Sistema de reg controlat per WiFi "intel·ligent" amb energia solar: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquest projecte fa ús de peces solars de bricolatge estàndard i de 12 v d’ebay, juntament amb dispositius Shelly IoT i algunes programacions bàsiques a openHAB per crear una xarxa elèctrica de jardí intel·ligent i configuració de reg casolana, totalment alimentada per energia solar.

Aspectes destacats del sistema:

• Sistema totalment alimentat per energia solar (dia i nit)
• Sistema de reg de 3 zones (pot ser més!)
• Totalment controlat per wifi, amb integració Google Home / Alexa mitjançant dispositius Shelly RGBW2
• Reg "intel·ligent", utilitzeu un sistema de reg automàtic, amb enllaços a l'API meteorològica per comprovar la pluja recent.

Per què aquest disseny?

1) Vaig mirar els sistemes de reg per al meu hort i vaig trobar que eren molt cars o tenien una funció bastant limitada (només s’encenien / apagaven a un temps determinat per a una sola mànega).

2) El meu jardí és molt llarg i no hi ha alimentació externa, de manera que crear una xarxa de jardí de 12 V amb energia solar des del meu cobert em va semblar una idea divertida (i segura!) Per aconseguir energia a tot l'extrem del jardí)

3) He estat jugant amb els dispositius Shelly i OpenHAB i he pensat que seria divertit veure què podia aconseguir.

Subministraments

Sistema Solar:

• Panell solar (120W)
• Bateria (bateria d'oci 130aH)
• Controlador de càrrega solar (30A)
• Estabilitzador de 12v
• Cablatge

Sistema de reg "intel·ligent":

• Butllet d’aigua / subministrament d’aigua
• Bomba d'aigua de 12v CC
• Electrovàlvules de 12v (3x = 1 per zona de reg)
• Carcassa impermeable
• Mànega de reg, connectors i mànega
• Cable de 5 nuclis
• Shelly RGBW2

(+ articles estàndard com eines, connectors de cable, mànegues, etc. segons sigui necessari!)

És possible completar moltes de les funcions del projecte mitjançant l'aplicació Shelly, però per a una lògica d'automatització més avançada del reg he estat utilitzant OpenHAB.

Pas 1: Configuració del sistema solar

Aquest pas és només una ràpida explicació de la meva configuració, hi ha moltes bones guies sobre com configurar millor un sistema solar de bricolatge i l'objectiu principal d'aquest instructiu és la xarxa de jardí i el sistema de reg "intel·ligents". (Aquest pas també és opcional, podeu alimentar tot el sistema mitjançant un transformador de 12V alimentat per la xarxa si teniu fàcil accés a una font d’alimentació i no voleu utilitzar l'energia solar).

He utilitzat un panell solar de 120 W (eBay o Amazon), una bateria de lleure de 130 Ah (pot utilitzar una capacitat més petita, però recomano utilitzar una bateria de lleure sobre una bateria normal del cotxe a causa de l’ús en cicle d’un sistema solar com aquest) i una càrrega solar de 30 A unitat de control. Podeu optar per una unitat d'amperes més petita, però la diferència de cost és molt mínima i, quan consulteu potència a 12V, els amplificadors aviat podran pujar.

El propi sistema solar generarà una gamma de tensions (la documentació del meu model diu que entre 10,7 V i 14,4 V depèn del nivell de càrrega de la bateria i de l’entrada solar). Els dispositius Shelly que s’utilitzen en aquest projecte són raonablement sensibles al voltatge i necessiten un subministrament constant de 12V. Per aconseguir-ho, necessitareu un estabilitzador de tensió, fàcilment disponible a eBay. Tinc una entrada de 8V a 40V a una sortida de 12V capaç de transportar 10A. 10A va ser l'estabilitzador més gran que he pogut trobar en aquest rang de tensió, de manera que només podreu dibuixar 10A alhora mitjançant aquesta connexió. Sempre és possible connectar un segon estabilitzador més tard per proporcionar una altra font d'alimentació de 10A.

Vaig fer una prova ràpida a la taula del jardí per assegurar-me que tot funcionava bé abans d’instal·lar-la. Vaig comprovar la sortida de tensió del controlador solar i de fet era de ~ 13,4V. Un cop es va connectar l'estabilitzador de tensió, vaig tornar a comprovar-lo i tenia 12,2 V, adequat per al Shelly RGBW2 i el vaig connectar.

El Shelly es va engegar immediatament i el vaig poder configurar al meu WiFi i vaig provar la seva resposta: el meu primer dispositiu IoT amb energia solar.

Un cop provat i funcionant, vaig desmuntar la configuració i vaig traslladar els components al cobert del jardí per a la instal·lació completa.

Vaig construir un marc bàsic per mantenir el panell solar a un angle de 40 graus (el més eficient és orientar-se al sud amb una elevació de 40 graus a la meva ubicació. Comproveu-ho en línia, hi ha moltes calculadores per obtenir el millor angle per al vostre locaiton!)

Pas 2: Reg intel·ligent: carcassa de vàlvules de reg

El primer pas per crear el sistema de reg intel·ligent automatitzat és crear un sistema de control de vàlvules.

Les vàlvules que he utilitzat per a aquest projecte són electrovàlvules bàsiques, normalment tancades, de 12V CC, 1/2 ". Es poden obtenir fàcilment a eBay de manera relativament econòmica. També hi ha diferents dimensions. He utilitzat 1/2", ja que hi ha molts estàndards diferents components del sistema de reg que es poden utilitzar amb aquesta vàlvula / tub de mida. Les vàlvules vénen amb un rosca estàndard de 1/2 "a cada costat, de manera que necessitareu els accessoris adequats per adaptar-se al tipus de mànega / tub de reg que vulgueu utilitzar.

Com que els components elèctrics de les vàlvules no són impermeables, necessiteu un allotjament impermeable. Vaig trobar que la caixa de connexions Schnider Electric de 12 entrades (195x165x90mm) tenia la mida perfecta per adaptar-se a les 3 vàlvules que volia utilitzar, a més del cargol de 1/2 dels adaptadors per a la mànega de reg de 12mm que tinc.

Estic executant els fluxos d’aigua horitzontalment a través de la caixa, amb un cable d’alimentació / control que entra per la part inferior de la caixa de connexions a través d’un dispositiu a prova de temps.

Pas 3: reg intel·ligent: connexió de vàlvules al controlador Shelly RGBW2

Cada vàlvula té 2 terminals de pala. A les vàlvules que estic fent servir no hi ha diferències de polaritat, de manera que puc connectar-me en positiu o en negatiu a qualsevol terminal. Sense alimentació, la vàlvula està tancada. Encès, la vàlvula està oberta.

(Nota, per construir / provar aquesta part del sistema, he utilitzat un transformador estàndard de 12 V CC (controlador LED antic) perquè no hagués de continuar sortint al jardí i connectant-me a la font d'alimentació solar per provar it).

Finalitzeu 3 dels cables del cable de 5 nuclis que entren a la caixa amb connectors de pala de mida adequada. (A la foto d'exemple, s'utilitzen marrons, negres i grisos per a això). S'utilitzarà un cable (blau a la foto) com a ve + comú, de manera que acabeu un cable en un connector multi-cable adequat (he utilitzat un terminal Wago 221 de 5 terminals).

El Shelly RGBW2 s'ha d'establir al mode "Blanc" (a la configuració de la pantalla de control de Shelly). Això significa que el Shelly funciona com a 4 relés separats de 12 V CC (regulables).

La font d’energia i Shelly haurien d’estar en algun lloc allunyat de l’aigua en un lloc segur (sec) i la connexió realitzada a la carcassa de la vàlvula mitjançant el cable de 5 nuclis (el meu fa aproximadament 5 m de llargada, va des del cobert fins al vegetal). El Shelly està dins d’una petita caixa de connexions resistent a la intempèrie dins del meu cobert.

Connecteu l'alimentació segons el diagrama adjunt i hauria de ser semblant a la foto. Tingueu en compte que el cable de recanvi i l’espai del Wago de 5 terminals són per connectar la bomba.

Pas 4: Reg intel·ligent: connectar la bomba

El següent pas és connectar la bomba. Per a la meva configuració, vaig connectar la bomba mitjançant la carcassa de la vàlvula ja que utilitzava el cable principal de 5 nuclis per treure l’alimentació del cobert, però podríeu connectar la bomba per separat si és més convenient.

Vaig utilitzar la bomba de 12V de cabal més alt que vaig poder trobar a eBay (1000L / h), però hi ha moltes opcions disponibles. (Ara tinc diverses bombes connectades a Shelly RGBW2 i he comprovat que algunes bombes només funcionen ON / OFF al 100%, mentre que d'altres podeu controlar el cabal mitjançant la funció de regulador Shelly. Això no és important per al sistema de reg com només voleu cabal màxim, però pot ser important per a una font d’aigua, etc.).

Tingueu en compte que, a diferència de les electrovàlvules, les bombes SÓN sensibles a la polaritat, de manera que us heu d’assegurar de connectar el subministrament + ve i -ve de la manera correcta.

Un cop acabat, la bomba ha de connectar-se a les entrades de cada vàlvula i cada vàlvula dóna sortida a la caixa (de manera que no inundeu la caixa quan feu la prova).

Podeu provar les vàlvules sense aigua activant-les o desactivant-les a la interfície Shelly RGBW2. Hauríeu de veure que el consum d'energia puja fins a ~ 10W quan estan oberts (assegureu-vos que el "dimmer" està configurat al 100% abans d'encendre el canal, sembla que no els agrada res més que el 100%). Si heu connectat el Shelly RGBW2 tal com es mostra al diagrama de cablejat, els canals 1-3 haurien de controlar les vàlvules i el canal 4 de la bomba.

La imatge em mostra provant el sistema fent servir una galleda al bany per circular l’aigua al voltant (la bomba és el vermell de la galleda).

La imatge final mostra com he connectat aquesta configuració al meu darrere d’aigua per subministrar-la.

Pas 5: Reg intel·ligent: connectant Shelly RGBW2

Tots els cables del sistema han d’entrar a una zona seca (amb connectivitat wifi) on es pot allotjar el Shelly RGBW2.

Els cables s’han de connectar a la Shelly segons el diagrama de cablejat. Decideixo utilitzar una IP estàtica en tots els meus dispositius Shelly, ja que generalment fa que la connexió sigui més estable.

Pas 6: Reg intel·ligent: sistema de control

Ara que el sistema està configurat, hi ha diverses maneres de triar per controlar el sistema i diversos nivells de la "intel·ligència" que voleu que sigui.

Bàsic: la forma més bàsica de controlar el vostre sistema és mitjançant l'aplicació Shelly i la integració nativa amb Google Home o Alexa. A l'aplicació podeu configurar horaris estàndard per a cadascun dels canals (Pump, Zona 1, Zona 2, etc.) i també connectar-los al control de veu si així ho desitgeu.

Avanç: l'aplicació Shelly també us permet crear "escenes", podeu configurar diverses "escenes" que passin per diferents patrons de reg a diferents hores del dia, etc. Hi ha moltes opcions a l'aplicació … sigueu creatius!

Realment intel·ligent

Vaig decidir que volia fer un pas més. Ja estic fent servir OpenHAB per controlar la majoria de dispositius IoT de casa meva, així que he configurat el meu propi control del sistema de reg mitjançant OpenHAB. He adjuntat els fitxers bàsics.items.rules i.sitemap a aquest manual per ajudar-vos a configurar alguna cosa similar.

Característiques generals:

• Control automàtic i manual complet des de la pàgina del tauler.
• Integració a la llar de Google: "Ei Google, inicia el reg". - Veure vídeo.
• Integració meteorològica: em vaig connectar a l’API OpenWeatherMap per comprovar la precipitació total de les darreres 24 hores i, si ha plogut més de 10 mm, el cicle de reg no s’executa automàticament
• El reg es pot produir a una hora determinada cada dia, o variable amb la posta de sol / sortida del sol, etc.
• El sistema calcula la quantitat d'aigua que s'utilitzarà per a cada cicle de reg (important si feu servir burilles d'aigua que recullen aigua de pluja com jo!).
• Introduïu la notificació al telèfon per avisar-vos quan el reg automàtic estigui a punt d’executar-se.