Sistem de irigare controlat prin WiFi „inteligent” cu energie solară: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Acest proiect folosește piese solare DIY standard și 12v de pe ebay, împreună cu dispozitive Shelly IoT și câteva programe de bază în openHAB pentru a crea o rețea inteligentă de grădină și o instalație inteligentă de grădină și de irigare.

Repere ale sistemului:

• Sistem complet alimentat cu energie solară (zi și noapte)
• Sistem de irigare cu 3 zone (poate fi mai mult!)
• Complet controlat prin wifi, cu integrare Google Home / Alexa utilizând dispozitive Shelly RGBW2
• Irigare „inteligentă”, utilizați un sistem de udare automată setat, cu legături către API-ul meteo pentru a verifica căderile recente de ploaie.

De ce acest design?

1) M-am uitat la sistemele de irigații pentru grădina mea de legume și am constatat că acestea erau fie foarte scumpe, fie destul de limitate în funcție (doar pornit / oprit la un moment stabilit pentru un singur furtun).

2) Grădina mea este cu adevărat lungă și nu există energie externă, așa că înființarea unei rețele de grădină cu energie solară de 12 v din magazia mea a părut o idee distractivă (și sigură!) Pentru a obține energie peste tot în capătul grădinii)

3) M-am jucat cu dispozitivele Shelly și OpenHAB și m-am gândit că ar fi distractiv să văd ce aș putea realiza!

Provizii

Sistem solar:

• Panou solar (120W)
• Baterie (baterie de agrement 130aH)
• Controler de încărcare solară (30A)
• Stabilizator 12v
• Cablarea

Sistem de irigare „inteligent”:

• Apă / Apă
• Pompa de apa 12V DC
• Electrovane de 12v (3x = 1 per zonă de irigare)
• Carcasă impermeabilă
• Furtun de irigare, conectori și furtun
• Cablu cu 5 nuclee
• Shelly RGBW2

(+ articole standard precum scule, conectori de cablu, furtunuri etc., după cum este necesar!)

Este posibil să se finalizeze multe dintre funcțiile din proiect folosind aplicația Shelly, dar pentru logica de automatizare mai avansată a irigației am folosit OpenHAB.

Pasul 1: Configurarea sistemului solar

Acest pas este doar o explicație rapidă a configurării mele, există multe ghiduri bune despre cum să configurați cel mai bine un sistem solar DIY și obiectivul principal al acestui instructabil este rețeaua de grădină și sistemul de irigare „Smart”! (Acest pas este, de asemenea, opțional, puteți alimenta întregul sistem printr-un transformator de 12V alimentat de la rețea dacă aveți acces ușor la o sursă de alimentare și nu doriți să utilizați energia solară.)

Am folosit un panou solar de 120W (eBay sau Amazon), o baterie de agrement de 130aH (poate folosi o capacitate mai mică, dar recomand să folosiți o baterie de agrement peste o baterie normală de mașină datorită utilizării ciclului a unui sistem solar ca acesta) și o încărcare solară de 30A Unitatea de comandă. Puteți opta pentru o unitate Amp mai mică, dar diferența de cost este foarte minimă și atunci când consumați putere la 12V, Amperii pot urca în curând!

Sistemul solar în sine va produce o serie de tensiuni (documentația cu modelul meu spune de la 10,7V la 14,4V, în funcție de nivelul de încărcare a bateriei și de intrarea solară). Dispozitivele Shelly utilizate în acest proiect sunt în mod rezonabil sensibile la tensiune și au nevoie de o alimentare constantă de 12V. Pentru a realiza acest lucru, veți avea nevoie de un stabilizator de tensiune, ușor disponibil pe eBay. Am o intrare de 8V-40V la o ieșire de 12V capabilă să transporte 10A. 10A a fost cel mai mare stabilizator pe care l-am putut găsi în acest domeniu de tensiune, așa că va fi capabil să tragă 10A doar o singură dată prin această conexiune. Este întotdeauna posibil să conectați un al doilea stabilizator mai târziu pentru a furniza o altă sursă de alimentare de 10A.

Am făcut o testare rapidă pe masa de grădină pentru a mă asigura că totul funcționează bine înainte de instalare. Am verificat tensiunea de ieșire a regulatorului solar și era într-adevăr ~ 13,4V. Odată ce stabilizatorul de tensiune a fost conectat, am verificat din nou și acesta a fost de 12,2 V - potrivit pentru Shelly RGBW2 și l-am conectat.

Shelly s-a alimentat imediat și am putut să-l configurez pe WiFi-ul meu și am testat răspunsul - primul meu dispozitiv IoT alimentat cu energie solară!

Odată ce totul a fost testat și a funcționat, am desfăcut configurarea și am mutat componentele în magazia de grădină pentru o instalare completă.

Am construit un cadru de bază pentru a menține panoul solar la un unghi de 40 de grade (cel mai eficient este orientat spre sud la 40 de grade altitudine la locația mea - verificați online, există multe calculatoare pentru a obține cel mai bun unghi pentru locaitonul dvs.!)

Pasul 2: Irigare inteligentă - Carcasă supapă de irigare

Primul pas pentru crearea sistemului automat de irigare inteligentă este crearea unui sistem de control al supapelor.

Supapele pe care le-am folosit pentru acest proiect sunt electrovalve de bază, normal închise, 12V DC, 1/2 ". Acestea sunt ușor de obținut de la eBay relativ ieftin. Sunt disponibile și dimensiuni diferite. Am folosit 1/2", deoarece există multe standarde diferite componente ale sistemului de irigare care pot fi utilizate cu această dimensiune supapă / tub. Supapele vin cu un filet standard de 1/2 "pe fiecare parte, astfel încât veți avea nevoie de fitinguri adecvate pentru a se potrivi tipului de furtun / tub de irigare pe care doriți să îl utilizați.

Deoarece componentele electrice ale supapelor nu sunt impermeabile, aveți nevoie de o carcasă rezistentă la apă. Am constatat că cutia de joncțiune cu 12 intrări Schnider Electric (195x165x90mm) avea dimensiunea perfectă pentru a se potrivi celor 3 supape pe care voiam să le folosesc, plus șurubul de 1/2 de pe adaptoare pentru furtunul de irigare de 12mm pe care îl am.

Funcționez apa curge orizontal peste cutie, cu cablul de alimentare / control care intră prin partea inferioară a cutiei de joncțiune printr-un fericit rezistent la intemperii.

Pasul 3: Irigare inteligentă - Conectarea supapelor la controlerul Shelly RGBW2

Fiecare supapă are 2 borne de pică. Pe supapele pe care le folosesc nu există nicio diferență de polaritate, așa că mă pot conecta pozitiv sau negativ la oricare dintre terminale. Fără putere, supapa este închisă. Porniți, supapa este deschisă.

(Notă, pentru construirea / testarea acestei părți a sistemului, am folosit un transformator standard de 12V DC (vechi driver LED), astfel încât să nu trebuiască să mă duc în grădină și să mă conectez la sursa de alimentare solară pentru a testa aceasta).

Terminați 3 dintre cablurile de la cablul cu 5 miezuri care intră în cutie cu conectori pică de dimensiuni adecvate. (În fotografia de exemplu, maro, negru și gri sunt utilizate pentru acest lucru). Un cablu (albastru în fotografie) va fi folosit ca comun + ve, deci terminați un cablu într-un conector multi-cablu adecvat (am folosit un terminal 5 Wago 221).

Shelly RGBW2 trebuie setat la modul „Alb” (în setările din ecranul de control Shelly). Acest lucru înseamnă efectiv că Shelly funcționează ca 4 relee separate de 12V DC (reglabile).

Sursa de energie și Shelly ar trebui să fie undeva departe de apă într-un loc sigur (uscat) și conexiunea realizată la carcasa supapei folosind cablul cu 5 miezuri (al meu are aproximativ 5 m lungime, mergând de la magazie la legume). Shelly se află într-o mică cutie de joncțiune rezistentă la intemperii în interiorul magaziei mele.

Conectați puterea conform schemei atașate și ar trebui să arate ca în fotografie. Rețineți, cablul de rezervă și spațiul de pe Wago cu 5 terminale sunt pentru conectarea pompei.

Pasul 4: Irigare inteligentă: Conectarea pompei

Următorul pas este conectarea pompei. Pentru configurarea mea, am conectat pompa prin carcasa supapei, deoarece am folosit cablul principal cu 5 miezuri pentru a scoate curentul din magazie, dar puteți conecta cu ușurință pompa separat dacă este mai convenabil.

Am folosit cea mai mare pompă de 12V pe care am găsit-o pe eBay (1000L / h), dar există multe opțiuni disponibile. (Am mai multe pompe conectate la Shelly RGBW2 acum și am constatat că unele pompe funcționează ON / OFF doar la 100%, în timp ce altele puteți controla debitul folosind funcția Shimmer dimmer. Acest lucru nu este important pentru sistemul de irigare așa cum doriți doar ' debit maxim, dar poate fi important pentru o caracteristică de apă etc.).

Rețineți, spre deosebire de electrovalve, pompele SUNT sensibile la polaritate, deci trebuie să vă asigurați că conectați alimentarea + ve și -ve în mod corect.

Odată ce acest lucru este complet, pompa trebuie conectată la intrările fiecărei supape și fiecare supapă oferă o ieșire din cutie (astfel încât să nu inundați cutia atunci când testați!).

Puteți testa supapele fără apă, pornindu-le / oprindu-le în interfața Shelly RGBW2. Ar trebui să vedeți consumul de energie crescând până la ~ 10W atunci când sunt deschise (asigurați-vă că „dimmer” este setat la 100% înainte de a porni canalul, nu par să le placă decât 100%!). Dacă ați conectat Shelly RGBW2 așa cum se arată în schema de conectare, canalele 1-3 ar trebui să controleze supapele și canalul 4 al pompei.

Imaginea mă arată testând sistemul folosind o găleată în baia mea pentru a circula apa în jur (pompa este chestia roșie din găleată).

Imaginea finală arată cum am conectat această configurație la capătul meu de apă pentru alimentarea cu apă.

Pasul 5: Irigare inteligentă: conectarea Shelly RGBW2

Toate cablurile din sistem trebuie să intre într-o zonă uscată (cu conectivitate wifi!) În care poate fi adăpostit Shelly RGBW2.

Cablurile trebuie conectate până la Shelly conform schemei de cablare. Am ales să folosesc un IP static pe toate dispozitivele mele Shelly, deoarece în general face conexiunea mai stabilă.

Pasul 6: Irigare inteligentă: sistem de control

Acum că sistemul este configurat, există diferite moduri în care puteți alege să vă controlați sistemul și diferite niveluri de cât de „inteligent” doriți să fie!

De bază: Cel mai simplu mod de a vă controla sistemul este prin aplicația Shelly și integrarea nativă cu Google Home sau Alexa. În aplicație puteți configura programări standard pentru fiecare canal (Pump, Zone 1, Zone 2 etc) și le puteți conecta la controlul vocal, dacă doriți.

Avans: aplicația Shelly vă permite, de asemenea, să creați „scene”, puteți configura diverse „scene” care rulează prin diferite modele de udare în diferite momente ale zilei etc. Există multe opțiuni în aplicație … fii creativ!

Foarte inteligent

Am decis că vreau să fac un pas mai departe. Folosesc deja OpenHAB pentru a controla majoritatea dispozitivelor IoT din casa mea, așa că îmi configurez propriul control al sistemului de irigare folosind OpenHAB. Am atașat fișierele.items.rules și.sitemap de bază la acest instructabil pentru a vă ajuta dacă doriți să configurați ceva similar.

Caracteristici generale:

• Control complet automat și manual de pe pagina tabloului de bord.
• Integrare Google la domiciliu - „Hei Google, începe irigarea”. - Vezi video.
• Integrare meteo - M-am conectat la OpenWeatherMap API pentru a verifica precipitațiile totale din ultimele 24 de ore și dacă a plouat mai mult de 10 mm, ciclul de irigare nu se execută automat
• Irigarea poate avea loc la o oră stabilită în fiecare zi, sau variabilă cu apusul / răsăritul etc.
• Sistemul calculează cât de multă apă va fi utilizată pentru fiecare ciclu de irigație (important dacă utilizați fântâni de apă care colectează apă de ploaie ca mine!
• Apăsați notificarea pe telefon pentru a vă avertiza când irigarea automată este pe cale să se execute.