Solar Powered 'Smart' WiFi -kontrollert vanningssystem: 6 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Dette prosjektet bruker standard DIY solceller og 12v deler fra ebay, sammen med Shelly IoT -enheter og litt grunnleggende programmering i openHAB for å lage et hjemmelaget, fullt soldrevet, smart hagestrømnett og vanningsoppsett.

Systemhøydepunkter:

• Fullt soldrevet system (dag og natt)
• 3 -soners vanningssystem (kan være mer!)
• Fullt wifi -kontrollert, med Google Home/Alexa -integrasjon ved bruk av Shelly RGBW2 -enheter
• 'Smart' vanning, bruk sett automatisk vanningssystem, med koblinger til vær -API for å kontrollere det siste regnfallet.

Hvorfor dette designet?

1) Jeg så på vanningssystemer for grønnsakshagen min og fant ut at de enten var veldig dyre eller ganske begrenset i funksjon (bare på/av på et bestemt tidspunkt for en enkelt slange).

2) Hagen min er veldig lang og det er ingen ekstern strøm, så det virket som en morsom (og trygg!) Idé å få strøm over hele enden av hagen.

3) Jeg har lekt med Shelly -enheter og OpenHAB og syntes det ville være morsomt å se hva jeg kunne oppnå!

Rekvisita

Solsystemet:

• Solcellepanel (120W)
• Batteri (130aH fritidsbatteri)
• Solar ladestyring (30A)
• 12v stabilisator
• Kabling

'Smart' vanningssystem:

• Vannknapp / Vannforsyning
• 12v DC vannpumpe
• 12v magnetventiler (3x = 1 per vanningssone)
• Vanntett hus
• Vanningsslange, kontakter og slange
• 5-kjerne kabel
• Shelly RGBW2

(+standardutstyr som verktøy, kabelkontakter, slanger etc. etter behov!)

Det er mulig å fullføre mange av funksjonene i prosjektet ved hjelp av Shelly -appen, men for mer avansert automatiseringslogikk for vanning har jeg brukt OpenHAB.

Trinn 1: Oppsett av solsystemet

Dette trinnet er bare en rask forklaring på oppsettet mitt. Det er mange gode guider for hvordan du best setter opp et DIY -solsystem, og hovedformålet med denne instruksjonsboken er det "smarte" hagegitteret og vanningssystemet! (Dette trinnet er også valgfritt. Du kan drive hele systemet via en 12V transformator hvis du har lett tilgang til en strømkilde og ikke vil bruke solenergi.)

Jeg brukte et 120W solcellepanel (eBay eller Amazon), et 130aH fritidsbatteri (kan bruke mindre kapasitet, men anbefaler å bruke et fritidsbatteri over et normalt bilbatteri på grunn av syklusbruk av et solsystem som dette) og en 30A solladning kontrollenhet. Du kan gå for en mindre Amp -enhet, men kostnadsforskjellen er veldig minimal, og når du trekker strøm på 12V, kan ampere snart klatre!

Solsystemet selv vil sende ut en rekke spenninger (dokumentasjon med min modell sier 10,7V til 14,4V avhengig av batteriets ladningsnivå og solinngang). Shelly -enhetene som brukes i dette prosjektet er rimelig spenningsfølsomme og trenger en jevn 12V forsyning. For å oppnå dette trenger du en spenningsstabilisator, lett tilgjengelig på eBay. Jeg fikk en 8V-40V inngang til 12V utgang som kunne bære 10A. 10A var den største stabilisatoren jeg kunne finne i dette spenningsområdet, så vil bare kunne tegne 10A på en gang via denne tilkoblingen. Det er alltid mulig å koble til en andre stabilisator senere for å gi ytterligere 10A strømforsyning.

Jeg gjorde et raskt testoppsett på hagebordet mitt for å sikre at alt fungerte som det skulle før jeg installerte. Jeg sjekket spenningsutgangen til solkontrolleren, og den var faktisk ~ 13,4V. Når spenningsstabilisatoren var tilkoblet, sjekket jeg på nytt og den var 12,2V - egnet for Shelly RGBW2 og jeg koblet den til.

Shelly ble slått på umiddelbart, og jeg var i stand til å konfigurere den til min WiFi og testet responsen - min første soldrevne IoT -enhet!

Når det hele var testet og fungerte, tok jeg oppsettet fra hverandre og flyttet komponentene til hagen min for full installasjon.

Jeg bygde en grunnramme for å holde solcellepanelet i 40 graders vinkel (mest effektiv er sørvendt i 40 grader høyde på min plassering - sjekk på nettet, det er mange kalkulatorer for å få den beste vinkelen for ditt sted!)

Trinn 2: Smart vanning - vanningshus for vanning

Det første trinnet for å lage det automatiserte smarte vanningssystemet er å lage et ventilstyringssystem.

Ventilene jeg brukte til dette prosjektet er grunnleggende, normalt lukkede, 12V DC, 1/2 "magnetventiler. Disse er lett tilgjengelig fra eBay relativt billig. Ulike dimensjoner er også tilgjengelige. Jeg brukte 1/2" da det er mange forskjellige standarder vanningssystemkomponenter som kan brukes med denne størrelsen ventil/rør. Ventilene kommer med en standard 1/2 "skruegjeng på hver side, så du trenger passende beslag som passer til den typen slange/vanningsslange du vil bruke.

Siden de elektriske komponentene i ventilene ikke er vanntette, trenger du et vanntett hus. Jeg fant ut at Schnider Electric 12-inngangs koblingsboks (195x165x90mm) var den perfekte størrelsen for å passe til de 3 ventilene jeg ønsket å bruke, pluss 1/2 skruen på adaptere for 12mm vanningsslangen jeg har.

Jeg kjører vannet renner horisontalt over boksen, med strøm/kontrollkabel inn via bunnen av koblingsboksen gjennom en værbestandig glad.

Trinn 3: Smart vanning - Koble ventiler til Shelly RGBW2 -kontrolleren

Hver ventil har 2 spadeterminaler. På ventilene jeg bruker er det ingen polaritetsforskjell, så jeg kan koble positivt eller negativt til begge terminalene. Ingen strøm, ventilen er stengt. Slå på, ventilen er åpen.

(Merk, for å bygge/teste denne delen av systemet, brukte jeg en standard 12V DC -transformator (gammel LED -driver) slik at jeg ikke måtte fortsette å gå ut i hagen og koble til solenergiforsyningen for å teste den).

Avslutt 3 av kablene fra 5-kjernekabelen som kommer inn i esken med passende spade-kontakter. (I eksempelbildet brukes brun, svart og grå til dette). En kabel (blå på bildet) vil bli brukt som den vanlige +ve, så avslutt en kabel til en passende flerkabelkontakt (jeg brukte en 5-terminal Wago 221).

Shelly RGBW2 må settes til "Hvit" -modus (under innstillinger på Shelly -kontrollskjermen). Dette betyr effektivt at Shelly fungerer som 4 separate 12V DC (dimbare) reléer.

Strømkilden og Shelly skal være et sted borte fra vannet på et trygt (tørt) sted og tilkoblingen til ventilhuset ved hjelp av 5 -kjernekabelen (min er omtrent 5 m lang, går fra skur til grønnsaksplaster). Shelly er inne i en liten værbestandig koblingsboks inne i skuret mitt.

Koble til strømmen i henhold til vedlagte diagram, og det skal se ut som på bildet. Vær oppmerksom på at reservekabelen og plassen på Wago med 5 terminaler er tilkoblet pumpen.

Trinn 4: Smart vanning: Koble til pumpen

Det neste trinnet er å koble til pumpen. For mitt oppsett koblet jeg pumpen via ventilhuset da jeg brukte hovedkabelen med 5 kjerner for å få strømmen ut av skuret, men du kan enkelt koble pumpen separat hvis det er mer praktisk.

Jeg brukte 12V -pumpen med høyest strømning jeg kunne finne på ebay (1000L/t), men det er mange alternativer tilgjengelig. (Jeg har flere pumper koblet til Shelly RGBW2 nå og fant ut at noen pumper bare fungerer PÅ/AV på 100%, mens andre kan du kontrollere strømningshastigheten ved hjelp av Shelly dimmerfunksjonen. Dette er ikke viktig for vanningssystemet som du bare vil ' maks. strømning, men det kan være viktig for en vannfunksjon osv.).

Merk, i motsetning til magnetventilene, er pumpene polaritetsfølsomme, så du må sørge for at du kobler til +ve og -ve -forsyningen på riktig måte.

Når dette er fullført, må pumpen kobles til inngangene til hver ventil, og hver ventil gir et utløp fra boksen (slik at du ikke oversvømmer boksen når du tester!).

Du kan teste ventilene uten vann ved å slå dem PÅ/AV i Shelly RGBW2 -grensesnittet. Du bør se strømforbruket gå opp til ~ 10W når de er åpne (sørg for at 'dimmeren' er satt til 100% før du slår på kanalen, de ser ikke ut til å like annet enn 100%!). Hvis du har koblet til Shelly RGBW2 som vist i koblingsskjemaet, bør kanal 1-3 styre ventilene og kanal 4 pumpen.

Bildet viser meg teste systemet ved hjelp av en bøtte i badekaret mitt for å sirkulere vannet rundt (pumpen er den røde tingen i bøtta).

Det siste bildet viser hvordan jeg har koblet dette oppsettet til vannet mitt for vannforsyning.

Trinn 5: Smart vanning: Koble til Shelly RGBW2

Alle kablene fra systemet må komme inn i et tørt område (med wifi -tilkobling!) Hvor Shelly RGBW2 kan plasseres.

Kablene skal kobles til Shelly i henhold til koblingsskjemaet. Jeg velger å bruke en statisk IP på alle Shelly -enhetene mine, da det vanligvis gjør tilkoblingen mer stabil.

Trinn 6: Smart vanning: Kontrollsystem

Nå som systemet er konfigurert, er det forskjellige måter du kan velge å kontrollere systemet på og forskjellige nivåer av hvor "smart" du vil at det skal være!

Grunnleggende: Den mest grunnleggende måten å kontrollere systemet på er via Shelly -appen og integrert integrasjon med Google Home eller Alexa. I appen kan du konfigurere standardplaner for hver av kanalene (Pumpe, Sone 1, Sone 2 osv.) Og også koble disse til stemmestyring hvis du ønsker det.

Avansert: Shelly -appen lar deg også lage "scener", du kan sette opp forskjellige "scener" som går gjennom forskjellige vanningsmønstre til forskjellige tider på dagen osv. Det er mange alternativer i appen … bli kreativ!

Virkelig smart

Jeg bestemte meg for at jeg ville gå et skritt videre. Jeg bruker allerede OpenHAB til å kontrollere de fleste IoT -enheter i huset mitt, så jeg konfigurerer min egen vanningssystemkontroll med OpenHAB. Jeg har vedlagt de grunnleggende.items.rules og.sitemap -filene til denne instruksjonsboken for å hjelpe deg hvis du ønsker å sette opp noe lignende.

Generelle funksjoner:

• Full automatisk og manuell kontroll fra dashbordside.
• Googles hjemintegrasjon - "Hey Google, Start vanning". - Se video.
• Værintegrasjon - Jeg koblet til OpenWeatherMap API for å kontrollere total nedbør de siste 24 timene, og hvis det har regnet mer enn 10 mm, kjøres ikke vanningssyklusen automatisk
• Vanning kan skje på et bestemt tidspunkt hver dag, eller variabel med solnedgang/soloppgang etc.
• Systemet beregner hvor mye vann som skal brukes for hver vanningssyklus (viktig hvis du bruker vann-rumpe som samler regnvann som jeg er!
• Skyv varsel til telefonen for å varsle deg når den automatiske vanningen er i gang.