سیستم آبیاری کنترل هوشمند WiFi با انرژی خورشیدی: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

در این پروژه از قطعات استاندارد DIY خورشیدی و 12v از ebay ، به همراه دستگاه های Shelly IoT و برخی برنامه های اساسی در openHAB استفاده می شود تا یک شبکه خانگی باغی خانگی ، با انرژی کامل خورشیدی و راه اندازی آبیاری ایجاد شود.

نکات برجسته سیستم:

• سیستم خورشیدی (شبانه روز)
• سیستم آبیاری 3 منطقه ای (می تواند بیشتر باشد!)
• کاملاً فای کنترل می شود ، با ادغام Google Home/Alexa با استفاده از دستگاه های Shelly RGBW2
• آبیاری "هوشمند" ، از سیستم آبیاری اتوماتیک تنظیم شده ، با پیوندهایی به API آب و هوا برای بررسی بارندگی اخیر استفاده کنید.

چرا این طرح؟

1) من به سیستم های آبیاری باغ سبزیجاتم نگاه می کردم و متوجه شدم که آنها بسیار گران هستند یا عملکرد آنها نسبتاً محدود است (فقط در یک زمان مشخص برای یک شلنگ روشن/خاموش).

2) باغ من واقعاً طولانی است و نیروی خارجی ندارد ، بنابراین راه اندازی شبکه باغ 12 ولت خورشیدی از سوله من ایده ای سرگرم کننده (و ایمن!) برای به دست آوردن نیرو در سراسر دور باغ به نظر می رسید)

3) من با دستگاه های Shelly و OpenHAB بازی می کردم و فکر می کردم سرگرم کننده خواهد بود که ببینم چه چیزی می توانم به دست آورم!

تدارکات

منظومه شمسی:

• پنل خورشیدی (120 وات)
• باتری (باتری تفریحی 130aH)
• کنترل کننده شارژ خورشیدی (30A)
• تثبیت کننده 12 ولت
• کابل کشی

سیستم آبیاری هوشمند:

• Waterbutt / تامین آب
• پمپ آب 12 ولت DC
• شیرهای برقی 12 ولت (3x = 1 در هر منطقه آبیاری)
• محفظه ضد آب
• شلنگ آبیاری ، اتصالات و شیلنگ
• کابل 5 هسته ای
• Shelly RGBW2

(+موارد استاندارد مانند ابزار ، اتصالات کابل ، شیلنگ و غیره در صورت نیاز!)

ممکن است بسیاری از عملکردهای پروژه را با استفاده از برنامه Shelly انجام دهید ، اما برای منطق اتوماسیون پیشرفته در آبیاری از OpenHAB استفاده کرده ام.

مرحله 1: راه اندازی سیستم خورشیدی

این مرحله فقط توضیح سریع تنظیمات من است ، بسیاری از راهنماهای خوب در مورد چگونگی بهترین راه اندازی سیستم خورشیدی DIY وجود دارد و هدف اصلی این دستورالعمل شبکه باغ هوشمند و سیستم آبیاری است! (این مرحله نیز اختیاری است ، اگر به راحتی به منبع تغذیه دسترسی دارید و نمی خواهید از انرژی خورشیدی استفاده کنید ، می توانید کل سیستم را از طریق یک ترانسفورماتور 12 ولت تغذیه کنید.)

من از یک پنل خورشیدی 120 واتی (eBay یا آمازون) ، یک باتری تفریحی 130aH (می تواند از ظرفیت کمتری استفاده کند ، اما توصیه می کنم به دلیل استفاده از چرخه سیستم خورشیدی مانند این ، از باتری تفریحی بیش از یک باتری معمولی ماشین استفاده کنید) و شارژ خورشیدی 30A واحد کنترل. می توانید از واحد آمپر کوچکتری استفاده کنید ، اما تفاوت هزینه بسیار کم است و هنگام کشیدن قدرت در ولتاژ 12 ولت ، آمپرها به زودی می توانند صعود کنند!

سیستم خورشیدی خود طیف وسیعی از ولتاژها را تولید می کند (بسته به میزان شارژ باتری و ورودی خورشیدی ، در مدل من 10.7 ولت تا 14.4 ولت آمده است). دستگاه های Shelly مورد استفاده در این پروژه به طور منطقی حساس به ولتاژ هستند و به منبع ثابت 12 ولت نیاز دارند. برای دستیابی به این هدف به یک تثبیت کننده ولتاژ نیاز دارید که به راحتی در eBay در دسترس است. من یک ورودی 8V-40V به خروجی 12V دریافت کردم که قادر به حمل 10A است. 10A بزرگترین تثبیت کننده ای بود که در این محدوده ولتاژ یافتم ، بنابراین فقط قادر خواهم بود 10A را در یک زمان از طریق این اتصال رسم کنم. همیشه می توان یک تثبیت کننده دوم را بعداً وصل کرد تا منبع تغذیه 10A دیگر را تأمین کند.

قبل از نصب ، یک آزمایش سریع روی میز باغ انجام دادم تا مطمئن شوم همه چیز خوب کار می کند. خروجی ولتاژ کنترل کننده خورشیدی را بررسی کردم و در واقع 13.4 ولت بود. هنگامی که تثبیت کننده ولتاژ متصل شد دوباره بررسی کردم و 12.2V بود - مناسب Shelly RGBW2 و آن را وصل کردم.

Shelly بلافاصله روشن شد و من توانستم آن را در WiFi خود پیکربندی کنم و پاسخ آن را آزمایش کردم - اولین دستگاه IoT با انرژی خورشیدی!

پس از آزمایش و کارکرد ، دستگاه را جدا کردم و قطعات را برای نصب کامل به سوله باغچه منتقل کردم.

من یک قاب اساسی برای نگه داشتن پنل خورشیدی در زاویه 40 درجه (کارآمدترین آن رو به جنوب در ارتفاع 40 درجه در محل من است - به صورت آنلاین بررسی کنید ، ماشین حساب های زیادی برای دریافت بهترین زاویه برای مکان شما وجود دارد!)

مرحله 2: آبیاری هوشمند - محفظه شیر آبیاری

اولین قدم برای ایجاد سیستم آبیاری هوشمند خودکار ایجاد یک سیستم کنترل سوپاپ است.

سوپاپ هایی که برای این پروژه استفاده کردم معمولی هستند ، معمولاً بسته هستند ، 12 ولت DC ، شیرهای برقی 1/2 . اینها به راحتی از eBay به نسبت ارزان قابل دستیابی هستند. ابعاد مختلف نیز موجود است. من از 1/2 استفاده کردم زیرا استانداردهای مختلف زیادی وجود دارد اجزای سیستم آبیاری که می توان با این اندازه شیر/لوله استفاده کرد. دریچه ها دارای یک پیچ استاندارد 1/2 اینچی در هر طرف هستند ، بنابراین شما باید اتصالات مناسب را متناسب با نوع شیلنگ/لوله آبیاری که می خواهید استفاده کنید ، نیاز داشته باشید.

از آنجا که اجزای الکتریکی سوپاپ ها ضد آب نیستند ، شما نیاز به یک محفظه ضد آب دارید. من دریافتم که جعبه اتصال Schnider Electric 12 ورودی (195x165x90mm) اندازه مناسبی برای 3 سوپاپی بود که می خواستم استفاده کنم ، به علاوه پیچ 1/2 اینچی آداپتورهای شلنگ آبیاری 12 میلی متری که دارم.

من جریان آب را به صورت افقی در سراسر جعبه اجرا می کنم ، کابل برق/کنترل از طریق تهویه مطبوع از طریق پایین جعبه اتصال وارد می شود.

مرحله 3: آبیاری هوشمند - اتصال شیرها به کنترل Shelly RGBW2

هر شیر دارای 2 پایانه بیل است. در شیرهایی که استفاده می کنم تفاوت قطبی وجود ندارد ، بنابراین می توانم مثبت یا منفی را به هر دو ترمینال متصل کنم. برق ندارد ، شیر بسته است روشن ، شیر باز است

(توجه داشته باشید ، برای ساخت/آزمایش این بخش از سیستم ، من از یک ترانسفورماتور 12 ولت DC استاندارد (درایور LED قدیمی) استفاده کردم تا مجبور نباشم برای آزمایش به باغ و اتصال به منبع تغذیه خورشیدی ادامه دهم. آی تی).

3 کابل را از کابل 5 هسته ای که به جعبه با اتصالات بیل اندازه مناسب وارد می شود ، خاتمه دهید. (در عکس مثال ، قهوه ای ، سیاه و خاکستری برای این کار استفاده شده است). از یک کابل (آبی در عکس) به عنوان +ve معمولی استفاده می شود ، بنابراین یک کابل را به یک کانکتور چند کابل مناسب خاتمه دهید (من از 5 پایانه Wago 221 استفاده کردم).

Shelly RGBW2 باید روی حالت "سفید" (در تنظیمات در صفحه کنترل Shelly) تنظیم شود. این بدان معنی است که شلی به عنوان 4 رله جداگانه 12 ولت DC (قابل تنظیم) کار می کند.

منبع تغذیه و شلی باید در جایی دور از آب و در محلی امن (خشک) قرار داشته باشند و اتصال به محفظه سوپاپ با استفاده از کابل 5 هسته ای انجام می شود. Shelly در داخل یک جعبه اتصال کوچک ضد آب در داخل سوله من قرار دارد.

مطابق نمودار پیوست ، برق را وصل کنید و باید شبیه عکس باشد. توجه داشته باشید ، کابل یدکی و فضای موجود در W terminal 5 Wago برای اتصال پمپ است.

مرحله 4: آبیاری هوشمند: اتصال پمپ

مرحله بعدی اتصال پمپ است. برای تنظیم ، پمپ را از طریق محفظه سوپاپ وصل کردم زیرا از کابل اصلی 5 هسته ای برای خروج برق از سوله استفاده کردم ، اما اگر راحت تر بود ، می توانید به راحتی پمپ را جداگانه وصل کنید.

من از بالاترین جریان پمپ 12 ولت که در ebay (1000L/h) پیدا کردم استفاده کردم ، اما گزینه های زیادی در دسترس است. (من در حال حاضر چندین پمپ به Shelly RGBW2 متصل کرده ام و دریافتم که برخی از پمپ ها فقط 100٪ ON/OFF کار می کنند ، در حالی که برخی دیگر می توانید با استفاده از تابع کم نور Shelly جریان را کنترل کنید. این برای سیستم آبیاری آنطور که می خواهید مهم نیست حداکثر جریان ، اما ممکن است برای یک ویژگی آب و غیره مهم باشد).

توجه داشته باشید ، برخلاف شیرهای برقی ، پمپ ها به قطبیت حساس هستند ، بنابراین باید اطمینان حاصل کنید که منبع تغذیه +ve و -ve را به درستی متصل می کنید.

پس از اتمام کار ، پمپ باید به ورودی های هر سوپاپ متصل شود و هر سوپاپ از جعبه خروجی ایجاد کند (بنابراین هنگام آزمایش جعبه را سیل نکنید!).

با روشن/خاموش کردن سوپاپ ها در رابط Shelly RGBW2 می توانید شیرها را بدون آب آزمایش کنید. هنگامی که آنها باز هستند باید مصرف برق را تا 10 وات افزایش دهید (اطمینان حاصل کنید که قبل از روشن کردن کانال ، میزان روشنایی 100 is تنظیم شده است ، به نظر نمی رسد که آنها چیزی جز 100 like دوست داشته باشند!). اگر Shelly RGBW2 را همانطور که در نمودار سیم کشی نشان داده شده است سیم کشی کرده اید ، کانالهای 1-3 باید سوپاپ ها را کنترل کرده و کانال 4 پمپ را کنترل کنند.

تصویر نشان می دهد که من سیستم را با استفاده از سطل در حمام برای گردش آب در اطراف آزمایش می کنم (پمپ چیزی قرمز در سطل است).

تصویر نهایی نشان می دهد که چگونه من این دستگاه را برای تامین آب به قفل آب متصل کرده ام.

مرحله 5: آبیاری هوشمند: اتصال Shelly RGBW2

تمام کابل های سیستم باید وارد یک منطقه خشک (با اتصال وای فای!) شوند که در آن Shelly RGBW2 می تواند قرار گیرد.

مطابق نمودار سیم کشی ، کابل ها باید به Shelly متصل شوند. من ترجیح می دهم از IP ثابت در همه دستگاه های Shelly خود استفاده کنم زیرا به طور کلی اتصال را پایدارتر می کند.

مرحله 6: آبیاری هوشمند: سیستم کنترل

اکنون که سیستم راه اندازی شده است ، می توانید روشهای مختلفی را برای کنترل سیستم خود انتخاب کنید و سطوح مختلفی از اینکه چگونه می خواهید "هوشمند" باشد را انتخاب کنید!

اساسی: اساسی ترین راه برای کنترل سیستم شما از طریق برنامه Shelly و ادغام بومی با Google Home یا Alexa است. در برنامه می توانید برنامه های استاندارد برای هر یک از کانال ها (پمپ ، منطقه 1 ، منطقه 2 و غیره) را تنظیم کنید و همچنین در صورت تمایل آنها را به کنترل صدا متصل کنید.

Advance: برنامه Shelly همچنین به شما امکان می دهد "صحنه" ایجاد کنید ، می توانید "صحنه" های مختلفی را که در الگوهای مختلف آبیاری در زمان های مختلف روز اجرا می شوند و غیره تنظیم کنید. گزینه های زیادی در برنامه وجود دارد … خلاق باشید!

واقعا باهوش

تصمیم گرفتم یک قدم جلوتر بروم. من در حال حاضر از OpenHAB برای کنترل اکثر دستگاه های اینترنت اشیا در خانه خود استفاده می کنم ، بنابراین من کنترل سیستم آبیاری خود را با استفاده از OpenHAB تنظیم می کنم. من فایل های اصلی.items.rules و.sitemap را به این دستورالعمل ضمیمه کرده ام تا در صورت تمایل به راه اندازی چیزی مشابه ، به شما کمک کنم.

ویژگی های کلی:

• کنترل کامل اتوماتیک و دستی از صفحه داشبورد.
• ادغام خانه Google - "Hey Google، Start Irrigation". - ویدیو را ببینید.
• ادغام آب و هوا - من برای بررسی کل بارندگی در 24 ساعت گذشته به API OpenWeatherMap متصل شدم و اگر باران بیش از 10 میلی متر باریده باشد ، چرخه آبیاری به طور خودکار اجرا نمی شود
• آبیاری می تواند هر روز در ساعت معینی اتفاق بیفتد یا با غروب/طلوع و غیره متغیر باشد.
• سیستم محاسبه می کند که چقدر آب برای هر چرخه آبیاری استفاده می شود (مهم این است که شما مانند من از ته قنداق جمع آوری آب باران استفاده می کنید!
• اعلان را به تلفن خود فشار دهید تا هنگام آبیاری خودکار به شما هشدار دهد.