Servo termostato/regolatore Arduino HVAC: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:06

Benvenuto nel mio istruttore 'verde'! Ti mostrerò come utilizzare un Arduino, due servomotori, un sensore di temperatura e del metallo (o legno) per realizzare un termostato digitale per un'unità HVAC a parete. Secondo CB Richard Ellis (una delle principali società immobiliari), New York City è un mercato di affittuari, con solo circa 1/3 della popolazione che possiede la propria casa (contro quasi il 70% di proprietà della casa per il resto degli Stati Uniti). Ciò significa che oltre 5 mm di persone a New York vivono in appartamenti o case in affitto. È molto raro che le unità a noleggio dispongano di qualsiasi forma di aria condizionata centralizzata o anche di un sistema termostatico. Molti appartamenti sono dotati di unità passaparete permanenti come quella vista nel video qui sotto. Sfortunatamente, queste unità non hanno la capacità di regolare la temperatura e possono essere forzate solo in caldo, freddo o spento. Secondo il Consumer Energy Center, il riscaldamento e il raffreddamento rappresentano circa il 45 percento della bolletta energetica. Il governo federale stima che il proprietario medio di una casa spenda più di $ 10.000 per il riscaldamento e il raffreddamento in un periodo di dieci anni. La capacità di raffreddamento dei condizionatori d'aria ambiente è misurata in BTU, o British Thermal Units, all'ora. Per raffreddare un appartamento di 700-1.000 piedi quadrati (una camera da letto o forse un piccolo 2 camere da letto), sono necessari circa 20.000 BTU. Questo è l'equivalente di 1,7 tonnellate o 5.861 watt. A $ 0,15 per kWh, ciò significa che costa $ 0,88 all'ora per far funzionare la tua unità HVAC! Poiché le unità HVAC utilizzano molta energia (in particolare quando sono in modalità "aria condizionata" durante i caldi mesi estivi) e gli affittuari non hanno la possibilità di implementare facilmente unità energy star (cioè più efficienti) o per regolarne la temperatura, volevo trovare un modo, senza apportare modifiche permanenti, per controllare un'unità HVAC come un termostato! L'implementazione di questo dispositivo può non solo farti risparmiare denaro, ma può aiutarti a mantenere una temperatura più costante nel tuo appartamento, ridurre il consumo di energia e aiutare a ridurre la tensione esercitata sulla rete elettrica della nostra nazione durante i caldi mesi estivi!

Passaggio 1: panoramica dell'elenco dei prodotti e delle parti

Panoramica e elenco delle parti: Elenco delle parti di elettronica: 1) Due servi. Ho usato Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) che può essere acquistato per meno di $ 10 per servo. Anche il servo SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) dovrebbe funzionare.2) Sonda di temperatura: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id =2453) Arduino (ho usato il Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Ho usato Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php?main_page=product_info&cPath=17_21&products_id=51) ma puoi anche usare solo una piccola breadboard (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) una resistenza 4K7 per la Temperatura Sonda: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Adattatore da parete 9V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Elenco componenti hardware: 1) Ho usato l'alluminio acquistato dal mio negozio di ferramenta locale (Home Depot). Le dimensioni della staffa del servo sono 4" x 1" x 0,25" e i due montanti terminali sono 1" x 0,25" x 0,25". In alternativa, ecco un link per acquistare online questo pezzo di alluminio di dimensioni: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx e http:/ /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx2) Ho usato (6) 1/2" 8-32 SHCP (viti a testa cilindrica) e (2) 1" 8-32 SHCP. Consiglierei di acquistarli dal tuo negozio di ferramenta locale, ma possono anche essere facilmente acquistati online. Ecco i link: 1/2": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 e 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ?PMAKA=430-0045.3) Avrai bisogno di un maschio che corrisponda alle viti che usi nel passaggio precedente. Dato che ho usato viti 8-32, ho acquistato un maschio 8-32. Ancora una volta, questo può essere acquistato presso il tuo negozio di ferramenta locale, ma se desideri ordinare online, ecco un link: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Un numero 29 punta da trapano (corrisponde ai maschi 8-32; se si utilizza una vite e un maschio di dimensioni diverse, acquistare la punta da trapano appropriata). NOTA: molti negozi di ferramenta vendono i rubinetti con le punte per trapano, che ti garantiranno l'acquisto della misura giusta. Disponibile anche qui: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Strumenti:1) Ho usato un trapano (può essere un trapano a mano o un trapano a colonna) e un seghetto. 2) Se preferisci incollare i servo al supporto in alluminio (invece di forare e maschiare i fori), ti consiglio di utilizzare JBWeld o Gorilla Glue Arduino Library: oltre alla libreria dei servo (inclusa con il software Arduino), hai bisogno della libreria OneWire. Puoi leggere di più sulla libreria qui (opzionale): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire o semplicemente scaricare la libreria tramite questo link: https://homepage.mac. com/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Passaggio 2: costruzione del supporto del servo e dello schema elettrico

Ecco una panoramica video su come costruire il supporto del servo e gli schemi dell'elettronica. Dai un'occhiata alle foto qui sotto per saperne di più!

Passaggio 3: codice Arduino

Un file txt di seguito contiene il codice Arduino. È possibile aprire questo file per visualizzare il codice e quindi copiarlo/incollarlo nel software Arduino per eseguire il programma. Video: una procedura dettagliata di base e quindi più approfondita del codice Arduino.

Passaggio 4: debug e installazione

NOTA: se appoggi il tuo arduino su una superficie metallica, assicurati di avere dei piedini di gomma sul fondo! Altrimenti i giunti di saldatura sul fondo dell'Arduino toccheranno il metallo che metterà in cortocircuito la scheda!

Passaggio 5: considerazioni finali e idee future

Considerazioni finali: grazie per la visione! Se stai cercando un ottimo modo per risparmiare energia, risparmiare denaro e mantenere comunque un appartamento confortevole, spero che questo video ti sia piaciuto. Durante i caldi mesi estivi, il picco della domanda costringe a mettere in funzione ulteriori centrali elettriche, che spesso sono impianti più costosi da gestire e contribuiscono a un maggiore inquinamento del nostro ambiente. Se hai la possibilità di aggiornare il tuo sistema HVAC a uno conforme a Energy Star o puoi installare un termostato "professionale", fallo! Ma se vivi in un condominio e semplicemente non hai queste opzioni, per favore considera questo progetto per l'ambiente! Idee future: una volta che hai i servomotori a posto, ci sono alcuni ottimi modi per espandere questo progetto. Eccone solo alcuni: 1) Metti il sensore di temperatura su un filo in modo che possa essere posizionato strategicamente all'interno della stanza 2) Aggiungi pulsanti ad Arduino per avere quattro modalità: modalità Off, A/C, Heat o Temperature Probe (cioè consente di forzare lo spegnimento dell'unità, in calore o A/C o consente all'unità di agire in base alla lettura della sonda di temperatura)3) Utilizzare un LED a 7 segmenti o un LCD per visualizzare la temperatura corrente4) Utilizzare uno schermo Ethernet per abilitare il controllo su Internet o per pubblicare la tua temperatura attuale (ad es. tramite twitter). Questa idea è ispirata al "Tweet-a-Watt" di Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Usa un terzo servo per controllare il potenziometro caldo/freddo (nota: l'utilizzo di tre servo su arduino richiede l'uso di softwareservo - vedere qui per ulteriori informazioni: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Sonda di temperatura wireless tramite Xbee o RF (per RF, vedere https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 e https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Impostare gli intervalli di soglia di temperatura sul dispositivo utilizzando una tastiera o un potenziometro8) Impostare l'unità per raffreddare automaticamente l'appartamento in determinati orari (es. prima di arrivare a casa al lavoro) o per entrare in modalità "impulso" di notte, alternando tra spento e freddo per mantenere l'appartamento fresco ma non avere l'aria condizionata accesa tutta la notte9) Usa Evil Mad Scientist o ITP Boarduino per un'unità più economica e più piccola! Vedi https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 per Evil Mad Scientist Schede che puoi acquistare come kit che include il PCB e il chip ATMEL e un cristallo da 16 Mhz e cappucci per ~ $ 12 Oppure Leggi il tutorial NYU ITP su come creare un arduino breadboard!