Arduino HVAC servothermostaat/controller - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:20

Welkom bij mijn 'groene' instructable! Ik ga je laten zien hoe je een Arduino, twee servomotoren, een temperatuursensor en wat metaal (of hout) gebruikt om een digitale thermostaat te maken voor een HVAC-eenheid door de muur. Volgens CB Richard Ellis (een groot onroerendgoedbedrijf) is New York City een huurdersmarkt, met slechts ongeveer 1/3 van de bevolking die een huis bezit (tegenover bijna 70% van de rest van de VS). Dit betekent dat meer dan 5 mm mensen in NYC in gehuurde appartementen of huizen wonen. Het komt zelden voor dat huurunits enige vorm van centrale airconditioning of zelfs een thermostatisch geregeld systeem hebben. Veel appartementen hebben vaste doorlopende kasten zoals in onderstaande video. Helaas hebben deze units geen mogelijkheid om de temperatuur te regelen en kunnen ze alleen in warmte, kou of uit worden gezet. Volgens het Consumer Energy Center is verwarming en koeling goed voor ongeveer 45 procent van uw energierekening. De federale overheid schat dat de gemiddelde huiseigenaar over een periode van tien jaar meer dan 10.000 dollar uitgeeft aan verwarming en koeling. De koelcapaciteit van kamerairconditioners wordt gemeten in BTU's, of British Thermal Units, per uur. Om een appartement van 700-1 000 m² (een één slaapkamer of misschien een kleine 2 slaapkamer) te koelen, heb je ongeveer 20.000 BTU nodig. Dit komt overeen met 1,7 ton of 5.861 watt. Voor $ 0,15 per kWh betekent dit dat het $ 0,88/uur kost om uw HVAC-unit te laten werken!Omdat HVAC-units veel energie verbruiken (vooral in de 'airconditioning'-modus tijdens de warme zomermaanden) en huurders niet de mogelijkheid hebben om deze eenvoudig te implementeren energy star (dwz efficiëntere) units of om hun temperatuur te regelen, ik wilde een manier vinden om, zonder permanente veranderingen aan te brengen, een HVAC-unit als een thermostaat te regelen! Het implementeren van dit apparaat kan u niet alleen geld besparen, maar kan ook helpen om een stabielere temperatuur in uw appartement te behouden, het energieverbruik te verminderen en de druk op het elektriciteitsnet van ons land tijdens de hete zomermaanden te verminderen!

Stap 1: Overzicht van de product- en onderdelenlijst

Overzicht & Onderdelenlijst: Elektronica Onderdelenlijst:1) Twee servo's. Ik gebruikte Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311), die kan worden gekocht voor minder dan $ 10 per servo. De SparkFun-servo (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) zou ook moeten werken.2) Temperatuursonde: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id =2453) Arduino (ik gebruikte de Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Ik gebruikte de Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php?main_page=product_info&cPath=17_21&products_id=51), maar je kunt ook gewoon een klein breadboard gebruiken (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) een 4K7-weerstand voor de temperatuur Sonde: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) 9V-wandadapter: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63 Lijst met hardware-onderdelen: 1) Ik heb aluminium gebruikt dat ik heb gekocht bij mijn plaatselijke ijzerhandel (Home Depot). De afmetingen van de servobeugel zijn 4" x 1" x 0,25" en de twee eindstijlen zijn 1" x 0,25" x 0,25". Als alternatief is hier een link om dit stuk aluminium online te kopen: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx en http:/ /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx2) Ik gebruikte (6) 1/2" 8-32 SHCP (inbusbouten) en (2) 1" 8-32 SHCP's. Ik zou aanraden om deze bij uw plaatselijke ijzerhandel te kopen, maar ze kunnen ook gemakkelijk online worden gekocht. Hier zijn de links: 1/2": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 en 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ?PMAKA=430-0045.3) U hebt een kraan nodig die past bij de schroeven die u in de vorige stap gebruikt. Omdat ik 8-32 schroeven gebruikte, kocht ik een 8-32 tap. Nogmaals, dit kan worden gekocht bij uw plaatselijke ijzerhandel, maar als u online wilt bestellen, is hier een link: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Een nummer 29 boortje (dit komt overeen met de 8-32 taps; als je een andere maat schroef & tap gebruikt, koop dan de juiste boor). OPMERKING: Veel bouwmarkten verkopen de kranen met de boren, zodat u zeker weet dat u de juiste maat koopt. Ook hier beschikbaar: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools:1) Ik gebruikte een boormachine (kan een handboor of een kolomboormachine zijn) en een ijzerzaag. 2) Als je de servo's liever op de aluminium houder lijmt (in plaats van het boren en tikken van de gaten), raad ik aan om JBWeld of Gorilla Glue Arduino Library te gebruiken: naast de servobibliotheek (meegeleverd met de Arduino-software), je hebt de OneWire-bibliotheek nodig. Je kunt hier meer lezen over de bibliotheek (optioneel): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire of download de bibliotheek gewoon via deze link: https://homepage.mac. com/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Stap 2: De servomontage en elektrisch schema bouwen

Hier is een video-overzicht van hoe de servobevestiging en de schema's van de elektronica te bouwen. Bekijk de foto's hieronder voor meer!

Stap 3: Arduino-code

Een txt-bestand hieronder bevat de Arduino-code. U kunt dit bestand openen om de code te bekijken en het vervolgens kopiëren/plakken in uw Arduino-software om het programma uit te voeren. Video: Een basis en daarna meer diepgaande uitleg van de Arduino-code.

Stap 4: Debuggen en installeren

OPMERKING: als je je arduino op een metalen oppervlak laat rusten, zorg er dan voor dat je wat rubberen voetjes aan de onderkant hebt! Anders raken de soldeerverbindingen aan de onderkant van de Arduino het metaal waardoor het bord kortgesloten wordt!

Stap 5: Laatste gedachten en toekomstige ideeën

Laatste gedachten: bedankt voor het kijken! Als je op zoek bent naar een geweldige manier om energie te besparen, geld te besparen en toch een comfortabel appartement te behouden, dan heb je hopelijk genoten van deze video. Tijdens de hete zomermaanden dwingt de piekvraag om extra energiecentrales online te zetten, die vaak duurdere centrales zijn om te draaien en meer vervuiling van ons milieu veroorzaken. Als u de mogelijkheid heeft om uw HVAC-systeem te upgraden naar een Energy Star-compatibel of als u een "professionele" thermostaat kunt installeren, doe dat dan! Maar als je in een flatgebouw woont en gewoon niet over die opties beschikt, overweeg dan dit project voor het milieu! Toekomstige ideeën: als je eenmaal de servo's op hun plaats hebt, zijn er enkele geweldige manieren om dit project uit te breiden. Hier zijn er slechts een paar: 1) Plaats de temperatuursensor op een draad zodat deze strategisch in de kamer kan worden geplaatst 2) Voeg knoppen toe aan de Arduino om vier modi te hebben: Uit, A/C, Verwarmen of Temperatuursonde-modus (dwz u kunt de unit uitzetten, in warmte of airconditioning zetten of de unit laten werken volgens de temperatuursonde-uitlezing)3) Gebruik een 7-segments LED of een LCD om de huidige temperatuur weer te geven4) Gebruik een Ethernet Shield om internetcontrole in te schakelen of om uw huidige temperatuur te publiceren (bijvoorbeeld via twitter). Dit idee is geïnspireerd op Adafruit's "Tweet-a-Watt" (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5). Gebruik een derde servo om de warm/koud potentiometer te bedienen (let op: het gebruik van drie servo's op de arduino vereist het gebruik van softwareservo's - zie hier voor meer: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Draadloze temperatuursonde via Xbee of RF (voor RF, zie https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 en https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Stel de temperatuurdrempelwaarden in op het apparaat met behulp van een toetsenbord of een potentiometer8) De unit instellen om het appartement automatisch te koelen op bepaalde tijden (dwz voordat u thuiskomt op het werk) of om 's nachts in een "pulse" -modus te gaan, afwisselend uit en koel om het appartement koel te houden, maar niet de hele nacht de airco aan hebben9) Gebruik Evil Mad Scientist of ITP Boarduino voor een goedkopere en kleinere eenheid! Zie https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 voor de Evil Mad Scientist Borden die je als kit kunt kopen met de PCB & ATMEL-chip en een 16Mhz kristal & caps voor ~$12OfLees de NYU ITP-tutorial over het maken van een breadboard-arduino!