Progetto Arduino: Automation climate home

Progetto Arduino: Automation climate home

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.

Condizionatore-economico

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: valvolepressostativentilatori, 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 d8023dded193db365b86e925197efd2e.image.240x240
  • WiFi o Ethernet Shield ArduinoWiFiShield_Front_450px
  • IR LED Schermata 2013-06-29 alle 11.24.22
  • Sensore di temperatura ed Umidità DHT22 humidity-temperature-sensor-dht22
  • Real time clock ds1307rtc_MED
  • Condizionatore con pompa di calore Condizionatore-economico

Materiale inerente al progetto

 

Home Climate Control Arduino (formato PowerPoint) powerpoint

Home Climate Control Arduino (formato PDF) 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:

Circuito_IR_bb

 

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 images)

Lista codici condizionatore (formato PDF pdf)

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