Alimentación del termostato doméstico mediante una conexión estándar de cuatro hilos

Question

Estoy empezando un proyecto para construir un termostato casero para mi aire acondicionado. Tengo el cable de termostato estándar de cuatro hilos, con etiquetas Rc / G / W / Y donde un hilo (Rc) lleva una fuente de alimentación de 24 VCA, y otros tres hilos (verde, blanco y amarillo) se usan para señalización. No tengo el quinto, "común", alambre que algunos sistemas tienen.

Los termostatos electrónicos comerciales están alimentados (incluso los termostatos de cuatro hilos), lo que implica que hay alguna forma de alimentar un termostato de esta manera aunque no haya una vía de retorno de corriente.

Tirar un nuevo cable común desde la unidad AC hasta donde están los cables de control no es práctico. ¿De qué otra forma puedo alimentar mi proyecto de termostato electrónico? ¿Cómo se alimentan las unidades comerciales? Agradecería cualquier ayuda.

Answer 1

Es probable que tenga una conexión de termostato de cuatro o cinco hilos. Los cables estarán etiquetados como R, W, Y, G y/o C. R (rojo) transporta la corriente de 24 VCA. C (azul) es el retorno neutro. W (blanco), Y (amarillo) y G (verde) transportan señales. A veces, en lugar de R aparecen Rh y/o Rc (que significan "calefacción roja" y "refrigeración roja"). Fíjate en un punto común de confusión: Rc es no C pero es otra línea de alimentación de 24 VCA que se utiliza para señalizar la refrigeración en sistemas de doble transformador.

Un termostato típico de 24 V solicita calor cerrando un relé entre R y W. Esto permite que fluya la corriente, que se recibe en el horno y desencadena la secuencia de arranque. Del mismo modo, el cierre de un relé entre R e Y inicia la refrigeración, y el cierre de un relé entre R y G normalmente enciende el ventilador.

Si tienes suerte, dispones de un quinto cable, C de común, que te permite extraer energía del cable R como en un circuito normal. De la lectura de su mensaje, parece que usted no tiene este cable.

Si no tienes un cable C, tu sistema necesita otra forma de extraer o almacenar energía. La mayoría de los termostatos tienen un par de pilas AAA. Los termostatos realmente antiguos utilizaban interruptores de mercurio en una tira bimetálica y no necesitaban ningún tipo de alimentación de control.

Algunos termostatos inteligentes tienen pilas internas recargables que se recargan durante un ciclo de alimentación, es decir, si fluye una corriente de R a W, esa corriente puede hacer trabajo en el termostato para cargar la pila. Esto tiene consecuencias inesperadas: imagina que te dicen que la batería del termostato se está agotando y tienes que encender el ventilador.

Por último, también he oído hablar de configuraciones que "piratean" el protocolo de cuatro hilos, conectando un dispositivo independiente en el propio horno. El dispositivo final del horno proporciona la señal esperada de 24 V de cuatro hilos a la placa de control del horno, pero utiliza un protocolo diferente para comunicarse con el termostato de la casa. Estos utilizan los cuatro hilos del cable del termostato de forma diferente: dos para la alimentación y dos para la señal, (o posiblemente la alimentación y la señal en los mismos cables) aunque no conozco los detalles del protocolo de comunicación.

Pero sin algunos un cable que lleve una línea y un neutro reales (o un V+ y un V- reales para 24 VCC) no puedes alimentar tu dispositivo a través de la pared.

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Una advertencia: algunos sistemas funcionan de forma diferente. He descrito el protocolo de señalización estándar de 24 VCA porque es el más común y tu mensaje da a entender que eso es lo que tienes, pero algunos sistemas funcionan a alta tensión o a niveles de milivoltios. Tendrás que determinar qué tipo tienes; si no tienes el tipo de 24 VCA, entonces nada de este post es aplicable.

Answer 2

SI

• Puede quitar o puentear el termostato final de CA
• Su seguro no se ve afectado por las modificaciones (que están diseñadas para ser totalmente seguras)
• Te parece bien proporcionar una pequeña cantidad de electrónica (o incluso sólo electromecánica) en ambos extremos del cableado.
• No le importa que el uso del cableado no sea estándar

ENTONCES

Sólo es cuestión de hacerlo [tm].
Esto es paralelo a la respuesta de MattS - upvote su si esto transmite información adicional.

Un enfoque de varios.
La alimentación y la toma de tierra (o CA de dos hilos) se suministran a través de dos cables. Esto alimenta tanto las características de CA y cualquier equipo de control en la unidad de CA

Las "señales" que transmiten la aplicación de energía se transmiten por los otros dos hilos. Dos hilos pueden cambiar 4 estados utilizando niveles estáticos de CC. (On-On, On-Off, Off-On, Off-Off). Esto podría utilizarse para controlar 2 relés o interruptores electrónicos.

Si desea más estados de señal a la CA o requiere información de la C retroalimentado entonces usted podría agregar un protocolo de señalización simple. Por ejemplo, un UART muy básico puede enviar hasta 8 señales digitales en cada sentido con dos cables.

Utilizando, por ejemplo, un Arduino en cada extremo y un programa muy sencillo, se puede hacer todo lo que se quiera. Tenga en cuenta que el uso de la electrónica programada intriduce un pequeño riesgo de fallo de señalización. En el peor de los casos, si no se gestiona correctamente, podría, por ejemplo, encender el horno constantemente. Es relativamente fácil y muy común añadir funciones a prueba de fallos para que el sistema se recupere de forma invisible de cualquier error y, en el peor de los casos, se apague de forma segura.

Hacer lo anterior requiere algo de diseño y construcción. La gente de aquí estará encantada de proporcionar una buena orientación (o un circuito completo) si es de interés.
Se requeriría una descripción precisa de cuáles son sus funciones de cable actuales.

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Basándose en esta magnífica descripción Qué significan todas esas letras en el cableado del termostato tus cables son (o deberían ser:

Rc (Rojo) - Alimentación - 24V AC. En este caso Rc === R.

• Si sólo tienes un cable R, es el responsable de alimentar todo tu sistema de climatización (mediante el uso de un transformador). Si tiene un cable R y un cable Rc, el primero alimenta la calefacción y el segundo la refrigeración (utilizando dos transformadores distintos). Si, por ejemplo, tiene un cable R y un cable Rc, el cable R controla el sistema de calefacción.

G - Ventilador

• G: Este cable controla el ventilador, que se encarga de impulsar el aire caliente o frío a través de todas las rejillas de ventilación de la casa. No es un cable de tierra.

Y - Refrigeración

• Y, Y1, Y2: Cada vez que el termostato pide refrigeración, el cable Y se utiliza para enviar una señal al sistema de climatización indicándole que ponga en marcha el aire acondicionado. Los cables Y1 e Y2 pueden utilizarse en su lugar si tiene un sistema de dos etapas. (es decir, un nivel alto para los días extremadamente calurosos o fríos, y un nivel bajo para los días templados).

W - Calefacción

• W, W1, W2: Al igual que el cable Y, los cables W controlan el aspecto de calefacción de su sistema.

Cómo controlan el sistema las señales anteriores

Respuesta de Greg Garrisons en Quora aquí proporciona este diagrama al que he añadido elementos relacionados con las preguntas.

Esto explica cómo puede funcionar un sistema sin retorno de energía "común". Si el termostato es electromecánico y no necesita alimentación, no es necesario el cable "C" común.
En su lugar, el cable de alimentación R es efectivamente de alimentación común y la alimentación de los 3 relés se aplica según sea necesario para conmutar la alimentación a sus respectivas cargas.

¿Cómo hacer que funcione el nuevo sistema?

La forma "fácil" es alimentar el termostato con una fuente independiente.
Los cables a la CA funcionan como antes.

Para alimentar el termostato desde el cable de CA:

"Roba" un cable de tu elección para que actúe como cable C en el diagrama siguiente.

Ahora tienes 2 cables para implementar 3 funciones.
SI quieres que todo esté disponible de forma independiente, entonces necesitas algo "ligeramente inteligente".

Sin embargo, si no desea que funcionen nunca, por ejemplo, el compresor y el calefactor a la vez, tiene 4 estados posibles: Todo apagado / Sólo ventilador / Ventilador y calefactor / Ventilador y compresor. No se puede conseguir calefactor o compresor sin ventilador encendido. Si se desea esto, se necesita una solución "más inteligente".

Enviando tensión a dos nuevos relés en el extremo AC en los dos hilos de señal disponibles se pueden conseguir los estados 00, 01, 10, 11 y con juegos de contactos multipolares conseguir las opciones anteriores.

Se puede conseguir una selección totalmente flexible de la solución soplante/calefactor/compresor utilizando varios niveles de tensión por cable de señal o señalización digital.

Si la alimentación remota del termostato no es posible, el uso de un Arduino en cada extremo hace que la solución Arduino sea atractiva.