เพิ่มการตรวจสอบการใช้งานให้กับ Home Thermostat: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

นานมาแล้ว ก่อนที่จะมีเทอร์โมสตัต "อัจฉริยะ" ฉันมีเทอร์โมสตัทที่บ้านที่ให้ "ตรงเวลา" ทุกวัน (ฉันคิดว่า - อาจเป็นรายสัปดาห์) สำหรับระบบทำความร้อนและเครื่องปรับอากาศของฉัน

สิ่งต่าง ๆ เปลี่ยนไป… ครั้งสุดท้ายที่ฉันซื้อตัวควบคุมอุณหภูมิ ฉันมีทางเลือก: ตัวควบคุมอุณหภูมิแบบตั้งโปรแกรมได้ที่ดีในราคาที่เหมาะสม แต่ไม่มีตัวตรวจสอบการใช้งาน หรือตัวควบคุมอุณหภูมิ "อัจฉริยะ" ที่ราคาแพงเกินไปและมีคุณสมบัติเกิน ซึ่งฉันไม่ได้ทำ ต้องการ. ฉันพลาดการตรวจสอบการใช้งานแบบง่ายๆ นั้นไปจริงๆ และใช้เวลาหลายเดือนกับแนวคิดนี้ที่จุดไฟในใจฉัน

สิ่งที่ฉันต้องการคือสิ่งที่ราคาไม่แพง เข้ากันได้กับเทอร์โมสตัท 24 VAC จ่ายไฟง่ายจากพลังงานเทอร์โมสแตท 24 VAC มีจอแสดงผลในตัว และมีหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนที่สามารถบันทึกได้อย่างน้อยหลายวัน ของการใช้งานก่อนพลิกหรือต้องรีเซ็ต

ตอนแรกฉันคิดว่าเครื่องบันทึกข้อมูลที่ใช้ Arduino จะเป็นโซลูชันที่เหมาะสมที่สุด และมันอาจจะยังคงเป็นอยู่ แต่หลังจากจมอยู่กับวัชพืชของการเขียนโปรแกรม Arduino การเชื่อมต่อ 24 โวลต์ ความต้องการแหล่งพลังงานอย่างต่อเนื่อง ฯลฯ… มันกลับไปที่เตาด้านหลัง เมื่อเร็ว ๆ นี้เพราะฉันเพิ่งซ่อมแอร์และกำลังคิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ฉันจึงกลับมาที่แนวคิดอีกครั้ง มีบางอย่างที่ทำให้ฉันมองข้ามมิเตอร์วัดพลังงาน USB เล็กๆ ของฉัน ซึ่งฉันซื้อเมื่อสองสามปีก่อนด้วยราคา $5… เฮ้! สิ่งนี้บันทึกเวลาในการชาร์จ นานถึง 99 ชั่วโมง ใช้พลังงานจาก USB และมีหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน!! ว้าว! แท้จริงแล้วทั้งหมดที่ฉันต้องทำคือทำให้มันทำงานบน 24 VAC!

เกือบทั้งหมด เราจะไปที่นั้น

เสบียง

• เครื่องทดสอบพลังงาน USB ไม่ได้รับชนิดกับจอแสดงผล LED ต้องเป็นอันเดียวกับจอ LCD แบบนี้ ต้องมีการแสดงเวลาในการชาร์จ โดยทั่วไปแล้ว สิ่งเหล่านี้จะแสดงแรงดันไฟ กระแสไฟ และ mAh ทั้งหมด ซึ่งในการใช้งานนี้ คุณไม่ต้องสนใจเลย
• ตัวแปลงบั๊ก 24 โวลต์เป็น USB สิ่งเหล่านี้มักใช้ในรถยนต์เพื่อให้พอร์ต USB จาก 12 โวลต์ ส่วนใหญ่จะทำงานบน 24 โวลต์ บางอย่างเช่นนี้
• ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ที่ระดับ 35 โวลต์หรือสูงกว่า ค่าที่แน่นอนไม่สำคัญเกินไป ฉันใช้ 1000 uF เพราะนั่นคือสิ่งที่ฉันมี อะไรก็ตามที่ 220 ยูเอฟหรือสูงกว่าอาจจะใช้ได้ มีจุดประสงค์เพื่อกรอง DC ที่แก้ไขหลังจากไดโอด
• ไดโอด 1N4001 ไดโอดส่วนใหญ่จะทำงานที่นี่ เราใช้มันเป็นวงจรเรียงกระแสแบบหยาบ และมันจะมีกระแสไฟน้อยมาก
• ตัวต้านทาน 150 โอห์มสำหรับใช้เป็นโหลด
• ไม่ว่าจะเป็นสาย USB แบบเก่าที่คุณไม่ต้องการตัดทิ้ง หรือปลั๊ก USB ที่คุณสามารถบัดกรีได้
• มัลติมิเตอร์ cheapo ใด ๆ จะทำ Harbor Freight บางครั้งก็แจกพวกเขา
• อุปกรณ์บัดกรี

ขั้นตอนที่ 1: วัดสองครั้ง…

ฉันได้ทำงานเบื้องต้นไปแล้วเมื่อฉันได้คิดแนวคิดนี้เป็นครั้งแรก ทั้งหมดที่จำเป็นคือการหาสายไฟสองเส้นจากสี่เส้นไปที่เทอร์โมสตัทที่ควบคุมพัดลม ด้วยวิธีนี้เมื่อใดก็ตามที่เปิดความร้อนหรือไฟฟ้ากระแสสลับ มันจะส่งแรงดันไฟฟ้าผ่านสายไฟสองเส้นนั้นเพื่อส่งสัญญาณถึงสิ่งที่ฉันคิดขึ้นมาในที่สุด

บนเทอร์โมสตัท 4 สายของฉัน - พร้อมฮีตเตอร์แก๊สและระบบ AC มาตรฐาน - การรวมลวดคือ:

• สีขาว - สายสามัญ
• สีเหลือง: A/C
• สีเขียว: แฟน
• สีแดง: พาวเวอร์

ฉันไม่ได้ทดสอบลวดความร้อน เพราะส่วนใหญ่ฉันสนใจว่าเครื่องปรับอากาศของฉันทำงานมากแค่ไหน ที่นี่คือแอริโซนา! (เช่นใน "หิมะ นั่นอะไรน่ะ?") หากคุณอาศัยอยู่ที่เมืองมินนิโซโคลด์ คุณอาจสนใจเรื่องความร้อนมากกว่า แต่หลักการก็เหมือนกัน

เนื่องจากวิธีการสร้างเทอร์โมสตัทของฉัน ฉันไม่สามารถถอดฝาครอบออกและเริ่มตรวจสอบสายไฟได้ เนื่องจากฝาครอบเป็นเทอร์โมสตัท และส่วนที่ติดกับผนังเป็นเพียงแผงขั้วต่อ ฉันตัดสายเส้นเล็กบางเส้นแล้วเสียบเข้าไปในแผงขั้วต่อข้างสายไฟที่มีอยู่แล้ว จากนั้นนำพวกมันออกไปยังตำแหน่งที่ฉันจะตรวจสอบพวกมันได้หลังจากประกอบ 'สถิติ' อีกครั้ง

เมื่อเปิดเครื่องเป่าลม จะมีกำลังอยู่ระหว่างสายไฟสีขาวและสีเหลือง นั่นคือสิ่งที่ฉันต้องรู้ สายไฟสองเส้นนั้นจะถูกแทนที่ด้วยสายไฟที่ดีกว่า โดยยังคงนำออกนอกตัวควบคุมอุณหภูมิ ฉันวางแผนที่จะวางจอภาพที่เสร็จแล้วไว้บนตัวควบคุมอุณหภูมิ ดังนั้นฉันจึงนำสายไฟออกจากด้านบนของตัวควบคุมอุณหภูมิ

ขั้นตอนที่ 2: ทฤษฎีและการปฏิบัติ

ว่ากันว่าในทางทฤษฎี ไม่มีความแตกต่างระหว่างทฤษฎีกับการปฏิบัติ ในทางปฏิบัติก็มี

สิ่งแรกที่ฉันทำคือเสียบตัวทดสอบ USB สุดเท่ของฉันเข้ากับพอร์ต USB นี่เป็นอุปสรรค์ที่แท้จริงเพียงอย่างเดียวในโปรเจ็กต์ทั้งหมด: ตัวจับเวลาไม่นับเวลาเว้นแต่จะมีการโหลด กล่าวอีกนัยหนึ่ง บางสิ่งจะต้องดึงพลังจากมัน

ไชโย… เราไม่ต้องการที่จะดึงพลังงานมากเพราะเราไม่รู้ว่าระบบจะต้องสำรองพลังงานเท่าไร ตัวต้านทานขนาดเล็กที่ดึงไม่กี่มิลลิแอมป์ควรทำ

อีกครั้ง ฉันเพิ่งบังเอิญมีตัวต้านทาน 150 โอห์ม 1/4 วัตต์ในกล่องชิ้นส่วนของฉัน และสาย USB ที่มีปลายสายเปลือย ฉันใส่ตัวต้านทานระหว่างสายสีแดงและสีดำบนสาย USB และ Eureka! ในทางทฤษฎีควรวาดประมาณ 30 มิลลิแอมป์ที่ 5 โวลต์ที่ USB มีให้ ไม่ว่าในกรณีใด ก็เพียงพอแล้วที่จะเริ่มต้น "นาฬิกา" และตัวต้านทานจะไม่ร้อนมาก โปรดทราบว่าตัวต้านทาน 100 โอห์มจะกระจายความร้อน 1/4 วัตต์ โดยวางไว้ที่ด้านบนสุดของพิกัด หากคุณพบว่าคุณต้องการตัวต้านทาน 100 โอห์ม ให้ซื้อหน่วย 1/2 วัตต์จะดีกว่า

เนื่องจากฉันมีหนึ่งตัว ฉันจึงติดตั้งตัวต้านทานในปลั๊ก USB เพื่อความเรียบร้อย ขั้วต่อสายไฟเป็นขั้วต่อภายนอกสองตัวในปลั๊ก USB-A มาตรฐาน ถ้าใช้สายเคเบิลก็ควรจะเป็นสายสีแดงและสีดำ แต่บางครั้งคนจีนราคาถูกก็ใช้รหัสสีแปลกๆ ตรวจสอบกับมิเตอร์ของคุณ สายไฟสองเส้นใดมี 5V ขวางเป็นเส้นที่ถูกต้อง

ในหน่วยการเรียนรู้ของฉัน หากเคอร์เซอร์ระหว่างชั่วโมงและนาทีกะพริบ แสดงว่ากำลังนับ

ขั้นตอนที่ 3: 24 VAC ถึง 5 VDC

อย่างแรก ทฤษฎีเล็กน้อย (น้อยมาก!)

มาตรฐานสำหรับการจ่ายไฟให้เทอร์โมสแตทคือ 24 โวลต์ AC ไฟฟ้ากระแสสลับ - กระแสสลับ สิ่งที่ออกมาจากผนังของคุณ - เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ขนาดใหญ่และขนาดเล็ก รีเลย์ อุปกรณ์ทำความร้อน ฯลฯ แต่มันคือจูบแห่งความตายสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทำไม? เพราะมันไหลทั้งสองทางหกสิบครั้งต่อวินาที ดังนั้นชื่อ ในการจ่ายไฟให้กับคอมพิวเตอร์ วิทยุ ทีวี ฯลฯ จะต้องเปลี่ยนเป็น DC - กระแสตรง สิ่งที่คุณได้จากแบตเตอรี่

การเปลี่ยน AC เป็น DC นั้นค่อนข้างง่าย ไดโอดจะทำ ไดโอดทำหน้าที่เป็นวาล์วทางเดียวสำหรับไฟฟ้า ใส่ไดโอดในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับแล้วตัดคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับครึ่งหนึ่งออก ให้กระแสตรงเป็นจังหวะ นั่นยังไม่เพียงพอสำหรับวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่ เราต้องทำให้มันเรียบ นั่นคืองานของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุปรับ DC ให้เรียบ ทำให้ดีเพียงพอสำหรับจุดประสงค์ของเรา

กลับสู่พฤติกรรมปกติ

อ้างถึงไดอะแกรม ค้นหาว่าอินพุตใดบนบอร์ดแปลง USB เป็นค่าบวก เชื่อมต่อตัวเก็บประจุผ่านอินพุต ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้วางตำแหน่งไว้อย่างเหมาะสม ตัวเก็บประจุมีขั้วลบกำกับอยู่ บวกเป็นบวก ลบเป็นลบ

ตอนนี้เชื่อมต่อปลายแถบสี (สำคัญมาก) ของไดโอดกับขั้วบวกของตัวเก็บประจุ - หรือกับรูบวกบนกระดานหากคุณสามารถใส่เข้าไปได้ ฉันทำไม่ได้ซึ่งเป็นสาเหตุที่มันแขวนอยู่บนตัวเก็บประจุ

ทีนี้ สายไฟสองเส้นนั้นจากเทอร์โมสตัท? อันหนึ่ง (ไม่สำคัญว่าอันไหน) จะไปที่ด้านลบของตัวเก็บประจุ อีกอันหนึ่งไปที่ปลายว่างของไดโอด

ขั้นตอนที่ 4: ทำให้มันสวยและติดงอมแงม

ฉันพิมพ์ 3D กล่องเล็กๆ สำหรับประกอบตัวแปลง USB เพื่อป้องกันและทำให้ดูดีขึ้น

ตอนนี้สิ่งที่ต้องทำคือเสียบมิเตอร์วัดพลังงาน USB เข้ากับตัวแปลง USB เสียบ "โหลด" เข้ากับมิเตอร์ เท่านี้ก็เรียบร้อย!

ตอนนี้ทุกครั้งที่เปิดพัดลม นาฬิกาจะทำงาน หากคุณทราบจำนวนแอมป์ที่ระบบของคุณดึงออกมา คุณก็จะได้แนวคิดที่ดีเกี่ยวกับค่าไฟฟ้าครั้งต่อไปของคุณ ระบบของฉันมีค่าใช้จ่ายประมาณ 73 เซ็นต์ต่อชั่วโมงในการทำงาน เพิ่มสิ่งนั้นลงในใบเรียกเก็บเงินนอกฤดูกาลของคุณและคุณรู้ว่าคุณจะถูกเซาะมากแค่ไหน

สิ่งหนึ่งที่ควรทราบ: ปรากฎว่าตัวจับเวลาบนแท่ง USB ไม่ "พลิกกลับ" เป็นศูนย์เมื่อถึง 100 ชั่วโมง แต่จะอ่านว่า "เต็ม" แทน และจะต้องรีเซ็ตด้วยตนเอง ฉันยังรีเซ็ตเป็นรายเดือนในวันที่อ่านมิเตอร์