Pametni namakalni sistem, ki ga nadzira sončna energija, WiFi: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

V tem projektu so uporabljeni standardni DIY solarni in 12 -voltni deli z ebaya, skupaj z napravami Shelly IoT in nekaj osnovnega programiranja v openHAB -u za ustvarjanje domačega, popolnoma sončnega, pametnega vrtnega električnega omrežja in namakalne naprave.

Glavne značilnosti sistema:

• Popolnoma solarni sistem (podnevi in ponoči)
• 3 -conski namakalni sistem (lahko tudi več!)
• Popolnoma nadzorovan z WiFi, z integracijo Googlovega doma/Alexa z uporabo naprav Shelly RGBW2
• 'Pametno' namakanje, uporabite nastavljen samodejni sistem zalivanja s povezavami do vremenskega API -ja za preverjanje nedavnega dežja.

Zakaj ta zasnova?

1) Gledal sem namakalne sisteme za svoj zelenjavni vrt in ugotovil, da so bodisi zelo dragi bodisi dokaj omejeni v delovanju (samo vklop/izklop ob določenem času za eno cev).

2) Moj vrt je res dolg in nima zunanjega napajanja, zato se mi je zdelo, da je postavitev 12 -vrtnega vrtnega omrežja na sončno energijo iz moje lope zabavna (in varna!) Ideja, da bi dobili elektriko po vsem koncu vrta)

3) Igral sem se z napravami Shelly in OpenHAB in mislil sem, da bi bilo zabavno videti, kaj bi lahko dosegel!

Zaloge

Solarni sistem:

• Sončna plošča (120 W)
• Baterija (baterija za prosti čas 130aH)
• Solarni regulator polnjenja (30A)
• 12v stabilizator
• Kabli

"Pametni" namakalni sistem:

• Dovod vode / oskrba z vodo
• 12v DC vodna črpalka
• 12v elektromagnetni ventili (3x = 1 na namakalno območje)
• Vodotesno ohišje
• Namakalna cev, priključki in cev
• 5-žilni kabel
• Shelly RGBW2

(+standardni predmeti, kot so orodja, kabelski priključki, cevi itd. po potrebi!)

Mnoge funkcije v projektu je mogoče dokončati z aplikacijo Shelly, vendar sem za naprednejšo logiko avtomatizacije namakanja uporabljal OpenHAB.

1. korak: Nastavitev sončnega sistema

Ta korak je le hitra razlaga moje nastavitve, obstaja veliko dobrih vodnikov o tem, kako najbolje namestiti solarni sistem DIY, glavni cilj tega Instructable pa je 'Pametna' vrtna mreža in namakalni sistem! (Ta korak je tudi neobvezen, celoten sistem lahko napajate prek 12 -voltnega transformatorja, če imate enostaven dostop do vira napajanja in ne želite uporabljati sončne energije.)

Uporabil sem solarno ploščo 120 W (eBay ali Amazon), baterijo za prosti čas 130aH (lahko uporabite manjšo kapaciteto, vendar priporočam uporabo baterije za prosti čas nad običajno avtomobilsko baterijo zaradi ciklične uporabe sončnega sistema, kot je ta) in 30A sončno polnjenje kontrolna enota. Lahko se odločite za manjši ojačevalnik, vendar je razlika v stroških zelo majhna in pri črpanju moči pri 12V se lahko amperi kmalu povzpnejo!

Sončni sistem bo sam oddajal različne napetosti (dokumentacija z mojim modelom pravi od 10,7 V do 14,4 V, odvisno od stopnje napolnjenosti baterije in sončnega vhoda). Naprave Shelly, uporabljene v tem projektu, so razumno občutljive na napetost in potrebujejo enakomerno 12V napajanje. Če želite to narediti, potrebujete stabilizator napetosti, ki je zlahka na voljo na eBayu. Imam vhod 8V-40V na izhod 12V, ki lahko prenese 10A. 10A je bil največji stabilizator, ki sem ga našel v tem napetostnem območju, zato bom lahko prek te povezave vlekel le 10A hkrati. Drugi stabilizator je vedno mogoče priključiti pozneje, da se zagotovi še 10A napajanje.

Na vrtni mizi sem naredil hiter testni preskus, da sem prepričan, da je vse delovalo v redu pred namestitvijo. Preveril sem izhod napetosti solarnega krmilnika in res je bil ~ 13,4 V. Ko je bil stabilizator napetosti priključen, sem ponovno preveril in bilo je 12,2 V - primerno za Shelly RGBW2 in sem ga priključil.

Shelly se je takoj vklopil in lahko sem ga konfiguriral na WiFi in preizkusil njegov odziv - moja prva naprava IoT na solarni pogon!

Ko je bilo vse preizkušeno in delovalo, sem postavitev razstavil in komponente preselil v vrtno lopo za popolno namestitev.

Zgradil sem osnovni okvir za držanje sončne celice pod kotom 40 stopinj (najučinkovitejša je obrnjena proti jugu pri 40 stopinjah nadmorske višine na moji lokaciji - preverite na spletu, obstaja veliko kalkulatorjev za najboljši kot za vašo lokacijo!)

2. korak: Pametno namakanje - ohišje namakalnih ventilov

Prvi korak pri ustvarjanju avtomatiziranega pametnega namakalnega sistema je ustvariti sistem za upravljanje ventilov.

Ventili, ki sem jih uporabil za ta projekt, so osnovni, normalno zaprti, 12V DC, 1/2 "elektromagnetni ventili. Te je mogoče zlahka dobiti na eBayu relativno poceni. Na voljo so tudi različne mere. Uporabil sem 1/2", saj obstaja veliko različnih standardov komponente namakalnega sistema, ki jih je mogoče uporabiti z ventilom/cevjo te velikosti. Ventili so opremljeni s standardnim 1/2 "navojnim navojem na vsaki strani, zato boste potrebovali ustrezno opremo, ki bo ustrezala vrsti cevi/namakalne cevi, ki jo želite uporabiti.

Ker električne komponente ventilov niso vodoodporne, potrebujete vodoodporno ohišje. Ugotovil sem, da je 12-vhodna razdelilna omarica Schnider Electric (195x165x90mm) idealne velikosti, da ustreza 3 ventilom, ki sem jih želel uporabiti, in 1/2 vijakom na adapterjih za 12-milimetrsko namakalno cev, ki jih imam.

Tečem, voda teče vodoravno po škatli, pri čemer napajalni/krmilni kabel vstopa skozi dno razvodne omarice skozi vremensko odporen.

3. korak: Pametno namakanje - priključitev ventilov na krmilnik Shelly RGBW2

Vsak ventil ima 2 lopatici. Na ventilih, ki jih uporabljam, ni razlike v polarnosti, zato lahko povežem pozitivno ali negativno na kateri koli terminal. Ni napajanja, ventil je zaprt. Vklopite, ventil je odprt.

(Upoštevajte, da sem za izdelavo/testiranje tega dela sistema uporabil standardni 12V DC transformator (stari LED -gonilnik), tako da mi ni bilo treba hoditi na vrt in se priključiti na sončno energijo za testiranje to).

3 kable s 5-žilnega kabla, ki prihaja v škatlo, zaključite z lopatami ustrezne velikosti. (Na primer fotografiji se za to uporabljajo rjava, črna in siva). En kabel (na fotografiji modri) bo uporabljen kot skupni +ve, zato en kabel zaključite v ustrezen več kabelski priključek (uporabil sem 5-terminalni Wago 221).

Shelly RGBW2 mora biti nastavljen na način 'White' (pod nastavitvami na nadzornem zaslonu Shelly). To dejansko pomeni, da Shelly deluje kot 4 ločeni 12V DC releji (zatemnljivi).

Vir napajanja in Shelly morata biti nekje stran od vode na varnem (suhem) mestu, povezava z ohišjem ventila pa s 5 -žilnim kablom (moj je dolg približno 5 m, gre od lope do zelenjave). Shelly je znotraj majhne vremensko odporne razvodne omarice v moji lopi.

Priključite napajanje po priloženem diagramu in videti bi moralo biti podobno kot na fotografiji. Upoštevajte, da sta rezervni kabel in prostor na 5-terminalnem Wagu namenjeni priključitvi črpalke.

4. korak: Pametno namakanje: Priključitev črpalke

Naslednji korak je priključitev črpalke. Za moje nastavitve sem črpalko priključil prek ohišja ventila, saj sem uporabil glavni 5-žilni kabel za izhod električne energije iz lope, vendar bi lahko črpalko enostavno priključili ločeno, če je to bolj primerno.

Uporabil sem 12V črpalko z največjim pretokom, ki sem jo našel na ebayu (1000L/h), vendar je na voljo veliko možnosti. (Zdaj imam na črpalko Shelly RGBW2 povezanih več črpalk in ugotovil sem, da nekatere črpalke delujejo samo vklop/izklop pri 100%, druge pa lahko nadzorujete pretok s funkcijo zatemnitve Shelly. To za namakalni sistem ni pomembno, kot želite največji pretok, vendar je lahko pomemben za vodno lastnost itd.).

Upoštevajte, da so črpalke za razliko od elektromagnetnih ventilov občutljive na polariteto, zato morate zagotoviti, da napajanje +ve in -ve priključite pravilno.

Ko je to končano, je treba črpalko priključiti na vhode vsakega ventila in vsak ventil dati izhod iz škatle (tako da pri preskušanju ne zalijete škatle!).

Ventile lahko preizkusite brez vode, tako da jih vklopite/izklopite v vmesniku Shelly RGBW2. Ko so odprti, bi morali videti porabo energije do ~ 10 W (prepričajte se, da je 'dimmer' nastavljen na 100%, preden vklopite kanal, zdi se, da jim ni všeč nič drugega kot 100%!). Če ste priključili Shelly RGBW2, kot je prikazano na shemi ožičenja, morajo kanali 1-3 krmiliti ventile in kanal 4 črpalko.

Na sliki je prikazano testiranje sistema z vedrom v kopeli za kroženje vode (črpalka je rdeča v vedru).

Končna slika prikazuje, kako sem to nastavitev priključil na zadnjico za vodo.

5. korak: Pametno namakanje: Povezovanje Shelly RGBW2

Vsi kabli iz sistema morajo priti v suh prostor (z brezžično povezavo!), Kjer je mogoče namestiti Shelly RGBW2.

Kable je treba priključiti do ohišja v skladu s shemo ožičenja. Odločil sem se, da bom uporabil statični IP na vseh svojih napravah Shelly, saj je na splošno povezava bolj stabilna.

6. korak: Pametno namakanje: nadzorni sistem

Zdaj, ko je sistem nastavljen, lahko izbirate med različnimi načini za nadzor vašega sistema in na različnih ravneh, kako "pametno" želite, da je!

Osnovno: Najosnovnejši način za nadzor vašega sistema je prek aplikacije Shelly in domače integracije z Googlom Home ali Alexa. V aplikaciji lahko nastavite standardne urnike za vsakega od kanalov (črpalka, cona 1, cona 2 itd.) In jih po želji povežete tudi z glasovnim upravljanjem.

Vnaprej: aplikacija Shelly vam omogoča tudi ustvarjanje 'prizorov', lahko nastavite različne 'prizore', ki potekajo skozi različne vzorce zalivanja ob različnih urah dneva itd. V aplikaciji je veliko možnosti … bodite ustvarjalni!

Res pametno

Odločil sem se, da želim iti še korak dlje. Za nadzor večine naprav IoT v svoji hiši že uporabljam OpenHAB, zato sem z OpenHAB -om nastavil lasten nadzor namakalnega sistema. Temu navodilu sem priložil osnovne datoteke.items.

Splošne lastnosti:

• Popolnoma avtomatski in ročni nadzor s strani nadzorne plošče.
• Googlova domača integracija - "Hej Google, začni namakanje". - Oglejte si video.
• Integracija vremena - povezal sem se z API OpenWeatherMap, da preverim skupne količine padavin v zadnjih 24 urah in če je deževalo več kot 10 mm, se namakalni cikel ne zažene samodejno
• Namakanje se lahko pojavi ob določenem času vsak dan ali spremenljivo ob sončnem zahodu/sončnem vzhodu itd.
• Sistem izračuna, koliko vode se porabi za vsak namakalni cikel (pomembno, če uporabljate zadnjice, ki zbirajo deževnico, kot sem jaz!
• Potisnite obvestilo v telefon, da vas opozori, ko se bo samodejno namakanje začelo.