Servo termostato / controlador Arduino HVAC: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

¡Bienvenido a mi instructable 'verde'! Le mostraré cómo usar un Arduino, dos servomotores, un sensor de temperatura y algo de metal (o madera) para hacer un termostato digital para una unidad HVAC de pared. Según CB Richard Ellis (una importante empresa de bienes raíces), la ciudad de Nueva York es un mercado de arrendatarios, con solo aproximadamente 1/3 de la población siendo propietaria de su casa (en comparación con casi el 70% de propiedad de la vivienda en el resto de los EE. UU.). Esto significa que más de 5 mm de personas en Nueva York viven en apartamentos o casas alquiladas. Es muy raro que las unidades de alquiler tengan algún tipo de aire acondicionado central o incluso un sistema controlado por termostato. Muchos apartamentos tienen unidades de pared permanentes como la que se ve en el video a continuación. Desafortunadamente, estas unidades no tienen la capacidad de regular la temperatura y solo se pueden forzar a calentar, enfriar o apagar. Según el Consumer Energy Center, la calefacción y el enfriamiento representan aproximadamente el 45 por ciento de su factura de energía. El gobierno federal estima que el propietario promedio gasta más de $ 10, 000 en calefacción y aire acondicionado durante un período de diez años. La capacidad de enfriamiento de los acondicionadores de aire para habitaciones se mide en BTU, o unidades térmicas británicas, por hora. Para enfriar un apartamento de 700-1, 000 pies cuadrados (un dormitorio o tal vez un pequeño de 2 dormitorios), necesita alrededor de 20, 000 BTU. Esto es el equivalente a 1,7 toneladas o 5, 861 vatios. ¡A $ 0.15 por kWh, eso significa que cuesta $ 0.88 / hora hacer funcionar su unidad HVAC! Porque las unidades HVAC usan mucha energía (particularmente cuando están en modo de 'aire acondicionado' durante los meses calurosos de verano) y los inquilinos no tienen la capacidad de implementar fácilmente unidades Energy Star (es decir, más eficientes) o para regular su temperatura, quería encontrar una manera, sin hacer cambios permanentes, para controlar una unidad HVAC como un termostato! La implementación de este dispositivo no solo puede ahorrarle dinero, sino que también puede ayudarlo a mantener una temperatura más estable en su apartamento, reducir el consumo de energía y ayudar a reducir la tensión en la red eléctrica de nuestro país durante los calurosos meses de verano.

Paso 1: descripción general de la lista de productos y piezas

Descripción general y lista de piezas: Lista de piezas electrónicas: 1) Dos servos. Usé Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) que se puede comprar por menos de $ 10 por servo. El servo SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) también debería funcionar.2) Sonda de temperatura: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (Usé Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Usé Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51) pero también puede usar una pequeña placa de pruebas (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) una resistencia de 4K7 para la temperatura Sonda: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Adaptador de pared de 9 V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63 Lista de piezas de hardware: 1) Usé Aluminio comprado en mi ferretería local (Home Depot). Las dimensiones del soporte del servo son 4 "x 1" x 0,25 "y los dos postes de los extremos son 1" x 0,25 "x 0,25". Alternativamente, aquí hay un enlace para comprar esta pieza de aluminio de tamaño en línea: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx y http: / /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx2) Usé (6) 1/2 "8-32 SHCP (tornillos de cabeza hueca) y (2) 1 "8-32 SHCP. Recomendaría comprarlos en su ferretería local, pero también se pueden comprar fácilmente en línea. Aquí están los enlaces: 1/2 ": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 y 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ? PMAKA = 430-0045.3) Necesitará un grifo que coincida con los tornillos que use en el paso anterior. Como usé tornillos 8-32, compré un grifo 8-32. Una vez más, puede comprarlo en su ferretería local, pero si desea hacer un pedido en línea, aquí hay un enlace: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Un número 29 broca (esto corresponde a los machos de roscar 8-32; si usa un tornillo y machos de roscar de diferente tamaño, compre la broca adecuada). NOTA: Muchas ferreterías venden machos de roscar con brocas, lo que asegurará que compre el tamaño correcto. También disponible aquí: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools:1) Usé un taladro (puede ser un taladro manual o una prensa taladradora) y una sierra para metales. 2) Si prefiere pegar los servos al soporte de aluminio (en lugar de perforar y golpear los orificios), le recomendaría usar JBWeld o Gorilla Glue Arduino Library: además de la biblioteca de servos (incluida con el software Arduino), necesita la biblioteca OneWire. Puede leer más sobre la biblioteca aquí (opcional): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire o simplemente descargar la biblioteca a través de este enlace: https://homepage.mac. com / wtpollard / Software / FileSharing7.html

Paso 2: construcción del montaje del servo y el esquema eléctrico

Aquí hay una descripción general en video de cómo construir el montaje del servo y los esquemas de la electrónica. ¡Mira las fotos a continuación para obtener más información!

Paso 3: Código Arduino

Un archivo txt a continuación contiene el código Arduino. Puede abrir este archivo para ver el código y luego copiarlo / pegarlo en su software Arduino para ejecutar el programa. Video: Un tutorial básico y luego más completo del código Arduino.

Paso 4: depuración e instalación

NOTA: Si apoya su arduino sobre una superficie de metal, asegúrese de tener unas patas de goma en la parte inferior. De lo contrario, las juntas de soldadura en la parte inferior del Arduino tocarán el metal, lo que provocará un cortocircuito en la placa.

Paso 5: Pensamientos finales e ideas futuras

Pensamientos finales: ¡Gracias por vernos! Si está buscando una excelente manera de ahorrar energía, ahorrar dinero y mantener un apartamento cómodo, es de esperar que haya disfrutado de este video. Durante los calurosos meses de verano, la demanda máxima obliga a que se pongan en funcionamiento plantas de energía adicionales, que a menudo son plantas más caras de operar y contribuyen más a la contaminación de nuestro medio ambiente. Si tiene la capacidad de actualizar su sistema HVAC a uno compatible con Energy Star o si puede instalar un termostato "profesional", ¡hágalo! Pero si vive en un edificio de apartamentos y simplemente no tiene esas opciones, ¡considere este proyecto para el medio ambiente! Ideas para el futuro: Una vez que tenga los servos en su lugar, hay algunas maneras excelentes de expandir este proyecto. Estos son solo algunos: 1) Coloque el sensor de temperatura en un cable para que pueda colocarse estratégicamente dentro de la habitación 2) Agregue botones al Arduino para tener cuatro modos: apagado, A / C, calor o modo de sonda de temperatura (es decir, le permite forzar la unidad a apagar, calentar o A / C o permite que la unidad actúe de acuerdo con la lectura de la sonda de temperatura) 3) Use un LED de 7 segmentos o una pantalla LCD para mostrar la temperatura actual 4) Use un Ethernet Shield para habilitar el control de Internet o para publicar su temperatura actual (es decir, a través de Twitter). Esta idea está inspirada en el "Tweet-a-Watt" de Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Utilice un tercer servo para controlar el potenciómetro de frío / calor (nota: el uso de tres servos en el arduino requiere el uso de softwareservo; consulte aquí para obtener más información: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Sonda de temperatura inalámbrica a través de Xbee o RF (para RF, consulte https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 y https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Establecer rangos de umbral de temperatura en el dispositivo usando un teclado o un potenciómetro 8) Configurar la unidad para enfriar automáticamente el apartamento en ciertos momentos (es decir, antes de llegar a casa al trabajo) o para entrar en un modo de "pulso" por la noche, alternando entre apagado y frío para mantener el apartamento fresco pero no Ten el aire acondicionado encendido toda la noche 9) ¡Usa Evil Mad Scientist o ITP Boarduino para una unidad más barata y pequeña! Consulta https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 para ver el Evil Mad Scientist Tableros que puede comprar como un kit que incluye el chip PCB y ATMEL y un cristal y tapas de 16Mhz por ~ $ 12 O Lea el tutorial NYU ITP sobre cómo crear un arduino de tablero de pruebas.