Arduino HVAC Servo Thermostat / Controller: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:13

Selamat datang ke arahan 'hijau' saya! Saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana menggunakan Arduino, dua motor servo sensor suhu dan beberapa logam (atau kayu) untuk membuat termostat digital untuk unit HVAC melalui dinding. Menurut CB Richard Ellis (firma harta tanah utama), New York City adalah pasar penyewa, dengan hanya sekitar 1/3 penduduk yang memiliki kediaman mereka (berbanding hampir 70% pemilikan rumah untuk seluruh AS). Ini bermakna lebih dari 5mm orang di NYC tinggal di pangsapuri atau rumah sewa. Sangat jarang unit penyewaan mempunyai bentuk penyaman udara pusat atau sistem terkawal secara termostatik. Banyak pangsapuri mempunyai unit tembok tetap seperti yang dilihat dalam video di bawah. Malangnya, unit ini tidak memiliki kemampuan untuk mengatur suhu dan hanya boleh dipaksa menjadi panas, sejuk, atau mati. Menurut Pusat Tenaga Pengguna, Pemanasan dan Penyejukan menyumbang kira-kira 45 peratus daripada bil tenaga anda. Kerajaan persekutuan menganggarkan bahawa rata-rata pemilik rumah membelanjakan lebih dari $ 10, 000 untuk pemanasan dan penyejukan dalam tempoh sepuluh tahun. Kapasiti penyejukan penyaman udara bilik diukur dalam BTU, atau Unit Termal Britain, sejam. Untuk menyejukkan apartmen seluas 700-1, 000 kaki persegi (satu bilik atau mungkin 2 bilik kecil), anda memerlukan kira-kira 20, 000 BTU. Ini bersamaan dengan 1,7 tan atau 5, 861 watt. Dengan harga $ 0.15 per kWh, itu bermakna harganya $ 0.88 / jam untuk menjalankan unit HVAC anda! Kerana unit HVAC menggunakan banyak tenaga (terutamanya ketika dalam mod 'penyaman udara' pada bulan-bulan musim panas) dan penyewa tidak mempunyai keupayaan untuk melaksanakan dengan mudah unit bintang tenaga (iaitu lebih cekap) atau untuk mengatur suhu mereka, saya ingin mencari jalan, tanpa membuat perubahan tetap, untuk mengawal unit HVAC seperti termostat! Menggunakan peranti ini bukan sahaja dapat menjimatkan wang anda, tetapi dapat membantu mengekalkan suhu yang lebih stabil di pangsapuri anda, mengurangkan penggunaan tenaga dan membantu mengurangkan ketegangan yang ditempatkan di grid kuasa negara kita pada bulan-bulan musim panas!

Langkah 1: Gambaran keseluruhan Senarai Produk & Bahagian

Gambaran Keseluruhan & Senarai Bahagian: Senarai Bahagian Elektronik: 1) Dua Servo. Saya menggunakan Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) yang boleh dibeli dengan harga di bawah $ 10 per servo. Servo SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) juga harus berfungsi.2) Probe Suhu: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (Saya menggunakan Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Saya menggunakan Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51) tetapi anda juga boleh menggunakan papan roti kecil (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) perintang 4K7 untuk Suhu Probe: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Penyesuai dinding 9V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Senarai Bahagian Perkakasan: 1) Saya menggunakan Aluminium yang dibeli dari kedai perkakasan tempatan saya (Home Depot). Dimensi braket servo adalah 4 "x 1" x 0.25 "dan dua tiang akhir adalah 1" x 0.25 "x 0.25". Sebagai alternatif, berikut adalah pautan untuk membeli sekeping aluminium berukuran ini dalam talian: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx dan http: / /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx2) Saya menggunakan (6) 1/2 "8-32 SHCP (skru penutup kepala soket) dan (2) 1 "8-32 SHCP. Saya akan mengesyorkan membeli ini dari kedai perkakasan tempatan anda, tetapi mereka juga boleh dibeli secara dalam talian. Berikut adalah pautan: 1/2 ": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 dan 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ? PMAKA = 430-0045.3) Anda memerlukan paip yang sesuai dengan skru apa pun yang anda gunakan pada langkah sebelumnya. Oleh kerana saya menggunakan skru 8-32, saya membeli paip 8-32. Sekali lagi, ini boleh dibeli di kedai perkakasan tempatan anda tetapi jika anda ingin membuat pesanan dalam talian, berikut adalah pautan: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Nombor 29 gerudi bit (ini sesuai dengan ketukan 8-32; jika anda menggunakan skru & ketuk ukuran yang berbeza, beli bit gerudi yang sesuai). CATATAN: Banyak kedai perkakasan menjual paip dengan gerudi, yang akan memastikan anda membeli ukuran yang tepat. Juga terdapat di sini: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools ：) Saya menggunakan gerudi (boleh menjadi gerudi tangan atau gerudi tekan) dan gergaji besi. 2) Sekiranya anda lebih suka merekatkan servo ke aluminium mount (sebagai pengganti penggerudian dan mengetuk lubang), saya akan mengesyorkan menggunakan Perpustakaan JBWeld atau Gorilla Glue Arduino: Selain perpustakaan servo (disertakan dengan perisian Arduino), anda memerlukan perpustakaan OneWire. Anda boleh membaca lebih lanjut mengenai perpustakaan di sini (pilihan): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire atau hanya memuat turun perpustakaan melalui pautan ini: https://homepage.mac. com / wtpollard / Perisian / FileSharing7.html

Langkah 2: Membina Servo Mount & Electrical Schematic

Berikut adalah gambaran keseluruhan video bagaimana membina servo mount dan skema elektronik. Lihat gambar di bawah untuk lebih banyak lagi!

Langkah 3: Kod Arduino

Fail txt di bawah mengandungi kod Arduino. Anda boleh membuka fail ini untuk melihat kodnya dan kemudian menyalin / menampalnya ke dalam perisian Arduino anda untuk menjalankan program. Video: Panduan asas dan kemudian lebih mendalam mengenai kod Arduino.

Langkah 4: Menyahpepijat dan Memasang

CATATAN: Sekiranya anda meletakkan arduino di permukaan logam, pastikan anda mempunyai kaki getah di bahagian bawah! Jika tidak, sendi pateri di bahagian bawah Arduino akan menyentuh logam yang akan memendekkan papan!

Langkah 5: Pemikiran Akhir & Idea Masa Depan

Pemikiran Akhir: Terima kasih kerana menonton! Sekiranya anda mencari kaedah yang baik untuk menjimatkan tenaga, menjimatkan wang dan masih mengekalkan pangsapuri yang selesa, semoga anda menikmati video ini. Pada bulan-bulan musim panas, permintaan yang tinggi memaksa loji kuasa tambahan dibawa dalam talian, yang merupakan loji yang sering kali lebih mahal untuk dijalankan dan menyumbang lebih banyak pencemaran kepada persekitaran kita. Sekiranya anda mempunyai kemampuan untuk menaik taraf sistem HVAC anda kepada pematuhan bintang tenaga atau anda boleh memasang termostat "profesional", silakan lakukan! Tetapi jika anda tinggal di bangunan pangsapuri dan tidak mempunyai pilihan tersebut, sila pertimbangkan projek ini untuk alam sekitar! Idea Masa Depan: Setelah anda mempunyai servo, terdapat beberapa cara hebat untuk mengembangkan projek ini. Berikut adalah beberapa: 1) Pasang Sensor Suhu pada wayar sehingga dapat ditempatkan secara strategis di dalam ruangan2) Tambahkan butang ke Arduino untuk memiliki empat mod: Mati, A / C, Panas, atau mod Probe Suhu (iaitu membolehkan anda memaksa unit mati, menjadi panas atau A / C atau membiarkan unit bertindak mengikut bacaan probe suhu) 3) Gunakan LED 7 segmen atau LCD untuk memaparkan suhu semasa4) Gunakan Perisai Ethernet untuk membolehkan kawalan Internet atau menerbitkan suhu semasa anda (iaitu melalui twitter). Idea ini diilhamkan oleh "Tweet-a-Watt" Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Gunakan servo ketiga untuk mengawal potensiometer panas / sejuk (nota: menggunakan tiga servo di arduino memerlukan penggunaan softwareservo's - lihat di sini untuk lebih banyak lagi: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Probe suhu tanpa wayar melalui Xbee atau RF (untuk RF, lihat https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 dan https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Tetapkan julat ambang suhu pada peranti menggunakan papan kekunci atau potensiometer8) Menetapkan unit untuk menyejukkan apartmen secara automatik pada waktu-waktu tertentu (iaitu sebelum anda tiba di rumah di tempat kerja) atau masuk ke mod "nadi" pada waktu malam, bergantian antara mati & sejuk untuk memastikan apartmen tetap sejuk tetapi tidak mempunyai AC sepanjang malam9) Gunakan Evil Mad Scientist atau ITP Boarduino untuk unit yang lebih murah & lebih kecil! Lihat https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 untuk Evil Mad Scientist Papan yang boleh anda beli sebagai kit yang merangkumi cip PCB & ATMEL dan kristal & topi 16Mhz seharga ~ $ 12 Atau Baca tutorial NYU ITP tentang cara membuat papan arduino!