Op zonne-energie 'slim' wifi-gestuurd irrigatiesysteem - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Dit project maakt gebruik van standaard doe-het-zelf zonne- en 12v-onderdelen van eBay, samen met Shelly IoT-apparaten en wat basisprogrammering in openHAB om een zelfgemaakt, volledig op zonne-energie aangedreven, slim tuinstroomnet en irrigatieopstelling te creëren.

Hoogtepunten van het systeem:

• Volledig systeem op zonne-energie (dag en nacht)
• 3 zone irrigatiesysteem (kan meer zijn!)
• Volledig wifi-gestuurd, met Google Home/Alexa-integratie met Shelly RGBW2-apparaten
• 'Slimme' irrigatie, gebruik een ingesteld automatisch bewateringssysteem, met links naar de weer-API om recente regenval te controleren.

Waarom dit ontwerp?

1) Ik keek naar irrigatiesystemen voor mijn moestuin en ontdekte dat ze ofwel erg duur waren, of vrij beperkt in functie (slechts op een vast tijdstip aan/uit voor een enkele slang).

2) Mijn tuin is erg lang en er is geen externe stroomvoorziening, dus het opzetten van een op zonne-energie aangedreven 12v-tuinnet vanuit mijn schuur leek een leuk (en veilig!) idee om stroom te krijgen over het hele uiteinde van de tuin)

3) Ik heb gespeeld met Shelly-apparaten en OpenHAB en dacht dat het leuk zou zijn om te zien wat ik zou kunnen bereiken!

Benodigdheden

Zonnestelsel:

• Zonnepaneel (120W)
• Accu (130aH vrijetijdsaccu)
• Solar laadregelaar (30A)
• 12v stabilisator
• bekabeling

'Slim' irrigatiesysteem:

• Waterstoot / Watervoorziening
• 12v gelijkstroom waterpomp
• 12v Magneetventielen (3x = 1 per irrigatiezone)
• Waterdichte behuizing
• Irrigatieslang, aansluitingen en slang
• 5-aderige kabel
• Shelly RGBW2

(+standaard items zoals gereedschap, kabelverbinders, slangen etc. indien nodig!)

Het is mogelijk om veel van de functies in het project te voltooien met behulp van de Shelly-app, maar voor meer geavanceerde automatiseringslogica op de irrigatie heb ik OpenHAB gebruikt.

Stap 1: Installatie van het zonnestelsel

Deze stap is slechts een korte uitleg van mijn opstelling, er zijn veel goede handleidingen over hoe u het beste een doe-het-zelf-zonnestelsel kunt opzetten en het hoofddoel van deze Instructable is het 'slimme' tuinrooster en irrigatiesysteem! (Deze stap is ook optioneel, u kunt het hele systeem van stroom voorzien via een op het lichtnet werkende 12V-transformator als u gemakkelijk toegang hebt tot een stroombron en geen zonne-energie wilt gebruiken.)

Ik gebruikte een 120W zonnepaneel (eBay of Amazon), een 130aH vrijetijdsbatterij (kan een kleinere capaciteit gebruiken, maar raad aan om een vrijetijdsbatterij te gebruiken in plaats van een normale autobatterij vanwege het fietsen met een zonnestelsel zoals dit) en een 30A zonnelading controle-eenheid. Je kunt voor een kleinere Amp-eenheid gaan, maar het kostenverschil is zeer minimaal en bij het afnemen van stroom op 12V kunnen de Amps al snel oplopen!

Het zonnestelsel zelf zal een reeks spanningen uitvoeren (documentatie bij mijn model zegt 10,7 V tot 14,4 V, afhankelijk van het laadniveau van de batterij en de zonne-input). De Shelly-apparaten die in dit project worden gebruikt, zijn redelijk spanningsgevoelig en hebben een constante 12V-voeding nodig. Om dit te bereiken heb je een spanningsstabilisator nodig, die gemakkelijk verkrijgbaar is op eBay. Ik heb een 8V-40V-ingang naar een 12V-uitgang die 10A kan dragen. 10A was de grootste stabilisator die ik kon vinden in dit spanningsbereik, dus kan via deze verbinding slechts 10A tegelijk trekken. Het is altijd mogelijk om later een tweede stabilisator aan te sluiten om nog een 10A voeding te voorzien.

Ik deed een snelle testopstelling op mijn tuintafel om er zeker van te zijn dat alles goed werkte voordat ik het installeerde. Ik controleerde de uitgangsspanning van de zonnecontroller en het was inderdaad ~13.4V. Nadat de spanningsstabilisator was aangesloten, controleerde ik opnieuw en deze was 12.2V - geschikt voor de Shelly RGBW2 en ik heb hem aangesloten.

De Shelly startte onmiddellijk op en ik kon hem configureren met mijn wifi en zijn reactie testen - mijn eerste op zonne-energie werkende IoT-apparaat!

Nadat alles was getest en werkte, heb ik de opstelling uit elkaar gehaald en de componenten naar mijn tuinhuisje verplaatst voor volledige installatie.

Ik heb een basisframe gebouwd om het zonnepaneel in een hoek van 40 graden te houden (het meest efficiënt is op het zuiden gericht op 40 graden op mijn locatie - kijk online, er zijn veel rekenmachines om de beste hoek voor uw locatie te vinden!)

Stap 2: Slimme irrigatie - Irrigatieklephuis

De eerste stap voor het creëren van het geautomatiseerde slimme irrigatiesysteem is het creëren van een klepbesturingssysteem.

De kleppen die ik voor dit project heb gebruikt, zijn standaard, normaal gesloten, 12V DC, 1/2 "magneetkleppen. Deze zijn gemakkelijk relatief goedkoop verkrijgbaar bij eBay. Verschillende afmetingen zijn ook beschikbaar. Ik gebruikte 1/2" omdat er veel verschillende standaard irrigatiesysteemcomponenten die kunnen worden gebruikt met deze maat afsluiter/slang. De ventielen worden geleverd met een standaard 1/2" schroefdraad aan elke kant, dus je hebt geschikte fittingen nodig die passen bij het type slang/irrigatieslang dat je wilt gebruiken.

Omdat de elektrische componenten van de kleppen niet waterdicht zijn, heeft u een waterdichte behuizing nodig. Ik ontdekte dat de Schnider Electric 12-ingangsaansluitdoos (195x165x90mm) de perfecte maat had voor de 3 kleppen die ik wilde gebruiken, plus de 1/2 schroefadapters voor de 12 mm irrigatieslang die ik heb.

Ik laat de waterstromen horizontaal over de doos lopen, waarbij de stroom- / besturingskabel via de onderkant van de aansluitdoos binnenkomt via een weerbestendige blije.

Stap 3: Slimme irrigatie - Kleppen aansluiten op Shelly RGBW2-controller

Elke klep heeft 2 spade-aansluitingen. Op de kleppen die ik gebruik, is er geen polariteitsverschil, dus ik kan positief of negatief op beide aansluitingen aansluiten. Geen stroom, klep is gesloten. Stroom aan, klep is open.

(Let op, voor het bouwen/testen van dit deel van het systeem heb ik een standaard 12V DC-transformator (oude LED-driver) gebruikt, zodat ik niet steeds de tuin in hoefde te gaan en verbinding moest maken met de zonne-energievoorziening om te testen het).

Sluit 3 van de kabels van de 5-aderige kabel die in de doos komt af met spadeconnectoren van de juiste maat. (In de voorbeeldfoto zijn hiervoor bruin, zwart en grijs gebruikt). Eén kabel (blauw op de foto) wordt gebruikt als de gemeenschappelijke +ve, dus sluit een kabel af in een geschikte multikabelconnector (ik gebruikte een Wago 221) met 5 klemmen.

De Shelly RGBW2 moet worden ingesteld op 'Wit'-modus (onder instellingen in het Shelly-bedieningsscherm). Dit betekent in feite dat de Shelly werkt als 4 afzonderlijke 12V DC (dimbare) relais.

De stroombron en Shelly moeten ergens uit de buurt van het water zijn op een veilige (droge) locatie en de verbinding met het klephuis moet worden gemaakt met behulp van de 5-aderige kabel (de mijne is ongeveer 5 m lang, van schuur naar moestuin). De Shelly zit in een kleine weerbestendige aansluitdoos in mijn schuur.

Sluit de stroom aan volgens het bijgevoegde diagram en het zou er ongeveer zo uit moeten zien als op de foto. Let op, de reservekabel en ruimte op de 5-polige Wago zijn voor het aansluiten van de pomp.

Stap 4: Slimme irrigatie: de pomp aansluiten

De volgende stap is het aansluiten van de pomp. Voor mijn opstelling heb ik de pomp aangesloten via het klephuis omdat ik de 5-aderige hoofdkabel gebruikte om de stroom uit de schuur te krijgen, maar je zou de pomp gemakkelijk afzonderlijk kunnen aansluiten als dat handiger is.

Ik gebruikte de 12V-pomp met het hoogste debiet die ik op ebay kon vinden (1000L/h), maar er zijn veel opties beschikbaar. (Ik heb nu verschillende pompen aangesloten op Shelly RGBW2 en ontdekte dat sommige pompen alleen AAN/UIT werken op 100%, terwijl andere je het debiet kunt regelen met de Shelly-dimmerfunctie. Dit is niet belangrijk voor het irrigatiesysteem, dat wil je gewoon' max' stroom, maar kan belangrijk zijn voor een waterpartij etc).

Let op, in tegenstelling tot de magneetventielen ZIJN pompen polariteitsgevoelig, dus u moet ervoor zorgen dat u de +ve en -ve voeding op de juiste manier aansluit.

Zodra dit is voltooid, moet de pomp worden aangesloten op de ingangen van elke klep en geeft elke klep een uitlaat uit de doos (zodat u de doos niet overstroomt tijdens het testen!).

U kunt de kleppen testen zonder water door ze AAN/UIT te zetten in de Shelly RGBW2-interface. Je zou het stroomverbruik moeten zien oplopen tot ~10W wanneer ze open zijn (zorg ervoor dat de 'dimmer' is ingesteld op 100% voordat je het kanaal inschakelt, ze lijken niets anders te willen dan 100%!). Als u de Shelly RGBW2 hebt aangesloten zoals aangegeven in het bedradingsschema, moeten kanalen 1-3 de kleppen aansturen en kanaal 4 de pomp.

Op de afbeelding zie ik hoe ik het systeem test met een emmer in mijn bad om het water rond te laten circuleren (de pomp is het rode ding in de emmer).

De laatste afbeelding laat zien hoe ik deze opstelling heb aangesloten op mijn regenton voor watervoorziening.

Stap 5: Slimme irrigatie: Shelly RGBW2 aansluiten

Alle kabels van het systeem moeten in een droge ruimte komen (met wifi-connectiviteit!) waar de Shelly RGBW2 kan worden gehuisvest.

De kabels moeten worden aangesloten op de Shelly volgens het bedradingsschema. Ik kies ervoor om een statisch IP-adres op al mijn Shelly-apparaten te gebruiken, omdat dit de verbinding over het algemeen stabieler maakt.

Stap 6: Slimme irrigatie: besturingssysteem

Nu het systeem is ingesteld, zijn er verschillende manieren waarop u kunt kiezen om uw systeem te bedienen en verschillende niveaus van hoe 'Slim' u het wilt hebben!

Basis: de meest eenvoudige manier om uw systeem te bedienen is via de Shelly-app en native integratie met Google Home of Alexa. In de app kun je standaard schema's instellen voor elk van de kanalen (Pump, Zone 1, Zone 2 etc) en deze desgewenst ook koppelen aan spraakbesturing.

Vooruitgang: Met de Shelly-app kun je ook 'scènes' maken, je kunt verschillende 'scènes' instellen die verschillende bewateringspatronen doorlopen op verschillende tijdstippen van de dag enz. Er zijn veel opties binnen de app … wees creatief!

Erg slim

Ik besloot dat ik nog een stap verder wilde gaan. Ik gebruik OpenHAB al om de meeste IoT-apparaten in mijn huis te bedienen, dus ik stel mijn eigen irrigatiesysteembesturing in met OpenHAB. Ik heb de basis.items.rules en.sitemap-bestanden aan deze Instructable toegevoegd om te helpen als je iets soortgelijks wilt instellen.

Algemene kenmerken:

• Volledig automatische en handmatige bediening vanaf de dashboardpagina.
• Google Home-integratie - "Hey Google, Start Irrigation". - Zie filmpje.
• Weerintegratie - Ik heb verbinding gemaakt met de OpenWeatherMap API om de totale regenval van de afgelopen 24 uur te controleren en als het meer dan 10 mm heeft geregend, wordt de irrigatiecyclus niet automatisch uitgevoerd
• Irrigatie kan elke dag op een vast tijdstip plaatsvinden, of variabel met zonsondergang / zonsopgang enz.
• Het systeem berekent hoeveel water er wordt gebruikt voor elke irrigatiecyclus (belangrijk als je regentonnen gebruikt zoals ik!
• Push notificatie naar uw telefoon om u te waarschuwen wanneer de automatische irrigatie op het punt staat te draaien.