Bộ điều khiển / điều khiển Servo Arduino HVAC: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Chào mừng bạn đến với hướng dẫn 'xanh' của tôi! Tôi sẽ chỉ cho bạn cách sử dụng Arduino, hai động cơ servo, một cảm biến nhiệt độ và một số kim loại (hoặc gỗ) để tạo ra một bộ điều nhiệt kỹ thuật số cho một đơn vị HVAC xuyên tường. Theo CB Richard Ellis (một công ty bất động sản lớn), Thành phố New York là thị trường cho thuê nhà, với chỉ khoảng 1/3 dân số sở hữu nhà (so với gần 70% sở hữu nhà ở phần còn lại của Mỹ). Điều này có nghĩa là những người trên 5mm ở NYC sống trong các căn hộ hoặc nhà thuê. Rất hiếm đơn vị cho thuê có bất kỳ hình thức điều hòa trung tâm hoặc thậm chí là hệ thống điều chỉnh nhiệt. Nhiều căn hộ có các căn hộ xuyên tường vĩnh viễn như căn hộ được thấy trong video bên dưới. Thật không may, các thiết bị này không có khả năng điều chỉnh nhiệt độ và chỉ có thể bị ép nhiệt, lạnh hoặc tắt. Theo Trung tâm Năng lượng Tiêu dùng, Hệ thống sưởi và Làm mát chiếm khoảng 45% hóa đơn năng lượng của bạn. Chính phủ liên bang ước tính rằng chủ nhà trung bình chi hơn $ 10, 000 để sưởi ấm và làm mát trong khoảng thời gian mười năm. Công suất làm lạnh của máy điều hòa không khí trong phòng được đo bằng BTU, hoặc Đơn vị nhiệt Anh, mỗi giờ. Để làm mát một căn hộ rộng 700-1.000 ft vuông (một phòng ngủ hoặc có thể là một phòng ngủ nhỏ), bạn cần khoảng 20.000 BTU. Đây là tương đương với 1,7 tấn hoặc 5, 861 watt. Với giá 0,15 đô la mỗi kWh, điều đó có nghĩa là chi phí 0,88 đô la / giờ để chạy thiết bị HVAC của bạn! Vì thiết bị HVAC sử dụng rất nhiều năng lượng (đặc biệt khi ở chế độ 'điều hòa không khí' trong những tháng hè nóng nực) và người thuê không có khả năng dễ dàng thực hiện các đơn vị ngôi sao năng lượng (tức là hiệu quả hơn) hoặc để điều chỉnh nhiệt độ của chúng, tôi muốn tìm một cách, mà không cần thực hiện các thay đổi vĩnh viễn, để điều khiển một đơn vị HVAC giống như một máy điều nhiệt! Việc sử dụng thiết bị này không chỉ có thể giúp bạn tiết kiệm tiền mà còn có thể giúp duy trì nhiệt độ ổn định hơn trong căn hộ của bạn, giảm tiêu thụ năng lượng và giúp giảm căng thẳng cho lưới điện của quốc gia chúng ta trong những tháng hè nóng nực!

Bước 1: Tổng quan về Danh sách Sản phẩm & Bộ phận

Tổng quan & Danh sách bộ phận: Danh sách bộ phận điện tử: 1) Hai Servo. Tôi đã sử dụng Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) có thể được mua với giá dưới $ 10 cho mỗi servo. Servo SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) cũng sẽ hoạt động. 2) Đầu dò nhiệt độ: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id = 2453) Arduino (Tôi đã sử dụng Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Tôi đã sử dụng Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php? main_page = product_info & cPath = 17_21 & products_id = 51) nhưng bạn cũng có thể chỉ sử dụng một breadboard nhỏ (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) một điện trở 4K7 cho Nhiệt độ Thăm dò: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Bộ chuyển đổi tường 9V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Danh sách bộ phận phần mềm: 1) Tôi đã sử dụng Nhôm mua từ cửa hàng phần cứng địa phương (Home Depot). Kích thước của giá đỡ servo là 4 "x 1" x 0,25 "và hai trụ cuối là 1" x 0,25 "x 0,25". Ngoài ra, đây là liên kết để mua trực tuyến miếng nhôm có kích thước này: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-alumin-extrished.aspx và http: / /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-alumin-extrished.aspx2) Tôi đã sử dụng (6) 1/2 "8-32 SHCP (vít nắp đầu ổ cắm) và (2) 1 "8-32 SHCP's. Tôi khuyên bạn nên mua những thứ này từ cửa hàng phần cứng địa phương của bạn, nhưng chúng cũng có thể dễ dàng mua trực tuyến. Đây là các liên kết: 1/2 ": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 và 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ? PMAKA = 430-0045.3) Bạn sẽ cần một vòi phù hợp với bất kỳ vít nào bạn sử dụng ở bước trước. Vì tôi sử dụng 8-32 vít nên tôi đã mua một vòi 8-32. Một lần nữa, bạn có thể mua cái này tại cửa hàng phần cứng địa phương nhưng nếu bạn muốn đặt hàng trực tuyến, đây là liên kết: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) A number 29 mũi khoan (điều này tương ứng với 8-32 vòi; nếu bạn sử dụng vít & vòi có kích thước khác, hãy mua mũi khoan thích hợp). LƯU Ý: Nhiều cửa hàng phần cứng bán các vòi có mũi khoan, điều này sẽ đảm bảo bạn mua đúng kích cỡ. Cũng có sẵn tại đây: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools:1) Tôi đã sử dụng một chiếc máy khoan (có thể là máy khoan cầm tay hoặc máy khoan bấm) và một chiếc cưa sắt. 2) Nếu bạn muốn dán servo vào ngàm nhôm (thay vì khoan và khai thác các lỗ), tôi khuyên bạn nên sử dụng Thư viện Arduino JBWeld hoặc Gorilla Glue: Ngoài thư viện servo (đi kèm với Arduino softwre), bạn cần thư viện OneWire. Bạn có thể đọc thêm về thư viện tại đây (tùy chọn): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire hoặc chỉ cần tải xuống thư viện qua liên kết này: https://homepage.mac. com / wtpollard / Software / FileSharing7.html

Bước 2: Xây dựng Sơ đồ điện & Gắn kết Servo

Đây là video tổng quan về cách chế tạo ngàm servo và sơ đồ của thiết bị điện tử. Kiểm tra bức ảnh bên dưới để biết thêm!

Bước 3: Mã Arduino

Một tệp txt bên dưới chứa mã Arduino. Bạn có thể mở tệp này để xem mã và sau đó sao chép / dán nó vào phần mềm Arduino của bạn để chạy chương trình. Video: Hướng dẫn cơ bản và sau đó là chi tiết hơn về mã Arduino.

Bước 4: Gỡ lỗi và cài đặt

LƯU Ý: Nếu bạn đặt arduino của mình trên bề mặt kim loại, hãy đảm bảo rằng bạn có một số chân cao su ở phía dưới! Nếu không, các mối nối hàn ở đáy Arduino sẽ chạm vào kim loại làm ngắn bo mạch!

Bước 5: Suy nghĩ cuối cùng & Ý tưởng tương lai

Lời kết: Cảm ơn đã xem! Nếu bạn đang tìm kiếm một cách tuyệt vời để tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm tiền và vẫn duy trì một căn hộ thoải mái, hy vọng bạn sẽ thích video này. Trong những tháng mùa hè nóng nực, nhu cầu cao điểm buộc các nhà máy điện bổ sung phải được đưa vào hoạt động, thường là những nhà máy đắt tiền hơn để chạy và góp phần gây ô nhiễm nhiều hơn cho môi trường của chúng ta. Nếu bạn có khả năng nâng cấp hệ thống HVAC của mình lên theo tiêu chuẩn sao năng lượng hoặc bạn có thể lắp đặt bộ điều nhiệt "chuyên nghiệp", vui lòng thực hiện! Nhưng nếu bạn sống trong một tòa nhà chung cư và chỉ đơn giản là không có những lựa chọn đó, hãy xem xét dự án này vì môi trường! Ý tưởng tương lai: Khi bạn đã có servo, có một số cách tuyệt vời để bạn có thể mở rộng dự án này. Đây chỉ là một số: 1) Đặt Cảm biến nhiệt độ trên dây để nó có thể được đặt một cách chiến lược trong phòng 2) Thêm các nút vào Arduino để có bốn chế độ: Tắt, A / C, Nhiệt hoặc Chế độ thăm dò nhiệt độ (nghĩa là cho phép bạn tắt thiết bị, thành nhiệt hoặc A / C hoặc cho phép thiết bị hoạt động theo số đọc của đầu dò nhiệt độ) 3) Sử dụng đèn LED 7 đoạn hoặc màn hình LCD để hiển thị nhiệt độ hiện tại4) Sử dụng Ethernet Shield để bật kiểm soát Internet hoặc công bố nhiệt độ hiện tại của bạn (tức là thông qua twitter). Ý tưởng này được lấy cảm hứng từ "Tweet-a-Watt" của Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Sử dụng một servo thứ ba để điều khiển chiết áp nóng / lạnh (lưu ý: sử dụng ba servo trên arduino yêu cầu sử dụng phần mềmservo - xem tại đây để biết thêm: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Đầu dò nhiệt độ không dây qua Xbee hoặc RF (đối với RF, xem https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 và https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Đặt phạm vi ngưỡng nhiệt độ trên thiết bị bằng bàn phím hoặc chiết áp 8) Cài đặt thiết bị tự động làm mát căn hộ vào những thời điểm nhất định (tức là trước khi bạn đi làm về) hoặc chuyển sang chế độ "xung" vào ban đêm, xen kẽ giữa tắt và làm mát để giữ cho căn hộ luôn mát mẻ nhưng không sử dụng AC cả đêm9) Sử dụng Evil Mad Scientist hoặc ITP Boarduino để có đơn vị rẻ hơn và nhỏ hơn! Xem https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 để biết Evil Mad Scientist Bo mạch mà bạn có thể mua dưới dạng một bộ bao gồm chip PCB & ATMEL và tinh thể 16Mhz & nắp với giá ~ 12 đô la Hoặc Đọc hướng dẫn NYU ITP về cách tạo arduino bảng mạch bánh mì!