Arduino HVAC Servo Thermostat/Controller: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Selamat datang di instruksi 'hijau' saya! Saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana menggunakan Arduino, dua motor servo, sensor suhu dan beberapa logam (atau kayu) untuk membuat termostat digital untuk unit HVAC melalui dinding. Menurut CB Richard Ellis (sebuah perusahaan real estate besar), New York City adalah pasar penyewa, dengan hanya sekitar 1/3 dari populasi yang memiliki rumah mereka (dibandingkan dengan hampir 70% kepemilikan rumah di seluruh AS). Ini berarti lebih dari 5mm orang di NYC tinggal di apartemen atau rumah sewaan. Sangat jarang unit sewaan memiliki AC sentral dalam bentuk apa pun atau bahkan sistem yang dikendalikan secara termostatik. Banyak apartemen memiliki unit dinding tembus permanen seperti yang terlihat dalam video di bawah ini. Sayangnya, unit ini tidak memiliki kemampuan untuk mengatur suhu dan hanya dapat dipaksa menjadi panas, dingin, atau mati. Menurut Pusat Energi Konsumen, Pemanasan dan Pendinginan menyumbang sekitar 45 persen dari tagihan energi Anda. Pemerintah federal memperkirakan bahwa pemilik rumah rata-rata menghabiskan lebih dari $10.000 untuk pemanasan dan pendinginan selama periode sepuluh tahun. Kapasitas pendinginan AC ruangan diukur dalam BTU, atau British Thermal Units, per jam. Untuk mendinginkan apartemen seluas 700-1.000 kaki persegi (satu kamar tidur atau mungkin 2 kamar tidur kecil), Anda membutuhkan sekitar 20.000 BTU. Ini setara dengan 1,7 ton atau 5.861 watt. Pada $0,15 per kWh, itu berarti biayanya $0,88/jam untuk menjalankan unit HVAC Anda! Karena unit HVAC menggunakan banyak energi (terutama ketika dalam mode 'AC' selama bulan-bulan musim panas) dan penyewa tidak memiliki kemampuan untuk menerapkannya dengan mudah energi bintang (yaitu lebih efisien) unit atau untuk mengatur suhu mereka, saya ingin menemukan cara, tanpa membuat perubahan permanen, untuk mengontrol unit HVAC seperti termostat! Menerapkan perangkat ini tidak hanya dapat menghemat uang Anda, tetapi juga dapat membantu menjaga suhu yang lebih stabil di apartemen Anda, mengurangi konsumsi energi dan membantu mengurangi ketegangan yang terjadi pada jaringan listrik negara kita selama bulan-bulan musim panas!

Langkah 1: Ikhtisar Daftar Produk & Suku Cadang

Ikhtisar & Daftar Suku Cadang: Daftar Suku Cadang Elektronik: 1) Dua Servo. Saya menggunakan Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) yang dapat dibeli dengan harga di bawah $10 per servo. Servo SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) juga harus berfungsi.2) Pemeriksaan Suhu: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id =2453) Arduino (Saya menggunakan Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) Saya menggunakan Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php?main_page=product_info&cPath=17_21&products_id=51) tetapi Anda juga dapat menggunakan papan tempat memotong roti kecil (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) resistor 4K7 untuk Suhu Pemeriksaan: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Adaptor dinding 9V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Daftar Suku Cadang Perangkat Keras: 1) Saya menggunakan Aluminium yang dibeli dari toko perangkat keras lokal saya (Home Depot). Dimensi braket servo adalah 4" x 1" x 0,25" dan dua tiang ujung adalah 1" x 0,25" x 0,25". Atau, berikut ini tautan untuk membeli potongan aluminium berukuran ini secara online: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx dan http:/ /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminium-extruded.aspx2) Saya menggunakan (6) 1/2" 8-32 SHCP (sekrup tutup kepala soket) dan (2) 1" 8-32 SHCP. Saya akan merekomendasikan membeli ini dari toko perangkat keras lokal Anda, tetapi mereka juga dapat dengan mudah dibeli secara online. Berikut tautannya: 1/2": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 dan 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ?PMAKA=430-0045.3) Anda memerlukan ketukan yang cocok dengan sekrup apa pun yang Anda gunakan pada langkah sebelumnya. Karena saya menggunakan sekrup 8-32, saya membeli keran 8-32. Sekali lagi, ini dapat dibeli di toko perangkat keras lokal Anda, tetapi jika Anda ingin memesan secara online, berikut adalah tautannya: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Nomor 29 mata bor (ini sesuai dengan keran 8-32; jika Anda menggunakan sekrup & keran ukuran berbeda, beli mata bor yang sesuai). CATATAN: Banyak toko perangkat keras menjual keran dengan mata bor, yang akan memastikan Anda membeli ukuran yang tepat. Juga tersedia di sini: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Alat:1) Saya menggunakan bor (bisa bor tangan atau bor tekan) dan gergaji besi. 2) Jika Anda lebih suka merekatkan servo ke dudukan aluminium (sebagai pengganti mengebor dan mengetuk lubang), saya akan merekomendasikan menggunakan JBWeld atau Gorilla Glue Arduino Library: Selain perpustakaan servo (disertakan dengan softwre Arduino), Anda memerlukan perpustakaan OneWire. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang perpustakaan di sini (opsional): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire atau cukup unduh perpustakaan melalui tautan ini: https://homepage.mac. com/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Langkah 2: Membangun Pemasangan Servo & Skema Listrik

Berikut adalah ikhtisar video tentang cara membuat dudukan servo dan skema elektroniknya. Lihat foto di bawah ini untuk lebih lanjut!

Langkah 3: Kode Arduino

File txt di bawah ini berisi kode Arduino. Anda dapat membuka file ini untuk melihat kode dan kemudian menyalin/menempelnya ke perangkat lunak Arduino Anda untuk menjalankan program. Video: Panduan dasar dan kemudian lebih menyeluruh tentang kode Arduino.

Langkah 4: Debugging dan Instalasi

CATATAN: Jika Anda meletakkan arduino Anda di permukaan logam, pastikan Anda memiliki beberapa kaki karet di bagian bawah! Jika tidak, sambungan solder di bagian bawah Arduino akan menyentuh logam yang akan memperpendek papan!

Langkah 5: Pikiran Akhir & Ide Masa Depan

Pikiran Akhir: Terima kasih telah menonton! Jika Anda mencari cara hebat untuk menghemat energi, menghemat uang, dan tetap mempertahankan apartemen yang nyaman, semoga Anda menikmati video ini. Selama bulan-bulan musim panas, permintaan puncak memaksa pembangkit listrik tambahan untuk dibawa online, yang seringkali merupakan pembangkit yang lebih mahal untuk dijalankan dan berkontribusi lebih banyak polusi terhadap lingkungan kita. Jika Anda memiliki kemampuan untuk meningkatkan sistem HVAC Anda ke standar energi-bintang atau Anda dapat memasang termostat "profesional", silakan lakukan! Tetapi jika Anda tinggal di gedung apartemen dan tidak memiliki pilihan tersebut, harap pertimbangkan proyek ini untuk lingkungan! Ide Masa Depan: Setelah Anda memiliki servo, ada beberapa cara hebat untuk mengembangkan proyek ini. Berikut adalah beberapa di antaranya:1) Pasang Sensor Suhu pada kabel sehingga dapat ditempatkan secara strategis di dalam ruangan2) Tambahkan tombol ke Arduino agar memiliki empat mode: mode Mati, A/C, Panas, atau Probe Suhu (yaitu memungkinkan Anda untuk mematikan unit, menjadi panas atau A/C atau memungkinkan unit untuk bertindak sesuai dengan pembacaan probe suhu)3) Gunakan LED 7-segmen atau LCD untuk menampilkan suhu saat ini4) Gunakan Perisai Ethernet untuk mengaktifkan kontrol Internet atau untuk mempublikasikan suhu Anda saat ini (yaitu melalui twitter). Ide ini terinspirasi oleh "Tweet-a-Watt" Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Gunakan servo ketiga untuk mengontrol potensiometer panas/dingin (catatan: menggunakan tiga servo pada arduino memerlukan penggunaan softwareservo - lihat di sini untuk lebih lanjut: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Probe suhu nirkabel melalui Xbee atau RF (untuk RF, lihat https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 dan https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Atur rentang ambang suhu pada perangkat menggunakan keypad atau potensiometer8) Menyetel unit untuk mendinginkan apartemen secara otomatis pada waktu-waktu tertentu (yaitu sebelum Anda tiba di rumah bekerja) atau beralih ke mode "denyut nadi" di malam hari, bergantian antara mati & dingin untuk menjaga apartemen tetap dingin tetapi tidak nyalakan AC sepanjang malam9) Gunakan Evil Mad Scientist atau ITP Boarduino untuk unit yang lebih murah & lebih kecil! Lihat https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 untuk Evil Mad Scientist Papan yang dapat Anda beli sebagai kit yang mencakup chip PCB & ATMEL dan kristal & tutup 16Mhz seharga ~$12AtauBaca tutorial NYU ITP tentang cara membuat arduino papan tempat memotong roti!