιμοποίησα το Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Χρησιμοποίησα το Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51) αλλά μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε μια μικρή σανίδα (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) αντίσταση 4K7 για τη θερμοκρασία Ανιχνευτής: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Προσαρμογέας τοίχου 9V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Hardware Part: 1) Χρησιμοποίησα Αλουμίνιο που αγόρασα από το τοπικό μου κατάστημα υλικού (Home Depot). Οι διαστάσεις του servo bracket είναι 4 "x 1" x 0.25 "και οι δύο ακραίες θέσεις είναι 1" x 0.25 "x 0.25". Εναλλακτικά, εδώ είναι ένας σύνδεσμος για την αγορά αυτού του μεγέθους τεμαχίου αλουμινίου online: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx και http:/ /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-alumin-extruded.aspx2) Χρησιμοποίησα (6) 1/2 "8-32 SHCP (βίδες καπακιού κεφαλής υποδοχής) και (2) 1 "8-32 SHCP's. Θα συνιστούσα να τα αγοράσετε από το τοπικό κατάστημα υλικού, αλλά μπορούν επίσης εύκολα να αγοραστούν στο διαδίκτυο. Ακολουθούν οι σύνδεσμοι: 1/2 ": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 και 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ? PMAKA = 430-0045.3) Θα χρειαστείτε μια βρύση που ταιριάζει με τις βίδες που χρησιμοποιήσατε στο προηγούμενο βήμα. Δεδομένου ότι χρησιμοποίησα 8-32 βίδες, αγόρασα μια βρύση 8-32. Για άλλη μια φορά, μπορείτε να το αγοράσετε στο τοπικό σας κατάστημα υλικού, αλλά εάν θέλετε να παραγγείλετε online, εδώ είναι ένας σύνδεσμος: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Αριθμός 29 τρυπάνι (αυτό αντιστοιχεί στις 8-32 βρύσες. εάν χρησιμοποιείτε διαφορετικό μέγεθος βίδας & βρύση, αγοράστε το κατάλληλο τρυπάνι). ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Πολλά καταστήματα υλικού πωλούν τις βρύσες με τα τρυπάνια, τα οποία θα διασφαλίσουν ότι αγοράζετε το σωστό μέγεθος. Διατίθεται επίσης εδώ: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Εργαλεία:1) Χρησιμοποίησα ένα τρυπάνι (μπορεί να είναι ένα τρυπάνι χειρός ή πρέσα) και ένα πριόνι. 2) Εάν προτιμάτε να κολλήσετε το σερβο στην βάση αλουμινίου (αντί για διάτρηση και χτύπημα των οπών), θα συνιστούσα τη χρήση της βιβλιοθήκης JBWeld ή Gorilla Glue Arduino: Εκτός από τη βιβλιοθήκη σερβο (περιλαμβάνεται με το λογισμικό Arduino), χρειάζεστε τη βιβλιοθήκη OneWire. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για τη βιβλιοθήκη εδώ (προαιρετικά): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire ή απλώς κατεβάστε τη βιβλιοθήκη μέσω αυτού του συνδέσμου: https://homepage.mac. com/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Βήμα 2: Χτίζοντας το Servo Mount & Electrical Schematic

Ακολουθεί μια επισκόπηση βίντεο σχετικά με τον τρόπο κατασκευής της βάσης σερβο και τα σχήματα των ηλεκτρονικών. Δείτε παρακάτω τη φωτογραφία για περισσότερα!

Βήμα 3: Κωδικός Arduino

Ένα αρχείο txt παρακάτω περιέχει τον κώδικα Arduino. Μπορείτε να ανοίξετε αυτό το αρχείο για να δείτε τον κώδικα και, στη συνέχεια, να το αντιγράψετε/επικολλήσετε στο λογισμικό Arduino για να εκτελέσετε το πρόγραμμα. Βίντεο: Βασική και στη συνέχεια πιο λεπτομερής περιήγηση του κώδικα Arduino.

Βήμα 4: Αποσφαλμάτωση και εγκατάσταση

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Εάν ακουμπάτε το arduino σας σε μεταλλική επιφάνεια, βεβαιωθείτε ότι έχετε μερικά λαστιχένια πόδια στο κάτω μέρος! Διαφορετικά οι αρμοί συγκόλλησης στο κάτω μέρος του Arduino θα ακουμπήσουν το μέταλλο που θα βραχυκυκλώσει τον πίνακα!

Βήμα 5: Τελικές σκέψεις & Μελλοντικές ιδέες

Τελικές σκέψεις: Ευχαριστώ που παρακολουθήσατε! Αν ψάχνετε για έναν εξαιρετικό τρόπο εξοικονόμησης ενέργειας, εξοικονόμησης χρημάτων και διατήρησης ενός άνετου διαμερίσματος, ελπίζουμε να απολαύσατε αυτό το βίντεο. Κατά τη διάρκεια των καυτών καλοκαιρινών μηνών, η αιχμή της ζήτησης αναγκάζει να συνδεθούν επιπρόσθετοι σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, οι οποίοι είναι συχνά πιο ακριβοί σταθμοί λειτουργίας και συμβάλλουν σε μεγαλύτερη ρύπανση στο περιβάλλον μας. Εάν έχετε τη δυνατότητα να αναβαθμίσετε το σύστημα HVAC σε συμβατό με ενεργειακά αστέρια ή μπορείτε να εγκαταστήσετε έναν "επαγγελματικό" θερμοστάτη, κάντε το! Αλλά αν ζείτε σε μια πολυκατοικία και απλά δεν έχετε αυτές τις επιλογές, σκεφτείτε αυτό το έργο για το περιβάλλον! Μελλοντικές ιδέες: Μόλις έχετε το σερβίς στη θέση του, υπάρχουν μερικοί υπέροχοι τρόποι για να επεκτείνετε αυτό το έργο. Ακολουθούν μόνο μερικά: 1) Τοποθετήστε τον αισθητήρα θερμοκρασίας σε ένα καλώδιο έτσι ώστε να μπορεί να τοποθετηθεί στρατηγικά μέσα στο δωμάτιο (δηλ. σας επιτρέπει να απενεργοποιήσετε τη μονάδα, να θερμανθεί ή να A/C ή επιτρέπει στη μονάδα να ενεργήσει σύμφωνα με την ένδειξη του αισθητήρα θερμοκρασίας) 3) Χρησιμοποιήστε ένα LED 7 τμημάτων ή μια οθόνη LCD για να εμφανίσετε την τρέχουσα θερμοκρασία4) Χρησιμοποιήστε μια ασπίδα Ethernet για να ενεργοποιήσετε τον έλεγχο στο Διαδίκτυο ή να δημοσιεύσετε την τρέχουσα θερμοκρασία σας (δηλαδή μέσω twitter). Αυτή η ιδέα είναι εμπνευσμένη από το "Tweet-a-Watt" του Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Χρησιμοποιήστε ένα τρίτο σερβο για τον έλεγχο του ποτενσιόμετρου ζεστού/κρύου (σημ.: η χρήση τριών σερβο στο arduino απαιτεί τη χρήση λογισμικού - δείτε εδώ για περισσότερα: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Ασύρματος αισθητήρας θερμοκρασίας μέσω Xbee ή RF (για RF, δείτε https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 και https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Ρυθμίστε τα όρια θερμοκρασίας στη συσκευή χρησιμοποιώντας ένα πληκτρολόγιο ή ένα ποτενσιόμετρο8) Ρύθμιση της μονάδας για να ψύχει αυτόματα το διαμέρισμα σε συγκεκριμένες ώρες (π.χ. πριν φτάσετε στο σπίτι στη δουλειά) ή να μπείτε σε λειτουργία "παλμού" τη νύχτα, εναλλάσσοντας μεταξύ off & cool για να διατηρήσετε το διαμέρισμα δροσερό αλλά όχι χρησιμοποιήστε το AC όλη τη νύχτα9) Χρησιμοποιήστε το Evil Mad Scientist ή το ITP Boarduino για μια φθηνότερη και μικρότερη μονάδα! Δείτε https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 για το Evil Mad Scientist Πίνακες που μπορείτε να αγοράσετε ως κιτ που περιλαμβάνουν το τσιπ PCB & ATMEL και ένα κρύσταλλο και καλύμματα 16Mhz για ~ 12 $ r Διαβάστε το σεμινάριο NYP ITP για το πώς να δημιουργήσετε ένα arduino breadboard!