Aggiungi un monitor di utilizzo a un termostato domestico: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Molto, molto tempo fa, molto prima che esistesse un termostato "intelligente", avevo un termostato domestico che dava un totale giornaliero (credo - forse settimanale) di "puntualità" per il mio sistema di riscaldamento e aria condizionata.

Le cose sono cambiate… L'ultima volta che ho acquistato un termostato, ho avuto una scelta: un bel cronotermostato a un prezzo accessibile ma senza un monitor di utilizzo, o un termostato "intelligente" troppo costoso - e troppo ricco di funzionalità, che non ho fatto volere. Mi mancava davvero quel semplice monitor di utilizzo e ho trascorso mesi con l'idea nel dimenticatoio della mia mente.

Quello che volevo era qualcosa che fosse poco costoso, compatibile con un termostato da 24 V CA, che fosse facile da alimentare dall'alimentazione del termostato da 24 V CA, che fosse autonomo con il proprio display e che avesse una memoria non volatile in grado di registrare almeno diversi giorni di utilizzo prima del rollover o del ripristino.

All'inizio pensavo che un data logger basato su Arduino sarebbe stato una soluzione ideale, e probabilmente lo è ancora, ma dopo essermi impantanato nelle erbacce della programmazione Arduino, dell'interfacciamento a 24 volt, della necessità di una fonte continua di alimentazione, ecc… Bene, è tornato nel dimenticatoio. Di recente, poiché avevo appena fatto riparare il mio condizionatore e ci stavo pensando, ho rivisitato l'idea. Qualcosa mi ha fatto guardare il mio piccolo misuratore di potenza USB che avevo comprato un paio di anni fa per qualcosa come $ 5… Ehi! Questa cosa registra il tempo di ricarica, arriva fino a 99 ore, è alimentata tramite USB e ha una memoria non volatile!! Oh! Letteralmente tutto ciò che devo fare è farlo funzionare a 24 VAC!

Beh, quasi tutti. Ci arriveremo.

Forniture

• Un tester di alimentazione USB. Non ottenere il tipo con il display a LED. Deve essere uno con un display LCD, come questo. Deve avere un display del tempo di ricarica. In genere, questi visualizzano anche tensione, corrente e mAh totali, che in questo utilizzo puoi tranquillamente ignorare.
• Un convertitore buck da 24 volt a USB. Questi sono comunemente usati nelle auto per fornire una porta USB da 12 volt. La maggior parte funzionerà anche a 24 volt. Qualcosa come questo.
• Un condensatore elettrolitico valutato a 35 volt o superiore. Il valore esatto non è troppo importante; Ho usato un 1000 uF perché era quello che avevo a disposizione. Qualsiasi cosa da 220 uF o superiore probabilmente funzionerà. Il suo scopo è filtrare la CC rettificata dopo il diodo.
• Un diodo 1N4001. La maggior parte dei diodi funzionerà qui. Lo usiamo solo come un grezzo raddrizzatore e trasporterà pochissima corrente.
• Una resistenza da 150 ohm da utilizzare come carico.
• O un vecchio cavo USB che non ti dispiace tagliare o una presa USB a cui puoi saldare.
• Un multimetro. Qualsiasi cheapo andrà bene. Harbour Freight li regala a volte.
• Attrezzatura per saldatura.

Passaggio 1: misurare due volte…

Avevo già svolto il lavoro preliminare quando ho concepito per la prima volta questa idea. Tutto ciò che serviva era trovare i due fili dei quattro che vanno al termostato che controlla il ventilatore. In questo modo, ogni volta che il riscaldamento o l'AC erano accesi, inviava tensione attraverso quei due fili per segnalare qualunque cosa alla fine mi venisse in mente.

Sul mio termostato a 4 fili - con una stufa a gas e un sistema CA standard - le combinazioni di fili sono:

• Bianco - il filo comune
• Giallo: A/C
• Verde: Fan
• Rosso: Potenza

Non ho testato il cavo di calore, perché sono principalmente interessato a quanto funziona il mio condizionatore. Questa è l'Arizona, dopotutto! (Come in "Neve? Che cos'è?") Se vivi, diciamo, a Minnesocold, allora potresti essere più interessato al calore, ma il principio è lo stesso.

Per come è costruito il mio termostato. Non potevo semplicemente togliere il coperchio e iniziare a sondare i fili, perché il coperchio è il termostato e la parte attaccata al muro è solo una morsettiera. Ho tagliato dei fili sottili e li ho inseriti nella morsettiera accanto ai fili già presenti, quindi li ho condotti fuori dove avrei potuto sondarli dopo aver riassemblato lo 'stat.

Quando il ventilatore è acceso, c'è alimentazione tra i fili bianco e giallo. Questo è quello che ho bisogno di sapere. Questi due fili verranno sostituiti con fili migliori, che conducono ancora all'esterno dell'alloggiamento del termostato. Avevo programmato di mettere il mio monitor finito sopra il termostato, quindi ho portato i fili fuori dalla parte superiore del termostato.

Fase 2: Teoria e Pratica

Si dice che in teoria non ci sia differenza tra teoria e pratica. In pratica c'è.

La prima cosa che ho fatto è stata collegare il mio piccolo tester USB a una porta USB. Ecco l'unico vero intoppo dell'intero progetto: il timer non conta il tempo a meno che non ci sia un carico - in altre parole, qualcosa deve trarne energia.

Evviva… Non vogliamo assorbire molta energia, perché non sappiamo quanta energia ha da riservare il sistema. Un piccolo resistore che assorbe pochi milliampere dovrebbe andare bene.

Ancora una volta, mi è capitato di avere un resistore da 150 ohm, 1/4 watt nella mia scatola delle parti e un cavo USB con estremità scoperte. Ho messo la resistenza tra i fili rosso e nero sul cavo USB ed Eureka! Questo, in teoria, dovrebbe assorbire circa 30 milliampere ai 5 volt forniti dall'USB. In ogni caso, è sufficiente avviare l'"orologio" e la resistenza non si surriscalda molto. Tieni presente che un resistore da 100 ohm dissiperà 1/4 di watt di calore, posizionandolo proprio in cima alla sua valutazione. Se trovi che hai bisogno di un resistore da 100 ohm, meglio ottenere un'unità da 1/2 watt.

Poiché ne avevo uno, ho installato la resistenza in una presa USB per motivi di ordine. I terminali di alimentazione sono i due esterni in una presa USB-A standard. Se si utilizza un cavo, dovrebbero essere i fili rosso e nero, ma a volte i cinesi economici usano uno strano codice colore. Verifica con il tuo contatore. Qualunque siano i due fili con 5V tra di loro, sono quelli giusti.

Sulla mia unità, se il cursore tra ore e minuti lampeggia, sta contando.

Passaggio 3: da 24 V CA a 5 V CC

Innanzitutto, una piccola teoria (molto piccola!)

Lo standard per l'alimentazione dei termostati è 24 Volt AC. AC - Corrente alternata, quella che esce dal tuo muro - è ottima per alimentare motori grandi e piccoli, relè, elementi riscaldanti, ecc., ma è il bacio della morte per l'elettronica. Come mai? perché scorre in entrambe le direzioni sessanta volte al secondo, da cui il nome. Per alimentare un computer, radio, TV, ecc., deve essere cambiato in CC - Corrente continua, ciò che si ottiene da una batteria.

È abbastanza semplice trasformare AC in DC; un diodo lo farà. Un diodo funziona come una valvola unidirezionale per l'elettricità. Metti un diodo in un circuito CA e tagli metà dell'onda CA, dandoti una CC pulsante. Questo non è ancora abbastanza buono per la maggior parte degli scopi; dobbiamo appianarlo. Questo è il compito del condensatore. Il condensatore livella la CC, rendendola abbastanza buona per i nostri scopi.

Riprendere il comportamento normale

Fare riferimento allo schema. Scopri quale ingresso sulla scheda del convertitore USB è positivo. Collegare il condensatore attraverso gli ingressi, assicurandosi che sia orientato correttamente. I condensatori hanno il cavo negativo contrassegnato. Da positivo a positivo, da negativo a negativo.

Ora collega l'estremità a banda (molto importante) del diodo al cavo positivo del condensatore - o al foro positivo sulla scheda se puoi inserirlo lì. Non potrei, ecco perché è appeso al condensatore.

Ora, quei due fili del termostato? Uno (non importa quale) va al lato negativo del condensatore, l'altro va all'estremità libera del diodo.

Passaggio 4: rendilo carino e aggancialo

Ho stampato in 3D una piccola scatola per l'assemblaggio del convertitore USB, per proteggerlo e renderlo migliore.

Ora tutto ciò che deve essere fatto è collegare il misuratore di potenza USB al convertitore USB, collegare il "carico" al misuratore e il gioco è fatto!

Ora, ogni volta che si accende il ventilatore, l'orologio funzionerà. Se sai quanti ampere assorbe il tuo sistema, puoi avere un'idea abbastanza precisa della tua prossima bolletta elettrica. Il mio sistema costa circa 73 centesimi all'ora per funzionare. Aggiungilo alla tua bolletta fuori stagione e saprai quanto ti verrà strappato.

Una cosa da notare: si scopre che il timer sulla chiavetta USB non "rotola" a zero quando arriva a 100 ore; invece si legge "FULL" e dovrà essere ripristinato manualmente. L'ho anche resettato mensilmente nei miei giorni di lettura del contatore.