Solární napájený „inteligentní“WiFi řízený zavlažovací systém: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Tento projekt využívá standardní DIY solární a 12v díly z ebay, zařízení Shelly IoT a některé základní programování v openHAB k vytvoření domácí, plně solární, inteligentní zahradní energetické sítě a nastavení zavlažování.

Nejdůležitější vlastnosti systému:

• Plně solární systém (ve dne i v noci)
• 3zónový zavlažovací systém (může být více!)
• Plně wifi, s integrací Google Home/Alexa pomocí zařízení Shelly RGBW2
• 'Inteligentní' zavlažování, použijte nastavený automatický zavlažovací systém s odkazy na počasí API pro kontrolu nedávného deště.

Proč tento design?

1) Díval jsem se na zavlažovací systémy pro svou zeleninovou zahradu a zjistil jsem, že jsou buď velmi drahé, nebo mají poměrně omezenou funkci (pouze zapnutí/vypnutí v nastaveném čase pro jednu hadici).

2) Moje zahrada je opravdu dlouhá a neexistuje žádné externí napájení, takže nastavení solární 12v zahradní mřížky z mé kůlny vypadalo jako zábavný (a bezpečný!) Nápad, jak získat energii na vzdáleném konci zahrady)

3) Hrál jsem si se zařízeními Shelly a OpenHAB a řekl jsem si, že by bylo zábavné sledovat, čeho bych mohl dosáhnout!

Zásoby

Sluneční Soustava:

• Solární panel (120 W)
• Baterie (130aH volnočasová baterie)
• Solární regulátor nabíjení (30A)
• 12v stabilizátor
• Kabeláž

„Inteligentní“zavlažovací systém:

• Waterbutt / Zásobování vodou
• Vodní čerpadlo 12 V DC
• Solenoidové ventily 12 V (3x = 1 na zavlažovací zónu)
• Vodotěsné pouzdro
• Zavlažovací hadice, konektory a hadice
• 5žilový kabel
• Shelly RGBW2

(+standardní položky jako nářadí, kabelové konektory, hadice atd. podle potřeby!)

Je možné dokončit mnoho funkcí v projektu pomocí aplikace Shelly, ale pro pokročilejší logiku automatizace zavlažování používám OpenHAB.

Krok 1: Nastavení sluneční soustavy

Tento krok je pouze rychlým vysvětlením mého nastavení, existuje mnoho dobrých návodů, jak nejlépe nastavit solární systém pro kutily a hlavním cílem tohoto Instructable je „chytrá“zahradní mřížka a zavlažovací systém! (Tento krok je také volitelný, celý systém můžete napájet pomocí 12 V transformátoru napájeného ze sítě, pokud máte snadný přístup ke zdroji energie a nechcete používat sluneční energii.)

Použil jsem 120W solární panel (eBay nebo Amazon), volnočasovou baterii 130aH (může používat menší kapacitu, ale doporučuji použít volnočasovou baterii přes normální autobaterii kvůli cyklickému používání solárního systému, jako je tento) a 30A solární nabíjení řídící jednotka. Můžete jít na menší zesilovač, ale rozdíl v nákladech je velmi minimální a při odebírání energie na 12V se zesilovače brzy mohou vyšplhat!

Samotný solární systém bude produkovat řadu napětí (dokumentace k mému modelu uvádí 10,7 V až 14,4 V v závislosti na úrovni nabití baterie a slunečním příkonu). Zařízení Shelly použitá v tomto projektu jsou přiměřeně citlivá na napětí a potřebují stabilní napájení 12 V. Abyste toho dosáhli, budete potřebovat stabilizátor napětí, snadno dostupný na eBay. Mám vstup 8V-40V na výstup 12V schopný přenášet 10A. 10A byl největší stabilizátor, který jsem v tomto napěťovém rozsahu našel, takže pomocí tohoto připojení bude možné čerpat pouze 10 A v jednom okamžiku. Vždy je možné později připojit druhý stabilizátor a zajistit tak další 10A napájení.

Udělal jsem rychlé testovací nastavení na svém zahradním stole, abych se ujistil, že vše funguje správně před instalací. Zkontroloval jsem napěťový výstup solárního regulátoru a byl skutečně ~ 13,4V. Jakmile byl připojen stabilizátor napětí, znovu jsem zkontroloval a bylo to 12,2 V - vhodné pro Shelly RGBW2 a připojil jsem ho.

Shelly se okamžitě zapnul a já jsem ho mohl nakonfigurovat na svou WiFi a otestovat její odezvu - moje první zařízení IoT napájené solární energií!

Jakmile bylo vše vyzkoušeno a fungovalo, rozebral jsem nastavení a přesunul komponenty do své zahradní kůlny pro plnou instalaci.

Postavil jsem základní rám, který drží solární panel v úhlu 40 stupňů (nejúčinnější je jižní orientace v nadmořské výšce 40 stupňů v mé lokalitě - podívejte se online, existuje mnoho kalkulaček, které vám pomohou najít nejlepší úhel pro vaši polohu!)

Krok 2: Chytré zavlažování - pouzdro zavlažovacího ventilu

Prvním krokem pro vytvoření automatizovaného inteligentního zavlažovacího systému je vytvoření systému pro ovládání ventilů.

Ventily, které jsem použil pro tento projekt, jsou základní, normálně zavřené, 12V DC, 1/2 "elektromagnetické ventily. Ty lze snadno získat z eBay relativně levně. K dispozici jsou také různé rozměry. Použil jsem 1/2", protože existuje mnoho různých standardních součásti zavlažovacího systému, které lze použít s ventilem/hadicí této velikosti. Ventily jsou dodávány se standardním 1/2 "šroubovým závitem na každé straně, takže budete potřebovat vhodné příslušenství, které odpovídá typu hadice/zavlažovací hadice, kterou chcete použít.

Protože elektrické součásti ventilů nejsou vodotěsné, potřebujete vodotěsné pouzdro. Zjistil jsem, že 12-vstupová spojovací skříňka Schnider Electric (195x165x90mm) byla ideální velikostí pro 3 ventily, které jsem chtěl použít, plus 1/2 šroubovací adaptéry pro 12mm zavlažovací hadici, kterou mám.

Běžím, aby voda protékala vodorovně přes krabici, přičemž napájecí/ovládací kabel vstupuje přes spodní část spojovací skříně radostí odolnou proti povětrnostním vlivům.

Krok 3: Chytré zavlažování - připojení ventilů k regulátoru Shelly RGBW2

Každý ventil má 2 rýčové koncovky. Na ventilech, které používám, není rozdíl v polaritě, takže mohu připojit kladný nebo záporný pól na kterýkoli terminál. Není napájení, ventil je zavřený. Zapněte, ventil je otevřený.

(Všimněte si, že pro stavbu/testování této části systému jsem použil standardní 12 V DC transformátor (starý ovladač LED), takže jsem nemusel stále chodit ven na zahradu a připojovat se k solárnímu zdroji pro testování to).

Ukončete 3 kabely z 5-žilového kabelu přicházející do krabice vhodnými konektory rýče. (Na ukázkové fotografii jsou k tomu použity hnědá, černá a šedá). Jeden kabel (modrý na fotografii) bude použit jako společný +ve, takže jeden kabel ukončete do vhodného vícekanálového konektoru (použil jsem 5 koncový Wago 221).

Shelly RGBW2 musí být nastaven na režim 'White' (v nastavení na ovládací obrazovce Shelly). To efektivně znamená, že Shelly pracuje jako 4 samostatná relé 12V DC (stmívatelná).

Zdroj energie a Shelly by měly být někde daleko od vody na bezpečném (suchém) místě a připojení k plášti ventilu pomocí 5žilového kabelu (můj je dlouhý asi 5 m, jde od přístřešku k zeleninové ploše). Shelly je uvnitř malé spojovací krabice odolné proti povětrnostním vlivům uvnitř mé kůlny.

Připojte napájení podle přiloženého schématu a mělo by vypadat něco jako na fotografii. Náhradní kabel a prostor na 5-koncovém Wago jsou pro připojení čerpadla.

Krok 4: Chytré zavlažování: Připojení pumpy

Dalším krokem je připojení čerpadla. Pro mé nastavení jsem připojil čerpadlo přes pouzdro ventilu, protože jsem použil hlavní 5-žilový kabel k získání napájení z kůlny, ale pokud je to pohodlnější, můžete snadno připojit čerpadlo samostatně.

Použil jsem 12V čerpadlo s nejvyšším průtokem, jaké jsem našel na ebay (1000 l/h), ale je k dispozici mnoho možností. (K Shelly RGBW2 mám nyní připojeno několik čerpadel a zjistil jsem, že některá čerpadla fungují pouze ZAP/VYP na 100%, zatímco u jiných můžete průtok ovládat pomocí funkce Shelly stmívače. To není pro zavlažovací systém důležité, jak jen chcete. ' maximální průtok, ale může to být důležité pro vodní prvek atd.).

Všimněte si, že na rozdíl od solenoidových ventilů jsou čerpadla citlivá na polaritu, takže musíte zajistit, abyste připojili napájení +ve a -ve správným způsobem.

Jakmile je toto dokončeno, musí být čerpadlo připojeno ke vstupům každého ventilu a každý ventil poskytne výstup z krabice (abyste při testování krabici nezatopili!).

Ventily můžete vyzkoušet bez vody jejich zapnutím/vypnutím v rozhraní Shelly RGBW2. Když jsou otevřené, měli byste vidět spotřebu energie až ~ 10 W (zajistěte, aby byl „stmívač“před zapnutím kanálu nastaven na 100%, zdá se, že nemají rádi nic jiného než 100%!). Pokud jste zapojili Shelly RGBW2 podle schématu zapojení, kanály 1-3 by měly ovládat ventily a kanál 4 čerpadlo.

Obrázek ukazuje, jak testuji systém pomocí kbelíku v mé lázni k cirkulaci vody kolem (čerpadlo je červená věc v kbelíku).

Konečný obrázek ukazuje, jak jsem toto nastavení připojil ke svému vodnímu zadku pro zásobování vodou.

Krok 5: Chytré zavlažování: Připojení Shelly RGBW2

Všechny kabely ze systému musí přijít do suchého prostoru (s wifi připojením!), Kde lze umístit Shelly RGBW2.

Kabely by měly být připojeny až k Shelly podle schématu zapojení. Rozhodl jsem se používat statickou IP na všech svých zařízeních Shelly, protože to obecně činí připojení stabilnějším.

Krok 6: Chytré zavlažování: Řídicí systém

Nyní, když je systém nastaven, existují různé způsoby, kterými můžete svůj systém ovládat, a různé úrovně toho, jak inteligentní chcete, aby byl!

Základní: Nejzákladnějším způsobem ovládání systému je aplikace Shelly a nativní integrace s Google Home nebo Alexa. V aplikaci můžete nastavit standardní plány pro každý z kanálů (pumpa, zóna 1, zóna 2 atd.) A také je připojit k hlasovému ovládání, pokud si to budete přát.

Advance: Aplikace Shelly vám také umožňuje vytvářet „scény“, můžete nastavit různé „scény“, které procházejí různými vzory zavlažování v různých denních dobách atd. V aplikaci je mnoho možností… buďte kreativní!

Opravdu chytré

Rozhodl jsem se, že chci jít o krok dál. OpenHAB již používám k ovládání většiny zařízení IoT ve svém domě, takže jsem si pomocí OpenHAB nastavil vlastní ovládání zavlažovacího systému. K tomuto Instructable jsem připojil základní soubory.items.rules a.sitemap, abych vám pomohl, pokud byste chtěli nastavit něco podobného.

Celkové vlastnosti:

• Plně automatické a ruční ovládání ze stránky palubní desky.
• Domácí integrace Google - „Hey Google, Start Irrigation“. - Viz video.
• Integrace počasí - připojil jsem se k rozhraní OpenWeatherMap API, abych zkontroloval celkový úhrn srážek za posledních 24 hodin, a pokud zapršelo více než 10 mm, cyklus zavlažování se nespustí automaticky
• Zavlažování se může vyskytovat každý den ve stanovenou dobu nebo proměnně se západem/východem slunce atd.
• Systém vypočítá, kolik vody bude použito pro každý zavlažovací cyklus (důležité, pokud používáte vodopády, které shromažďují dešťovou vodu jako já!
• Push notifikace do telefonu vás upozorní, když se chystá automatické zavlažování.