Pametni' WiFi sustav za navodnjavanje sa solarnim pogonom: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Ovaj projekt koristi standardne DIY solarne i 12v dijelove sa ebaya, zajedno sa Shelly IoT uređajima i nekim osnovnim programiranjem u openHAB -u za stvaranje domaće, potpuno solarne energije, pametne vrtne mreže i sustava za navodnjavanje.

Izdvajamo sistem:

• Potpuno solarni sistem (dan i noć)
• 3 zonski sistem za navodnjavanje (može biti i više!)
• Potpuno kontrolirano putem WiFi -ja, s Google Home/Alexa integracijom pomoću Shelly RGBW2 uređaja
• 'Pametno' navodnjavanje, koristite postavljeni automatski sistem zalijevanja, s vezama do vremenskog API -ja za provjeru nedavnih padavina.

Zašto ovaj dizajn?

1) Gledao sam sisteme za navodnjavanje za svoj povrtnjak i otkrio da su ili vrlo skupi ili prilično ograničeni u funkciji (samo uključivanje/isključivanje u određeno vrijeme za jedno crijevo).

2) Moj vrt je zaista dug i nema vanjskog napajanja, pa mi se činilo da je postavljanje vrtne mreže od 12 V na solarnu energiju iz moje šupe zabavna (i sigurna!) Ideja za napajanje cijelog kraja vrta)

3) Igrao sam se sa Shelly uređajima i OpenHAB -om i mislio sam da bi bilo zabavno vidjeti što mogu postići!

Supplies

Solarni sistem:

• Solarni panel (120W)
• Baterija (baterija za odmor 130aH)
• Solarni regulator punjenja (30A)
• 12v stabilizator
• Kabliranje

'Pametni' sistem za navodnjavanje:

• Snaga vode / vodoopskrba
• 12v DC pumpa za vodu
• 12v elektromagnetni ventili (3x = 1 po zoni navodnjavanja)
• Vodootporno kućište
• Crevo za navodnjavanje, priključci i crevo
• 5-žični kabel
• Shelly RGBW2

(+standardni predmeti poput alata, kabelskih spojnica, crijeva itd. prema potrebi!)

Moguće je dovršiti mnoge funkcije u projektu pomoću aplikacije Shelly, ali za napredniju logiku automatizacije navodnjavanja koristio sam OpenHAB.

Korak 1: Postavljanje solarnog sistema

Ovaj korak je samo kratko objašnjenje mog postavljanja, postoji mnogo dobrih vodiča o tome kako najbolje postaviti DIY solarni sistem, a glavni cilj ovog Instructable -a je „pametna“vrtna mreža i sistem za navodnjavanje! (Ovaj korak je također opcionalan, možete napajati cijeli sistem putem mrežnog transformatora od 12 V ako imate lak pristup izvoru napajanja i ne želite koristiti solarnu energiju.)

Koristio sam solarni panel od 120 W (eBay ili Amazon), bateriju za slobodno vrijeme od 130aH (može koristiti manji kapacitet, ali preporučujem upotrebu baterije za slobodno vrijeme preko normalne automobilske baterije zbog ciklusa korištenja solarnog sistema poput ovog) i solarnog punjenja od 30A kontrolna jedinica. Možete se odlučiti za manje pojačalo, ali razlika u cijeni je vrlo minimalna i pri napajanju na 12V pojačala se uskoro mogu popeti!

Sam solarni sistem će emitirati niz napona (dokumentacija s mojim modelom kaže od 10,7 V do 14,4 V ovisno o razini napunjenosti baterije i solarnom ulazu). Shelly uređaji koji se koriste u ovom projektu razumno su osjetljivi na napon i trebaju stalno napajanje od 12 V. Da biste to postigli, trebat će vam stabilizator napona, lako dostupan na eBayu. Imam ulaz 8V-40V na izlaz 12V sposoban da prenese 10A. 10A je bio najveći stabilizator koji sam mogao pronaći u ovom rasponu napona, pa će preko ove veze moći izvući samo 10A u jednom trenutku. Uvijek je kasnije moguće priključiti drugi stabilizator kako bi se osiguralo još jedno napajanje od 10A.

Napravio sam brzo probno postavljanje na svom vrtnom stolu kako bih se uvjerio da sve radi u redu prije instalacije. Provjerio sam izlazni napon solarnog regulatora i zaista je bio ~ 13.4V. Nakon što sam spojio stabilizator napona, ponovno sam provjerio i bilo je 12,2 V - pogodno za Shelly RGBW2 i spojio sam ga.

Shelly se odmah pokrenuo i uspio sam ga konfigurirati na svoj WiFi i testirati njegov odgovor - moj prvi IoT uređaj na solarni pogon!

Nakon što je sve bilo testirano i radilo, rastavio sam postavku i premjestio komponente u svoju vrtnu šupu radi potpune instalacije.

Napravio sam osnovni okvir za držanje solarne ploče pod kutom od 40 stupnjeva (najefikasniji je prema jugu na 40 stupnjeva na mojoj lokaciji - provjerite na mreži, postoji mnogo kalkulatora da biste dobili najbolji kut za svoju lokaciju!)

Korak 2: Pametno navodnjavanje - Kućište ventila za navodnjavanje

Prvi korak za stvaranje automatskog pametnog sistema za navodnjavanje je stvaranje sistema za upravljanje ventilom.

Ventili koje sam koristio za ovaj projekt su osnovni, normalno zatvoreni, magnetski ventili 12V DC, 1/2 ". Ovi se lako mogu nabaviti na eBayu relativno jeftino. Dostupne su i različite dimenzije. Koristio sam 1/2" jer postoji mnogo različitih standarda komponente sistema za navodnjavanje koje se mogu koristiti sa ventilom/cijevima ove veličine. Ventili dolaze sa standardnim navojem od 1/2 "sa svake strane, pa će vam trebati odgovarajući priključci koji odgovaraju tipu crijeva/cijevi za navodnjavanje koje želite koristiti.

Budući da električne komponente ventila nisu vodootporne, potrebno vam je vodootporno kućište. Otkrio sam da je Schnider Electric razvodna kutija sa 12 ulaza (195x165x90mm) savršene veličine da stane na 3 ventila koja sam htio koristiti, plus 1/2 vijke na adapterima za crijevo za navodnjavanje od 12 mm koje imam.

Vodim vodu koja teče vodoravno po kutiji, sa napojnim/upravljačkim kabelom koji ulazi kroz dno razvodne kutije kroz otporan na vremenske uvjete.

Korak 3: Pametno navodnjavanje - spajanje ventila na Shelly RGBW2 kontroler

Svaki ventil ima 2 terminala. Na ventilima koje koristim nema razlike u polaritetu, tako da mogu spojiti pozitivno ili negativno na bilo koji terminal. Nema napajanja, ventil je zatvoren. Uključeno, ventil otvoren.

(Napomena, za izgradnju/testiranje ovog dijela sistema, koristio sam standardni 12V istosmjerni transformator (stari LED upravljački program) tako da nisam morao stalno izlaziti u vrt i spajati se na solarno napajanje radi testiranja to).

Završite 3 kabela s 5-žilnog kabela koji dolazi u kutiju s priključcima lopatica odgovarajuće veličine. (Na primjeru fotografije za to se koriste smeđa, crna i siva boja). Jedan kabel (plavi na fotografiji) će se koristiti kao zajednički +ve, tako da jedan kabel završite u odgovarajući višekabelski konektor (koristio sam Wago 221 sa 5 terminala).

Shelly RGBW2 mora biti postavljen na 'Bijeli' način (pod postavkama na kontrolnom ekranu Shelly). To efektivno znači da Shelly radi kao 4 odvojena 12V DC releja (prigušiva).

Izvor napajanja i Shelly trebali bi biti negdje dalje od vode na sigurnom (suhom) mjestu, a spajanje na kućište ventila pomoću 5 -žilnog kabela (moj je dugačak oko 5 m, ide od šupe do povrća). Shelly se nalazi unutar male razvodne kutije otporne na vremenske uvjete unutar moje šupe.

Priključite napajanje prema priloženom dijagramu i trebalo bi izgledati nešto kao na fotografiji. Napomena, rezervni kabel i prostor na Wago-u s 5 terminala služe za povezivanje pumpe.

Korak 4: Pametno navodnjavanje: Spajanje pumpe

Sljedeći korak je povezivanje pumpe. Za moje postavljanje, crpku sam spojio preko kućišta ventila jer sam koristio glavni 5-žilni kabel za izvlačenje struje iz šupe, ali možete jednostavno povezati pumpu odvojeno ako je to prikladnije.

Koristio sam pumpu od 12 V najvećeg protoka koju sam mogao pronaći na ebayu (1000L/h), ali na raspolaganju je mnogo opcija. (Sada imam nekoliko pumpi povezanih na Shelly RGBW2 i otkrio sam da neke pumpe rade samo UKLJUČENO/ISKLJUČENO na 100%, dok druge možete kontrolirati protok pomoću funkcije Shelly prigušivača. To nije važno za sustav navodnjavanja kako želite maksimalni protok, ali može biti važan za karakteristike vode itd.).

Napomena, za razliku od elektromagnetnih ventila, pumpe su osjetljive na polaritet, pa morate osigurati da ste napajanje +ve i -ve spojili na ispravan način.

Nakon što se ovo završi, crpku je potrebno spojiti na ulaze svakog ventila, a svaki ventil dati izlaz iz kutije (kako ne biste poplavili kutiju pri testiranju!).

Ventile možete testirati bez vode uključivanjem/isključivanjem u Shelly RGBW2 sučelju. Trebali biste vidjeti potrošnju energije do ~ 10 W kada su otvoreni (provjerite je li "prigušivač" postavljen na 100% prije uključivanja kanala, čini se da im se ne sviđa ništa osim 100%!). Ako ste ožičili Shelly RGBW2 kako je prikazano na shemi ožičenja, kanali 1-3 trebaju kontrolirati ventile, a kanal 4 pumpu.

Na slici se vidi kako testiram sistem koristeći kantu u kadi za cirkulaciju vode (pumpa je crvena stvar u kanti).

Konačna slika prikazuje kako sam spojio ovu postavku sa kundakom za vodu.

Korak 5: Pametno navodnjavanje: Spajanje Shelly RGBW2

Svi kabeli iz sistema moraju ući u suho područje (s wifi vezom!) Gdje se može smjestiti Shelly RGBW2.

Kablovi trebaju biti spojeni na Shelly prema shemi ožičenja. Odlučio sam se za upotrebu statičkog IP -a na svim svojim Shelly uređajima jer općenito čini vezu stabilnijom.

Korak 6: Pametno navodnjavanje: Kontrolni sistem

Sada kada je sistem podešen, postoje različiti načini na koje možete izabrati kontrolu svog sistema i različiti nivoi koliko 'pametni' želite da bude!

Osnovno: Najosnovniji način kontrole vašeg sistema je putem aplikacije Shelly i izvorne integracije s Google Home ili Alexa. U aplikaciji možete postaviti standardne rasporede za svaki od kanala (pumpa, zona 1, zona 2 itd.) I također ih povezati s glasovnom kontrolom ako želite.

Napredno: Shelly aplikacija vam također omogućuje stvaranje "scena", možete postaviti različite "scene" koje prolaze kroz različite obrasce zalijevanja u različito doba dana itd. U aplikaciji postoji mnogo opcija … budite kreativni!

Zaista pametno

Odlučio sam da želim ići korak dalje. Već koristim OpenHAB za kontrolu većine IoT uređaja u svojoj kući, pa sam postavio vlastitu kontrolu sistema za navodnjavanje koristeći OpenHAB. Priložio sam osnovne datoteke.items.

Sveukupne karakteristike:

• Potpuno automatsko i ručno upravljanje sa stranice nadzorne ploče.
• Google kućna integracija - "Hej Google, započni navodnjavanje". - Pogledajte video.
• Vremenska integracija - Povezao sam se s OpenWeatherMap API -jem kako bih provjerio ukupnu količinu padavina u posljednja 24 sata, a ako je padalo više od 10 mm kiše, ciklus navodnjavanja se ne pokreće automatski
• Navodnjavanje se može odvijati u određeno vrijeme svaki dan, ili promjenjivo sa zalaskom/izlaskom sunca itd.
• Sistem izračunava koliko će se vode koristiti za svaki ciklus navodnjavanja (važno ako koristite kundake koji skupljaju kišnicu poput mene!
• Pritisnite obavijest na telefon da vas upozori kada se pokreće automatsko navodnjavanje.