Arduino HVAC Servo Thermostat/Controller: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

ยินดีต้อนรับสู่คำสั่ง 'สีเขียว' ของฉัน! ฉันจะแสดงวิธีใช้ Arduino เซอร์โวมอเตอร์สองตัวเซ็นเซอร์อุณหภูมิและโลหะ (หรือไม้) เพื่อสร้างเทอร์โมสแตทแบบดิจิตอลสำหรับหน่วย HVAC ผ่านผนัง ตามคำบอกของ CB Richard Ellis (บริษัทอสังหาริมทรัพย์รายใหญ่) นิวยอร์กซิตี้เป็นตลาดของผู้เช่า โดยมีประชากรเพียง 1/3 เท่านั้นที่เป็นเจ้าของบ้าน (เทียบกับการเป็นเจ้าของบ้านเกือบ 70% ในสหรัฐอเมริกาที่เหลือ) ซึ่งหมายความว่าผู้คนมากกว่า 5 มม. ในนิวยอร์คอาศัยอยู่ในอพาร์ตเมนต์หรือบ้านเช่า เป็นเรื่องยากมากที่ห้องเช่าจะมีเครื่องปรับอากาศส่วนกลางทุกรูปแบบ หรือแม้แต่ระบบควบคุมอุณหภูมิ อพาร์ตเมนต์หลายแห่งมียูนิตทะลุผ่านผนังถาวรเหมือนที่เห็นในวิดีโอด้านล่าง น่าเสียดายที่หน่วยเหล่านี้ไม่มีความสามารถในการควบคุมอุณหภูมิและบังคับได้เฉพาะความร้อน ความเย็น หรือการปิดเท่านั้น ตาม Consumer Energy Center การทำความร้อนและความเย็นคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 45 เปอร์เซ็นต์ของค่าพลังงานของคุณ รัฐบาลกลางประมาณการว่าเจ้าของบ้านโดยเฉลี่ยใช้จ่ายมากกว่า 10, 000 ดอลลาร์เพื่อให้ความร้อนและความเย็นตลอดระยะเวลาสิบปี ความสามารถในการทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศในห้องวัดเป็น BTU หรือ British Thermal Units ต่อชั่วโมง ในการทำความเย็นอพาร์ทเมนต์ขนาด 700-1, 000 ตารางฟุต (หนึ่งห้องนอนหรืออาจเป็น 2 ห้องนอนขนาดเล็ก) คุณต้องใช้พื้นที่ประมาณ 20,000 บีทียู ซึ่งเทียบเท่ากับ 1.7 ตัน หรือ 5, 861 วัตต์ ที่ 0.15 USD ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง นั่นหมายความว่าจะมีค่าใช้จ่าย $0.88 ต่อชั่วโมงในการเรียกใช้หน่วย HVAC ของคุณ! เนื่องจากหน่วย HVAC ใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก (โดยเฉพาะเมื่ออยู่ในโหมด 'เครื่องปรับอากาศ' ในช่วงฤดูร้อน) และผู้เช่าไม่มีความสามารถในการติดตั้งใช้งานได้อย่างง่ายดาย energy star (เช่น มีประสิทธิภาพมากกว่า) หน่วยหรือเพื่อควบคุมอุณหภูมิของพวกมัน ฉันต้องการหาวิธีโดยไม่ต้องทำการเปลี่ยนแปลงอย่างถาวร เพื่อควบคุมหน่วย HVAC เช่นเทอร์โมสตัท! การใช้อุปกรณ์นี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้คุณประหยัดเงินเท่านั้น แต่ยังช่วยรักษาอุณหภูมิในอพาร์ตเมนต์ของคุณให้คงที่ยิ่งขึ้น ลดการใช้พลังงาน และช่วยลดความเครียดที่วางไว้บนโครงข่ายไฟฟ้าของประเทศของเราในช่วงฤดูร้อน!

ขั้นตอนที่ 1: ภาพรวมของรายการผลิตภัณฑ์และอะไหล่

รายการภาพรวมและอะไหล่: รายการชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์:1) เซอร์โวสองตัว ฉันใช้ Hitec HS-311 (https://www.hiteccd.com/servos/show?name=HS-311) ซึ่งสามารถซื้อได้ในราคาต่ำกว่า 10 เหรียญต่อเซอร์โว เซอร์โว SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) ก็ควรใช้งานได้เช่นกัน2) โพรบวัดอุณหภูมิ: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id =2453) Arduino (ฉันใช้ Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) ฉันใช้ Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php?main_page=product_info&cPath=17_21&products_id=51) แต่คุณยังสามารถใช้เขียงหั่นขนมขนาดเล็ก (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) ตัวต้านทาน 4K7 สำหรับอุณหภูมิ โพรบ: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) อะแดปเตอร์ติดผนัง 9V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63รายการชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์: 1) ฉันใช้อะลูมิเนียมที่ซื้อจากร้านฮาร์ดแวร์ในพื้นที่ของฉัน (Home Depot) ขนาดของโครงยึดเซอร์โวคือ 4" x 1" x 0.25" และปลายเสาสองอันคือ 1" x 0.25" x 0.25" หรือนี่คือลิงค์สำหรับซื้ออลูมิเนียมขนาดนี้ทางออนไลน์: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx และ http:/ /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx2) ฉันใช้ (6) 1/2" 8-32 SHCP (สกรูฝาครอบหัวซ็อกเก็ต) และ (2) 1" 8-32 SHCP ของ ฉันอยากจะแนะนำให้ซื้อสิ่งเหล่านี้จากร้านฮาร์ดแวร์ในพื้นที่ของคุณ แต่สามารถซื้อทางออนไลน์ได้อย่างง่ายดาย นี่คือลิงค์: 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) คุณต้องมีก๊อกที่ตรงกับสกรูที่คุณใช้ในขั้นตอนก่อนหน้า เนื่องจากฉันใช้สกรู 8-32 ตัว ฉันจึงซื้อต๊าป 8-32 อีกครั้ง สามารถซื้อได้ที่ร้านฮาร์ดแวร์ในพื้นที่ของคุณ แต่ถ้าคุณต้องการสั่งซื้อออนไลน์ นี่คือลิงค์: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) หมายเลข 29 ดอกสว่าน (ซึ่งตรงกับดอกต๊าป 8-32 ดอก หากคุณใช้สกรูและต๊าปขนาดอื่น ให้ซื้อดอกสว่านที่เหมาะสม) หมายเหตุ: ร้านฮาร์ดแวร์หลายแห่งขายดอกต๊าปพร้อมดอกสว่าน เพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะซื้อขนาดที่เหมาะสม มีให้ที่นี่ด้วย: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools:1) ฉันใช้สว่าน (อาจเป็นสว่านมือหรือสว่านเจาะ) และเลื่อยวงเดือน 2) หากคุณต้องการติดเซอร์โวกับแท่นอะลูมิเนียม (แทนการเจาะและเคาะรู) ฉันขอแนะนำให้ใช้ไลบรารี JBWeld หรือ Gorilla Glue Arduino นอกเหนือจากไลบรารีเซอร์โว (รวมอยู่ในซอฟต์แวร์ Arduino) คุณต้องมีห้องสมุด OneWire คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับห้องสมุดได้ที่นี่ (ตัวเลือก): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire หรือเพียงดาวน์โหลดห้องสมุดผ่านลิงก์นี้: https://homepage.mac com/wtpollard/Software/FileSharing7.html

ขั้นตอนที่ 2: สร้าง Servo Mount & Electrical Schematic

ต่อไปนี้คือภาพรวมวิดีโอเกี่ยวกับวิธีสร้างเมานต์เซอร์โวและแผนผังของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตรวจสอบภาพด้านล่างสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม!

ขั้นตอนที่ 3: รหัส Arduino

ไฟล์ txt ด้านล่างมีโค้ด Arduino คุณสามารถเปิดไฟล์นี้เพื่อดูโค้ด จากนั้นคัดลอก/วางลงในซอฟต์แวร์ Arduino เพื่อเรียกใช้โปรแกรม วิดีโอ: คำแนะนำเบื้องต้นและละเอียดยิ่งขึ้นของโค้ด Arduino

ขั้นตอนที่ 4: การดีบักและการติดตั้ง

หมายเหตุ: หากคุณวาง Arduino ของคุณบนพื้นผิวโลหะ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมียางรองที่ด้านล่าง! มิฉะนั้นข้อต่อประสานที่ด้านล่างของ Arduino จะสัมผัสกับโลหะซึ่งจะทำให้บอร์ดสั้น!

ขั้นตอนที่ 5: ความคิดสุดท้ายและแนวคิดในอนาคต

ความคิดสุดท้าย: ขอบคุณที่รับชม! หากคุณกำลังมองหาวิธีที่ยอดเยี่ยมในการประหยัดพลังงาน ประหยัดเงิน และยังคงรักษาอพาร์ทเมนต์ที่สะดวกสบาย หวังว่าคุณจะชอบวิดีโอนี้ ในช่วงฤดูร้อนที่อากาศร้อน ความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดบังคับให้โรงไฟฟ้าเพิ่มเติมต้องถูกนำเข้าสู่ระบบออนไลน์ ซึ่งมักจะเป็นโรงงานที่มีราคาแพงกว่าในการดำเนินการและก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมของเรามากขึ้น หากคุณมีความสามารถในการอัพเกรดระบบ HVAC ของคุณให้เป็นไปตามข้อกำหนดของ Energy-Star หรือคุณสามารถติดตั้งตัวควบคุมอุณหภูมิแบบ "มืออาชีพ" ได้ โปรดดำเนินการ! แต่ถ้าคุณอาศัยอยู่ในอาคารอพาร์ตเมนต์และไม่มีทางเลือกเหล่านั้น โปรดพิจารณาโครงการนี้เพื่อสิ่งแวดล้อม! แนวคิดในอนาคต: เมื่อคุณมีเซอร์โวแล้ว มีวิธีที่ยอดเยี่ยมในการขยายโครงการนี้ นี่เป็นเพียงบางส่วน:1) วางเซ็นเซอร์อุณหภูมิบนสายไฟเพื่อให้สามารถวางอย่างมีกลยุทธ์ภายในห้อง2) เพิ่มปุ่มใน Arduino เพื่อให้มีสี่โหมด: โหมดปิด, เครื่องปรับอากาศ, ความร้อนหรืออุณหภูมิ (เช่น อนุญาตให้คุณบังคับปิดเครื่อง เข้าสู่ความร้อนหรือปรับอากาศ หรืออนุญาตให้เครื่องทำงานตามการอ่านหัววัดอุณหภูมิ)3) ใช้ LED 7 ส่วนหรือ LCD เพื่อแสดงอุณหภูมิปัจจุบัน4) ใช้แผงป้องกันอีเทอร์เน็ต เพื่อเปิดใช้งานการควบคุมอินเทอร์เน็ตหรือเพื่อเผยแพร่อุณหภูมิปัจจุบันของคุณ (เช่นผ่าน Twitter) แนวคิดนี้ได้รับแรงบันดาลใจจาก "Tweet-a-Watt" ของ Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) ใช้เซอร์โวตัวที่สามเพื่อควบคุมโพเทนชิออมิเตอร์แบบร้อน/เย็น (หมายเหตุ: การใช้เซอร์โวสามตัวบน Arduino ต้องใช้ซอฟต์แวร์ของเซอร์โว - ดูข้อมูลเพิ่มเติมที่นี่: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) โพรบวัดอุณหภูมิแบบไร้สายผ่าน Xbee หรือ RF (สำหรับ RF ดู https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 และ https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) ตั้งค่าช่วงเกณฑ์อุณหภูมิที่อุปกรณ์โดยใช้ปุ่มกด หรือโพเทนชิโอมิเตอร์8) ตั้งค่าเครื่องให้เย็นโดยอัตโนมัติในอพาร์ตเมนต์ในบางช่วงเวลา (เช่น ก่อนกลับถึงบ้านที่ทำงาน) หรือเข้าสู่โหมด "ชีพจร" ในเวลากลางคืน โดยสลับระหว่างปิดและเย็นเพื่อให้อพาร์ตเมนต์เย็นแต่ไม่ มีเครื่องปรับอากาศทั้งคืน9) ใช้ Evil Mad Scientist หรือ ITP Boarduino สำหรับหน่วยที่ถูกกว่าและเล็กกว่า! ดู https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 สำหรับ Evil Mad Scientist บอร์ดที่คุณสามารถซื้อเป็นชุดซึ่งประกอบด้วยชิป PCB & ATMEL และคริสตัลและแคป 16 เมกะเฮิร์ตซ์ในราคา ~ $ 12 หรืออ่านบทช่วยสอน NYU ITP เกี่ยวกับวิธีสร้าง Arduino เขียงหั่นขนม!