Servo termostato / controlador Arduino HVAC: 5 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Bem-vindo ao meu instrutível 'verde'! Vou mostrar como usar um Arduino, dois servo motores, um sensor de temperatura e um pouco de metal (ou madeira) para fazer um termostato digital para uma unidade HVAC de parede. De acordo com a CB Richard Ellis (uma grande empresa imobiliária), a cidade de Nova York é um mercado de locatários, com apenas cerca de 1/3 da população sendo proprietária de sua casa (contra quase 70% da casa própria para o resto dos EUA). Isso significa que mais de 5 mm de pessoas em Nova York vivem em apartamentos ou casas alugadas. É muito raro que as unidades alugadas tenham qualquer forma de ar condicionado central ou mesmo um sistema controlado por termostato. Muitos apartamentos têm unidades permanentes nas paredes, como a mostrada no vídeo abaixo. Infelizmente, essas unidades não têm capacidade de regular a temperatura e só podem ser forçadas a entrar no calor, no frio ou desligadas. De acordo com o Centro de Energia do Consumidor, aquecimento e resfriamento respondem por cerca de 45 por cento de sua conta de energia. O governo federal estima que o proprietário médio gasta mais de US $ 10.000 em aquecimento e resfriamento em um período de dez anos. A capacidade de resfriamento dos condicionadores de ar é medida em BTUs, ou unidades térmicas britânicas, por hora. Para resfriar um apartamento de 700-1.000 pés quadrados (um quarto ou talvez um pequeno 2 quartos), você precisa de cerca de 20.000 BTUs. Isso é o equivalente a 1,7 toneladas ou 5,861 watts. A $ 0,15 por kWh, isso significa que custa $ 0,88 / hora para operar sua unidade HVAC! Porque as unidades HVAC usam muita energia (especialmente quando no modo de 'ar condicionado' durante os meses quentes de verão) e os locatários não têm a capacidade de implementar facilmente Energy Star (isto é, mais eficientes) unidades ou para regular sua temperatura, eu queria encontrar uma maneira, sem fazer mudanças permanentes, de controlar uma unidade de HVAC como um termostato! Implementar este dispositivo não só pode economizar dinheiro, mas pode ajudar a manter uma temperatura mais estável em seu apartamento, reduzir o consumo de energia e ajudar a reduzir a pressão sobre a rede elétrica de nossa nação durante os meses quentes de verão!

Etapa 1: Visão geral da lista de produtos e peças

Visão geral e lista de peças: Lista de peças eletrônicas: 1) Dois servos. Eu usei Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) que pode ser adquirido por menos de $ 10 por servo. O servo SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) também deve funcionar.2) Sonda de temperatura: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (usei o Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Usei o Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51) mas você também pode usar apenas um pequeno breadboard (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) um resistor de 4K7 para a temperatura Sonda: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Adaptador de parede 9V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Lista de peças de hardware: 1) Usei alumínio comprado em minha loja de ferragens local (Home Depot). As dimensões do suporte do servo são 4 "x 1" x 0,25 "e os dois terminais são 1" x 0,25 "x 0,25". Como alternativa, aqui está um link para comprar este tamanho de peça de alumínio online: 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) Usei (6) 1/2 "8-32 SHCP (parafusos de cabeça cilíndrica) e (2) 1 "8-32 SHCPs. Eu recomendaria comprá-los em sua loja de ferragens local, mas eles também podem ser facilmente comprados online. Aqui estão os links: 1/2 ": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 and 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ? PMAKA = 430-0045.3) Você precisará de uma torneira que corresponda a todos os parafusos usados na etapa anterior. Como usei parafusos 8-32, comprei uma torneira 8-32. Mais uma vez, isso pode ser comprado em sua loja de ferragens local, mas se você deseja fazer o pedido online, aqui está um link: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Um número 29 broca (isso corresponde às torneiras 8-32; se você usar um parafuso e torneira de tamanho diferente, adquira a broca apropriada). NOTA: Muitas lojas de ferragens vendem os machos com brocas, o que garantirá a compra do tamanho certo. Também disponível aqui: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools:1) Usei uma furadeira (pode ser uma furadeira manual ou uma furadeira) e uma serra. 2) Se você preferir colar os servos à montagem de alumínio (em vez de perfurar e bater nos orifícios), eu recomendaria usar JBWeld ou Gorilla Glue Arduino Library: Além da biblioteca servo (incluída com o software Arduino), você precisa da biblioteca OneWire. Você pode ler mais sobre a biblioteca aqui (opcional): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire ou apenas baixe a biblioteca através deste link: https://homepage.mac. com / wtpollard / Software / FileSharing7.html

Etapa 2: Construindo o Servo Mount & Esquema Elétrico

Aqui está uma visão geral em vídeo de como construir a montagem do servo e os esquemas da eletrônica. Confira as fotos abaixo para mais!

Etapa 3: Código Arduino

Um arquivo txt abaixo contém o código do Arduino. Você pode abrir esse arquivo para visualizar o código e, em seguida, copiá-lo / colá-lo em seu software Arduino para executar o programa. Vídeo: Um passo a passo básico e mais completo do código do Arduino.

Etapa 4: depuração e instalação

NOTA: Se você apoiar seu Arduino em uma superfície de metal, certifique-se de ter alguns pés de borracha na parte inferior! Caso contrário, as juntas de solda na parte inferior do Arduino tocarão no metal, causando um curto na placa!

Etapa 5: pensamentos finais e ideias para o futuro

Considerações finais: Obrigado por assistir! Se você está procurando uma ótima maneira de economizar energia, economizar dinheiro e ainda manter um apartamento confortável, espero que tenha gostado deste vídeo. Durante os meses quentes de verão, o pico de demanda força usinas de energia adicionais a serem colocadas em operação, que geralmente são mais caras para operar e contribuem com mais poluição para nosso meio ambiente. Se você tem a capacidade de atualizar seu sistema HVAC para um compatível com Energy Star ou pode instalar um termostato "profissional", faça-o! Mas se você mora em um prédio de apartamentos e simplesmente não tem essas opções, considere este projeto para o meio ambiente! Idéias para o futuro: Depois de instalar os servos, existem algumas maneiras excelentes de expandir este projeto. Aqui estão apenas alguns: 1) Coloque o sensor de temperatura em um fio para que possa ser colocado estrategicamente dentro da sala 2) Adicione botões ao Arduino para ter quatro modos: Desligado, A / C, calor ou modo de sonda de temperatura (ou seja, permite que você force o desligamento da unidade, em aquecimento ou A / C ou permite que a unidade atue de acordo com a leitura da sonda de temperatura) 3) Use um LED de 7 segmentos ou um LCD para exibir a temperatura atual4) Use uma blindagem Ethernet para habilitar o controle da Internet ou publicar sua temperatura atual (por exemplo, através do Twitter). Esta ideia é inspirada no "Tweet-a-Watt" da Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Use um terceiro servo para controlar o potenciômetro quente / frio (nota: usar três servos no arduino requer o uso de softwareservo's - veja aqui para mais informações: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Sonda de temperatura sem fio via Xbee ou RF (para RF, consulte https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 and https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Defina os limites de temperatura no dispositivo usando um teclado ou um potenciômetro8) Configurando a unidade para resfriar automaticamente o apartamento em determinados momentos (ou seja, antes de você chegar em casa para o trabalho) ou para entrar em um modo "pulsar" à noite, alternando entre desligado e frio para manter o apartamento fresco, mas não ter o AC ligado a noite toda9) Use Evil Mad Scientist ou ITP Boarduino para uma unidade mais barata e menor! Consulte https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 para o Evil Mad Scientist Placas que você pode comprar como um kit que inclui o chip PCB e ATMEL e um cristal de 16Mhz e tampas por ~ $ 12OuLeia o tutorial NYU ITP sobre como criar um arduino de protoboard!