Arduino HVAC Servotermostat/styrenhet: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

Välkommen till min "gröna" instruerbara! Jag ska visa dig hur du använder en Arduino, två servomotorer, en temperatursensor och lite metall (eller trä) för att skapa en digital termostat för en genomgående VVS-enhet. Enligt CB Richard Ellis (ett stort fastighetsföretag) är New York City en hyresmarknad, med endast cirka 1/3 av befolkningen som äger sitt hem (mot nästan 70% bostadsägande för resten av USA). Det betyder att över 5 mm människor i NYC bor i hyrda lägenheter eller hem. Det är mycket sällsynt att hyresrätter har någon form av central luftkonditionering eller till och med ett termostatstyrt system. Många lägenheter har permanenta väggar som den som ses i videon nedan. Tyvärr har dessa enheter ingen förmåga att reglera temperaturen och kan bara tvingas till värme, kyla eller av. Enligt Consumer Energy Center står värme och kyla för cirka 45 procent av din energiräkning. Den federala regeringen uppskattar att den genomsnittliga husägaren spenderar mer än $ 10 000 för uppvärmning och kylning under en tioårsperiod. Kylkapaciteten för rums luftkonditioneringar mäts i BTU, eller British Thermal Units, per timme. För att kyla en 700-1 000 kvadratmeter lägenhet (ett sovrum eller kanske ett litet 2 sovrum) behöver du cirka 20 000 BTU: er. Detta motsvarar 1,7 ton eller 5, 861 watt. Med 0,15 dollar per kWh betyder det att det kostar 0,88 dollar/timme att driva din HVAC -enhet! Eftersom HVAC -enheter använder mycket energi (särskilt när de är i”luftkonditioneringsläge” under varma sommarmånaderna) och hyresgäster inte har möjlighet att enkelt implementera energistjärnor (dvs. mer effektiva) enheter eller för att reglera deras temperatur, jag ville hitta ett sätt, utan att göra permanenta ändringar, att styra en HVAC -enhet som en termostat! Genom att implementera denna enhet kan du inte bara spara pengar, utan kan hjälpa till att bibehålla en mer stabil temperatur i din lägenhet, minska energiförbrukningen och minska belastningen på våra nationers elnät under de varma sommarmånaderna!

Steg 1: Översikt över produkt- och reservlistan

Översikt och reservdelslista: Elektronikdelar: 1) Två servon. Jag använde Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) som kan köpas för under $ 10 per servo. SparkFun -servon (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) bör också fungera. 2) Temperatursond: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (jag använde Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Jag använde Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51) men du kan också bara använda en liten brödbräda (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) ett 4K7 -motstånd för temperaturen Sond: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) 9V Väggadapter: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Hardware Parts List: 1) Jag använde aluminium köpt från min lokala järnaffär (Home Depot). Servokonsolens mått är 4 "x 1" x 0,25 "och de två ändstolparna är 1" x 0,25 "x 0,25". Alternativt är här en länk för att köpa denna storlek aluminium på nätet: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx och http:/ /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx2) Jag använde (6) 1/2 "8-32 SHCP (skruvar med sockelhuvud) och (2) 1 "8-32 SHCP: er. Jag skulle rekommendera att köpa dessa från din lokala järnaffär, men de kan också enkelt köpas online. Här är länkarna: 1/2 ": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 och 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ? PMAKA = 430-0045.3) Du behöver en kran som matchar alla skruvar du använder i föregående steg. Eftersom jag använde 8-32 skruvar köpte jag en 8-32 kran. Återigen kan detta köpas i din lokala järnaffär, men om du vill beställa online, här är en länk: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Ett nummer 29 borr (detta motsvarar 8-32 kranar; om du använder en annan storlek skruv och knacka, köp lämplig borr). OBS: Många järnaffärer säljer kranarna med borrkronorna, vilket garanterar att du köper rätt storlek. Finns också här: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Verktyg:1) Jag använde en borrmaskin (kan vara en handborr eller borrpress) och en bågfil. 2) Om du hellre vill limma servon på aluminiumfästet (i stället för att borra och knacka på hålen), skulle jag rekommendera att använda JBWeld eller Gorilla Lim Arduino Library: Förutom servobiblioteket (ingår i Arduino softwre), du behöver OneWire -biblioteket. Du kan läsa mer om biblioteket här (valfritt): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire eller bara ladda ner biblioteket via denna länk: https://homepage.mac. com/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Steg 2: Bygga servomontage och elektriskt schema

Här är en videoöversikt över hur man bygger servofästet och schemat över elektroniken. Kolla in bilderna nedan för mer!

Steg 3: Arduino -kod

En txt -fil nedan innehåller Arduino -koden. Du kan öppna den här filen för att se koden och sedan kopiera/klistra in den i din Arduino-programvara för att köra programmet. Video: En grundläggande och sedan mer grundlig genomgång av Arduino-koden.

Steg 4: Felsökning och installation

OBS: Om du vilar din arduino på en metallyta, se till att du har några gummifötter på botten! Annars kommer lödfogarna på botten av Arduino att vidröra metallen som kommer att korta brädet!

Steg 5: Slutliga tankar och framtidsidéer

Sista tankarna: Tack för att du tittade! Om du letar efter ett bra sätt att spara energi, spara pengar och ändå behålla en bekväm lägenhet, förhoppningsvis har du gillat den här videon. Under de varma sommarmånaderna tvingar toppbehovet ytterligare kraftverk att sättas online, vilket ofta är dyrare anläggningar att driva och bidrar till mer föroreningar för vår miljö. Om du har möjlighet att uppgradera ditt HVAC-system till en energistjärna eller om du kan installera en "professionell" termostat, gör det! Men om du bor i ett flerbostadshus och helt enkelt inte har dessa alternativ, tänk på det här projektet för miljön! Framtida idéer: När du väl har servon på plats finns det några bra sätt att utöka detta projekt. Här är bara några: 1) Sätt temperatursensorn på en tråd så att den kan placeras strategiskt i rummet2) Lägg till knappar i Arduino för att ha fyra lägen: Av, A/C, Värme eller Temperatursondläge (dvs låter dig tvinga av enheten, till värme eller A/C eller låter enheten verka enligt temperatursondavläsningen) 3) Använd en 7-segment LED eller en LCD för att visa den aktuella temperaturen4) Använd en Ethernet-skärm för att aktivera internetkontroll eller för att publicera din nuvarande temperatur (dvs via twitter). Denna idé är inspirerad av Adafruits "Tweet-a-Watt" (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Använd en tredje servo för att styra den varma/kalla potentiometern (notera: att använda tre servon på arduino kräver användning av programvara - se här för mer: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Trådlös temp -sond via Xbee eller RF (för RF, se https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 och https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Ställ in temperaturgränsintervaller på enheten med en knappsats eller en potentiometer8) Ställ in enheten för att automatiskt kyla lägenheten vid vissa tidpunkter (dvs. innan du kommer hem på jobbet) eller för att gå till ett "puls" -läge på natten, växla mellan av och sval för att hålla lägenheten sval men inte ha AC på hela natten9) Använd Evil Mad Scientist eller ITP Boarduino för en billigare och mindre enhet! Se https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 för Evil Mad Scientist Brädor som du kan köpa som ett kit som innehåller PCB & ATMEL -chip och en 16 Mhz kristall & kepsar för ~ $ 12 Eller läs NYU ITP -handledning om hur du skapar en brödbräda -arduino!