Ηλιακό "Έξυπνο" σύστημα ελεγχόμενης άρδευσης WiFi: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Αυτό το έργο χρησιμοποιεί τυπικά ηλιακά DIY και μέρη 12v από το ebay, μαζί με συσκευές Shelly IoT και κάποιους βασικούς προγραμματισμούς στο openHAB για να δημιουργήσει ένα σπιτικό, πλήρως ηλιακό, έξυπνο δίκτυο κήπου και άρδευση.

Χαρακτηριστικά συστήματος:

• Πλήρως ηλιακό σύστημα (μέρα και νύχτα)
• Σύστημα άρδευσης 3 ζωνών (μπορεί να είναι περισσότερο!)
• Πλήρως ελεγχόμενο wifi, με ενσωμάτωση Google Home/Alexa χρησιμοποιώντας συσκευές Shelly RGBW2
• «Έξυπνη» άρδευση, χρησιμοποιήστε αυτόματο σύστημα ποτίσματος, με συνδέσμους προς το API καιρού για να ελέγξετε την πρόσφατη πτώση βροχής.

Γιατί αυτό το σχέδιο;

1) Κοίταζα συστήματα άρδευσης για τον λαχανόκηπό μου και διαπίστωσα ότι ήταν είτε πολύ ακριβά, είτε αρκετά περιορισμένα σε λειτουργία (απλώς ενεργοποίηση/απενεργοποίηση σε καθορισμένη ώρα για έναν μόνο σωλήνα).

2) Ο κήπος μου είναι πραγματικά μακρύς και δεν υπάρχει εξωτερική ενέργεια, οπότε η εγκατάσταση ενός ηλιακού δικτύου κήπου 12v από το υπόστεγο μου φάνηκε σαν μια διασκεδαστική (και ασφαλής!) Ιδέα για να πάρετε ενέργεια σε όλο το μακρινό άκρο του κήπου)

3) Έχω παίξει με συσκευές Shelly και OpenHAB και σκέφτηκα ότι θα ήταν διασκεδαστικό να δω τι θα μπορούσα να πετύχω!

Προμήθειες

Ηλιακό σύστημα:

• Ηλιακός πίνακας (120W)
• Μπαταρία (μπαταρία ελεύθερου χρόνου 130aH)
• Ελεγκτής ηλιακής φόρτισης (30Α)
• Σταθεροποιητής 12V
• Καλωδίωση

«Έξυπνο» σύστημα άρδευσης:

• Waterbutt / Παροχή νερού
• Αντλία νερού 12V DC
• Ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες 12v (3x = 1 ανά ζώνη άρδευσης)
• Αδιάβροχο περίβλημα
• Σωλήνας άρδευσης, συνδετήρες και λάστιχο
• Καλώδιο 5 πυρήνων
• Shelly RGBW2

(+τυπικά αντικείμενα όπως εργαλεία, συνδετήρες καλωδίων, εύκαμπτοι σωλήνες κ.λπ. όπως απαιτείται!)

Είναι δυνατό να ολοκληρωθούν πολλές από τις λειτουργίες του έργου χρησιμοποιώντας την εφαρμογή Shelly, αλλά για πιο προηγμένη λογική αυτοματισμού στην άρδευση χρησιμοποιώ το OpenHAB.

Βήμα 1: Ρύθμιση ηλιακού συστήματος

Αυτό το βήμα είναι απλώς μια γρήγορη εξήγηση της εγκατάστασής μου, υπάρχουν πολλοί καλοί οδηγοί για το πώς να ρυθμίσετε καλύτερα ένα ηλιακό σύστημα DIY και ο κύριος στόχος αυτού του Instructable είναι το «έξυπνο» πλέγμα κήπου και το σύστημα άρδευσης! (Αυτό το βήμα είναι επίσης προαιρετικό, μπορείτε να τροφοδοτήσετε ολόκληρο το σύστημα μέσω μετασχηματιστή 12V, εάν έχετε εύκολη πρόσβαση σε πηγή ενέργειας και δεν θέλετε να χρησιμοποιήσετε ηλιακό.)

Χρησιμοποίησα ένα ηλιακό πάνελ 120W (eBay ή Amazon), μια μπαταρία αναψυχής 130aH (μπορεί να χρησιμοποιήσει μικρότερη χωρητικότητα, αλλά προτείνω τη χρήση μπαταρίας αναψυχής πάνω από μια κανονική μπαταρία αυτοκινήτου λόγω κύκλου χρήσης ενός ηλιακού συστήματος όπως αυτό) και μια ηλιακή φόρτιση 30Α μονάδα ελέγχου. Μπορείτε να πάτε για μια μικρότερη μονάδα Amp, αλλά η διαφορά κόστους είναι πολύ μικρή και όταν αντλείτε ισχύ στα 12V, οι ενισχυτές μπορούν σύντομα να ανέβουν!

Το ίδιο το ηλιακό σύστημα θα παράγει μια σειρά τάσεων (η τεκμηρίωση με το μοντέλο μου λέει 10,7V έως 14,4V ανάλογα με το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας και την ηλιακή είσοδο). Οι συσκευές Shelly που χρησιμοποιούνται σε αυτό το έργο είναι ευαίσθητες στην τάση και χρειάζονται σταθερή παροχή 12V. Για να επιτευχθεί αυτό θα χρειαστείτε έναν σταθεροποιητή τάσης, εύκολα διαθέσιμο στο eBay. Πήρα μια είσοδο 8V-40V σε έξοδο 12V ικανή να μεταφέρει 10Α. Το 10Α ήταν ο μεγαλύτερος σταθεροποιητής που μπορούσα να βρω σε αυτό το εύρος τάσης, οπότε θα μπορώ να σχεδιάσω 10Α μόνο σε μια μόνο φορά μέσω αυτής της σύνδεσης. Είναι πάντα δυνατό να συνδέσετε έναν δεύτερο σταθεροποιητή αργότερα για να παρέχετε άλλη τροφοδοσία 10Α.

Έκανα μια γρήγορη δοκιμαστική ρύθμιση στο τραπέζι του κήπου μου για να διασφαλίσω ότι όλα λειτουργούσαν καλά πριν την εγκατάσταση. Έλεγξα την έξοδο τάσης του ηλιακού ελεγκτή και ήταν πράγματι ~ 13,4V. Μόλις συνδεθεί ο σταθεροποιητής τάσης, ξαναελέγχω και ήταν 12,2V - κατάλληλο για το Shelly RGBW2 και το συνέδεσα.

Το Shelly ενεργοποιήθηκε αμέσως και μπόρεσα να το διαμορφώσω στο WiFi μου και δοκίμασα την απόκρισή του - η πρώτη μου συσκευή IoT Solar Powered!

Μόλις όλα δοκιμάστηκαν και λειτούργησαν, πήρα τη διάταξη και μετέφερα τα εξαρτήματα στο υπόστεγο του κήπου μου για πλήρη εγκατάσταση.

Δημιούργησα ένα βασικό πλαίσιο για να συγκρατεί τον ηλιακό θερμοσίφωνα σε γωνία 40 μοιρών (το πιο αποτελεσματικό είναι προς το νότο, με υψόμετρο 40 μοίρες στη θέση μου - ελέγξτε online, υπάρχουν πολλές αριθμομηχανές για να βρείτε την καλύτερη γωνία για την τοποθεσία σας!)

Βήμα 2: Έξυπνη άρδευση - περίβλημα βαλβίδας άρδευσης

Το πρώτο βήμα για τη δημιουργία του αυτοματοποιημένου έξυπνου συστήματος άρδευσης είναι η δημιουργία ενός συστήματος ελέγχου βαλβίδων.

Οι βαλβίδες που χρησιμοποίησα για αυτό το έργο είναι βασικές, κανονικά κλειστές, 12V DC, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες 1/2. Αυτές είναι εύκολα προσιτές από το eBay σχετικά φθηνά. Διατίθενται επίσης διαφορετικές διαστάσεις. Χρησιμοποίησα 1/2 "καθώς υπάρχουν πολλά διαφορετικά πρότυπα εξαρτήματα του συστήματος άρδευσης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν με αυτήν τη βαλβίδα/σωλήνα μεγέθους. Οι βαλβίδες διαθέτουν τυπικό σπείρωμα 1/2 "σε κάθε πλευρά, οπότε θα χρειαστείτε κατάλληλα εξαρτήματα που ταιριάζουν στον τύπο του σωλήνα/σωλήνων άρδευσης που θέλετε να χρησιμοποιήσετε.

Καθώς τα ηλεκτρικά εξαρτήματα των βαλβίδων δεν είναι αδιάβροχα, χρειάζεστε ένα αδιάβροχο περίβλημα. Διαπίστωσα ότι το κουτί διακλάδωσης 12 εισόδων Schnider Electric (195x165x90mm) ήταν το τέλειο μέγεθος για να χωρέσει τις 3 βαλβίδες που ήθελα να χρησιμοποιήσω, καθώς και τη βίδα 1/2 στους προσαρμογείς για τον εύκαμπτο σωλήνα άρδευσης 12mm που έχω.

Τρέχω το νερό να ρέει οριζόντια στο κιβώτιο, με καλώδιο τροφοδοσίας/ελέγχου να εισέρχεται μέσω του κάτω μέρους του κιβωτίου διακλάδωσης μέσω καιρικών συνθηκών.

Βήμα 3: Έξυπνη άρδευση - Σύνδεση βαλβίδων στον ελεγκτή Shelly RGBW2

Κάθε βαλβίδα έχει 2 ακροδέκτες φτυάρι. Στις βαλβίδες που χρησιμοποιώ δεν υπάρχει διαφορά πολικότητας, οπότε μπορώ να συνδέσω θετικό ή αρνητικό σε οποιοδήποτε τερματικό. Δεν υπάρχει ρεύμα, η βαλβίδα είναι κλειστή. Ανάψτε, η βαλβίδα είναι ανοιχτή.

(Σημείωση, για την κατασκευή/δοκιμή αυτού του τμήματος του συστήματος, χρησιμοποίησα έναν τυπικό μετασχηματιστή 12V DC (παλιό πρόγραμμα οδήγησης LED), έτσι ώστε να μην χρειάζεται να συνεχίσω να βγαίνω στον κήπο και να συνδέομαι με την ηλιακή τροφοδοσία για δοκιμή το).

Τερματίστε 3 από τα καλώδια από το καλώδιο 5 πυρήνων που μπαίνει στο κουτί με τους κατάλληλους μεγέθους φασόλι. (Στο παράδειγμα της φωτογραφίας, καφέ, μαύρο και γκρι χρησιμοποιούνται για αυτό). Ένα καλώδιο (μπλε στη φωτογραφία) θα χρησιμοποιηθεί ως το κοινό +ve, οπότε τερματίστε ένα καλώδιο σε έναν κατάλληλο σύνδεσμο πολλαπλών καλωδίων (χρησιμοποίησα 5 ακροδέκτες Wago 221).

Το Shelly RGBW2 πρέπει να ρυθμιστεί στη λειτουργία "Λευκό" (κάτω από τις ρυθμίσεις στην οθόνη ελέγχου Shelly). Αυτό σημαίνει αποτελεσματικά ότι το Shelly λειτουργεί ως 4 ξεχωριστά ρελέ 12V DC (ρυθμιζόμενα).

Η πηγή τροφοδοσίας και το Shelly πρέπει να βρίσκονται κάπου μακριά από το νερό σε ασφαλή (ξηρή) θέση και η σύνδεση γίνεται με το περίβλημα της βαλβίδας χρησιμοποιώντας το καλώδιο 5 πυρήνων (το δικό μου έχει μήκος περίπου 5 μέτρα, πηγαίνοντας από υπόστεγο σε έμπλαστρο λαχανικών). Το Shelly βρίσκεται μέσα σε ένα μικρό αδιάβροχο κουτί διακλάδωσης μέσα στο υπόστεγο μου.

Συνδέστε την τροφοδοσία σύμφωνα με το συνημμένο διάγραμμα και θα πρέπει να μοιάζει με τη φωτογραφία. Σημείωση, το εφεδρικό καλώδιο και ο χώρος στο 5-τερματικό Wago προορίζονται για τη σύνδεση της αντλίας.

Βήμα 4: Έξυπνη άρδευση: Σύνδεση της αντλίας

Το επόμενο βήμα είναι να συνδέσετε την αντλία. Για τη ρύθμισή μου, συνέδεσα την αντλία μέσω του περιβλήματος της βαλβίδας καθώς χρησιμοποίησα το κύριο καλώδιο 5 πυρήνων για να βγάλω την τροφοδοσία από το υπόστεγο, αλλά θα μπορούσατε εύκολα να συνδέσετε την αντλία ξεχωριστά, αν αυτό είναι πιο βολικό.

Χρησιμοποίησα την αντλία υψηλότερης ροής 12V που μπορούσα να βρω στο ebay (1000L/h), αλλά υπάρχουν πολλές διαθέσιμες επιλογές. (Έχω αρκετές αντλίες συνδεδεμένες με το Shelly RGBW2 τώρα και διαπίστωσα ότι ορισμένες αντλίες λειτουργούν μόνο ON/OFF στο 100%, ενώ άλλες μπορείτε να ελέγξετε τη ροή με τη λειτουργία Shelly dimmer. Αυτό δεν είναι σημαντικό για το σύστημα άρδευσης όπως θέλετε απλά » μέγιστη ροή, αλλά μπορεί να είναι σημαντική για ένα χαρακτηριστικό νερού κλπ).

Σημείωση, σε αντίθεση με τις ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, οι αντλίες είναι ευαίσθητες στην πολικότητα, οπότε πρέπει να διασφαλίσετε ότι συνδέετε το +ve και το -ve τροφοδοτείτε σωστά.

Μόλις ολοκληρωθεί αυτό, η αντλία πρέπει να συνδεθεί με τις εισόδους κάθε βαλβίδας και κάθε βαλβίδα να δώσει μια έξοδο από το κουτί (ώστε να μην πλημμυρίσετε το κουτί κατά τη δοκιμή!).

Μπορείτε να δοκιμάσετε τις βαλβίδες χωρίς νερό ενεργοποιώντας/απενεργοποιημένες στη διεπαφή Shelly RGBW2. Θα πρέπει να βλέπετε την κατανάλωση ενέργειας να φτάνει τα W 10W όταν είναι ανοιχτά (βεβαιωθείτε ότι το «dimmer» έχει ρυθμιστεί στο 100% πριν ενεργοποιήσετε το κανάλι, δεν φαίνεται να τους αρέσει τίποτα άλλο παρά 100%!). Εάν έχετε συνδέσει το Shelly RGBW2 όπως φαίνεται στο διάγραμμα καλωδίωσης, τα κανάλια 1-3 πρέπει να ελέγχουν τις βαλβίδες και το κανάλι 4 την αντλία.

Η εικόνα με δείχνει να δοκιμάζω το σύστημα χρησιμοποιώντας έναν κάδο στο μπάνιο μου για να κυκλοφορώ το νερό γύρω (η αντλία είναι το κόκκινο πράγμα στον κάδο).

Η τελική εικόνα δείχνει πώς έχω συνδέσει αυτήν τη ρύθμιση με τον πάγκο νερού για παροχή νερού.

Βήμα 5: Έξυπνη άρδευση: Σύνδεση του Shelly RGBW2

Όλα τα καλώδια από το σύστημα πρέπει να έρθουν σε ξηρό χώρο (με σύνδεση wifi!), Όπου μπορεί να τοποθετηθεί το Shelly RGBW2.

Τα καλώδια πρέπει να συνδέονται μέχρι το Shelly σύμφωνα με το διάγραμμα καλωδίωσης. Επιλέγω να χρησιμοποιήσω μια στατική IP σε όλες τις συσκευές μου Shelly καθώς γενικά καθιστά τη σύνδεση πιο σταθερή.

Βήμα 6: Έξυπνη άρδευση: Σύστημα ελέγχου

Τώρα που το σύστημα έχει ρυθμιστεί, υπάρχουν διάφοροι τρόποι που μπορείτε να επιλέξετε για να ελέγξετε το σύστημά σας και διάφορα επίπεδα για το πόσο «έξυπνο» θέλετε να είναι!

Βασικό: Ο πιο βασικός τρόπος για να ελέγξετε το σύστημά σας είναι μέσω της εφαρμογής Shelly και της εγγενούς ενοποίησης με το Google Home ή την Alexa. Στην εφαρμογή μπορείτε να ρυθμίσετε τυπικά χρονοδιαγράμματα για καθένα από τα κανάλια (Pump, Zone 1, Zone 2 κ.λπ.) και επίσης να τα συνδέσετε με φωνητικό έλεγχο εάν το επιθυμείτε.

Advance: Η εφαρμογή Shelly σάς επιτρέπει επίσης να δημιουργήσετε "Σκηνές", θα μπορούσατε να ρυθμίσετε διάφορες "σκηνές" που διατρέχουν διαφορετικά μοτίβα ποτίσματος σε διαφορετικές ώρες της ημέρας κλπ. Υπάρχουν πολλές επιλογές μέσα στην εφαρμογή … γίνετε δημιουργικοί!

Πραγματικά έξυπνο

Αποφάσισα ότι ήθελα να πάω ένα βήμα παραπέρα. Χρησιμοποιώ ήδη το OpenHAB για τον έλεγχο των περισσότερων συσκευών IoT στο σπίτι μου, οπότε ρυθμίζω τον δικό μου έλεγχο συστήματος άρδευσης χρησιμοποιώντας το OpenHAB. Έχω επισυνάψει τα βασικά αρχεία.items.rules και.sitemap αρχεία σε αυτό το Instructable για να σας βοηθήσω αν θέλετε να ρυθμίσετε κάτι παρόμοιο.

Συνολικά χαρακτηριστικά:

• Πλήρης αυτόματος και χειροκίνητος έλεγχος από τη σελίδα του ταμπλό.
• Ενσωμάτωση Google στο σπίτι - "Hey Google, Start Irrigation". - Δείτε το βίντεο.
• Καιρική ενσωμάτωση - Συνδέθηκα στο OpenWeatherMap API για να ελέγξω τη συνολική βροχόπτωση τις τελευταίες 24 ώρες και αν έχει βρέξει πάνω από 10 mm, ο κύκλος άρδευσης δεν εκτελείται αυτόματα
• Η άρδευση μπορεί να συμβεί σε καθορισμένη ώρα κάθε μέρα, ή μεταβλητή με το ηλιοβασίλεμα/ανατολή κ.λπ.
• Το σύστημα υπολογίζει πόση ποσότητα νερού θα χρησιμοποιηθεί για κάθε κύκλο άρδευσης (σημαντικό αν χρησιμοποιείτε υγρά νερού που συλλέγουν νερό βροχής όπως εγώ!
• Σπρώξτε την ειδοποίηση στο τηλέφωνό σας για να σας ειδοποιήσει όταν πρόκειται να ξεκινήσει η αυτόματη άρδευση.