Thermostat/contrôleur Servo Arduino HVAC : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:11

Bienvenue dans mon instructable « vert » ! Je vais vous montrer comment utiliser un Arduino, deux servomoteurs, un capteur de température et du métal (ou du bois) pour fabriquer un thermostat numérique pour une unité CVC murale. Selon CB Richard Ellis (une grande société immobilière), la ville de New York est un marché de locataires, avec seulement environ 1/3 de la population propriétaire de leur maison (contre près de 70 % de propriétaires pour le reste des États-Unis). Cela signifie que plus de 5 mm de personnes à New York vivent dans des appartements ou des maisons loués. Il est très rare que les logements locatifs soient dotés d'une quelconque forme de climatisation centrale ou même d'un système à commande thermostatique. De nombreux appartements ont des unités murales permanentes comme celle que l'on voit dans la vidéo ci-dessous. Malheureusement, ces unités n'ont pas la capacité de réguler la température et ne peuvent être forcées qu'en mode chaud, froid ou éteint. Selon le Consumer Energy Center, le chauffage et le refroidissement représentent environ 45 % de votre facture d'énergie. Le gouvernement fédéral estime que le propriétaire moyen dépense plus de 10 000 $ pour le chauffage et la climatisation sur une période de dix ans. La capacité de refroidissement des climatiseurs individuels est mesurée en BTU, ou British Thermal Units, par heure. Pour refroidir un appartement de 700 à 1 000 pieds carrés (une chambre ou peut-être un petit 2 chambres), vous avez besoin d'environ 20 000 BTU. C'est l'équivalent de 1,7 tonne ou 5 861 watts. À 0,15 $ par kWh, cela signifie qu'il en coûte 0,88 $/heure pour faire fonctionner votre unité CVC ! Parce que les unités CVC consomment beaucoup d'énergie (en particulier lorsqu'elles sont en mode « climatisation » pendant les mois chauds d'été) et les locataires n'ont pas la possibilité de mettre en œuvre facilement unités energy star (c'est-à-dire plus efficaces) ou pour réguler leur température, je voulais trouver un moyen, sans apporter de modifications permanentes, de contrôler une unité CVC comme un thermostat ! La mise en œuvre de cet appareil peut non seulement vous faire économiser de l'argent, mais peut également aider à maintenir une température plus stable dans votre appartement, à réduire la consommation d'énergie et à réduire la pression exercée sur le réseau électrique de notre pays pendant les chauds mois d'été !

Étape 1: Présentation de la liste des produits et des pièces

Vue d'ensemble et liste de pièces: Liste de pièces électroniques: 1) Deux servos. J'ai utilisé Hitec HS-311 (https://www.hitecrcd.com/servos/show?name=HS-311) qui peut être acheté pour moins de 10 $ par servo. Le servo SparkFun (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9064) devrait également fonctionner.2) Sonde de température: https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id =2453) Arduino (j'ai utilisé le Duemilanove - https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17&products_id=50)4) J'ai utilisé le Adafruit ProtoShield (https://www.adafruit.com/ index.php?main_page=product_info&cPath=17_21&products_id=51) mais vous pouvez aussi simplement utiliser une petite maquette (https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8802)5) une résistance 4K7 pour la température Sonde: https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=20623466) Adaptateur mural 9V: https://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=17_22&products_id=63Liste des pièces détachées: 1) J'ai utilisé de l'aluminium acheté dans ma quincaillerie locale (Home Depot). Les dimensions du support de servo sont de 4" x 1" x 0,25" et les deux poteaux d'extrémité sont de 1" x 0,25" x 0,25". Alternativement, voici un lien pour acheter ce morceau d'aluminium de taille en ligne: https://www.speedymetals.com/pc-2241-8351-14-x-1-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx et https:// /www.speedymetals.com/pc-2494-8378-12-sq-6061-t6511-aluminum-extruded.aspx2) J'ai utilisé (6) 1/2" 8-32 SHCP (vis à tête creuse) et (2) 1" 8-32 SHCP. Je recommanderais de les acheter dans votre quincaillerie locale, mais ils peuvent également être facilement achetés en ligne. Voici les liens: 1/2": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=430-0041 et 1": https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT ?PMAKA=430-0045.3) Vous aurez besoin d'un taraud qui correspond aux vis que vous utilisez à l'étape précédente. Comme j'ai utilisé des vis 8-32, j'ai acheté un taraud 8-32. Encore une fois, cela peut être acheté dans votre quincaillerie locale mais si vous souhaitez commander en ligne, voici un lien: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-47724) Un numéro 29 foret (cela correspond aux tarauds 8-32; si vous utilisez une vis et un taraud de taille différente, achetez le foret approprié). REMARQUE: de nombreuses quincailleries vendent les tarauds avec les forets, ce qui vous garantira d'acheter la bonne taille. Également disponible ici: https://www.use-enco.com/CGI/INSRIT?PMAKA=325-6119Tools:1. J'ai utilisé une perceuse (peut être une perceuse à main ou une perceuse à colonne) et une scie à métaux. 2) Si vous préférez coller les servos sur le support en aluminium (au lieu de percer et de tarauder les trous), je vous recommande d'utiliser JBWeld ou Gorilla Glue Arduino Library: en plus de la bibliothèque de servos (incluse avec le logiciel Arduino), vous avez besoin de la bibliothèque OneWire. Vous pouvez en savoir plus sur la bibliothèque ici (facultatif): https://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire ou téléchargez simplement la bibliothèque via ce lien: https://homepage.mac. com/wtpollard/Software/FileSharing7.html

Étape 2: Construire le support de servomoteur et le schéma électrique

Voici une présentation vidéo sur la façon de construire le support de servo et les schémas de l'électronique. Consultez les photos ci-dessous pour en savoir plus !

Étape 3: Code Arduino

Un fichier txt ci-dessous contient le code Arduino. Vous pouvez ouvrir ce fichier pour afficher le code, puis le copier/coller dans votre logiciel Arduino pour exécuter le programme. Vidéo: une présentation basique puis plus approfondie du code Arduino.

Étape 4: Débogage et installation

REMARQUE: si vous posez votre arduino sur une surface métallique, assurez-vous d'avoir des pieds en caoutchouc en bas ! Sinon les soudures au bas de l'Arduino toucheront le métal ce qui court-circuitera la carte !

Étape 5: Réflexions finales et idées futures

Réflexions finales: Merci d'avoir regardé ! Si vous cherchez un excellent moyen d'économiser de l'énergie, d'économiser de l'argent tout en conservant un appartement confortable, j'espère que vous avez apprécié cette vidéo. Pendant les mois chauds d'été, la demande de pointe oblige à mettre en service des centrales électriques supplémentaires, qui sont souvent des centrales plus coûteuses à exploiter et qui contribuent davantage à la pollution de notre environnement. Si vous avez la possibilité de mettre à niveau votre système CVC pour qu'il soit conforme à Energy Star ou si vous pouvez installer un thermostat « professionnel », faites-le ! Mais si vous vivez dans un immeuble et que vous n'avez tout simplement pas ces options, veuillez considérer ce projet pour l'environnement ! En voici quelques-uns: 1) Placez le capteur de température sur un fil afin qu'il puisse être placé stratégiquement dans la pièce2) Ajoutez des boutons à l'Arduino afin d'avoir quatre modes: mode Arrêt, A/C, Chauffage ou Sonde de température (c'est-à-dire vous permet de forcer l'unité à s'éteindre, à chauffer ou à climatiser ou permet à l'unité d'agir en fonction de la lecture de la sonde de température)3) Utilisez une LED à 7 segments ou un écran LCD pour afficher la température actuelle4) Utilisez un Ethernet Shield pour activer le contrôle Internet ou pour publier votre température actuelle (c'est-à-dire via Twitter). Cette idée est inspirée du "Tweet-a-Watt" d'Adafruit (https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=32)5) Utilisez un troisième servo pour contrôler le potentiomètre chaud/froid (note: l'utilisation de trois servos sur l'arduino nécessite l'utilisation de servos logiciels - voir ici pour plus d'informations: https://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Servo)6) Sonde de température sans fil via Xbee ou RF (pour RF, voir https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8946 et https://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8949)7) Réglez les plages de seuil de température sur l'appareil à l'aide d'un clavier ou un potentiomètre8) Réglage de l'unité pour refroidir automatiquement l'appartement à certaines heures (c'est-à-dire avant d'arriver à la maison au travail) ou pour passer en mode "pulse" la nuit, en alternant entre éteint et froid afin de garder l'appartement frais mais pas avoir l'AC allumé toute la nuit9) Utilisez Evil Mad Scientist ou ITP Boarduino pour une unité moins chère et plus petite!Voir https://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8 pour le Evil Mad Scientist Cartes que vous pouvez acheter sous forme de kit comprenant la puce PCB et ATMEL et un cristal et des capuchons 16Mhz pour ~12 $OuLisez le didacticiel NYU ITP sur la façon de créer un arduino de planche à pain !