Zasilany energią słoneczną „inteligentny” system nawadniania WiFi kontrolowany: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Ten projekt wykorzystuje standardowe DIY części słonecznej i 12V z serwisu eBay, wraz z urządzeniami Shelly IoT i podstawowym oprogramowaniem w openHAB, aby stworzyć domową, w pełni zasilaną energią słoneczną, inteligentną sieć energetyczną ogrodu i konfigurację nawadniania.

Najważniejsze cechy systemu:

• W pełni zasilany energią słoneczną system (dzień i noc)
• 3 strefowy system nawadniania (może być więcej!)
• W pełni kontrolowany przez Wi-Fi, z integracją Google Home/Alexa za pomocą urządzeń Shelly RGBW2
• „Inteligentne” nawadnianie, użyj zestawu automatycznego systemu nawadniania, z linkami do API pogody, aby sprawdzić ostatnie opady deszczu.

Dlaczego ten projekt?

1) Patrzyłem na systemy nawadniające do mojego ogrodu warzywnego i stwierdziłem, że są one albo bardzo drogie, albo dość ograniczone w działaniu (tylko włączanie/wyłączanie o określonej godzinie dla jednego węża).

2) Mój ogród jest naprawdę długi i nie ma zewnętrznego zasilania, więc ustawienie 12-woltowej siatki ogrodowej zasilanej energią słoneczną z mojej szopy wydawało się zabawnym (i bezpiecznym!) pomysłem, aby uzyskać energię na całym końcu ogrodu)

3) Bawiłem się urządzeniami Shelly i OpenHAB i pomyślałem, że fajnie byłoby zobaczyć, co mogę osiągnąć!

Kieszonkowe dzieci

Układ Słoneczny:

• Panel słoneczny (120W)
• Akumulator (akumulator rekreacyjny 130aH)
• Kontroler ładowania słonecznego (30A)
• stabilizator 12v
• Okablowanie

„Inteligentny” system nawadniania:

• Waterbutt / Zaopatrzenie w wodę
• Pompa wodna 12 v DC
• Zawory elektromagnetyczne 12V (3x = 1 na strefę nawadniania)
• Wodoodporna obudowa
• Wąż do nawadniania, złącza i wąż
• Kabel 5-żyłowy
• Shelly RGBW2

(+standardowe elementy, takie jak narzędzia, złącza kablowe, węże itp. zgodnie z wymaganiami!)

Możliwe jest wykonanie wielu funkcji w projekcie za pomocą aplikacji Shelly, ale dla bardziej zaawansowanej logiki automatyzacji nawadniania używam OpenHAB.

Krok 1: Konfiguracja układu słonecznego

Ten krok to tylko szybkie wyjaśnienie mojej konfiguracji, istnieje wiele dobrych przewodników, jak najlepiej skonfigurować system słoneczny DIY, a głównym celem tego Instruktażowego jest „inteligentna” siatka ogrodowa i system nawadniania! (Ten krok jest również opcjonalny, możesz zasilać cały system za pomocą zasilanego z sieci transformatora 12 V, jeśli masz łatwy dostęp do źródła zasilania i nie chcesz korzystać z energii słonecznej.)

Użyłem panelu słonecznego o mocy 120 W (eBay lub Amazon), akumulatora rekreacyjnego 130 AH (może używać mniejszej pojemności, ale zalecam używanie akumulatora rekreacyjnego zamiast zwykłego akumulatora samochodowego ze względu na cykliczne korzystanie z systemu słonecznego, takiego jak ten) i ładowanie słoneczne 30 A Jednostka sterująca. Możesz wybrać mniejszą jednostkę Amp, ale różnica w kosztach jest bardzo minimalna i przy pobieraniu mocy przy 12 V, Ampery mogą wkrótce wzrosnąć!

Sam układ słoneczny wyprowadzi zakres napięć (dokumentacja z moim modelem mówi od 10,7 V do 14,4 V w zależności od poziomu naładowania baterii i energii słonecznej). Urządzenia Shelly użyte w tym projekcie są dość wrażliwe na napięcie i wymagają stałego zasilania 12V. Aby to osiągnąć, potrzebujesz stabilizatora napięcia, łatwo dostępnego w serwisie eBay. Mam wejście 8V-40V na wyjście 12V zdolne do przenoszenia 10A. 10A był największym stabilizatorem, jaki udało mi się znaleźć w tym zakresie napięć, więc będę mógł pobierać tylko 10A za jednym razem przez to połączenie. Zawsze można później podłączyć drugi stabilizator, aby zapewnić kolejne zasilanie 10A.

Zrobiłem szybką konfigurację testową na moim stole ogrodowym, aby upewnić się, że wszystko działa dobrze przed instalacją. Sprawdziłem napięcie wyjściowe sterownika słonecznego i rzeczywiście wynosiło ~13,4V. Po podłączeniu stabilizatora napięcia sprawdziłem ponownie i było 12,2 V - odpowiednie dla Shelly RGBW2 i podłączyłem go.

Shelly natychmiast włączył zasilanie i udało mi się skonfigurować go do mojego Wi-Fi i przetestować jego reakcję - moje pierwsze urządzenie IoT zasilane energią słoneczną!

Gdy wszystko zostało przetestowane i działało, rozebrałem konfigurację i przeniosłem komponenty do mojej szopy ogrodowej w celu pełnej instalacji.

Zbudowałem podstawową ramę do trzymania panelu słonecznego pod kątem 40 stopni (najlepsza jest skierowana na południe przy 40 stopniach elewacji w mojej lokalizacji - sprawdź online, istnieje wiele kalkulatorów, aby uzyskać najlepszy kąt dla Twojej lokalizacji!)

Krok 2: Inteligentne nawadnianie - obudowa zaworu nawadniającego

Pierwszym krokiem do stworzenia zautomatyzowanego inteligentnego systemu nawadniania jest stworzenie systemu sterowania zaworem.

Zawory, których użyłem do tego projektu, to podstawowe, normalnie zamknięte, 12 V DC, zawory elektromagnetyczne 1/2". Można je łatwo uzyskać w serwisie eBay stosunkowo tanio. Dostępne są również różne wymiary. Użyłem 1/2", ponieważ istnieje wiele różnych standardów elementy systemu irygacyjnego, które mogą być używane z zaworem/przewodem o tym rozmiarze. Zawory są dostarczane ze standardowym gwintem 1/2" z każdej strony, więc będziesz potrzebować odpowiednich złączy dopasowanych do rodzaju węża / rurki irygacyjnej, której chcesz użyć.

Ponieważ elementy elektryczne zaworów nie są wodoszczelne, potrzebna jest wodoodporna obudowa. Odkryłem, że 12-wejściowa skrzynka przyłączeniowa Schnider Electric (195x165x90mm) była idealnie dopasowana do 3 zaworów, których chciałem użyć, oraz do śrub 1/2 na wężyki 12mm, które posiadam.

Prowadzę, że woda przepływa poziomo przez skrzynkę, z kablem zasilającym/sterującym wchodzącym przez spód skrzynki przyłączeniowej przez wodoodporną osłonę.

Krok 3: Inteligentne nawadnianie - podłączanie zaworów do sterownika Shelly RGBW2

Każdy zawór posiada 2 końcówki widełkowe. Na zaworach, których używam, nie ma różnicy polaryzacji, więc mogę podłączyć dodatni lub ujemny do dowolnego zacisku. Brak zasilania, zawór jest zamknięty. Zasilanie włączone, zawór jest otwarty.

(Uwaga, do budowy/testowania tej części systemu użyłem standardowego transformatora 12V DC (stary sterownik LED), dzięki czemu nie musiałem ciągle wychodzić do ogrodu i podłączać się do zasilania słonecznego w celu przetestowania to).

Zakończ 3 kable z 5-żyłowego kabla wchodzącego do pudełka za pomocą złączy widełkowych o odpowiedniej wielkości. (Na przykładowym zdjęciu użyto do tego koloru brązowego, czarnego i szarego). Jeden kabel (niebieski na zdjęciu) będzie używany jako wspólny +ve, więc jeden kabel podłącz do odpowiedniego złącza wielokablowego (użyłem 5 zacisków Wago 221).

Shelly RGBW2 musi być ustawiony na tryb „biały” (w ustawieniach na ekranie sterowania Shelly). Oznacza to skutecznie, że Shelly działa jako 4 oddzielne przekaźniki 12 V DC (z możliwością ściemniania).

Źródło zasilania i Shelly powinny znajdować się gdzieś z dala od wody w bezpiecznym (suchym) miejscu, a połączenie z obudową zaworu należy wykonać za pomocą 5-żyłowego kabla (mój ma około 5 m długości, od szopy do grządki warzywnej). Shelly znajduje się w małej, odpornej na warunki atmosferyczne skrzynce przyłączeniowej w mojej szopie.

Podłącz zasilanie zgodnie z załączonym schematem i powinno wyglądać jak na zdjęciu. Uwaga, zapasowy kabel i miejsce na Wago z 5 zaciskami służą do podłączenia pompy.

Krok 4: Inteligentne nawadnianie: Podłączanie pompy

Następnym krokiem jest podłączenie pompy. W mojej konfiguracji podłączyłem pompę przez obudowę zaworu, ponieważ użyłem głównego 5-żyłowego kabla, aby uzyskać zasilanie z szopy, ale możesz łatwo podłączyć pompę osobno, jeśli jest to wygodniejsze.

Użyłem pompy o najwyższym przepływie 12 V, jaką mogłem znaleźć na ebayu (1000 l/h), ale jest wiele dostępnych opcji. (Mam teraz kilka pomp podłączonych do Shelly RGBW2 i stwierdziłem, że niektóre pompy działają tylko w trybie ON/OFF na 100%, podczas gdy inne można kontrolować natężenie przepływu za pomocą funkcji ściemniacza Shelly. Nie jest to ważne dla systemu nawadniającego, jak tylko chcesz ' maksymalny przepływ, ale może to być ważne dla funkcji wody itp.).

Uwaga, w przeciwieństwie do zaworów elektromagnetycznych, pompy SĄ wrażliwe na polaryzację, więc musisz upewnić się, że podłączasz +ve i -ve we właściwy sposób.

Gdy to się zakończy, pompę należy podłączyć do wejść każdego zaworu, a każdy zawór daje wyjście ze skrzynki (aby nie zalewać skrzynki podczas testowania!).

Możesz przetestować zawory bez wody, włączając je w interfejsie Shelly RGBW2. Powinieneś zobaczyć, jak zużycie energii wzrasta do ~10W, gdy są otwarte (upewnij się, że 'ściemniacz' jest ustawiony na 100% przed włączeniem kanału, wydaje się, że nie lubią niczego poza 100%!). Jeśli podłączyłeś Shelly RGBW2 tak, jak pokazano na schemacie elektrycznym, kanały 1-3 powinny sterować zaworami, a kanał 4 pompą.

Zdjęcie pokazuje, jak testuję system za pomocą wiadra w mojej wannie do cyrkulacji wody (pompa to czerwona rzecz w wiadrze).

Ostateczny obraz pokazuje, jak podłączyłem tę konfigurację do mojej wody w celu zaopatrzenia w wodę.

Krok 5: Inteligentne nawadnianie: Podłączanie Shelly RGBW2

Wszystkie kable z systemu muszą znajdować się w suchym miejscu (z łącznością Wi-Fi!), gdzie można umieścić Shelly RGBW2.

Kable powinny być podłączone do Shelly zgodnie ze schematem elektrycznym. Zdecydowałem się używać statycznego adresu IP na wszystkich moich urządzeniach Shelly, ponieważ ogólnie sprawia, że połączenie jest bardziej stabilne.

Krok 6: Inteligentne nawadnianie: System sterowania

Teraz, gdy system jest już skonfigurowany, istnieją różne sposoby kontrolowania systemu i różne poziomy tego, jak „inteligentny” ma być!

Podstawowy: Najbardziej podstawowym sposobem kontrolowania systemu jest aplikacja Shelly i natywna integracja z Google Home lub Alexa. W aplikacji możesz ustawić standardowe harmonogramy dla każdego z kanałów (pompa, strefa 1, strefa 2 itd.), a także połączyć je ze sterowaniem głosowym, jeśli sobie tego życzysz.

Zaawansowane: Aplikacja Shelly pozwala również tworzyć „sceny”, możesz ustawić różne „sceny”, które przebiegają przez różne wzorce nawadniania o różnych porach dnia itp. W aplikacji jest wiele opcji … bądź kreatywny!

Naprawdę mądry

Postanowiłem, że chcę pójść o krok dalej. Używam już OpenHAB do sterowania większością urządzeń IoT w moim domu, więc konfiguruję własne sterowanie systemem nawadniania za pomocą OpenHAB. Dołączyłem podstawowe pliki.items.rules i.sitemap do tej instrukcji, aby pomóc, jeśli chcesz skonfigurować coś podobnego.

Ogólne cechy:

• Pełna automatyczna i ręczna kontrola ze strony deski rozdzielczej.
• Integracja z domem Google - „Hej Google, rozpocznij nawadnianie”. - Zobacz wideo.
• Integracja pogody - połączyłem się z API OpenWeatherMap, aby sprawdzić sumę opadów z ostatnich 24 godzin, a jeśli padało więcej niż 10 mm, cykl nawadniania nie jest uruchamiany automatycznie
• Nawadnianie może odbywać się każdego dnia o określonej porze lub zmiennie z zachodem/wschodem słońca itp.
• System oblicza, ile wody zostanie zużyte w każdym cyklu nawadniania (ważne, jeśli używasz beczek zbierających wodę deszczową, tak jak ja!
• Powiadomienie push na telefon, aby powiadomić Cię, gdy automatyczne nawadnianie ma się rozpocząć.