Arduino HVAC Servo Thermostat / Controller: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:16

Maligayang pagdating sa aking 'berde' na nagtuturo! Ipapakita ko sa iyo kung paano gumamit ng isang Arduino, dalawang servo motor na isang sensor ng temperatura at ilang metal (o kahoy) upang makagawa ng isang digital termostat para sa isang napakalaking pader na yunit ng HVAC. Ayon kay CB Richard Ellis (isang pangunahing kompanya ng real estate), ang New York City ay isang merkado ng mga nangungupahan, na may halos 1/3 lamang ng populasyon na nagmamay-ari ng kanilang bahay (kumpara sa halos 70% pagmamay-ari ng bahay para sa natitirang US). Nangangahulugan ito na higit sa 5mm na mga tao sa NYC ang nakatira sa mga nirentahang apartment o bahay. Ito ay napakabihirang para sa mga yunit ng pag-upa na magkaroon ng anumang anyo ng gitnang aircon o kahit isang sistemang kinokontrol ng termostatiko. Maraming mga apartment ang may permanenteng mga through-wall unit tulad ng nakikita sa video sa ibaba. Sa kasamaang palad, ang mga yunit na ito ay walang kakayahang kontrolin ang temperatura at mapipilitan lamang sa init, lamig, o sa off. Ayon sa Consumer Energy Center, ang Heating at Cooling ay umabot sa halos 45 porsyento ng iyong singil sa enerhiya. Tinantya ng pamahalaang federal na ang average na may-ari ng bahay ay gumastos ng higit sa $ 10, 000 para sa pagpainit at paglamig sa loob ng sampung taong panahon. Ang kapasidad ng paglamig ng mga aircon ng silid ay sinusukat sa mga BTU, o British Thermal Units, bawat oras. Upang palamig ang isang 700-1, 000 sq ft apartment (isang silid tulugan o baka isang maliit na 2bedroom), kailangan mo ng 20, 000 BTU's. Ito ay katumbas ng 1.7 tonelada o 5, 861 watts. Sa $ 0.15 bawat kWh, nangangahulugan ito na nagkakahalaga ng $ 0.88 / oras upang patakbuhin ang iyong yunit ng HVAC! Dahil ang mga yunit ng HVAC ay gumagamit ng maraming enerhiya (lalo na kapag nasa mode na 'aircon' sa mga buwan ng tag-init) at ang mga nangungupahan ay walang kakayahang madaling ipatupad enerhiya bituin (ibig sabihin mas mahusay) mga yunit o upang makontrol ang kanilang tempo, nais kong makahanap ng isang paraan, nang hindi gumagawa ng permanenteng mga pagbabago, upang makontrol ang isang yunit ng HVAC tulad ng isang termostat! Ang pagpapatupad ng aparatong ito ay hindi lamang makakapagtipid sa iyo ng pera, ngunit makakatulong na mapanatili ang isang mas matatag na temperatura sa iyong apartment, bawasan ang pagkonsumo ng enerhiya at makatulong na mabawasan ang pilay na inilagay sa grid ng kuryente ng ating mga bansa sa panahon ng maiinit na buwan ng tag-init!

Hakbang 1: Pangkalahatang-ideya ng Listahan ng Produkto at Mga Bahagi

Pangkalahatang-ideya ng listahan ng & Mga Bahagi: Listahan ng Mga Bahagi ng Elektronika: 1) Dalawang Servo's. Gumamit ako ng Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) na mabibili ng mas mababa sa $ 10 bawat servo. Ang SparkFun servo (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) ay dapat ding gumana.2) Temperatura Probe: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (Ginamit ko ang Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&productions_id=50)4) Ginamit ko ang Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51) ngunit maaari mo ring gamitin ang isang maliit na breadboard (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?productions_id=8802)5) isang resistor sa 4K7 para sa Temperatura Probe: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) 9V Wall adapter: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&productions_id=63 Listahan ng Mga Bahagi ng Hardware: 1) Gumamit ako ng biniling Aluminium mula sa aking lokal na tindahan ng hardware (Home Depot). Ang mga sukat ng servo bracket ay 4 "x 1" x 0.25 "at ang dalawang end-post ay 1" x 0.25 "x 0.25". Bilang kahalili, narito ang isang link upang bilhin ang laki ng piraso ng aluminyo na ito sa online: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx at http: / /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx2) Gumamit ako ng (6) 1/2 "8-32 SHCP (socket head cap screws) at (2) 1 "8-32 SHCP's. Inirerekumenda kong bilhin ang mga ito mula sa iyong lokal na tindahan ng hardware, ngunit madali din silang mabili online. Narito ang mga link: 1/2 ": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 at 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ? PMAKA = 430-0045.3) Kakailanganin mo ang isang tap na tumutugma sa anumang mga tornilyo na iyong ginamit sa nakaraang hakbang. Dahil gumamit ako ng 8-32 na mga tornilyo, bumili ako ng isang 8-32 tap. Muli, mabibili ito sa iyong lokal na tindahan ng hardware ngunit kung nais mong mag-order online, narito ang isang link: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Isang numero 29 drill bit (tumutugma ito sa 8-32 taps; kung gumagamit ka ng ibang sukat na tornilyo at tapikin, bilhin ang naaangkop na drill bit). TANDAAN: Maraming mga tindahan ng hardware ang nagbebenta ng mga gripo na may drill bits, na makatiyak na bibili ka ng tamang laki. Magagamit din dito: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Toolsreto) Gumamit ako ng isang drill (maaaring isang hand drill o drill press) at isang hacksaw. 2) Kung mas gugustuhin mong idikit ang servo sa mount ng aluminyo (kapalit ng pagbabarena at pag-tap sa mga butas), inirerekumenda kong gamitin ang JBWeld o Gorilla Glue Arduino Library: Bilang karagdagan sa servo library (kasama ang Arduino softwre), kailangan mo ng library ng OneWire. Maaari kang magbasa nang higit pa tungkol sa library dito (opsyonal): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire o i-download lamang ang library sa pamamagitan ng link na ito: https://homepage.mac. com / wtpollard / Software / FileSharing7.html

Hakbang 2: Pagbuo ng Servo Mount & Electrical Schematic

Narito ang isang pangkalahatang ideya ng video kung paano bumuo ng servo mount at ang mga eskematiko ng electronics. Suriin ang larawan sa ibaba para sa higit pa!

Hakbang 3: Arduino Code

Ang isang txt file sa ibaba ay naglalaman ng Arduino code. Maaari mong buksan ang file na ito upang matingnan ang code at pagkatapos ay kopyahin / i-paste ito sa iyong Arduino software upang patakbuhin ang programa. Video: Isang pangunahing at pagkatapos ay mas detalyadong walkthrough ng Arduino code.

Hakbang 4: Pag-debug at Pag-install

TANDAAN: Kung ipahinga mo ang iyong arduino sa isang ibabaw ng metal, tiyaking mayroon kang ilang mga paa ng goma sa ilalim! Kung hindi man ay ang mga solder joint sa ilalim ng Arduino ay hawakan ang metal na kung saan ay maikli ang board!

Hakbang 5: Pangwakas na Mga Saloobin at Mga Ideya sa Hinaharap

Pangwakas na Mga Saloobin: Salamat sa panonood! Kung naghahanap ka para sa isang mahusay na paraan upang makatipid ng enerhiya, makatipid ng pera at mapanatili pa rin ang isang komportableng apartment, sana nasisiyahan ka sa video na ito. Sa panahon ng maiinit na buwan ng tag-init, pinipilit ng pinakamataas na demand ang mga karagdagang halaman ng kuryente na dalhin sa online, na madalas ay mas mahal na mga halaman upang tumakbo at mag-ambag ng higit na polusyon sa ating kapaligiran. Kung mayroon kang kakayahang i-upgrade ang iyong sistema ng HVAC sa isang sumusunod na enerhiya-bituin o maaari kang mag-install ng isang "propesyonal" na termostat, mangyaring gawin! Ngunit kung nakatira ka sa isang gusali ng apartment at wala lamang mga pagpipiliang iyon, mangyaring isaalang-alang ang proyektong ito para sa kapaligiran! Mga Ideya sa Hinaharap: Kapag mayroon ka nang servo, maraming mga magagandang paraan upang mapalawak mo ang proyektong ito. Narito ang ilan lamang: 1) Ilagay ang Temperature Sensor sa isang wire upang maaari itong mailagay nang madiskarteng nasa loob ng silid2) Magdagdag ng mga pindutan sa Arduino upang magkaroon ng apat na mode: Off, A / C, Heat, o Temperature Probe mode (ie pinapayagan kang pilitin ang yunit, sa init o A / C o pinapayagan ang yunit na kumilos alinsunod sa pagbabasa ng probe ng temperatura) 3) Gumamit ng isang 7-segment na LED o isang LCD upang ipakita ang kasalukuyang temperatura4) Gumamit ng isang Ethernet Shield upang paganahin ang kontrol sa Internet o mai-publish ang iyong kasalukuyang temperatura (ibig sabihin sa pamamagitan ng twitter). Ang ideyang ito ay inspirasyon ng "Tweet-a-Watt" ni Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Gumamit ng isang pangatlong servo para makontrol ang mainit / malamig na potensyomiter (tala: Ang paggamit ng tatlong servo sa arduino ay nangangailangan ng paggamit ng softwareservo's - tingnan dito para sa higit pa: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Wireless temp probe sa pamamagitan ng Xbee o RF (para sa RF, tingnan ang https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 at https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?productions_id=8949)7) Itakda ang mga saklaw ng temperatura na threshold sa aparato gamit ang isang keypad o isang potentiometer8) Ang pagtatakda ng yunit upang awtomatikong palamig ang apartment sa ilang mga oras (ibig sabihin bago ka umuwi sa trabaho) o upang pumunta sa isang "pulso" mode sa gabi, alternating pagitan at cool upang mapanatili ang apartment cool ngunit hindi magkaroon ng AC sa buong gabi9) Gumamit ng Evil Mad Scientist o ITP Boarduino para sa isang mas mura at mas maliit na yunit! Tingnan ang https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 para sa Evil Mad Scientist Mga board na maaari mong bilhin bilang isang kit na may kasamang PCB & ATMEL chip at isang 16Mhz na kristal at takip sa ~ $ 12Or Basahin ang NYU ITP na tutorial sa kung paano lumikha ng isang breadboard arduino!