Controller Arduino HRV (Home Air Exchanger) con economizzatore d'aria: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Controller Arduino HRV con economizzatore d'aria

Quindi la mia storia con questo progetto è che vivo in Minnesota e il mio circuito è fritto sul mio LifeBreath 155Max HRV. Non volevo pagare i 200 dollari per uno nuovo.

Ho sempre desiderato qualcosa con un economizzatore d'aria poiché le nostre primavere e cadute qui sono momenti perfetti per prendere aria fresca e bassa umidità esterna e condizionare la casa piuttosto che accendere il condizionatore d'aria o aprire le finestre. È qui che si inserisce questo progetto.

Ho scritto una descrizione dettagliata del funzionamento per tutte le modalità, il controllo del setpoint, ecc. Può essere trovata qui "HRV Control Narrative.docx"

Tutto il codice sorgente, le foto, gli schemi di cablaggio e la documentazione possono essere trovati sulla mia pagina GitHub.

Passaggio 1: HARDWARE

(1) Arduino ESP32 - Utilizzato a causa della quantità di GPIO richiesta per questo progetto. ESP8266 non era abbastanza GPIO.

(1) Alimentatore step-down da 120 V a 5 V - Non utilizzare PCB di alimentazione economici. Ho esaminato altri due tipi prima di scoprire che questo era il più stabile.

(2) Sensori di temperatura DHT 22 - Sensore interno e sensore remoto esterno. Misura la temperatura e l'umidità interna ed esterna.

(1) Display OLED da 0,96 per l'indicazione locale della modalità operativa e per l'indicazione di temperatura/umidità. Assicurarsi di dissaldare e saldare i pin in modo che la scheda sia configurata per la comunicazione I2C. Le istruzioni per SPI e I2C possono essere trovate qui.

(1) Scheda relè trigger ad alto livello a 8 canali SSR 5 Volt

(1) Regolatore di tensione lineare LM1117 per alimentare ESP32 a 3,3 V

(1) Encoder rotativo KY-040 e manopola utilizzata come pulsante. Funzionalità future per includere un menu ed essere in grado di selezionare modalità di funzionamento e setpoint di controllo.

(1) Custodia per alloggiare il display OLED e l'encloder. Prendi quello grande. Le dimensioni sono 100 mm x 68 mm x 50 mm.

Fase 2: Principal of Operation

Il modo in cui questo HRV è programmato è in 4 modalità.

Off - Autoesplicativo

Continuo - On 20 / Off 40 con tempi di funzionamento variabili.

Alta occupazione - 100% di velocità del ventilatore per un setpoint di ritardo di spegnimento temporizzato. Immagina la cena del Ringraziamento con 20 ospiti.

Economizzatore d'aria - Quando l'aria è più fresca e più desiderabile all'esterno, portala in casa. Si controllano i setpoint di temperatura/umidità interna solo quando è sicuro in base a condizioni esterne/interne.

Passaggio 3: SOFTWARE

L'app Blynk per iOS viene utilizzata per controllare e monitorare lo stato dell'HRV.

L'arduino scrive le temperature, l'umidità e lo stato di funzionamento dell'apparecchiatura su blynk e legge i setpoint ed esegue i comandi dal server blynk. Tutto quello che devi fare è registrarti per un account e ottenere un token di autenticazione. Ci sono molti tutorial online su come farlo.

Una volta ottenuto il token di autenticazione per il tuo progetto, scansiona questo codice QR dal tuo telefono nell'app blynk e scaricherà il progetto già configurato e pronto per il tuo arduino.

Passaggio 4: CODICE ARDUINO

Il codice sorgente può essere trovato qui.

Librerie speciali che devi installare:

Blynk di Volodymyr Shymanskyy (v 0.4.10) -- usa BlynkSimpleEsp32.h per leggere e scrivere dati sulla loro app iOS.

Adafruit SSD1306 di AdaFruit versione 1.1.2 -- utilizza Adafruit_SSD1306.h, SPI.h e Wire.h per il display locale OLED

ArduinoOTA di Ivan Grokhotkov e Miguel Ajo versione 1.0.0 -- utilizza ArduinoOTA.h, mDNS.h, WiFiClient.h e WiFiUdp.h per gli aggiornamenti via etere.

Durante il caricamento del codice, le impostazioni corrette che ho utilizzato sono le seguenti:

Scheda: NodeMCU-32S

Velocità di caricamento: 512000

Flash: 40 MHz

Appunti:

1.) Poiché stai utilizzando le librerie OTA, il monitor seriale nell'ide arduino non sarà supportato.

Passaggio 5: dimostrazione

Scollegare il cavo di alimentazione HRV in modo da non lavorare a caldo. Scatta molte foto ravvicinate come backup mentre rimuovi i cavi poiché li troverai utili in seguito.

Tastiera Rimuovere la tastiera e il cavo a nastro dall'esterno dell'HRV e gettare via.

PCB Scollegare tutti i cavi a nastro per rimuovere la scheda e gettarla via.

L'autotrasformatore ha 6 fili. HAI BISOGNO DI QUESTA PARTE. Questo controlla la velocità del motore del ventilatore da 120 volt. La bassa velocità è di 73 volt e l'alta velocità è di 120 volt e tocca nel mezzo. Tagliare il connettore sprecando la minor quantità possibile di lunghezza del cavo. AVRAI BISOGNO DELLA LUNGHEZZA!!!. Documenta i colori ora o più tardi. È possibile utilizzare un multimetro in un secondo momento per fissare i connettori del trasformatore per ottenere la tensione per le velocità della ventola. Vedi il mio schema elettrico.

Il motore del ventilatore ha solo due cavi che collegheranno alla nuova scheda SSR. Motore da 120 volt.

Il solenoide per serranda ha 3 fili (120 volt - comune, aperto, chiuso). Agganciare il connettore vicino e collegherà alla nuova scheda SSR.

NOTA: se non si dispone di un tipo di autotrasformatore HRV e una delle unità più recenti utilizzano motori ECM, sarà necessario controllare il motore in modo diverso e il mio codice/cablaggio non funzionerà per il sistema HRV.

Passaggio 6: cablaggio

Lo schema elettrico lo trovate qui.

Il principio generale è che ho tutta l'alimentazione a 120 V all'interno dell'HRV e un cavo a nastro che si collega al display OLED remoto.

La custodia HRV contiene l'alimentatore 5v, l'autotrasformatore (esistente), la scheda relè SSR, i fusibili e la scheda breakout. Ho usato le schede breakout per un modo semplice per scollegare il mio cavo a nastro nel caso avessi bisogno di riparare qualcosa.

La custodia OLED contiene il controller arduino, l'OLED e il pulsante dell'encoder.

Tutti questi componenti, i pinout e il cablaggio delle schede breakout sono chiaramente identificati sullo schema elettrico.

Passaggio 7: chiusura

Spero che questo possa essere d'aiuto. Mi ci sono voluti 2 anni di tempo on/off per completare questo progetto, trovando solo il tempo e l'iniziativa per farlo. Spero che ti sia piaciuto leggere questo e forse ispirato a provarlo.

Cose che avrei fatto diversamente o miglioramenti futuri.

• Includere un'API meteo al posto del sensore di temperatura esterna. In questo momento ha un periodo di campionamento che non sarebbe necessario. Vedere la descrizione del controllo.
• Usa la funzionalità blynk bridging e metti il trasmettitore della temperatura interna da qualche parte all'interno della casa. Usa un ESP-01 tramite Wi-Fi. I cavi a nastro erano un disastro e avrebbero reso il progetto più semplice. Consulta la documentazione dell'API Blynk su Bridging di due dispositivi.
• Volevo aggiungere una libreria di menu al display OLED. Modifica i setpoint localmente e visualizza tutte le informazioni di debug dal display OLED. Sarebbe stato un impegno di tempo, ma mi piacerebbe farlo ancora un giorno.
• Pulisci un po' il codice. Esistono ancora molte linee di debug ma non danneggiano nulla per il funzionamento.