„Inteligentný“zavlažovací systém riadený solárnou energiou WiFi: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Tento projekt využíva štandardné DIY solárne a 12v diely z ebay, zariadenia Shelly IoT a niektoré základné programovanie v openHAB na vytvorenie domácej, inteligentnej záhradnej elektrickej siete a zavlažovania, ktoré sú napájané výhradne slnečnou energiou.

Hlavné vlastnosti systému:

• Plne solárny systém (deň a noc)
• 3 -zónový zavlažovací systém (môže byť viac!)
• Plne ovládané cez wifi, s integráciou Google Home/Alexa pomocou zariadení Shelly RGBW2
• „Inteligentná“závlaha, pomocou nastaveného automatického zavlažovacieho systému s prepojením na API pre počasie skontrolujte nedávny dážď.

Prečo tento dizajn?

1) Pozrel som sa na zavlažovacie systémy pre svoju zeleninovú záhradu a zistil som, že sú buď veľmi drahé, alebo majú pomerne obmedzenú funkciu (iba zapnutie/vypnutie v stanovenom čase pre jednu hadicu).

2) Moja záhrada je skutočne dlhá a neexistuje žiadne externé napájanie, takže zriadenie solárnej 12 V záhradnej siete z mojej kôlne sa mi zdalo zábavným (a bezpečným!) Nápadom získať energiu na celom vzdialenom konci záhrady)

3) Hral som sa so zariadeniami Shelly a OpenHAB a myslel som si, že by bolo zábavné vidieť, čo môžem dosiahnuť!

Zásoby

Slnečná sústava:

• Solárny panel (120 W)
• Batéria (voľnočasová batéria 130aH)
• Solárny regulátor nabíjania (30A)
• 12v stabilizátor
• Kabeláž

„Inteligentný“zavlažovací systém:

• Waterbutt / Zásobovanie vodou
• 12 V DC vodné čerpadlo
• Solenoidové ventily 12 V (3x = 1 na jednu zavlažovaciu zónu)
• Vodotesné puzdro
• Zavlažovacia hadica, konektory a hadica
• 5-žilový kábel
• Shelly RGBW2

(+štandardné položky ako nástroje, káblové konektory, hadice atď. podľa potreby!)

Mnoho funkcií v projekte je možné dokončiť pomocou aplikácie Shelly, ale pre pokročilejšiu logiku automatizácie zavlažovania používam OpenHAB.

Krok 1: Nastavenie slnečnej sústavy

Tento krok je len rýchlym vysvetlením môjho nastavenia, existuje veľa dobrých sprievodcov o tom, ako najlepšie nastaviť solárny systém pre domácich majstrov, a hlavným cieľom tohto návodu je „inteligentná“záhradná mriežka a zavlažovací systém! (Tento krok je tiež voliteľný, celý systém môžete napájať pomocou 12 V transformátora napájaného zo siete, ak máte ľahký prístup k zdroju energie a nechcete používať slnečnú sústavu.)

Použil som 120W solárny panel (eBay alebo Amazon), 130 -hodinovú voľnočasovú batériu (môže používať menšiu kapacitu, ale vzhľadom na cyklické používanie solárneho systému, ako je tento), odporúčam použiť voľnočasovú batériu nad bežnú automobilovú batériu) kontrolná jednotka. Môžete ísť na menšiu jednotku zosilňovača, ale nákladový rozdiel je veľmi minimálny a pri napájaní 12 V sa zosilňovače môžu čoskoro vyšplhať!

Samotný solárny systém bude produkovať rozsah napätí (dokumentácia k môjmu modelu uvádza 10,7 V až 14,4 V v závislosti od úrovne nabitia batérie a slnečného príkonu). Zariadenia Shelly použité v tomto projekte sú primerane citlivé na napätie a vyžadujú stabilné napájanie 12 V. Aby ste to dosiahli, budete potrebovať stabilizátor napätia, ľahko dostupný na eBay. Mám vstup 8V-40V na výstup 12V schopný prenášať 10A. 10A bol najväčší stabilizátor, aký som mohol v tomto rozsahu napätia nájsť, takže pomocou tohto pripojenia bude možné naraz čerpať iba 10A. Vždy je možné neskôr pripojiť druhý stabilizátor, aby ste zaistili ďalšie napájanie 10A.

Na svojom záhradnom stole som vykonal rýchle testovacie nastavenie, aby som sa pred inštaláciou uistil, že všetko funguje správne. Skontroloval som výstup napätia solárneho regulátora a bol skutočne ~ 13,4V. Po pripojení stabilizátora napätia som znova skontroloval, či je 12,2 V - vhodné pre Shelly RGBW2 a pripojil som ho.

Shelly sa ihneď zapol a ja som ho mohol nakonfigurovať na svoju WiFi a otestovať jej odpoveď - moje prvé zariadenie IoT napájané slnečnou energiou!

Keď bolo všetko testované a fungovalo, rozložil som zariadenie a presťahoval komponenty do svojej záhradnej kôlne na úplnú inštaláciu.

Postavil som základný rám, ktorý drží solárny panel v uhle 40 stupňov (najúčinnejší je južný smer v nadmorskej výške 40 stupňov v mojej polohe - pozrite sa online, existuje veľa kalkulačiek, ktoré vám poskytnú najlepší uhol pre vašu polohu!)

Krok 2: Inteligentné zavlažovanie - teleso zavlažovacieho ventilu

Prvým krokom k vytvoreniu automatizovaného inteligentného zavlažovacieho systému je vytvorenie systému ovládania ventilov.

Ventily, ktoré som použil pre tento projekt, sú základné, normálne uzavreté, 12V DC, 1/2 "solenoidové ventily. Tieto sú ľahko dostupné na eBay relatívne lacno. K dispozícii sú aj rôzne rozmery. Použil som 1/2", pretože existuje mnoho rôznych štandardných komponenty zavlažovacieho systému, ktoré je možné použiť s týmto ventilom/rúrkou tejto veľkosti. Ventily sú vybavené štandardným 1/2 "skrutkovým závitom na každej strane, takže budete potrebovať vhodné príslušenstvo, ktoré zodpovedá typu hadice/zavlažovacej trubice, ktorú chcete použiť.

Pretože elektrické súčasti ventilov nie sú vodotesné, potrebujete vodotesné puzdro. Zistil som, že 12-vstupová rozvodná skrinka Schnider Electric (195 x 165 x 90 mm) bola perfektnou veľkosťou, aby sa zmestili na 3 ventily, ktoré som chcel použiť, plus 1/2 skrutkové adaptéry na 12 mm zavlažovaciu hadicu, ktorú mám.

Bežím, voda tečie vodorovne cez škatuľu, pričom napájací/riadiaci kábel vstupuje cez spodok spojovacej skrinky radosťou odolnou voči počasiu.

Krok 3: Inteligentné zavlažovanie - pripojenie ventilov k ovládaču Shelly RGBW2

Každý ventil má 2 rydlové koncovky. Na ventiloch, ktoré používam, nie je žiadny rozdiel v polarite, takže sa môžem pripojiť kladne alebo záporne na ktorýkoľvek terminál. Nie je napájanie, ventil je zatvorený. Zapnite, ventil je otvorený.

(Poznámka: Na zostavenie/testovanie tejto časti systému som použil štandardný 12 V DC transformátor (starý ovládač LED), aby som nemusel na testovanie stále chodiť von do záhrady a pripájať sa k solárnemu zdroju energie. to).

Ukončite 3 káble z 5-žilového kábla, ktoré prichádzajú do škatule, pomocou konektorov s rýľom príslušnej veľkosti. (Na ukážkovej fotografii sú na to použité hnedá, čierna a šedá). Jeden kábel (modrý na fotografii) bude použitý ako spoločný +ve, takže jeden kábel ukončite do vhodného viackáblového konektora (použil som 5-koncový Wago 221).

Shelly RGBW2 musí byť nastavený na režim „White“(v nastaveniach na obrazovke Shelly control). To efektívne znamená, že Shelly funguje ako 4 samostatné relé 12V (stmievateľné).

Zdroj energie a Shelly by mali byť niekde ďaleko od vody na bezpečnom (suchom) mieste a pripojenie k telesu ventilu pomocou 5 -žilového kábla (môj je dlhý asi 5 m, prechádza z kôlne na zeleninovú náplasť). Shelly je vo vnútri malej spojovacej krabice odolnej voči poveternostným vplyvom v mojej kôlni.

Pripojte napájanie podľa priloženého diagramu a malo by to vyzerať podobne ako na fotografii. Upozorňujeme, že náhradný kábel a priestor na 5-koncovom zariadení Wago slúžia na pripojenie čerpadla.

Krok 4: Inteligentné zavlažovanie: Pripojenie pumpy

Ďalším krokom je pripojenie čerpadla. Pri svojom nastavení som pripojil čerpadlo k telesu ventilu, pretože som použil hlavný 5-žilový kábel na odpojenie napájania z kôlne, ale ak je to pohodlnejšie, čerpadlo by ste mohli ľahko pripojiť samostatne.

Použil som 12V čerpadlo s najvyšším prietokom, aké som mohol nájsť na ebay (1 000 l/h), ale je k dispozícii veľa možností. (K Shelly RGBW2 mám teraz pripojených niekoľko čerpadiel a zistil som, že niektoré čerpadlá fungujú iba ZAP/VYP na 100%, zatiaľ čo iné môžete ovládať prietok pomocou funkcie stmievača Shelly. To nie je dôležité pre zavlažovací systém, ako len chcete. “maximálny prietok, ale môže to byť dôležité pre vodný prvok atď.).

Upozorňujeme, že na rozdiel od solenoidových ventilov sú čerpadlá citlivé na polaritu, preto musíte zaistiť správne pripojenie napájania +ve a -ve.

Akonáhle je toto dokončené, čerpadlo musí byť pripojené k vstupom každého ventilu a každý ventil musí mať výstup z krabice (aby ste krabicu pri testovaní nezaplavili!).

Ventily môžete testovať bez vody ich zapnutím/vypnutím v rozhraní Shelly RGBW2. Keď sú otvorené, mali by ste vidieť spotrebu energie až ~ 10 W (pred zapnutím kanála sa uistite, že je „stmievač“nastavený na 100%, zdá sa, že sa im nepáči nič iné ako 100%!). Ak ste zapojili Shelly RGBW2 podľa schémy zapojenia, kanály 1-3 by mali ovládať ventily a kanál 4 čerpadlo.

Obrázok ukazuje, ako testujem systém pomocou vedra vo svojom kúpeli na cirkuláciu vody okolo (čerpadlo je červená vec vo vedre).

Záverečný obrázok ukazuje, ako som toto nastavenie pripojil k svojmu zadku na zásobovanie vodou.

Krok 5: Inteligentné zavlažovanie: Pripojenie Shelly RGBW2

Všetky káble zo systému musia prísť do suchého priestoru (s pripojením wifi!), Kde je možné umiestniť Shelly RGBW2.

Káble by mali byť pripojené k Shelly podľa schémy zapojenia. Rozhodol som sa používať statickú IP na všetkých svojich zariadeniach Shelly, pretože vo všeobecnosti robí pripojenie stabilnejším.

Krok 6: Inteligentné zavlažovanie: riadiaci systém

Teraz, keď je systém nastavený, existujú rôzne spôsoby, ktorými môžete ovládať svoj systém, a rôzne úrovne toho, ako inteligentný chcete, aby bol!

Základné: Najzákladnejší spôsob ovládania systému je prostredníctvom aplikácie Shelly a natívnej integrácie s domovskou stránkou Google alebo Alexa. V aplikácii môžete nastaviť štandardné plány pre každý z kanálov (pumpa, zóna 1, zóna 2 atď.) A tiež ich pripojiť k hlasovému ovládaniu, ak si to želáte.

Advance: Aplikácia Shelly vám tiež umožňuje vytvárať „scény“, môžete nastaviť rôzne „scény“, ktoré prechádzajú rôznymi vzormi zavlažovania v rôznych denných dobách atď. V aplikácii je veľa možností … buďte kreatívni!

Naozaj múdre

Rozhodol som sa, že chcem ísť ešte o krok ďalej. OpenHAB už používam na ovládanie väčšiny zariadení IoT vo svojom dome, a tak si pomocou OpenHAB nastavujem vlastné ovládanie zavlažovacieho systému. K tomuto pokynu som pripojil základné súbory.items.rules a.sitemap, aby som vám pomohol, ak by ste chceli nastaviť niečo podobné.

Celkové vlastnosti:

• Plne automatické a manuálne ovládanie zo stránky palubnej dosky.
• Domáca integrácia Google - „Hey Google, Start Irrigation“. - Pozrite si video.
• Integrácia počasia - pripojil som sa k rozhraniu OpenWeatherMap API, aby som skontroloval celkový úhrn zrážok za posledných 24 hodín, a ak pršalo viac ako 10 mm, zavlažovací cyklus sa nespustí automaticky
• Zavlažovanie sa môže vyskytovať každý deň v nastavenom čase alebo premenlivo pri západe/východe slnka atď.
• Systém vypočíta, koľko vody sa použije na každý zavlažovací cyklus (dôležité, ak používate vodné toky, ktoré zbierajú dažďovú vodu ako ja!
• Stlačením oznámenia do telefónu vás upozorní, keď sa chystá automatické zavlažovanie.