Sistem Irigasi Terkendali WiFi 'Cerdas' Bertenaga Surya: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Proyek ini menggunakan suku cadang surya dan 12v DIY standar dari ebay, bersama dengan perangkat Shelly IoT dan beberapa pemrograman dasar di openHAB untuk membuat jaringan listrik taman pintar dan pengaturan irigasi buatan sendiri yang sepenuhnya bertenaga surya.

Sorotan Sistem:

• Sistem bertenaga surya penuh (siang dan malam)
• Sistem irigasi 3 zona (bisa lebih!)
• Wifi sepenuhnya dikontrol, dengan integrasi Google Home/Alexa menggunakan perangkat Shelly RGBW2
• Irigasi 'Cerdas', gunakan sistem penyiraman otomatis yang disetel, dengan tautan ke API cuaca untuk memeriksa curah hujan baru-baru ini.

Mengapa desain ini?

1) Saya sedang melihat sistem irigasi untuk kebun sayur saya dan menemukan bahwa mereka sangat mahal, atau fungsinya cukup terbatas (hanya hidup/mati pada waktu yang ditentukan untuk satu selang).

2) Kebun saya sangat panjang dan tidak ada daya eksternal, jadi memasang jaringan taman 12v bertenaga surya dari gudang saya tampak seperti ide yang menyenangkan (dan aman!) untuk mendapatkan listrik di seluruh ujung kebun)

3) Saya telah bermain-main dengan perangkat Shelly dan OpenHAB dan berpikir akan menyenangkan untuk melihat apa yang dapat saya capai!

Perlengkapan

Tata surya:

• Panel Surya (120W)
• Baterai (baterai rekreasi 130aH)
• Pengontrol muatan surya (30A)
• penstabil 12v
• Pemasangan kabel

Sistem Irigasi 'Cerdas':

• Waterbutt / Pasokan air
• Pompa air 12v DC
• Katup solenoid 12v (3x = 1 per zona irigasi)
• Perumahan tahan air
• Selang irigasi, konektor dan selang
• Kabel 5-inti
• Shelly RGBW2

(+ item standar seperti alat, konektor kabel, selang, dll. sesuai kebutuhan!)

Dimungkinkan untuk menyelesaikan banyak fungsi dalam proyek menggunakan aplikasi Shelly, tetapi untuk logika otomatisasi yang lebih maju pada irigasi saya telah menggunakan OpenHAB.

Langkah 1: Pengaturan Tata Surya

Langkah ini hanyalah penjelasan singkat tentang pengaturan saya, ada banyak panduan bagus tentang cara terbaik mengatur tata surya DIY dan tujuan utama dari Instruksi ini adalah jaringan taman dan sistem irigasi 'Cerdas'! (Langkah ini juga opsional, Anda dapat menyalakan seluruh sistem melalui transformator 12V bertenaga listrik jika Anda memiliki akses mudah ke sumber listrik dan tidak ingin menggunakan tenaga surya.)

Saya menggunakan panel surya 120W (eBay atau Amazon), baterai rekreasi 130aH (dapat menggunakan kapasitas yang lebih kecil, tetapi merekomendasikan penggunaan baterai rekreasi di atas baterai mobil normal karena penggunaan siklus tata surya seperti ini) dan pengisian daya surya 30A unit kontrol. Anda dapat menggunakan unit Ampli yang lebih kecil, tetapi perbedaan biayanya sangat minim dan saat menarik daya pada 12V, Amplifier dapat segera naik!

Tata surya itu sendiri akan menghasilkan berbagai voltase (dokumentasi dengan model saya mengatakan 10.7V hingga 14.4V tergantung pada tingkat pengisian baterai dan input surya). Perangkat Shelly yang digunakan dalam proyek ini cukup sensitif terhadap tegangan dan membutuhkan pasokan 12V yang stabil. Untuk mencapai ini, Anda memerlukan penstabil tegangan, yang tersedia dengan mudah di eBay. Saya mendapat input 8V-40V ke output 12V yang mampu membawa 10A. 10A adalah stabilizer terbesar yang dapat saya temukan dalam rentang tegangan ini, jadi hanya dapat menarik 10A pada satu waktu melalui koneksi ini. Itu selalu memungkinkan untuk menghubungkan stabilizer kedua nanti untuk menyediakan catu daya 10A lainnya.

Saya melakukan pengaturan tes cepat di meja taman saya untuk memastikan semuanya berfungsi dengan baik sebelum menginstal. Saya memeriksa output tegangan pengontrol surya dan itu memang ~ 13.4V. Setelah stabilizer tegangan terhubung saya memeriksa ulang dan itu 12.2V - cocok untuk Shelly RGBW2 dan saya menghubungkannya.

Shelly langsung menyala dan saya dapat mengonfigurasinya ke WiFi saya dan menguji responsnya - perangkat IoT Tenaga Surya pertama saya!

Setelah semuanya diuji dan berfungsi, saya membongkar pengaturan dan memindahkan komponen ke gudang kebun saya untuk pemasangan penuh.

Saya membuat kerangka dasar untuk menahan panel surya pada sudut 40 derajat (paling efisien menghadap ke selatan pada ketinggian 40 derajat di lokasi saya - periksa online, ada banyak kalkulator untuk mendapatkan sudut terbaik untuk lokasi Anda!)

Langkah 2: Irigasi Cerdas - Rumah Katup Irigasi

Langkah pertama untuk membuat sistem irigasi pintar otomatis adalah membuat sistem kontrol katup.

Katup yang saya gunakan untuk proyek ini adalah katup dasar, biasanya tertutup, 12V DC, 1/2" Solenoid valves. Ini mudah diperoleh dari eBay dengan harga yang relatif murah. Dimensi yang berbeda juga tersedia. Saya menggunakan 1/2" karena ada banyak standar yang berbeda komponen sistem irigasi yang dapat digunakan dengan katup/tabung ukuran ini. Katup dilengkapi dengan ulir sekrup 1/2" standar di setiap sisi, jadi Anda akan membutuhkan alat kelengkapan yang sesuai dengan jenis selang/tabung irigasi yang ingin Anda gunakan.

Karena komponen listrik katup tidak tahan air, Anda memerlukan rumah tahan air. Saya menemukan bahwa kotak sambungan 12-entri Schnider Electric (195x165x90mm) adalah ukuran yang sempurna untuk menyesuaikan dengan 3 katup yang ingin saya gunakan, ditambah sekrup 1/2 pada adaptor untuk selang irigasi 12mm yang saya miliki.

Saya menjalankan aliran air secara horizontal melintasi kotak, dengan kabel daya / kontrol masuk melalui bagian bawah kotak persimpangan melalui bukti cuaca senang.

Langkah 3: Irigasi Cerdas - Menghubungkan Katup ke Pengontrol Shelly RGBW2

Setiap katup memiliki 2 terminal sekop. Pada katup yang saya gunakan tidak ada perbedaan polaritas, jadi saya dapat menghubungkan positif atau negatif ke salah satu terminal. Tidak ada daya, katup tertutup. Hidupkan, katup terbuka.

(Catatan, untuk pembuatan/pengujian bagian sistem ini, saya menggunakan trafo 12V DC standar (driver LED lama) sehingga saya tidak harus terus keluar ke taman dan menghubungkan ke catu daya surya untuk menguji dia).

Putuskan 3 kabel dari kabel 5 inti yang masuk ke dalam kotak dengan konektor sekop berukuran sesuai. (Dalam contoh foto, coklat, hitam dan abu-abu digunakan untuk ini). Satu kabel (biru di foto) akan digunakan sebagai +ve umum, jadi putuskan satu kabel ke konektor multi-kabel yang sesuai (saya menggunakan 5 terminal Wago 221).

Shelly RGBW2 harus diatur ke mode 'Putih' (di bawah pengaturan di layar kontrol Shelly). Ini secara efektif berarti bahwa Shelly beroperasi sebagai 4 relai 12V DC (dapat diredupkan) terpisah.

Sumber listrik dan Shelly harus berada di suatu tempat yang jauh dari air di lokasi yang aman (kering) dan sambungan dibuat ke rumah katup menggunakan kabel 5 inti (panjang tambang sekitar 5m, dari gudang ke kebun sayur). Shelly ada di dalam kotak persimpangan tahan cuaca kecil di dalam gudang saya.

Hubungkan daya sesuai diagram terlampir dan itu akan terlihat seperti di foto. Perhatikan, kabel cadangan dan ruang pada Wago 5 terminal adalah untuk menghubungkan pompa.

Langkah 4: Irigasi Cerdas: Menghubungkan Pompa

Langkah selanjutnya adalah menghubungkan pompa. Untuk pengaturan saya, saya menghubungkan pompa melalui rumah katup karena saya menggunakan kabel 5-inti utama untuk mengeluarkan daya dari gudang, tetapi Anda dapat dengan mudah menghubungkan pompa secara terpisah jika itu lebih nyaman.

Saya menggunakan pompa 12V aliran tertinggi yang dapat saya temukan di ebay (1000L/jam), tetapi ada banyak pilihan yang tersedia. (Saya memiliki beberapa pompa yang terhubung ke Shelly RGBW2 sekarang dan menemukan bahwa beberapa pompa hanya bekerja ON/OFF pada 100%, sedangkan yang lain Anda dapat mengontrol laju aliran menggunakan fungsi dimmer Shelly. Ini tidak penting untuk sistem irigasi seperti yang Anda inginkan ' aliran maksimum, tetapi mungkin penting untuk fitur air, dll).

Catatan, tidak seperti katup solenoida, pompa sensitif terhadap polaritas, jadi Anda perlu memastikan bahwa Anda menghubungkan suplai +ve dan -ve dengan cara yang benar.

Setelah ini selesai, pompa perlu dihubungkan ke input setiap katup dan setiap katup memberikan outlet dari kotak (sehingga Anda tidak membanjiri kotak saat pengujian!).

Anda dapat menguji katup tanpa air dengan menghidupkan/mematikan di antarmuka Shelly RGBW2. Anda akan melihat konsumsi daya naik hingga ~10W saat dibuka (pastikan 'peredup' disetel ke 100% sebelum menyalakan saluran, sepertinya tidak ada apa-apa selain 100%!). Jika Anda telah memasang kabel Shelly RGBW2 seperti yang ditunjukkan pada diagram pengkabelan, saluran 1-3 harus mengontrol katup dan saluran 4 pompa.

Gambar menunjukkan saya menguji sistem menggunakan ember di bak mandi saya untuk mengedarkan air di sekitar (pompa adalah benda merah di dalam ember).

Gambar terakhir menunjukkan bagaimana saya telah menghubungkan pengaturan ini ke pantat air saya untuk pasokan air.

Langkah 5: Irigasi Cerdas: Menghubungkan Shelly RGBW2

Semua kabel dari sistem harus masuk ke area kering (dengan konektivitas wifi!) di mana Shelly RGBW2 dapat ditempatkan.

Kabel harus dihubungkan ke Shelly sesuai diagram pengkabelan. Saya memilih untuk menggunakan IP statis di semua perangkat Shelly saya karena biasanya membuat koneksi lebih stabil.

Langkah 6: Irigasi Cerdas: Sistem Kontrol

Sekarang sistem telah diatur, ada berbagai cara yang dapat Anda pilih untuk mengontrol sistem Anda dan berbagai tingkat seberapa 'Pintar' yang Anda inginkan!

Dasar: Cara paling dasar untuk mengontrol sistem Anda adalah melalui Aplikasi Shelly dan integrasi asli dengan Google Home atau Alexa. Dalam aplikasi Anda dapat mengatur jadwal standar untuk masing-masing saluran (Pompa, Zona 1, Zona 2 dll) dan juga menghubungkan ini ke kontrol suara jika Anda menginginkannya.

Advance: The Shelly App juga memungkinkan Anda untuk membuat 'Adegan', Anda dapat mengatur berbagai 'adegan' yang berjalan melalui pola penyiraman yang berbeda pada waktu yang berbeda dalam sehari, dll. Ada banyak pilihan dalam aplikasi… menjadi kreatif!

Sangat pintar

Saya memutuskan saya ingin melangkah lebih jauh. Saya sudah menggunakan OpenHAB untuk mengontrol sebagian besar perangkat IoT di rumah saya, jadi saya mengatur kontrol sistem irigasi saya sendiri menggunakan OpenHAB. Saya telah melampirkan file.items.rules dan.sitemap dasar ke Instructable ini untuk membantu jika Anda ingin menyiapkan sesuatu yang serupa.

Fitur keseluruhan:

• Kontrol otomatis dan manual penuh dari halaman dasbor.
• Integrasi rumah Google - "Hai Google, Mulai Irigasi". - Lihat videonya.
• Integrasi cuaca - Saya terhubung ke OpenWeatherMap API untuk memeriksa total curah hujan selama 24 jam terakhir dan jika hujan turun lebih dari 10mm, siklus irigasi tidak berjalan secara otomatis
• Irigasi dapat terjadi pada waktu yang ditentukan setiap hari, atau bervariasi dengan matahari terbenam/terbit, dll.
• Sistem menghitung berapa banyak air yang akan digunakan untuk setiap siklus irigasi (penting jika Anda menggunakan puntung air untuk mengumpulkan air hujan seperti saya!
• Pemberitahuan push ke ponsel Anda untuk mengingatkan Anda saat irigasi otomatis akan segera dijalankan.