Sistema de riego controlado por WiFi 'inteligente' alimentado por energía solar: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Este proyecto hace uso de piezas estándar de bricolaje solar y 12v de ebay, junto con dispositivos Shelly IoT y alguna programación básica en openHAB para crear una red eléctrica de jardín y una instalación de riego caseras, completamente alimentadas por energía solar.

Aspectos destacados del sistema:

• Sistema totalmente alimentado por energía solar (día y noche)
• Sistema de riego de 3 zonas (¡puede haber más!)
• Totalmente controlado por wifi, con integración de Google Home / Alexa utilizando dispositivos Shelly RGBW2
• Riego 'inteligente', use un sistema de riego automático establecido, con enlaces a la API meteorológica para verificar la lluvia reciente.

¿Por qué este diseño?

1) Estaba buscando sistemas de riego para mi huerto y descubrí que eran muy caros o bastante limitados en función (solo se encienden / apagan a una hora determinada para una sola manguera).

2) Mi jardín es muy largo y no hay energía externa, por lo que instalar una rejilla de jardín de 12v con energía solar desde mi cobertizo parecía una idea divertida (¡y segura!) Para obtener energía en todo el extremo del jardín)

3) ¡He estado jugando con dispositivos Shelly y OpenHAB y pensé que sería divertido ver lo que podía lograr!

Suministros

Sistema solar:

• Panel solar (120W)
• Batería (batería de ocio 130aH)
• Regulador de carga solar (30A)
• Estabilizador 12v
• Cableado

Sistema de riego 'inteligente':

• Waterbutt / Suministro de agua
• Bomba de agua de 12v DC
• Electroválvulas 12v (3x = 1 por zona de riego)
• Carcasa impermeable
• Manguera de riego, conectores y manguera
• Cable de 5 núcleos
• Shelly RGBW2

(+ elementos estándar como herramientas, conectores de cables, mangueras, etc., según sea necesario)

Es posible completar muchas de las funciones en el proyecto usando la aplicación Shelly, pero para una lógica de automatización más avanzada en el riego, he estado usando OpenHAB.

Paso 1: configuración del sistema solar

Este paso es solo una explicación rápida de mi configuración, hay muchas buenas guías sobre cómo configurar mejor un sistema solar de bricolaje y el objetivo principal de este Instructable es el sistema de riego y rejilla de jardín 'inteligente'. (Este paso también es opcional, puede alimentar todo el sistema a través de un transformador de 12 V con alimentación de red si tiene fácil acceso a una fuente de alimentación y no desea utilizar energía solar).

Usé un panel solar de 120W (eBay o Amazon), una batería de ocio de 130aH (puede usar una capacidad más pequeña, pero recomiendo usar una batería de ocio en lugar de una batería de automóvil normal debido al uso cíclico de un sistema solar como este) y una carga solar de 30A unidad de control. Puede optar por una unidad de amplificador más pequeña, pero la diferencia de costo es mínima y cuando se consume energía a 12V, ¡los amperios pronto pueden subir!

El sistema solar en sí generará un rango de voltajes (la documentación con mi modelo dice 10.7V a 14.4V dependiendo del nivel de carga de la batería y la entrada solar). Los dispositivos Shelly utilizados en este proyecto son razonablemente sensibles al voltaje y necesitan un suministro constante de 12V. Para lograr esto, necesitará un estabilizador de voltaje, fácilmente disponible en eBay. Tengo una entrada de 8V-40V a una salida de 12V capaz de transportar 10A. 10A fue el estabilizador más grande que pude encontrar en este rango de voltaje, por lo que solo podrá consumir 10A a la vez a través de esta conexión. Siempre es posible conectar un segundo estabilizador más tarde para proporcionar otra fuente de alimentación de 10A.

Hice una configuración de prueba rápida en mi mesa de jardín para asegurarme de que todo funcionaba bien antes de instalar. Verifiqué la salida de voltaje del controlador solar y de hecho fue ~ 13.4V. Una vez que se conectó el estabilizador de voltaje, volví a verificar y era de 12.2V, adecuado para el Shelly RGBW2 y lo conecté.

El Shelly se encendió de inmediato y pude configurarlo en mi WiFi y probé su respuesta: ¡mi primer dispositivo IoT con energía solar!

Una vez que todo estuvo probado y funcionando, desmonté la configuración y trasladé los componentes al cobertizo de mi jardín para una instalación completa.

Construí un marco básico para sostener el panel solar en un ángulo de 40 grados (lo más eficiente es la orientación sur a 40 grados de elevación en mi ubicación; verifique en línea, ¡hay muchas calculadoras para obtener el mejor ángulo para su ubicación!)

Paso 2: Riego inteligente: carcasa de la válvula de riego

El primer paso para crear el sistema de riego inteligente automatizado es crear un sistema de control de válvulas.

Las válvulas que utilicé para este proyecto son válvulas solenoides básicas, normalmente cerradas, de 12 V CC, 1/2 ". Se pueden obtener fácilmente en eBay a un precio relativamente bajo. También hay disponibles diferentes dimensiones. Usé 1/2", ya que hay muchos estándares diferentes. componentes del sistema de riego que se pueden utilizar con este tamaño de válvula / tubería. Las válvulas vienen con una rosca estándar de 1/2 "en cada lado, por lo que necesitará los accesorios adecuados para adaptarse al tipo de manguera / tubo de irrigación que desea usar.

Como los componentes eléctricos de las válvulas no son impermeables, necesita una carcasa a prueba de agua. Descubrí que la caja de conexiones de 12 entradas de Schnider Electric (195x165x90 mm) tenía el tamaño perfecto para adaptarse a las 3 válvulas que quería usar, además de los adaptadores de rosca de 1/2 para la manguera de riego de 12 mm que tengo.

Estoy haciendo correr el agua fluye horizontalmente a través de la caja, con el cable de alimentación / control entrando a través de la parte inferior de la caja de conexiones a través de un conector resistente a la intemperie.

Paso 3: Riego inteligente: conexión de válvulas al controlador Shelly RGBW2

Cada válvula tiene 2 terminales de horquilla. En las válvulas que estoy usando no hay diferencia de polaridad, por lo que puedo conectar positivo o negativo a cualquiera de los terminales. No hay energía, la válvula está cerrada. Encendido, la válvula está abierta.

(Tenga en cuenta que para la construcción / prueba de esta parte del sistema, utilicé un transformador estándar de 12 V CC (controlador LED antiguo) para no tener que seguir saliendo al jardín y conectarme a la fuente de alimentación solar para probar eso).

Termine 3 de los cables del cable de 5 núcleos que ingresan a la caja con conectores de horquilla del tamaño adecuado. (En la foto de ejemplo, se utilizan para esto marrón, negro y gris). Se usará un cable (azul en la foto) como el + ve común, por lo tanto, termine un cable en un conector de múltiples cables adecuado (usé un Wago 221 de 5 terminales).

El Shelly RGBW2 debe configurarse en el modo 'Blanco' (en la configuración de la pantalla de control Shelly). Esto significa efectivamente que el Shelly está funcionando como 4 relés separados de 12V CC (regulables).

La fuente de energía y Shelly deben estar en algún lugar alejado del agua en un lugar seguro (seco) y la conexión a la carcasa de la válvula mediante el cable de 5 núcleos (el mío tiene unos 5 m de largo, desde el cobertizo hasta el huerto). El Shelly está dentro de una pequeña caja de conexiones resistente a la intemperie dentro de mi cobertizo.

Conecte la alimentación según el diagrama adjunto y debería verse como en la foto. Tenga en cuenta que el cable de repuesto y el espacio en el Wago de 5 terminales son para conectar la bomba.

Paso 4: riego inteligente: conexión de la bomba

El siguiente paso es conectar la bomba. Para mi configuración, conecté la bomba a través de la carcasa de la válvula ya que usé el cable principal de 5 núcleos para sacar la energía del cobertizo, pero podría conectar fácilmente la bomba por separado si eso es más conveniente.

Usé la bomba de 12 V de flujo más alto que pude encontrar en eBay (1000L / h), pero hay muchas opciones disponibles. (Tengo varias bombas conectadas a Shelly RGBW2 ahora y descubrí que algunas bombas solo funcionan ENCENDIDO / APAGADO al 100%, mientras que otras puedes controlar el caudal usando la función de atenuación Shelly. Esto no es importante para el sistema de riego como solo quieres ' max ', pero puede ser importante para una fuente de agua, etc.).

Tenga en cuenta que, a diferencia de las válvulas solenoides, las bombas SON sensibles a la polaridad, por lo que debe asegurarse de conectar el suministro + ve y -ve de la manera correcta.

Una vez que esto se completa, la bomba debe estar conectada a las entradas de cada válvula y cada válvula da una salida de la caja (¡para que no inunde la caja al probar!).

Puede probar las válvulas sin agua encendiéndolas o apagándolas en la interfaz Shelly RGBW2. Debería ver que el consumo de energía sube a ~ 10W cuando están abiertos (asegúrese de que el 'atenuador' esté configurado al 100% antes de encender el canal, ¡no parece que les guste nada más que el 100%!). Si ha cableado el Shelly RGBW2 como se muestra en el diagrama de cableado, los canales 1-3 deben controlar las válvulas y el canal 4 la bomba.

La imagen me muestra probando el sistema usando un balde en mi baño para hacer circular el agua (la bomba es la cosa roja en el balde).

La imagen final muestra cómo he conectado esta configuración a mi tope de agua para el suministro de agua.

Paso 5: Riego inteligente: Conexión de Shelly RGBW2

Todos los cables del sistema deben llegar a un área seca (¡con conectividad wifi!) Donde se pueda alojar el Shelly RGBW2.

Los cables deben conectarse al Shelly según el diagrama de cableado. Opto por usar una IP estática en todos mis dispositivos Shelly, ya que generalmente hace que la conexión sea más estable.

Paso 6: Riego inteligente: sistema de control

Ahora que el sistema está configurado, hay varias formas en las que puede elegir controlar su sistema y varios niveles de cuán 'inteligente' desea que sea.

Básico: la forma más básica de controlar su sistema es a través de la aplicación Shelly y la integración nativa con Google Home o Alexa. En la aplicación puede configurar horarios estándar para cada uno de los canales (Bomba, Zona 1, Zona 2, etc.) y también conectarlos al control por voz si así lo desea.

Avanzado: La aplicación Shelly también le permite crear 'Escenas', puede configurar varias 'escenas' que se ejecutan a través de diferentes patrones de riego en diferentes momentos del día, etc. Hay muchas opciones dentro de la aplicación… ¡Sea creativo!

¡Muy inteligente

Decidí que quería dar un paso más. Ya estoy usando OpenHAB para controlar la mayoría de los dispositivos de IoT en mi casa, así que configuro mi propio control del sistema de riego usando OpenHAB. He adjuntado los archivos.items.rules y.sitemap básicos a este Instructable para ayudarlo si desea configurar algo similar.

Características generales:

• Control manual y automático completo desde la página del tablero.
• Integración de Google en el hogar: "Hola Google, inicia el riego". - Ver video.
• Integración del clima: me conecté a la API de OpenWeatherMap para verificar la precipitación total durante las últimas 24 horas y si ha llovido más de 10 mm, el ciclo de riego no se ejecuta automáticamente
• El riego puede ocurrir a una hora determinada cada día, o puede variar con el atardecer / amanecer, etc.
• El sistema calcula la cantidad de agua que se utilizará para cada ciclo de riego (¡importante si está utilizando colillas de agua que recogen agua de lluvia como yo!
• Envíe una notificación a su teléfono para avisarle cuando el riego automático esté a punto de comenzar.