Solarbetriebenes "intelligentes" WiFi-gesteuertes Bewässerungssystem - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Dieses Projekt verwendet standardmäßige DIY-Solar- und 12-V-Teile von ebay sowie Shelly IoT-Geräte und einige grundlegende Programmierungen in openHAB, um ein hausgemachtes, vollständig solarbetriebenes, intelligentes Gartenstromnetz und eine Bewässerungsanlage zu erstellen.

System-Highlights:

• Vollständig solarbetriebenes System (Tag und Nacht)
• 3-Zonen-Bewässerungssystem (kann mehr sein!)
• Vollständig über WLAN gesteuert, mit Google Home/Alexa-Integration mit Shelly RGBW2-Geräten
• 'Smarte' Bewässerung, verwenden Sie ein eingestelltes automatisches Bewässerungssystem mit Links zur Wetter-API, um den letzten Regenfall zu überprüfen.

Warum dieses Design?

1) Ich habe nach Bewässerungssystemen für meinen Gemüsegarten gesucht und festgestellt, dass sie entweder sehr teuer oder in ihrer Funktion ziemlich eingeschränkt sind (nur ein- und ausschalten zu einer bestimmten Zeit für einen einzelnen Schlauch).

2) Mein Garten ist wirklich lang und es gibt keine externe Stromversorgung, daher schien es eine lustige (und sichere!) Idee zu sein, ein solarbetriebenes 12-V-Gartennetz von meinem Schuppen aus einzurichten, um das gesamte Ende des Gartens mit Strom zu versorgen.)

3) Ich habe mit Shelly-Geräten und OpenHAB herumgespielt und dachte, es würde Spaß machen zu sehen, was ich erreichen könnte!

Lieferungen

Sonnensystem:

• Sonnenkollektor (120W)
• Batterie (130aH Freizeitbatterie)
• Solarladeregler (30A)
• 12V Stabilisator
• Verkabelung

'Smartes' Bewässerungssystem:

• Wasserfall / Wasserversorgung
• 12V DC Wasserpumpe
• 12V Magnetventile (3x = 1 pro Bewässerungszone)
• Wasserdichtes Gehäuse
• Bewässerungsschlauch, Anschlüsse und Schlauch
• 5-adriges Kabel
• Shelly RGBW2

(+Standardartikel wie Werkzeuge, Kabelverbinder, Schläuche etc. nach Bedarf!)

Es ist möglich, viele der Funktionen im Projekt mit der Shelly-App auszuführen, aber für eine erweiterte Automatisierungslogik bei der Bewässerung habe ich OpenHAB verwendet.

Schritt 1: Einrichten des Sonnensystems

Dieser Schritt ist nur eine kurze Erklärung meines Setups, es gibt viele gute Anleitungen, wie man ein DIY-Solarsystem am besten einrichtet, und das Hauptziel dieses Instructable ist das "intelligente" Gartengitter und das Bewässerungssystem! (Dieser Schritt ist auch optional, Sie können das gesamte System über einen netzbetriebenen 12-V-Transformator mit Strom versorgen, wenn Sie einfachen Zugang zu einer Stromquelle haben und keine Solarenergie verwenden möchten.)

Ich habe ein 120-W-Solarpanel (eBay oder Amazon), eine 130-AH-Verbraucherbatterie (kann eine geringere Kapazität verbrauchen, aber aufgrund der Zyklennutzung eines Solarsystems wie dieser empfehle ich, eine Freizeitbatterie anstelle einer normalen Autobatterie zu verwenden) und eine 30-A-Solarladung verwendet Steuergerät. Sie können sich für eine kleinere Amp-Einheit entscheiden, aber der Kostenunterschied ist sehr gering und wenn Sie Strom bei 12 V ziehen, können die Ampere bald steigen!

Das Solarsystem selbst gibt eine Reihe von Spannungen aus (die Dokumentation zu meinem Modell sagt 10,7 V bis 14,4 V je nach Batterieladezustand und Solareingang). Die in diesem Projekt verwendeten Shelly-Geräte sind einigermaßen spannungsempfindlich und benötigen eine stabile 12-V-Versorgung. Um dies zu erreichen, benötigen Sie einen Spannungsstabilisator, der bei eBay leicht erhältlich ist. Ich habe einen 8-V-40-V-Eingang zu einem 12-V-Ausgang, der 10 A tragen kann. 10A war der größte Stabilisator, den ich in diesem Spannungsbereich finden konnte, daher kann ich über diese Verbindung nur 10A gleichzeitig ziehen. Es ist jederzeit möglich, später einen zweiten Stabilisator anzuschließen, um eine weitere 10A-Stromversorgung bereitzustellen.

Ich habe einen schnellen Testaufbau auf meinem Gartentisch durchgeführt, um sicherzustellen, dass alles vor der Installation in Ordnung ist. Ich habe den Spannungsausgang des Solarreglers überprüft und er betrug tatsächlich ~ 13,4 V. Nachdem der Spannungsstabilisator angeschlossen war, habe ich noch einmal überprüft und es waren 12,2 V - passend für den Shelly RGBW2 und ich habe ihn angeschlossen.

Der Shelly schaltete sich sofort ein und ich konnte ihn für mein WLAN konfigurieren und seine Reaktion testen - mein erstes solarbetriebenes IoT-Gerät!

Sobald alles getestet und funktioniert war, habe ich das Setup auseinander genommen und die Komponenten zur vollständigen Installation in mein Gartenhaus gebracht.

Ich habe einen Basisrahmen gebaut, um das Solarpanel in einem Winkel von 40 Grad zu halten (am effizientesten ist die Südlage bei 40 Grad an meinem Standort - überprüfen Sie online, es gibt viele Rechner, um den besten Winkel für Ihren Standort zu erhalten!)

Schritt 2: Intelligente Bewässerung - Bewässerungsventilgehäuse

Der erste Schritt zum Erstellen des automatisierten intelligenten Bewässerungssystems besteht darin, ein Ventilsteuerungssystem zu erstellen.

Die Ventile, die ich für dieses Projekt verwendet habe, sind einfache, stromlos geschlossene, 12V DC, 1/2"-Magnetventile. Diese sind bei eBay relativ günstig erhältlich. Es sind auch verschiedene Abmessungen erhältlich. Ich habe 1/2" verwendet, da es viele verschiedene Standards gibt Komponenten des Bewässerungssystems, die mit Ventilen/Schläuchen dieser Größe verwendet werden können. Die Ventile sind auf jeder Seite mit einem standardmäßigen 1/2"-Schraubgewinde ausgestattet.

Da die elektrischen Komponenten der Ventile nicht wasserdicht sind, benötigen Sie ein wasserdichtes Gehäuse. Ich fand, dass die Schnider Electric 12-Eingänge-Anschlussdose (195 x 165 x 90 mm) die perfekte Größe für die 3 Ventile hatte, die ich verwenden wollte, plus die 1/2 -Schraubadapter für den 12-mm-Spülschlauch, den ich habe.

Ich lasse das Wasser horizontal über die Box fließen, wobei das Strom- / Steuerkabel durch eine wetterfeste Abdeckung über den Boden der Anschlussdose führt.

Schritt 3: Intelligente Bewässerung - Anschließen der Ventile an den Shelly RGBW2-Controller

Jedes Ventil hat 2 Flachstecker. Bei den von mir verwendeten Ventilen gibt es keinen Polaritätsunterschied, sodass ich an beiden Anschlüssen Plus oder Minus anschließen kann. Kein Strom, Ventil ist geschlossen. Strom an, Ventil ist offen.

(Beachte, für den Bau / Test dieses Teils des Systems habe ich einen Standard-12-V-DC-Transformator (alter LED-Treiber) verwendet, damit ich nicht ständig in den Garten gehen und zum Testen an die Solarstromversorgung anschließen musste es).

Schließen Sie 3 der Kabel des 5-adrigen Kabels, das in die Box kommt, mit Kabelschuhen geeigneter Größe ab. (Im Beispielfoto werden dafür Braun, Schwarz und Grau verwendet). Ein Kabel (blau auf dem Foto) wird als gemeinsames +ve verwendet, also ein Kabel in einen geeigneten Mehrfachkabelstecker terminieren (ich habe einen 5-poligen Wago 221 verwendet).

Der Shelly RGBW2 muss auf den 'White'-Modus eingestellt sein (unter Einstellungen im Shelly-Steuerungsbildschirm). Dies bedeutet effektiv, dass der Shelly als 4 separate 12-V-DC-Relais (dimmbar) arbeitet.

Die Stromquelle und Shelly sollten sich an einem sicheren (trockenen) Ort abseits des Wassers befinden und die Verbindung zum Ventilgehäuse mit dem 5-adrigen Kabel hergestellt werden (meine ist ca. 5 m lang, geht vom Schuppen zum Gemüsebeet). Der Shelly befindet sich in einer kleinen wetterfesten Anschlussdose in meinem Schuppen.

Schließen Sie die Stromversorgung gemäß dem beigefügten Diagramm an und es sollte ungefähr wie auf dem Foto aussehen. Beachten Sie, dass das Ersatzkabel und der Platz auf dem 5-poligen Wago für den Anschluss der Pumpe vorgesehen sind.

Schritt 4: Intelligente Bewässerung: Anschließen der Pumpe

Der nächste Schritt besteht darin, die Pumpe anzuschließen. Für mein Setup habe ich die Pumpe über das Ventilgehäuse angeschlossen, da ich das 5-adrige Hauptkabel verwendet habe, um den Strom aus dem Schuppen herauszuholen, aber Sie können die Pumpe leicht separat anschließen, wenn dies bequemer ist.

Ich habe die 12-V-Pumpe mit dem höchsten Durchfluss verwendet, die ich bei ebay finden konnte (1000 l / h), aber es stehen viele Optionen zur Verfügung. (Ich habe jetzt mehrere Pumpen an Shelly RGBW2 angeschlossen und festgestellt, dass einige Pumpen nur EIN / AUS bei 100% arbeiten, während Sie bei anderen die Durchflussmenge mit der Shelly-Dimmerfunktion steuern können. Dies ist für das Bewässerungssystem nicht wichtig, da Sie es nur möchten. max' Durchfluss, kann aber für ein Wasserspiel usw. wichtig sein).

Beachten Sie, dass Pumpen im Gegensatz zu Magnetventilen polaritätsempfindlich sind, daher müssen Sie sicherstellen, dass Sie die +ve- und -ve-Versorgung richtig herum anschließen.

Sobald dies abgeschlossen ist, muss die Pumpe an die Eingänge jedes Ventils angeschlossen werden und jedes Ventil gibt einen Auslass aus der Box (damit Sie die Box beim Testen nicht überfluten!).

Sie können die Ventile ohne Wasser testen, indem Sie sie in der Shelly RGBW2-Schnittstelle ein- und ausschalten. Sie sollten sehen, dass der Stromverbrauch im geöffneten Zustand auf ~10 W ansteigt (stellen Sie sicher, dass der 'Dimmer' auf 100% eingestellt ist, bevor Sie den Kanal einschalten, sie scheinen nur 100% zu mögen!). Wenn Sie die Shelly RGBW2 wie im Schaltplan gezeigt verkabelt haben, sollten die Kanäle 1-3 die Ventile und Kanal 4 die Pumpe steuern.

Das Bild zeigt, wie ich das System mit einem Eimer in meinem Bad teste, um das Wasser umzuwälzen (die Pumpe ist das rote Ding im Eimer).

Das letzte Bild zeigt, wie ich dieses Setup an meine Wassertonne für die Wasserversorgung angeschlossen habe.

Schritt 5: Intelligente Bewässerung: Shelly RGBW2 anschließen

Alle Kabel des Systems müssen in einen trockenen Bereich (mit WLAN-Konnektivität!) kommen, in dem der Shelly RGBW2 untergebracht werden kann.

Die Kabel sollten gemäß Schaltplan an den Shelly angeschlossen werden. Ich entscheide mich für die Verwendung einer statischen IP auf allen meinen Shelly-Geräten, da dies die Verbindung im Allgemeinen stabiler macht.

Schritt 6: Intelligente Bewässerung: Kontrollsystem

Nun, da das System eingerichtet ist, gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Steuerung Ihres Systems und verschiedene Ebenen, wie „intelligent“es sein soll!

Basic: Die einfachste Möglichkeit, Ihr System zu steuern, ist die Shelly-App und die native Integration mit Google Home oder Alexa. In der App können Sie für jeden der Kanäle (Pumpe, Zone 1, Zone 2 usw.) Standardzeitpläne einrichten und diese auf Wunsch auch mit der Sprachsteuerung verbinden.

Advance: Mit der Shelly App können Sie auch "Szenen" erstellen, Sie können verschiedene "Szenen" einrichten, die zu verschiedenen Tageszeiten unterschiedliche Bewässerungsmuster durchlaufen usw. Es gibt viele Optionen in der App … werden Sie kreativ!

Wirklich schlau

Ich beschloss, einen Schritt weiter zu gehen. Ich verwende OpenHAB bereits, um die meisten IoT-Geräte in meinem Haus zu steuern, also richte ich meine eigene Bewässerungssystemsteuerung mit OpenHAB ein. Ich habe diesem Instructable die grundlegenden.items.rules und.sitemap-Dateien beigefügt, um zu helfen, wenn Sie etwas Ähnliches einrichten möchten.

Gesamteigenschaften:

• Vollautomatische und manuelle Steuerung von der Dashboard-Seite aus.
• Google Home-Integration - "Hey Google, Start Bewässerung". - Siehe Video.
• Wetterintegration - Ich habe mich mit der OpenWeatherMap-API verbunden, um den Gesamtniederschlag der letzten 24 Stunden zu überprüfen und wenn es mehr als 10 mm geregnet hat, wird der Bewässerungszyklus nicht automatisch ausgeführt
• Die Bewässerung kann jeden Tag zu einer festgelegten Zeit erfolgen oder variabel mit Sonnenuntergang/Sonnenaufgang usw.
• Das System berechnet, wie viel Wasser für jeden Bewässerungszyklus verbraucht wird (wichtig, wenn Sie wie ich Regentonnen verwenden, die Regenwasser sammeln!
• Push-Benachrichtigung an Ihr Telefon, um Sie zu benachrichtigen, wenn die automatische Bewässerung ausgeführt wird.