Aurinkovoimalla toimiva älykäs WiFi -ohjattu kastelujärjestelmä: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tässä projektissa hyödynnetään ebayn tavallisia DIY -aurinko- ja 12 voltin osia, Shelly IoT -laitteita ja joitain perusohjelmointeja openHAB: ssa, jotta voidaan luoda kotitekoinen, täysin aurinkovoimalla toimiva, älykäs puutarhan sähköverkko ja kastelujärjestelmä.

Järjestelmän kohokohdat:

• Täysin aurinkokäyttöinen järjestelmä (päivä ja yö)
• 3 vyöhykkeen kastelujärjestelmä (voi olla enemmän!)
• Täysin wifi -ohjattu, Google Home/Alexa -integraatio Shelly RGBW2 -laitteiden avulla
• Älykäs kastelu, käytä automaattista kastelujärjestelmää, jossa on linkit sääsovellusliittymään viimeaikaisen sateen tarkistamiseksi.

Miksi tämä muotoilu?

1) Tarkastelin vihannespuutarhani kastelujärjestelmiä ja huomasin, että ne olivat joko erittäin kalliita tai melko rajallisia (vain päälle/pois tietyn ajan yhdellä letkulla).

2) Puutarhani on todella pitkä eikä siinä ole ulkoista virtalähdettä, joten aurinkovoimalla toimivan 12 voltin puutarhaverkon pystyttäminen varastostani tuntui hauskalta (ja turvalliselta!) Ajatukselta saada virtaa koko puutarhan loppupäästä)

3) Olen leikkinyt Shelly -laitteilla ja OpenHABilla ja ajattelin, että olisi hauskaa nähdä, mitä voisin saavuttaa!

Tarvikkeet

Aurinkokunta:

• Aurinkopaneeli (120W)
• Akku (130aH vapaa -ajan akku)
• Aurinkolatausohjain (30A)
• 12v vakaaja
• Kaapelointi

Älykäs kastelujärjestelmä:

• Vesiputki / vesihuolto
• 12v DC vesipumppu
• 12v magneettiventtiilit (3x = 1 per kastelualue)
• Vedenpitävä kotelo
• Kasteluletku, liittimet ja letku
• 5-ytiminen kaapeli
• Shelly RGBW2

(+vakiovarusteet, kuten työkalut, kaapeliliittimet, letkut jne. tarpeen mukaan!)

Monia projektin toimintoja on mahdollista suorittaa Shelly -sovelluksella, mutta kastelun kehittyneemmän automaatiologiikan vuoksi olen käyttänyt OpenHABia.

Vaihe 1: Aurinkokunnan asennus

Tämä vaihe on vain nopea selitys asetuksistani, on olemassa monia hyviä oppaita siitä, miten DIY -aurinkokunta voidaan parhaiten asentaa, ja tämän ohjeen päätavoite on "älykäs" puutarhaverkko ja kastelujärjestelmä! (Tämä vaihe on myös valinnainen, voit käyttää koko järjestelmää 12 V: n muuntajan kautta, jos sinulla on helppo pääsy virtalähteeseen etkä halua käyttää aurinkoenergiaa.)

Käytin 120 W: n aurinkopaneelia (eBay tai Amazon), 130 aH: n vapaa -ajan akkua (voi käyttää pienempää kapasiteettia, mutta suosittelen vapaa -ajan akun käyttöä tavallisen auton akun päällä tämänkaltaisen aurinkokunnan syklin käytön vuoksi) ja 30 A: n aurinkolatausta ohjausyksikkö. Voit valita pienemmän vahvistinyksikön, mutta kustannusero on hyvin vähäinen, ja kun virrankulutus on 12 V, vahvistimet voivat pian nousta!

Aurinkokunta itse tuottaa erilaisia jännitteitä (mallini dokumentaatio sanoo 10,7 V - 14,4 V riippuen akun varaustasosta ja aurinkolähteestä). Tässä projektissa käytetyt Shelly -laitteet ovat kohtuullisesti jänniteherkkiä ja tarvitsevat tasaista 12 V: n syöttöä. Tämän saavuttamiseksi tarvitset jännitevakaajan, joka on helposti saatavilla eBayssa. Sain 8V-40V tulon 12V ulostuloon, joka pystyy kantamaan 10A. 10A oli suurin stabiloija, jonka löysin tällä jännitealueella, joten pystyn vetämään vain 10A kerralla tämän yhteyden kautta. Aina on mahdollista kytkeä toinen vakaaja myöhemmin 10A: n virtalähteen saamiseksi.

Tein puutarhatyöpöydälleni pikatestin varmistaakseni, että kaikki toimi OK ennen asennusta. Tarkistin aurinkosäätimen jännitelähdön ja se oli todellakin ~ 13.4V. Kun jännitteen vakaaja oli kytketty, tarkistin sen uudelleen ja se oli 12,2 V - sopiva Shelly RGBW2: lle ja liitin sen.

Shelly käynnistyi välittömästi ja pystyin määrittämään sen WiFi -yhteydelleni ja testasin sen vastausta - ensimmäinen aurinkovoimalla toimiva IoT -laitteeni!

Kun kaikki oli testattu ja toiminut, purin asennuksen ja siirrän komponentit puutarhavajaani täydellistä asennusta varten.

Rakensin peruskehyksen pitämään aurinkopaneelin 40 asteen kulmassa (tehokkain on etelään päin 40 asteen korkeudessa sijainnissani - tarkista verkossa, on olemassa monia laskimia, joilla saat parhaan kulman paikallesi!)

Vaihe 2: Älykäs kastelu - kasteluventtiilin kotelo

Ensimmäinen askel automaattisen älykkään kastelujärjestelmän luomiseksi on luoda venttiilin ohjausjärjestelmä.

Tässä projektissa käytetyt venttiilit ovat perus-, normaalisti suljettuja, 12 V DC, 1/2 "magneettiventtiilejä. Nämä ovat helposti saatavana eBaysta suhteellisen halvalla. Saatavana on myös eri mittoja. Käytin 1/2", koska on olemassa monia erilaisia standardeja kastelujärjestelmän komponentit, joita voidaan käyttää tämän kokoisen venttiilin/letkun kanssa. Venttiileissä on vakiomallinen 1/2 "ruuvikierre molemmilla puolilla, joten tarvitset sopivat liittimet käytettävän letkun/kasteluputken tyypin mukaan.

Koska venttiilien sähkökomponentit eivät ole vedenpitäviä, tarvitset vesitiiviin kotelon. Huomasin, että Schnider Electricin 12-liittiminen liitäntärasia (195x165x90mm) oli täydellinen koko sopimaan kolmeen venttiiliin, joita halusin käyttää, sekä 1/2 tuuman sovittimet 12 mm: n kasteluletkuun.

Käyn vesivirtoja vaakasuoraan laatikon poikki, virta-/ohjauskaapeli menee kytkentärasian pohjan läpi säänkestävän ilon kautta.

Vaihe 3: Älykäs kastelu - Venttiilien liittäminen Shelly RGBW2 -ohjaimeen

Jokaisessa venttiilissä on 2 lapiliitintä. Käytettävissä venttiileissä ei ole napaisuuseroja, joten voin liittää positiivisen tai negatiivisen kumpaankin liittimeen. Ei virtaa, venttiili on kiinni. Virta päällä, venttiili on auki.

(Huomaa, tämän järjestelmän osan rakentamiseen/testaamiseen käytin tavallista 12 V: n tasavirtamuuntajaa (vanha LED -ohjain), joten minun ei tarvinnut mennä ulos puutarhaan ja muodostaa yhteys aurinkolähteeseen testataksesi se).

Päätä 3 kaapelia laatikossa olevasta 5-johtimisesta kaapelista sopivan kokoisilla lapaliittimillä. (Esimerkkikuvassa käytetään ruskeaa, mustaa ja harmaata). Yksi kaapeli (kuvassa sininen) käytetään yhteisenä +ve, joten päätä yksi kaapeli sopivaan monikaapeliliittimeen (käytin 5-napaista Wago 221).

Shelly RGBW2 on asetettava 'White' -tilaan (Shelly -ohjausnäytön asetuksissa). Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että Shelly toimii 4 erillisenä 12 V DC (himmennettävänä) releenä.

Virtalähteen ja Shellyn tulee olla jossain kaukana vedestä turvallisessa (kuivassa) paikassa ja liitäntä venttiilikoteloon käyttäen 5 -johtimista kaapelia (minun kaivokseni on noin 5 m pitkä, siirtymällä katoksesta vihanneslaastariin). Shelly on pienessä säänkestävässä jakorasiassa sisätiloissani.

Kytke virta oheisen kaavion mukaisesti, ja sen pitäisi näyttää siltä kuin kuvassa. Huomaa, että varakaapeli ja 5-napaisen Wagon tila on tarkoitettu pumpun liittämiseen.

Vaihe 4: Älykäs kastelu: Pumpun liittäminen

Seuraava vaihe on pumpun liittäminen. Asennuksen yhteydessä liitin pumpun venttiilikotelon kautta, kun käytin 5-johtimista pääkaapelia virran katkaisemiseksi irti, mutta voit helposti liittää pumpun erikseen, jos se on kätevämpää.

Käytin suurimman virtauksen 12 V: n pumppua, jonka löysin ebaysta (1000L/h), mutta vaihtoehtoja on monia. (Minulla on nyt useita pumppuja kytketty Shelly RGBW2: een ja huomasin, että jotkut pumput toimivat vain PÄÄLLE/POIS 100%: lla, kun taas toiset voit säätää virtausnopeutta käyttämällä Shelly -himmennystoimintoa. Tämä ei ole tärkeää kastelujärjestelmälle, kuten haluat enimmäisvirtaus, mutta se voi olla tärkeä veden ominaisuudelle jne.).

Huomaa, että toisin kuin magneettiventtiilit, pumput OVAT napaisuusherkkiä, joten sinun on varmistettava, että liität +ve ja -ve -syöttö oikein päin.

Kun tämä on valmis, pumppu on kytkettävä kunkin venttiilin tuloihin ja jokainen venttiili antaa ulostulon laatikosta (joten et upota laatikkoa testauksen aikana!).

Voit testata venttiilejä ilman vettä kääntämällä ne päälle/pois Shelly RGBW2 -rajapinnassa. Sinun pitäisi nähdä virrankulutuksen nousevan jopa ~ 10 W, kun ne ovat auki (varmista, että himmennin on asetettu 100%: iin ennen kanavan kytkemistä päälle, he eivät näytä pitävän mistään muusta kuin 100%!). Jos olet kytkenyt Shelly RGBW2: n kytkentäkaavion mukaisesti, kanavien 1-3 tulisi ohjata venttiilejä ja kanavaa 4 pumppua.

Kuvassa näen, että testaan järjestelmää käyttämällä kylpyammeessa olevaa ämpäriä kiertämään vettä ympäri (pumppu on ämpärin punainen asia).

Lopullinen kuva osoittaa, kuinka olen liittänyt tämän asennuksen vesiputkeen vedenjakelua varten.

Vaihe 5: Älykäs kastelu: Shelly RGBW2: n liittäminen

Kaikkien järjestelmän kaapeleiden on oltava kuivalla alueella (wifi -yhteydellä!), Jossa Shelly RGBW2 voidaan sijoittaa.

Kaapelit on kytkettävä Shellyyn kytkentäkaavion mukaisesti. Päätän käyttää staattista IP -osoitetta kaikissa Shelly -laitteissani, koska se yleensä tekee yhteyden vakaammaksi.

Vaihe 6: Älykäs kastelu: ohjausjärjestelmä

Nyt kun järjestelmä on asennettu, voit hallita järjestelmääsi eri tavoilla ja eri tasoilla kuinka älykäs haluat sen olevan!

Perus: Yksinkertaisin tapa hallita järjestelmääsi on Shelly -sovellus ja natiivi integrointi Google Homeen tai Alexaan. Sovelluksessa voit asettaa vakioaikataulut kullekin kanavalle (pumppu, vyöhyke 1, vyöhyke 2 jne.) Ja yhdistää ne myös ääniohjaukseen, jos haluat.

Etukäteen: Shelly -sovelluksen avulla voit myös luoda "kohtauksia", voit luoda erilaisia "kohtauksia", jotka kulkevat eri kastelukuvioiden läpi eri vuorokaudenaikoina jne. Sovelluksessa on monia vaihtoehtoja … ole luova!

Todella älykäs

Päätin, että haluan mennä askeleen pidemmälle. Käytän jo OpenHABia useimpien kotini IoT -laitteiden ohjaamiseen, joten määritän oman kastelujärjestelmän ohjauksen OpenHAB: n avulla. Olen liittänyt perustoiminnot.items.rules ja.sitemap tiedostot tähän Instructable -ohjelmaan avuksi, jos haluat määrittää jotain vastaavaa.

Yleiset ominaisuudet:

• Täysin automaattinen ja manuaalinen ohjaus kojelaudan sivulta.
• Googlen etusivuintegraatio - "Hei Google, aloita kastelu". - Katso video.
• Sääintegraatio - muodostin yhteyden OpenWeatherMap -sovellusliittymään tarkistaakseni viimeisen 24 tunnin kokonaissateet ja jos on satanut yli 10 mm, kastelujakso ei käynnisty automaattisesti
• Kastelu voi tapahtua tiettyyn aikaan joka päivä tai vaihtelevasti auringonlaskun/auringonnousun jne.
• Järjestelmä laskee, kuinka paljon vettä kullekin kastelujaksolle käytetään (tärkeää, jos käytät vesipusseja, jotka keräävät sadevettä kuten minä!
• Työnnä ilmoitus puhelimeesi varoittaaksesi automaattisesta kastelusta.