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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

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

Glavne značajke sustava:

• Potpuno solarni sustav (dan i noć)
• Sustav za navodnjavanje u 3 zone (može biti i više!)
• Potpuno kontrolirano WiFi mrežom, s Google Home/Alexa integracijom pomoću Shelly RGBW2 uređaja
• 'Pametno' navodnjavanje, koristite postavljeni automatski sustav zalijevanja, s vezama na vremenski API za provjeru nedavne jeseni.

Zašto ovaj dizajn?

1) Gledao sam sustave 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 je vrt jako dug i nema vanjskog napajanja, pa mi se postavljanje vrtne mreže od 12 V na solarnu energiju iz moje šupe činilo kao 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!

Pribor

Sunčev sustav:

• Solarni panel (120 W)
• Baterija (baterija za slobodno vrijeme 130aH)
• Solarni regulator punjenja (30A)
• Stabilizator 12v
• Kabliranje

'Pametni' sustav za navodnjavanje:

• Snaga vode / Opskrba vodom
• 12v DC pumpa za vodu
• 12v elektromagnetni ventili (3x = 1 po zoni navodnjavanja)
• Vodootporno kućište
• Crijevo za navodnjavanje, priključci i crijevo
• 5-žilni 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 sustava

Ovaj korak je samo kratko objašnjenje mog postavljanja, postoji mnogo dobrih vodiča o tome kako najbolje postaviti DIY solarni sustav, a glavni cilj ovog Instructablea je 'Pametna' vrtna mreža i sustav za navodnjavanje! (Ovaj korak je također neobavezan, možete napajati cijeli sustav putem mrežnog transformatora od 12 V ako imate jednostavan pristup izvoru napajanja i ne želite koristiti solarnu energiju.)

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

Sam solarni sustav izlazit će u rasponu 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 8V-40V ulaz na 12V izlaz sposoban nositi 10A. 10A je bio najveći stabilizator koji sam mogao pronaći u ovom rasponu napona, pa ću 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 je sve radilo dobro prije instalacije. Provjerio sam naponski izlaz solarnog regulatora i on je doista bio ~ 13,4V. Nakon što sam priključio stabilizator napona, ponovno sam provjerio i bilo je 12,2 V - prikladno za Shelly RGBW2 i spojio sam ga.

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

Nakon što je sve isprobano i radilo, rastavio sam postav i komponente premjestio u vrtnu šupu radi potpune instalacije.

Izgradio sam osnovni okvir za držanje solarne ploče pod kutom od 40 stupnjeva (najučinkovitije je okrenuto 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 automatiziranog pametnog sustava za navodnjavanje je stvaranje sustava za upravljanje ventilom.

Ventili koje sam koristio za ovaj projekt su osnovni, normalno zatvoreni, 12V DC, 1/2 "elektromagnetni ventili. Oni se lako mogu nabaviti na eBayu relativno jeftino. Dostupne su i različite dimenzije. Koristio sam 1/2" jer postoji mnogo različitih standarda komponente sustava za navodnjavanje koje se mogu koristiti s ventilom/cijevima ove veličine. Ventili dolaze sa standardnim navojem od 1/2 "sa svake strane, pa će vam trebati odgovarajuća oprema koja odgovara vrsti crijeva/cijevi za navodnjavanje koju želite koristiti.

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

Trčim, voda teče vodoravno po kutiji, s napojnim/upravljačkim kabelom koji ulazi kroz dno razvodne kutije kroz 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, pa mogu spojiti pozitivan ili negativan spoj na bilo koji terminal. Nema napajanja, ventil je zatvoren. Uključeno, ventil otvoren.

(Napomena, za izgradnju/testiranje ovog dijela sustava, 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).

Prekinite 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) koristit će se kao zajednički +ve, tako da jedan kabel završite u odgovarajući višekabelski priključak (koristio sam Wago 221 s 5 terminala).

Shelly RGBW2 mora biti postavljen na 'Bijeli' način (pod postavkama na kontrolnom zaslonu Shelly). To učinkovito 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 povrtnjaka). Shelly se nalazi unutar male razvodne kutije otporne na vremenske uvjete unutar moje šupe.

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

Korak 4: Pametno navodnjavanje: Spajanje crpke

Sljedeći korak je spajanje 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 crpki spojenih na Shelly RGBW2 i otkrio sam da neke crpke rade samo UKLJUČENO/ISKLJUČENO na 100%, dok druge možete kontrolirati protok pomoću funkcije Shelly prigušivača. To nije važno za sustav navodnjavanja jer samo želite ' maksimalni protok, ali može biti važan za značajku vode itd.).

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

Nakon što se to dovrši, crpku je potrebno spojiti na ulaze svakog ventila, a svaki ventil dati izlaz iz kutije (tako da ne ispunite kutiju tijekom testiranja!).

Ventile možete testirati bez vode uključivanjem/isključivanjem na Shelly RGBW2 sučelju. Trebali biste vidjeti da se potrošnja energije povećava 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 crpku.

Na slici je prikazano testiranje sustava pomoću kante u mojoj kadi za cirkulaciju vode (crpka je crvena stvar u kanti).

Konačna slika prikazuje kako sam spojio ovu postavku sa stražnjicom za opskrbu vodom.

Korak 5: Pametno navodnjavanje: Spajanje Shelly RGBW2

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

Kablovi trebaju biti spojeni na Shelly prema shemi ožičenja. Odlučio sam koristiti statički IP na svim svojim Shelly uređajima jer to općenito čini vezu stabilnijom.

Korak 6: Pametno navodnjavanje: sustav upravljanja

Sada kada je sustav postavljen, postoje različiti načini na koje možete izabrati kontrolu svog sustava i različite razine koliko 'pametni' želite da bude!

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

Napredno: Shelly aplikacija također vam 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 sustava za navodnjavanje pomoću OpenHAB -a. Priložio sam osnovne datoteke.items.

Sveukupne značajke:

• Potpuno automatsko i ručno upravljanje sa stranice nadzorne ploče.
• Google home integracija - "Hey Google, Start Irrigation". - Pogledajte video.
• Vremenska integracija - povezao sam se s OpenWeatherMap API -jem kako bih provjerio ukupnu količinu oborina 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.
• Sustav izračunava koliko će se vode potrošiti za svaki ciklus navodnjavanja (važno ako koristite vodene kundake koji skupljaju kišnicu poput mene!
• Pritisnite obavijest na telefon da vas upozori kada se pokreće automatsko navodnjavanje.