Log dan Grafik Peristiwa Termostat 24V (Optocoupler + Raspberry Pi) menggunakan raspberry
Ada banyak Instructables yang menunjukkan cara membuat termostat. Tetapi bagaimana jika Anda sudah memiliki termostat, dan Anda ingin masuk atau memantau saat mati dan hidup? Instruksi ini menunjukkan cara menggunakan optocoupler untuk mendapatkan tegangan DC tingkat logika dari termostat rumah tangga biasa yang dapat diprogram yang terhubung ke sistem pemanas dan pendingin AC 24 volt. Ini juga mencakup sensor suhu, dan kode yang cocok untuk dijalankan di Raspberry Pi untuk mencatat dan membuat grafik status, peristiwa, dan suhu termostat.
PERINGATAN:Bekerja dengan listrik bisa berbahaya. Sebelum melanjutkan, pastikan Anda memiliki pemahaman dan keterampilan yang memadai untuk menyelesaikan proyek ini dengan aman. Meskipun saya telah melakukan yang terbaik untuk membuatnya aman, saya tidak bertanggung jawab jika proyek ini menggoreng termostat Anda, Raspberry Pi, sistem HVAC, kucing/anjing Anda, atau membakar rumah Anda.
Langkah 1:Kumpulkan bagian dan alat yang diperlukan
Anda akan membutuhkan bagian-bagian berikut:
- Sebuah optocoupler HCPL3700
- Resistor 2x 3,3 kOhm, dengan daya 1/2 watt atau lebih tinggi (peringkat watt penting)
- Sebuah kapasitor 10uF, minimum 10V (elektrolitik baik-baik saja)
- Sebuah kapasitor keramik 0,1 uF
- Sebuah resistor 8 kOhm (atau, lebih mungkin, resistor 4,7 kOhm dan 3,3 kOhm dirangkai secara seri)
- Pi Raspberry
- Panjang dua konduktor, kawat berinsulasi, idealnya dengan semacam pemutusan cepat
- Old dan akhir elektronik dasar, seperti:
- Papan tempat memotong roti
- Kabel jumper
Jika Anda juga ingin membuat sensor suhu opsional, Anda juga memerlukan:
- Sensor suhu ADT7410
- Papan pelarian SOIC
- Kapasitor keramik 0,1 uF lainnya
- Resistor 4x 10 kOhm
Jika Anda ingin merancang dan membuat papan sirkuit sendiri, Anda juga memerlukan:
- Blok sekrup dua terminal
- Secara opsional, pin header wanita untuk menerima papan breakout SOIC
- Pin header pria untuk terhubung ke Pi, atau pin header wanita untuk terhubung ke Arduino
- Secara opsional, versi SMD dari resistor yang tercantum di atas untuk mengurangi ukuran keseluruhan
Alat yang diperlukan:
Persyaratan lainnya:
- Sistem pemanas/pendingin 24 VAC
Persyaratan perangkat lunak:
- Python
- Perl (diperlukan untuk HiPi, yang diperlukan untuk hipi-i2c)
- Akun plot (opsional, untuk membuat grafik data)
- Eagle (versi gratis, opsional, untuk mendesain PCB)
Langkah 2:Cari tahu cara berinteraksi dengan termostat Anda
Banyak sistem pemanas/pendingin rumah tangga bekerja pada 24 volt AC. (Mereka yang tidak berada di luar cakupan Instruksi ini). Termostat yang dapat diprogram biasanya kehabisan baterai, atau menggunakan semacam mekanisme "pencuri daya" untuk memberi daya sendiri. Peralihan sebenarnya biasanya dilakukan oleh relai di dalam termostat.
Kami ingin memantau apakah sistem pemanas/pendingin berjalan. Untuk melakukan ini, kami ingin merasakan apakah relai memungkinkan daya mengalir atau tidak. Langkah pertama adalah mencari tahu kabel mana yang akan dipantau. Karena konvensi pengkabelan termostat berbeda-beda, ini memerlukan beberapa eksperimen.
Ambil multimeter Anda, atur untuk mengukur tegangan AC, dan cari tahu pasangan kabel mana yang membaca 24 volt AC saat sistem pemanas/pendingin Anda aktif. Pastikan pasangan yang sama ini membaca 0 volt AC saat sistem tidak aktif. Perhatikan bahwa Anda mungkin memiliki beberapa pasangan yang akan berfungsi, bergantung pada apakah Anda memiliki kipas yang berjalan secara otomatis, atau variabel lainnya.
Termostat saya menggunakan lima kabel, dilampirkan ke enam kontak (salah satu kabel dilompati ke dua kontak). Ini berarti ada 10 kemungkinan kombinasi dua kabel untuk diuji, dan kita harus menguji kombinasi ini saat sistem dalam keadaan hidup dan mati. Mungkin berguna untuk menuliskan pasangan kabel yang Anda uji pada selembar kertas, lalu catat voltase (atau kekurangannya) saat Anda melakukannya.
Anda dapat melihat dalam kasus saya, tegangan sebenarnya lebih tinggi dari nominal 24 volt. Saat pemanas menyala, multimeter saya membaca hampir 29 volt di seluruh pasangan kabel yang saya pilih.
Langkah 3:Beri diri Anda akses ke pasangan kabel
Matikan daya ke sistem pemanas/pendingin Anda, dan gunakan multimeter Anda untuk memverifikasi bahwa daya dimatikan. Lepaskan termostat dari dasarnya, memperlihatkan kabel. Tambahkan dua kabel tambahan yang terhubung ke terminal pasangan kabel yang Anda pilih pada langkah sebelumnya.
Untuk merapikannya, sebaiknya gunakan kabel yang diakhiri dengan semacam pemutusan cepat di ujung yang lain, sehingga termostat dapat dengan cepat dan aman diputus dari proyek saat diinginkan.
Langkah 4:Pasang sirkuit untuk mengukur tegangan
Ini mungkin bagian paling rumit dari prosesnya. Jelas kami tidak dapat langsung menyambungkan 24 volt AC ke Raspberry Pi – sesuatu perlu memperbaiki dan menurunkan voltase tersebut dan melakukannya dengan aman.
Kita dapat menggunakan optocoupler untuk mencapai hal ini. Optocoupler secara elektrik mengisolasi dua sirkuit terpisah. Dalam kasus kami, kami ingin mengisolasi sistem pemanas/pendingin AC 24 volt dari Raspberry Pi kami.
Saya memilih untuk menggunakan optocoupler HCPL3700 karena termasuk penyearah dan dapat menangani berbagai tegangan. Secara khusus, dibutuhkan AC atau DC sebagai input, mulai dari 5V hingga 240V, dan dapat mengalirkan suplai mulai dari 2V hingga 18V. Persyaratan saat ini cukup kecil untuk menjalankan perangkat langsung dari suplai 3.3V Raspberry Pi.
Skema yang disertakan menunjukkan bagaimana saya memasang HCPL3700 (Anda dapat mengabaikan bagian bawah skema, yang merupakan sensor suhu, untuk saat ini). PENTING:dua resistor 3300 Ohm yang terhubung ke pin input AC harus memiliki daya minimal 1/2 watt. Kedua resistor ini mengatur ambang pemicu optocoupler, yaitu tegangan input di mana ia akan menyala. Untuk detail tentang memilih nilai resistor ini, lihat catatan aplikasi ini.
Penyearah di HCPL3700 memperbaiki input AC, tetapi tidak menghaluskan gelombang sinus yang diperbaiki. Jadi, tanpa penyaringan input lebih lanjut, output logika akan berosilasi dengan cepat, mungkin pada frekuensi tegangan saluran Anda (60 Hz di AS). Untuk menghindari hal ini, kami menempatkan kapasitor di pin DC penyearah. Catatan aplikasi memiliki rincian bagaimana menghitung nilai kapasitor ini; 10 uF, kapasitor 10V minimum sudah cukup.
Seperti banyak IC, HCPL3700 menyarankan untuk menempatkan kapasitor 0,1 uF di pin tegangan suplainya. Terakhir, chip menggunakan keluaran kolektor terbuka, yang berarti chip tersebut hanya mendorong keluarannya rendah; untuk melihat output logika tinggi, kita memerlukan resistor pull-up. Menghitung nilai yang sesuai untuk resistor ini sedikit sulit, karena tergantung pada karakteristik chip dan pin input Pi, tetapi saya menemukan bahwa resistor pull-up 10k Ohm standar berpotensi tidak menghasilkan tegangan yang cukup tinggi. untuk dibaca sebagai logika-tinggi oleh Pi. Jadi, saya menggunakan resistor 8k Ohm (sebenarnya seri 3,3k Ohm dan 4,7k Ohm). Namun, perhitungan ini didasarkan pada skenario terburuk; dalam praktiknya, resistor 10k mungkin berfungsi dengan baik.
Untuk detail lebih lanjut:Log dan Grafik Peristiwa Termostat 24V (Optocoupler + Raspberry Pi)
