«Умная» система орошения с Wi-Fi на солнечных батареях: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

В этом проекте используются стандартные солнечные батареи и детали на 12 В от ebay, а также устройства Shelly IoT и некоторые базовые программы в openHAB для создания самодельной, полностью работающей от солнечной энергии, умной садовой электросети и системы орошения.

Особенности системы:

• Полностью солнечная система (днем и ночью)
• 3-х зонная система полива (можно и больше!)
• Полностью управляемый Wi-Fi, с интеграцией Google Home / Alexa с использованием устройств Shelly RGBW2
• «Умное» орошение, используйте установленную автоматическую систему полива со ссылками на API погоды, чтобы проверить недавний дождь.

Почему такой дизайн?

1) Я искал системы орошения для своего огорода и обнаружил, что они либо очень дороги, либо довольно ограничены в функциях (только включение / выключение в установленное время для одного шланга).

2) Мой сад действительно длинный, и в нем нет внешнего источника питания, поэтому установка садовой сети на 12 В на солнечной энергии из моего сарая показалась забавной (и безопасной!) Идеей, чтобы получить электроэнергию по всему дальнему концу сада)

3) Я играл с устройствами Shelly и OpenHAB и подумал, что было бы интересно посмотреть, чего я могу достичь!

Запасы

Солнечная система:

• Солнечная панель (120 Вт)
• Аккумулятор (аккумулятор для отдыха 130ач)
• Контроллер заряда солнечной батареи (30А)
• Стабилизатор 12в
• Прокладка кабеля

«Умная» ирригационная система:

• Waterbutt / Водоснабжение
• Водяной насос постоянного тока 12 В
• Электромагнитные клапаны 12 В (3x = 1 на зону орошения)
• Водонепроницаемый корпус
• Поливной шланг, соединители и шланг
• 5-жильный кабель
• Шелли RGBW2

(+ стандартные элементы, такие как инструменты, кабельные соединители, шланги и т. д. по мере необходимости!)

Многие функции проекта можно выполнить с помощью приложения Shelly, но для более продвинутой логики автоматизации полива я использовал OpenHAB.

Шаг 1: Настройка солнечной системы

Этот шаг - всего лишь краткое объяснение моей настройки, есть много хороших руководств о том, как лучше всего настроить солнечную систему DIY, и основная цель этого руководства - это «умная» садовая сетка и система орошения! (Этот шаг также является необязательным, вы можете запитать всю систему через трансформатор с питанием от сети 12 В, если у вас есть легкий доступ к источнику питания и вы не хотите использовать солнечную батарею.)

Я использовал солнечную панель на 120 Вт (eBay или Amazon), аккумулятор для отдыха на 130 ач (можно использовать меньшую емкость, но рекомендую использовать аккумулятор для отдыха вместо обычного автомобильного аккумулятора из-за циклического использования солнечной системы, такой как эта) и солнечной зарядки 30 А. устройство управления. Вы можете выбрать усилитель меньшего размера, но разница в стоимости очень минимальна, и при потреблении энергии на 12 В, усилители вскоре могут расти!

Сама солнечная система будет выдавать диапазон напряжений (в документации к моей модели указано от 10,7 В до 14,4 В в зависимости от уровня заряда батареи и солнечной энергии). Устройства Shelly, используемые в этом проекте, достаточно чувствительны к напряжению и нуждаются в стабильном источнике питания 12 В. Для этого вам понадобится стабилизатор напряжения, легко доступный на eBay. У меня есть вход 8-40 В на выход 12 В, способный выдерживать ток 10 А. 10А был самым большим стабилизатором, который я мог найти в этом диапазоне напряжений, поэтому через это соединение он сможет потреблять только 10А за один раз. Всегда есть возможность подключить второй стабилизатор позже, чтобы обеспечить еще один источник питания на 10 А.

Перед установкой я провел быструю тестовую настройку своего садового стола, чтобы убедиться, что все работает нормально. Я проверил выходное напряжение солнечного контроллера, и оно действительно было ~ 13,4 В. Как только стабилизатор напряжения был подключен, я перепроверил его, и он был 12,2 В - подходит для Shelly RGBW2, и я подключил его.

Shelly немедленно включился, и я смог настроить его для своего Wi-Fi и протестировать его реакцию - мое первое устройство IoT на солнечной энергии!

После того, как все было протестировано и заработало, я разобрал установку и переместил компоненты в свой садовый сарай для полной установки.

Я построил базовую раму, чтобы удерживать солнечную панель под углом 40 градусов (наиболее эффективным является ориентация на юг под углом 40 градусов в моем местоположении - проверьте онлайн, есть много калькуляторов, чтобы получить лучший угол для вашего местоположения!)

Шаг 2: Интеллектуальное орошение - корпус клапана орошения

Первым шагом к созданию автоматизированной интеллектуальной системы полива является создание системы управления клапанами.

Клапаны, которые я использовал для этого проекта, - это обычные, нормально закрытые, 12 В постоянного тока, соленоидные клапаны 1/2 дюйма. Их легко достать на eBay относительно дешево. Также доступны различные размеры. Я использовал 1/2 дюйма, так как существует много различных стандартных. Компоненты ирригационной системы, которые можно использовать с клапаном / трубкой этого размера. Клапаны поставляются со стандартной резьбой 1/2 дюйма с каждой стороны, поэтому вам потребуются соответствующие фитинги, подходящие для того типа шланга / поливной трубки, который вы хотите использовать.

Поскольку электрические компоненты клапанов не являются водонепроницаемыми, вам понадобится водонепроницаемый корпус. Я обнаружил, что распределительная коробка Schnider Electric с 12 входами (195x165x90 мм) была идеальным размером, чтобы соответствовать 3 клапанам, которые я хотел использовать, плюс 1/2 дюйма на переходниках для 12-миллиметрового ирригационного шланга, который у меня есть.

Я управляю потоком воды горизонтально через коробку, при этом кабель питания / управления проходит через нижнюю часть распределительной коробки через погодоустойчивое покрытие.

Шаг 3: Интеллектуальное орошение - подключение клапанов к контроллеру Shelly RGBW2

Каждый клапан имеет 2 плоских вывода. На клапанах, которые я использую, нет разницы в полярности, поэтому я могу подключать положительный или отрицательный полюс к любой клемме. Нет питания, клапан закрыт. Питание включено, клапан открыт.

(Обратите внимание, для сборки / тестирования этой части системы я использовал стандартный трансформатор постоянного тока 12 В (старый драйвер светодиода), чтобы мне не приходилось постоянно выходить в сад и подключаться к солнечному источнику питания для проверки Это).

Завершите 3 кабеля 5-жильного кабеля, входящего в коробку, с помощью плоских разъемов подходящего размера. (На фото в качестве примера для этого использованы коричневый, черный и серый цвета). Один кабель (синий на фото) будет использоваться как общий + ve, поэтому подключите один кабель к подходящему многокабельному разъему (я использовал 5-контактный Wago 221).

Для Shelly RGBW2 должен быть установлен режим «Белый» (в настройках на экране управления Shelly). Это фактически означает, что Shelly работает как 4 отдельных реле 12 В постоянного тока (с регулируемой яркостью).

Источник питания и Шелли должны быть где-то вдали от воды в безопасном (сухом) месте, а соединение с корпусом клапана должно быть выполнено с помощью 5-жильного кабеля (у меня длина около 5 м, от сарая до огорода). Шелли находится внутри небольшой водонепроницаемой распределительной коробки внутри моего сарая.

Подключите питание согласно прилагаемой схеме, она должна выглядеть примерно так, как на фото. Обратите внимание, что запасной кабель и место на 5-контактном Wago предназначены для подключения насоса.

Шаг 4: Интеллектуальное орошение: подключение помпы

Следующим шагом будет подключение помпы. Для моей установки я подключил насос через корпус клапана, поскольку я использовал основной 5-жильный кабель для вывода питания из сарая, но вы можете легко подключить насос отдельно, если это более удобно.

Я использовал самый мощный насос 12 В, который я мог найти на ebay (1000 л / ч), но есть много вариантов. (Сейчас у меня есть несколько насосов, подключенных к Shelly RGBW2, и я обнаружил, что некоторые насосы работают только ВКЛ / ВЫКЛ на 100%, тогда как другие вы можете контролировать расход с помощью функции диммера Shelly. Это не важно для системы орошения, как вы просто хотите » макс. расход, но это может быть важно для водных объектов и т. д.).

Обратите внимание: в отличие от соленоидных клапанов, насосы чувствительны к полярности, поэтому вам необходимо убедиться, что вы правильно подключаете плюсовой и минусовой источники питания.

Как только это будет завершено, насос необходимо подключить ко входам каждого клапана, и каждый клапан дает выход из коробки (чтобы вы не затопили коробку при тестировании!).

Вы можете проверить клапаны без воды, включив / выключив их в интерфейсе Shelly RGBW2. Вы должны увидеть, что потребляемая мощность возрастает до ~ 10 Вт, когда они открыты (убедитесь, что «диммер» установлен на 100% перед включением канала, им, похоже, не нравится ничего, кроме 100%!). Если вы подключили Shelly RGBW2, как показано на схеме подключения, каналы 1-3 должны управлять клапанами, а канал 4 - насосом.

На изображении показано, как я тестирую систему, используя ведро в ванне для циркуляции воды (насос - это красная штука в ведре).

На финальном изображении показано, как я подключил эту установку к своей бочке с водой для подачи воды.

Шаг 5: Интеллектуальное орошение: подключение Shelly RGBW2

Все кабели от системы должны быть проложены в сухом месте (с возможностью подключения к Wi-Fi!), Где можно разместить Shelly RGBW2.

Кабели должны быть подключены к Shelly в соответствии со схемой подключения. Я предпочитаю использовать статический IP-адрес на всех своих устройствах Shelly, так как это обычно делает соединение более стабильным.

Шаг 6: Интеллектуальное орошение: система управления

Теперь, когда система настроена, вы можете выбрать различные способы управления системой и различные уровни того, насколько «умной» вы хотите ее видеть!

Базовый: Самый простой способ управлять вашей системой - через приложение Shelly и встроенную интеграцию с Google Home или Alexa. В приложении вы можете настроить стандартные расписания для каждого из каналов (Насос, Зона 1, Зона 2 и т. Д.), А также подключить их к голосовому управлению, если хотите.

Расширение: Приложение Shelly также позволяет создавать «Сцены», вы можете настраивать различные «Сцены», которые проходят через разные схемы полива в разное время дня и т. Д. В приложении есть много опций… проявите творческий подход!

Действительно умно

Я решил, что хочу сделать еще один шаг. Я уже использую OpenHAB для управления большинством устройств IoT в моем доме, поэтому я настраиваю собственное управление системой орошения с помощью OpenHAB. Я приложил основные файлы.items.rules и.sitemap к этому Руководству, чтобы помочь вам, если вы хотите настроить что-то подобное.

Общие характеристики:

• Полное автоматическое и ручное управление со страницы панели управления.
• Интеграция с Google Home - «Окей, Google, начни орошение». - Смотрите видео.
• Интеграция с погодой - я подключился к API OpenWeatherMap, чтобы проверить общее количество осадков за последние 24 часа, и если дождя больше 10 мм, цикл полива не запускается автоматически.
• Орошение может происходить каждый день в определенное время или переменно с заходом / восходом солнца и т. Д.
• Система рассчитывает, сколько воды будет использовано для каждого цикла полива (это важно, если вы используете бочки для сбора дождевой воды, как я!
• Отправьте уведомление на свой телефон, чтобы предупредить вас о начале автоматического полива.