Arduino HVAC Servo Thermostat / Controller - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:23

Willkommen zu meinem "grünen" instructable! Ich werde Ihnen zeigen, wie Sie einen Arduino, zwei Servomotoren, einen Temperatursensor und etwas Metall (oder Holz) verwenden, um einen digitalen Thermostat für eine Durchsteck-HVAC-Einheit herzustellen. Laut CB Richard Ellis (einem großen Immobilienunternehmen) ist New York City ein Mietermarkt, auf dem nur etwa 1/3 der Bevölkerung ein Eigenheim besitzen (im Vergleich zu fast 70 % Wohneigentum im Rest der USA). Das bedeutet, dass über 5 Millionen Menschen in NYC in Mietwohnungen oder -häusern leben. Nur sehr selten verfügen Mieteinheiten über eine zentrale Klimaanlage oder gar ein thermostatisch geregeltes System. Viele Wohnungen verfügen über feste Durchsteckeinheiten, wie sie im Video unten zu sehen sind. Leider haben diese Geräte keine Möglichkeit, die Temperatur zu regulieren und können nur auf Hitze, Kälte oder Ausschalten gezwungen werden. Nach Angaben des Consumer Energy Center machen Heizen und Kühlen etwa 45 Prozent Ihrer Energierechnung aus. Die Bundesregierung schätzt, dass der durchschnittliche Hausbesitzer über einen Zeitraum von zehn Jahren mehr als 10.000 US-Dollar für Heizung und Kühlung ausgibt. Die Kühlleistung von Raumklimageräten wird in BTUs oder British Thermal Units pro Stunde gemessen. Um eine 700-1.000 m² große Wohnung (ein Schlafzimmer oder vielleicht ein kleines 2-Schlafzimmer) zu kühlen, benötigen Sie etwa 20.000 BTUs. Dies entspricht 1,7 Tonnen oder 5.861 Watt. Bei 0,15 USD pro kWh bedeutet dies, dass der Betrieb Ihres HLK-Geräts 0,88 USD/Stunde kostet! Weil HLK-Geräte viel Energie verbrauchen (insbesondere im Klimamodus während der heißen Sommermonate) und Mieter nicht die Möglichkeit haben, dies einfach zu implementieren Energy Star (dh effizientere) Geräte oder um deren Temperatur zu regulieren, wollte ich einen Weg finden, ohne dauerhafte Änderungen vorzunehmen, um ein HLK-Gerät wie ein Thermostat zu steuern! Die Implementierung dieses Geräts kann Ihnen nicht nur Geld sparen, sondern auch dazu beitragen, eine gleichmäßigere Temperatur in Ihrer Wohnung aufrechtzuerhalten, den Energieverbrauch zu senken und die Belastung unseres nationalen Stromnetzes während der heißen Sommermonate zu verringern!

Schritt 1: Übersicht über die Produkt- und Teileliste

Übersicht & Stückliste: Elektronik Stückliste: 1) Zwei Servos. Ich habe Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) verwendet, das für unter $10 pro Servo gekauft werden kann. Das SparkFun-Servo (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) sollte auch funktionieren.2) Temperatursonde: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id =2453) Arduino (ich habe das Duemilanove verwendet - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Ich habe das Adafruit ProtoShield verwendet (https://www.adafruit.com/ index.php?main_page=product_info&cPath=17_21&products_id=51), aber Sie können auch einfach ein kleines Steckbrett (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) einen 4K7-Widerstand für die Temperatur verwenden 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=63Hardware-Teileliste: 1) Ich habe Aluminium verwendet, das ich in meinem örtlichen Baumarkt (Home Depot) gekauft habe. Die Abmessungen der Servohalterung betragen 4" x 1" x 0,25" und die beiden Endpfosten sind 1" x 0,25" x 0,25". Alternativ können Sie hier ein Aluminiumstück in dieser Größe online kaufen: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx und https:// /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx2) Ich habe (6) 1/2" 8-32 SHCP (Innensechskantschrauben) und (2) verwendet 1" 8-32 SHCPs. Ich würde empfehlen, diese in Ihrem örtlichen Baumarkt zu kaufen, sie können aber auch problemlos online gekauft werden. Hier die Links: 1/2": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 und 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ?PMAKA=430-0045.3) Sie benötigen einen Gewindebohrer, der zu den Schrauben passt, die Sie im vorherigen Schritt verwendet haben. Da ich 8-32 Schrauben verwendet habe, habe ich einen 8-32 Gewindebohrer gekauft. Auch dies kann in Ihrem örtlichen Baumarkt erworben werden, aber wenn Sie online bestellen möchten, finden Sie hier einen Link: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Eine Nummer 29 Bohrer (dies entspricht den 8-32 Gewindebohrern; wenn Sie Schrauben und Gewindebohrer anderer Größe verwenden, kaufen Sie den entsprechenden Bohrer). HINWEIS: Viele Baumärkte verkaufen die Gewindebohrer mit den Bohrern, wodurch sichergestellt wird, dass Sie die richtige Größe kaufen. Auch hier erhältlich: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools: 1) Ich benutzte einen Bohrer (kann eine Handbohrmaschine oder eine Bohrmaschine sein) und eine Bügelsäge. 2) Wenn Sie die Servos lieber auf die Aluminiumhalterung kleben möchten (anstatt die Löcher zu bohren und zu klopfen), würde ich die Verwendung von JBWeld oder Gorilla Glue Arduino Library empfehlen: Zusätzlich zur Servobibliothek (im Lieferumfang der Arduino-Software enthalten) Sie benötigen die OneWire-Bibliothek. Sie können hier mehr über die Bibliothek lesen (optional): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire oder laden Sie die Bibliothek einfach über diesen Link herunter: https://homepage.mac. com/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Schritt 2: Aufbau der Servohalterung und des elektrischen Schaltplans

Hier ist eine Videoübersicht über den Bau der Servohalterung und die Schaltpläne der Elektronik. Schauen Sie sich die Fotos unten an, um mehr zu erfahren!

Schritt 3: Arduino-Code

Eine txt-Datei unten enthält den Arduino-Code. Sie können diese Datei öffnen, um den Code anzuzeigen, und sie dann in Ihre Arduino-Software kopieren / einfügen, um das Programm auszuführen. Video: Eine grundlegende und dann gründlichere Anleitung zum Arduino-Code.

Schritt 4: Debuggen und Installieren

HINWEIS: Wenn Sie Ihr Arduino auf einer Metalloberfläche ablegen, stellen Sie sicher, dass Sie einige Gummifüße auf der Unterseite haben! Andernfalls berühren die Lötstellen an der Unterseite des Arduino das Metall, wodurch die Platine kurzgeschlossen wird!

Schritt 5: Abschließende Gedanken & zukünftige Ideen

Abschließende Gedanken: Danke fürs Zuschauen! Wenn Sie nach einer großartigen Möglichkeit suchen, Energie zu sparen, Geld zu sparen und trotzdem eine komfortable Wohnung zu erhalten, hat Ihnen dieses Video hoffentlich gefallen. Während der heißen Sommermonate zwingt die Spitzennachfrage dazu, zusätzliche Kraftwerke in Betrieb zu nehmen, die oft teurer sind und unsere Umwelt stärker belasten. Wenn Sie die Möglichkeit haben, Ihr HLK-System auf ein Energy-Star-konformes System aufzurüsten oder ein "professionelles" Thermostat zu installieren, tun Sie es bitte! Aber wenn Sie in einem Mehrfamilienhaus leben und diese Möglichkeiten einfach nicht haben, ziehen Sie dieses Projekt bitte für die Umwelt in Betracht!Zukünftige Ideen: Sobald Sie die Servos installiert haben, gibt es einige großartige Möglichkeiten, dieses Projekt zu erweitern. Hier sind nur einige: 1) Bringen Sie den Temperatursensor an einem Kabel an, damit er strategisch im Raum platziert werden kann 2) Fügen Sie dem Arduino Tasten hinzu, um vier Modi zu haben: Aus, A / C, Wärme oder Temperaturfühlermodus (dh Sie können das Gerät zwangsweise ausschalten, in Hitze oder Klimaanlage schalten oder es dem Gerät ermöglichen, gemäß dem Messwert des Temperaturfühlers zu handeln)3) Verwenden Sie eine 7-Segment-LED oder ein LCD, um die aktuelle Temperatur anzuzeigen4) Verwenden Sie ein Ethernet-Shield um die Internetkontrolle zu aktivieren oder Ihre aktuelle Temperatur zu veröffentlichen (zB über Twitter). Diese Idee ist inspiriert von Adafruits "Tweet-a-Watt" (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Verwenden Sie ein drittes Servo zur Steuerung des Heiß-/Kalt-Potentiometers (Hinweis: Die Verwendung von drei Servos auf dem Arduino erfordert die Verwendung von Softwareservos - siehe hier für mehr: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Drahtlose Temperatursonde über Xbee oder RF (für RF siehe https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 und https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Temperaturschwellenbereiche am Gerät über Tastatur einstellen oder ein Potentiometer8) Einstellung des Gerätes, um die Wohnung zu bestimmten Zeiten automatisch zu kühlen (zB bevor Sie zur Arbeit nach Hause kommen) oder nachts in einen "Puls"-Modus zu wechseln, um die Wohnung kühl zu halten, aber nicht habe die ganze Nacht die Klimaanlage 9) Verwenden Sie Evil Mad Scientist oder ITP Boarduino für eine billigere und kleinere Einheit! Siehe https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 für den Evil Mad Scientist Boards, die Sie als Kit kaufen können, das die Platine und den ATMEL-Chip sowie einen 16-MHz-Kristall und -Kappen für ~ $ 12 enthält OderLesen Sie das NYU ITP-Tutorial zum Erstellen eines Steckbrett-Arduino!