„Интелигентна“WiFi напоителна система със слънчева енергия: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Този проект използва стандартни DIY слънчеви и 12v части от ebay, заедно с Shelly IoT устройства и някои основни програми в openHAB за създаване на домашна, изцяло захранвана от слънцето, интелигентна градинска електрическа мрежа и настройка за напояване.

Акценти на системата:

• Изцяло слънчева система (ден и нощ)
• 3 зонова напоителна система (може и повече!)
• Напълно контролиран от wifi, с интеграция на Google Home/Alexa с помощта на Shelly RGBW2 устройства
• „Интелигентно“напояване, използвайте зададена автоматична система за поливане, с връзки към API за времето, за да проверите скорошния дъжд.

Защо този дизайн?

1) Гледах напоителните системи за моята зеленчукова градина и установих, че те са или много скъпи, или доста ограничени по функция (само включване/изключване в определено време за един маркуч).

2) Градината ми е наистина дълга и няма външно захранване, така че инсталирането на 12V градинска мрежа от слънчева енергия от навеса ми изглеждаше като забавна (и безопасна!) Идея за захранване в целия край на градината)

3) Играех с устройства Shelly и OpenHAB и мислех, че ще бъде забавно да видя какво мога да постигна!

Консумативи

Слънчева система:

• Слънчев панел (120W)
• Батерия (130aH батерия за отдих)
• Контролер за слънчево зареждане (30А)
• 12v стабилизатор
• Окабеляване

„Интелигентна“напоителна система:

• Waterbutt / Водоснабдяване
• 12v DC водна помпа
• 12v електромагнитни клапани (3x = 1 на поливна зона)
• Водоустойчив корпус
• Маркуч за напояване, съединители и маркуч
• 5-жилен кабел
• Shelly RGBW2

(+стандартни елементи като инструменти, кабелни съединители, маркучи и др. според изискванията!)

Възможно е да завършите много от функциите в проекта с помощта на приложението Shelly, но за по -усъвършенствана логика за автоматизация на напояването използвах OpenHAB.

Стъпка 1: Настройка на слънчевата система

Тази стъпка е само кратко обяснение на моята настройка, има много добри ръководства за това как най -добре да настроите слънчева система „направи си сам“и основната цел на тази инструкция е „интелигентната“градинска решетка и напоителна система! (Тази стъпка също е по избор, можете да захранвате цялата система чрез 12V трансформатор, захранван от мрежата, ако имате лесен достъп до източник на захранване и не искате да използвате слънчева енергия.)

Използвах 120W слънчев панел (eBay или Amazon), 130aH батерия за отдих (може да използва по -малък капацитет, но препоръчвам използването на батерия за свободното време над нормална батерия за кола поради циклично използване на слънчева система като тази) и 30A слънчево зареждане блок за управление. Можете да изберете по -малък усилвател, но разликата в цената е много минимална и когато черпите мощност от 12V, усилвателите скоро могат да се изкачат!

Самата слънчева система ще извежда диапазон от напрежения (документацията с моя модел казва 10.7V до 14.4V в зависимост от нивото на зареждане на батерията и слънчевия вход). Устройствата Shelly, използвани в този проект, са чувствителни към напрежение и се нуждаят от стабилно захранване от 12V. За да постигнете това, ще ви е необходим стабилизатор на напрежението, лесно достъпен на eBay. Имам вход 8V-40V към изход 12V, способен да носи 10А. 10A беше най -големият стабилизатор, който можех да намеря в този диапазон на напрежение, така че ще мога да изтегля само 10A едновременно чрез тази връзка. Винаги е възможно да се свърже втори стабилизатор по -късно, за да се осигури друго 10A захранване.

Направих бърза тестова настройка на градинската си маса, за да се уверя, че всичко работи добре преди инсталирането. Проверих изходното напрежение на слънчевия контролер и наистина беше ~ 13.4V. След като стабилизаторът на напрежението беше свързан, проверих отново и той беше 12.2V - подходящ за Shelly RGBW2 и го свързах.

Shelly се включи веднага и успях да го конфигурирам към моя WiFi и тествах отговора му - първото ми устройство за IoT със слънчева енергия!

След като всичко беше тествано и работещо, отделих инсталацията и преместих компонентите в градинския си навес за пълен монтаж.

Изградих основна рамка, която да държи слънчевия панел под ъгъл 40 градуса (най -ефективният е с южно изложение на 40 градуса надморска височина на моето местоположение - проверете онлайн, има много калкулатори, за да получите най -добрия ъгъл за вашето местоположение!)

Стъпка 2: Интелигентно напояване - Корпус за напоителни клапани

Първата стъпка за създаване на автоматизирана интелигентна напоителна система е създаването на система за управление на клапани.

Вентилите, които използвах за този проект, са основни, нормално затворени, 12V DC, 1/2 "соленоидни клапани. Те могат лесно да се получат от eBay сравнително евтино. Предлагат се и различни размери. Използвах 1/2", тъй като има много различни стандартни компоненти на напоителната система, които могат да се използват с този размер вентил/тръби. Вентилите се предлагат със стандартна 1/2 "винтова резба от всяка страна, така че ще ви трябват подходящи фитинги, които да отговарят на типа маркуч/напоителна тръба, която искате да използвате.

Тъй като електрическите компоненти на клапаните не са водоустойчиви, имате нужда от водоустойчив корпус. Открих, че разпределителната кутия Schnider Electric с 12 входа (195x165x90mm) е идеалният размер, за да пасне на 3-те клапана, които исках да използвам, плюс 1/2 винт на адаптери за 12-милиметровия поливен маркуч, който имам.

Пускам водата да тече хоризонтално през кутията, като захранващият/управляващият кабел влиза през дъното на разпределителната кутия през метеорологична защита.

Стъпка 3: Интелигентно напояване - Свързване на клапани към контролер Shelly RGBW2

Всеки вентил има 2 клеми за лопатки. На клапаните, които използвам, няма разлика в полярността, така че мога да свържа положителен или отрицателен към всеки извод. Няма захранване, вентилът е затворен. Включване, вентилът е отворен.

(Забележка, за изграждането/тестването на тази част от системата, използвах стандартен 12V DC трансформатор (стар LED драйвер), така че не трябваше да продължавам да излизам в градината и да се свързвам със слънчевото захранване, за да тествам то).

Прекратете 3 от кабелите от 5-жилния кабел, влизащ в кутията, с конектори с подходящ размер. (В примерната снимка за това се използват кафяво, черно и сиво). Един кабел (син на снимката) ще се използва като общ +ve, затова завършете един кабел в подходящ многожичен конектор (използвах 5 терминал Wago 221).

Shelly RGBW2 трябва да бъде настроен на режим „Бял“(в настройките на екрана за управление на Shelly). Това ефективно означава, че Shelly работи като 4 отделни 12V DC релета (димируеми).

Източникът на захранване и Shelly трябва да са някъде далеч от водата на безопасно (сухо) място и връзката да се осъществи с корпуса на клапана с помощта на 5 -жилния кабел (моят е с дължина около 5 м, преминаващ от навес към зеленчуков пластир). Shelly е вътре в малка разпределителна кутия, устойчива на атмосферни влияния, в моя навес.

Свържете захранването съгласно приложената диаграма и трябва да изглежда нещо като на снимката. Обърнете внимание, че резервният кабел и мястото на 5-терминалния Wago са за свързване на помпата.

Стъпка 4: Интелигентно напояване: Свързване на помпата

Следващата стъпка е да свържете помпата. За моята настройка свързах помпата през корпуса на клапана, тъй като използвах основния 5-жилен кабел, за да извадя захранването от навеса, но можете лесно да свържете помпата отделно, ако това е по-удобно.

Използвах 12V помпа с най -голям дебит, която можех да намеря в ebay (1000L/h), но има много опции. (Имам няколко помпи, свързани към Shelly RGBW2 сега и установих, че някои помпи работят само ON/OFF на 100%, докато други можете да контролирате дебита с помощта на функцията за затъмняване на Shelly. Това не е важно за напоителната система, тъй като просто искате max 'поток, но може да е важно за характеристика на водата и т.н.).

Обърнете внимание, за разлика от електромагнитните клапани, помпите са чувствителни към полярността, така че трябва да се уверите, че сте свързали +ve и -ve захранването по правилния начин.

След като това приключи, помпата трябва да бъде свързана към входовете на всеки вентил и всеки вентил да дава изход от кутията (така че да не наводните кутията при тестване!).

Можете да тествате клапаните без вода, като ги включите/изключите в интерфейса Shelly RGBW2. Трябва да видите, че консумацията на енергия се увеличава до ~ 10 W, когато са отворени (уверете се, че „димерът“е настроен на 100%, преди да включите канала, изглежда не харесват нищо друго освен 100%!). Ако сте свързали Shelly RGBW2, както е показано на електрическата схема, канали 1-3 трябва да управляват клапаните и канал 4 помпата.

Изображението показва как тествам системата, използвайки кофа в банята си, за да циркулирам водата наоколо (помпата е червеното нещо в кофата).

Окончателното изображение показва как съм свързал тази настройка към приклада си за водоснабдяване.

Стъпка 5: Интелигентно напояване: Свързване на Shelly RGBW2

Всички кабели от системата трябва да попаднат в суха зона (с wifi връзка!), Където може да се помести Shelly RGBW2.

Кабелите трябва да бъдат свързани към Shelly съгласно електрическата схема. Избирам да използвам статичен IP на всичките си устройства Shelly, тъй като обикновено прави връзката по -стабилна.

Стъпка 6: Интелигентно напояване: Система за управление

Сега, когато системата е настроена, има различни начини, по които можете да изберете да контролирате вашата система и различни нива на това колко „умна“искате да бъде тя!

Основен: Най -основният начин за управление на вашата система е чрез приложението Shelly и естествената интеграция с Google Home или Alexa. В приложението можете да настроите стандартни графици за всеки от каналите (помпа, зона 1, зона 2 и т.н.) и също така да ги свържете с гласово управление, ако желаете.

Предварително: Приложението Shelly също ви позволява да създавате „Сцени“, можете да настроите различни „сцени“, които преминават през различни модели на поливане по различно време на деня и т.н. Има много опции в приложението … проявете креативност!

Наистина умен

Реших, че искам да отида още една крачка напред. Вече използвам OpenHAB, за да контролирам повечето IoT устройства в дома си, така че настроих собствения си контрол на напоителната система, използвайки OpenHAB. Прикачих основните.items.rules и.sitemap файлове към тази инструкция, за да ви помогна, ако искате да настроите нещо подобно.

Общи характеристики:

• Пълно автоматично и ръчно управление от страницата на таблото.
• Домашна интеграция на Google - „Hey Google, Start Irrigation“. - Вижте видеото.
• Интегриране на времето - Свързах се с OpenWeatherMap API, за да проверя общите валежи за последните 24 часа и ако е валяло повече от 10 мм, напоителният цикъл не се изпълнява автоматично
• Поливането може да се извършва в определено време всеки ден, или променливо със залез/изгрев и др.
• Системата изчислява колко вода ще се използва за всеки поливен цикъл (важно е, ако използвате дупета, събиращи дъждовна вода като мен!
• Натиснете известие към телефона си, за да ви предупреди, когато автоматичното напояване е на път да стартира.