Progetto Arduino: Automation climate
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Questa pagina è dedicata al progetto per l’automatizzazione della temperatura
di casa, attraverso l’utilizzo di Arduino e di “un po’” di sensori collegati
ad adesso. Il funzionamento del sistema è abbastanza semplice, ma davvero
utile. Infatti, grazie ad un sensore di temperatura ed al RTC (Real time
clock) è possibile impostare l’accensione e il spegnimento del condizionatore
durante il periodo estivo e della pompa di calore durante il periodo
invernale. Inoltre, qualora la temperatura dovesse essere troppo inferiore o
troppo alta, Arduino invierà un segnale, affinché il sistema di
riscaldamento/raffreddamento si attiva correttamente. Inoltre, la
configurazione, può avvenire anche in maniera manuale; in pratica è l’utente
a selezionare l’attivazione del condizionatore, attraverso una interfaccia
WEB davvero semplice da usare. Per esempio, quando si esce dal lavoro, è
possibile accedere il condizionatore, in modo che quando si torna a casa,
essa sarà più fresca, senza dover aspettare il tempo di accensione.
Datasheet AC
Che cos’è un condizionatore e come funziona ?
(tratto da Wikipedia)
Il condizionatore d’aria è una macchina in grado di sviluppare calore
sensibile (positivo o negativo) che viene scambiato con un fluido, il quale
messo a sua volta in circolazione cede tale calore ad un ambiente allo scopo
di innalzarne o abbassarne la temperatura.
Intorno al 1911 Willis Carrier (Stati Uniti) sfruttò i passaggi di stato di
un gas per ottenere una variazione sia positiva (“caldo”) sia negativa
(“freddo”) dell’ambiente circostante. Tuttavia lo scopo per cui venne
implementato ed utilizzato tale sistema non era inizialmente quello di
ottenere il freddo, ma di deumidificare l’aria. Carrier lavorava come
ingegnere in una compagnia che forniva impianti industriali. Il metodo
dell’evaporazione di un liquido a bassa temperatura di evaporazione era già
conosciuto in precedenza, ma con perdita della sostanza (ammoniaca), e quindi
non utilizzabile per usi continui; Carrier ideò il sistema per recuperarla in
un circuito chiuso. Dopo un anno di lavoro gli venne affidato il compito di
risolvere il problema del controllo dell’umidità dell’aria in
unatipografia di Brooklyn, dove la carta era appunto inutilizzabile a causa
dell’eccessiva umidità nell’aria (raggrinziva).
In passato per risolvere questo problema veniva aumentata la velocità
dell’aria, o si apriva qualche finestra per contrastare l’umidità con una
corrente opposta. L’umidità era anche un grave problema in termini di
produttività, perché portava ad un’interruzione dell’attività degli operai e
quindi del lavoro. Carrier completò il primo progetto di un impianto di
condizionamento dell’aria il 17 luglio del 1902; la tecnologia che stava alla
base del suo impianto è simile a quella degli impianti che troviamo in
commercio oggi.
Il termine “aria condizionata” risale a Stuart W. Cramer, che si interessò
come Carrier allo studio dell’umidità e del condizionamento dell’aria.
Il funzionamento di un condizionatore d’aria si basa sull’utilizzo di
un ciclo termodinamico che viene svolto su un fluido termovettore.
Il condizionatore è in genere costituito da seguenti elementi essenziali:
compressore: ha lo scopo di comprimere il fluido, cioè aumentarne la
pressione; nel compressore il fluido si trova allo stato gassoso; in
accordo con le equazioni di stato dei gas (nel caso più semplice
l’equazione di stato dei gas perfetti, aumentando la pressione di un gas
aumenta anche la sua temperatura, per cui il gas all’uscita dal
compressore ha una temperatura e una pressione maggiore rispetto
all’entrata;
condensatore: ha lo scopo di condensare il gas, cioè portarlo allo stato
liquido; tale passaggio di stato avviene sottraendo calore al gas; tale
calore viene disperso nell’ambiente;
organo di laminazione: corrisponde ad una strozzatura della condotta;
durante il passaggio da tale strozzatura, il liquido viene sottoposto a
perdite di carico localizzate, per cui diminuisce la sua pressione e di
conseguenza la sua temperatura;
evaporatore: ha lo scopo di vaporizzare il liquido, assorbendo calore
dall’esterno.
I fluidi termovettori più utilizzati nei condizionatori d’aria sono (o sono
stati):
R12: condizionatori industriali (ormai fuori legge);
R22: condizionatori civili e terziario (ormai fuori legge);
R407c: condizionatori civili e terziario;
R410a: condizionatori civili e terziario.
Vi sono poi una serie di componenti ed accessori che servono a completare il
funzionamento del sistema, come ad
esempio: valvole, pressostati, ventilatori, telecomando, sonde, schede
elettroniche.
Negli impieghi civili è comune la configurazione che presenta due unità
separate:
un’unità esterna, ospitante il motore del condizionatore caratterizzata
dalla ventola radiale
un’unità interna (lo split), che provvede a mettere in circolo l’aria
(condizionata o meno), distribuendola nei locali attraverso un’apposita
feritoia.
Requisiti per il Progetto
Arduino Uno
WiFi o Ethernet Shield
IR LED
Sensore di temperatura ed Umidità DHT22
Real time clock
Condizionatore con pompa di calore
Materiale inerente al progetto
Home Climate Control Arduino (formato PowerPoint)
Home Climate Control Arduino (formato PDF)
Impostazione del codici del telecomando
Ogni condizionatore ha il proprio telecomando e dunque le relative codifiche,
che permettono di impostare correttamente i vari parametri, come temperatura,
ventola etc.. Per questo è necessario configurare correttamente Arduino, in
modo che riesca ad inviare i dati desiderati ad Arduino. Non sarebbe bello
volere la casa fresca e invece Arduino invia un segnale che attiva la pompa
di calore ! Per questa è fase, è necessario un ricevitore IR collegato ad
Arduino. Per caricare il prossima programma è necessario scaricare la
seguente libreria.Ecco il diagrama del circuito:
Ecco il programma da utilizzare per copiare i codici del telecomando del
condizionatore:
/*
* IRremote: IRrecvDemo - demonstrates receiving IR codes with IRrecv
* An IR detector/demodulator must be connected to the input RECV_PIN.
* Version 0.1 July, 2009
* Copyright 2009 Ken Shirriff
* http://arcfn.com
*/
#include <IRremote.h>
int RECV_PIN = 7;
IRrecv irrecv(RECV_PIN);
decode_results results;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
irrecv.enableIRIn(); // Start the receiver
}
void loop() {
if (irrecv.decode(&results)) {
Serial.println(results.value, HEX);
irrecv.resume(); // Receive the next value
}
}
Il programma è incluso nella libreria riportata precedentemente. Una volta
caricato il programma, basterà trascriversi i codici del telecomando, come
riportati nei seguenti file.
Lista codici condizionatore (formato Excel
Lista codici condizionatore (formato PDF
)
)
