نظام ري واي فاي ذكي يعمل بالطاقة الشمسية: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

يستفيد هذا المشروع من أجزاء DIY الشمسية وأجزاء 12 فولت القياسية من ebay ، جنبًا إلى جنب مع أجهزة Shelly IoT وبعض البرمجة الأساسية في openHAB لإنشاء شبكة طاقة حديقة ذكية محلية الصنع ، تعمل بالطاقة الشمسية بالكامل ، وإعداد الري.

مميزات النظام:

• نظام يعمل بالطاقة الشمسية بالكامل (ليلا ونهارا)
• نظام ري 3 مناطق (يمكن أن يكون أكثر!)
• يتم التحكم في شبكة wifi بالكامل ، مع تكامل Google Home / Alexa باستخدام أجهزة Shelly RGBW2
• الري "الذكي" ، استخدم نظام سقي أوتوماتيكي محدد ، مع روابط لواجهة برمجة تطبيقات الطقس للتحقق من سقوط المطر الأخير.

لماذا هذا التصميم؟

1) كنت أبحث عن أنظمة الري لحديقة الخضروات الخاصة بي ووجدت أنها إما باهظة الثمن ، أو محدودة إلى حد ما من حيث الوظيفة (فقط تشغيل / إيقاف في وقت محدد لخرطوم واحد).

2) حديقتي طويلة حقًا ولا توجد طاقة خارجية ، لذا فإن إنشاء شبكة حديقة تعمل بالطاقة الشمسية بجهد 12 فولت من سقفي بدا وكأنه فكرة ممتعة (وآمنة!) للحصول على الطاقة في جميع أنحاء الطرف البعيد من الحديقة)

3) كنت ألعب مع أجهزة Shelly و OpenHAB واعتقدت أنه سيكون من الممتع رؤية ما يمكنني تحقيقه!

اللوازم

النظام الشمسي:

• لوحة شمسية (120 وات)
• البطارية (بطارية ترفيه 130aH)
• جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية (30 أمبير)
• مثبت 12 فولت
• الكابلات

نظام الري الذكي:

• Waterbutt / إمدادات المياه
• مضخة مياه 12 فولت تيار مستمر
• صمامات الملف اللولبي بجهد 12 فولت (3x = 1 لكل منطقة ري)
• السكن مقاوم للماء
• خرطوم الري والموصلات والخرطوم
• كابل خماسي النواة
• شيلي RGBW2

(+ عناصر قياسية مثل الأدوات وموصلات الكابلات والخراطيم وما إلى ذلك حسب الحاجة!)

من الممكن إكمال العديد من الوظائف في المشروع باستخدام تطبيق Shelly ، ولكن للحصول على منطق أتمتة أكثر تقدمًا في الري ، كنت أستخدم OpenHAB.

الخطوة 1: إعداد النظام الشمسي

هذه الخطوة هي مجرد شرح سريع لإعداداتي ، وهناك العديد من الأدلة الجيدة حول كيفية إعداد نظام شمسي DIY بشكل أفضل والهدف الرئيسي من Instructable هو شبكة الحدائق ونظام الري "الذكي"! (هذه الخطوة اختيارية أيضًا ، يمكنك تشغيل النظام بالكامل عبر محول 12 فولت يعمل بالتيار الكهربائي إذا كان لديك وصول سهل إلى مصدر طاقة ولا تريد استخدام الطاقة الشمسية.)

لقد استخدمت لوحًا شمسيًا بقوة 120 وات (eBay أو Amazon) ، وبطارية ترفيهية بقوة 130 أمبير في الساعة (يمكن أن تستخدم سعة أصغر ، ولكني أوصي باستخدام بطارية ترفيهية على بطارية سيارة عادية بسبب استخدام دورة لنظام شمسي مثل هذا) وشحن شمسي 30 أمبير. وحدة التحكم. يمكنك اختيار وحدة أمبير أصغر ، لكن فرق التكلفة ضئيل للغاية وعند سحب الطاقة عند 12 فولت ، يمكن للأمبير الصعود قريبًا!

سيقوم النظام الشمسي نفسه بإخراج مجموعة من الفولتية (تشير الوثائق مع النموذج الخاص بي إلى 10.7 فولت إلى 14.4 فولت اعتمادًا على مستوى شحن البطارية وإدخال الطاقة الشمسية). أجهزة Shelly المستخدمة في هذا المشروع حساسة بشكل معقول للجهد وتحتاج إلى مصدر ثابت بجهد 12 فولت. لتحقيق ذلك ، ستحتاج إلى مثبت جهد كهربائي ، متاح بسهولة على موقع eBay. حصلت على مدخلات 8V-40V لمخرج 12V قادر على حمل 10A. كان 10A هو أكبر مثبت يمكن أن أجده في نطاق الجهد هذا ، لذلك لن يكون قادرًا إلا على سحب 10A في وقت واحد عبر هذا الاتصال. من الممكن دائمًا توصيل مثبت ثانٍ لاحقًا لتوفير مصدر طاقة آخر بقوة 10 أمبير.

قمت بإجراء اختبار سريع على طاولة الحديقة الخاصة بي للتأكد من أن كل شيء يعمل بشكل جيد قبل التثبيت. لقد تحققت من خرج الجهد لوحدة التحكم الشمسية وكان بالفعل 13.4 فولت. بمجرد توصيل مثبت الجهد ، قمت بإعادة فحصه وكان 12.2 فولت - مناسب لـ Shelly RGBW2 وقمت بتوصيله.

تم تشغيل Shelly على الفور وتمكنت من تكوينه على شبكة WiFi الخاصة بي واختبرت استجابته - أول جهاز IoT يعمل بالطاقة الشمسية!

بمجرد اختبار كل شيء وتشغيله ، قمت بفصل الإعداد ونقل المكونات إلى سقيفة حديقتي للتثبيت الكامل.

لقد قمت ببناء إطار أساسي لتثبيت اللوحة الشمسية بزاوية 40 درجة (الأكثر كفاءة هو مواجهة الجنوب عند ارتفاع 40 درجة في موقعي - تحقق عبر الإنترنت ، هناك العديد من الآلات الحاسبة للحصول على أفضل زاوية لموقعك!)

الخطوة الثانية: الري الذكي - مبيت بصمام الري

تتمثل الخطوة الأولى لإنشاء نظام الري الذكي الآلي في إنشاء نظام تحكم بالصمامات.

الصمامات التي استخدمتها لهذا المشروع هي صمامات أساسية ، مغلقة عادةً ، 12 فولت تيار مستمر ، 1/2 "صمامات لولبية. يمكن الحصول عليها بسهولة من eBay بسعر رخيص نسبيًا. تتوفر أبعاد مختلفة أيضًا. لقد استخدمت 1/2" نظرًا لوجود العديد من المعايير المختلفة مكونات نظام الري التي يمكن استخدامها مع هذا الحجم من الصمام / الأنبوب. تأتي الصمامات بخيط لولبي قياسي 1/2 بوصة على كل جانب ، لذلك ستحتاج إلى تركيبات مناسبة لتناسب نوع الخرطوم / أنبوب الري الذي تريد استخدامه.

نظرًا لأن المكونات الكهربائية للصمامات ليست مقاومة للماء ، فأنت بحاجة إلى مبيت مقاوم للماء. لقد اكتشفت أن صندوق التوصيل ذو 12 مدخلًا من شنايدر إلكتريك (195 × 165 × 90 ملم) كان الحجم المثالي ليناسب الصمامات الثلاثة التي أردت استخدامها ، بالإضافة إلى المسمار 1/2 بوصة على المحولات لخرطوم الري 12 ملم الذي أملكه.

أقوم بتشغيل المياه التي تتدفق أفقياً عبر الصندوق ، مع دخول كابل الطاقة / التحكم عبر الجزء السفلي من صندوق التوصيل من خلال أداة مقاومة للطقس.

الخطوة 3: الري الذكي - توصيل الصمامات بوحدة التحكم Shelly RGBW2

يحتوي كل صمام على محطتين بأسمائهما. لا يوجد فرق قطبية في الصمامات التي أستخدمها ، لذا يمكنني توصيل الموجب أو السالب بأي من الطرفين. لا توجد كهرباء ، الصمام مغلق. التشغيل ، الصمام مفتوح.

(ملاحظة ، من أجل بناء / اختبار هذا الجزء من النظام ، استخدمت محولًا قياسيًا بجهد 12 فولت (محرك LED قديم) حتى لا أضطر إلى الاستمرار في الخروج إلى الحديقة والاتصال بمصدر الطاقة الشمسية للاختبار هو - هي).

قم بإنهاء 3 من الكابلات من كابل خماسي النواة في الصندوق مع موصلات الأشياء بأسمائها الحقيقية ذات الحجم المناسب. (في مثال الصورة ، تم استخدام اللون البني والأسود والرمادي لهذا الغرض). سيتم استخدام كبل واحد (أزرق في الصورة) باعتباره المشترك + ve ، لذلك قم بإنهاء كبل واحد في موصل مناسب متعدد الكابلات (لقد استخدمت 5 محطة Wago 221).

يجب ضبط Shelly RGBW2 على الوضع "الأبيض" (ضمن الإعدادات في شاشة التحكم Shelly). هذا يعني بشكل فعال أن Shelly تعمل كأربع مرحلات منفصلة DC (قابلة للتعتيم) بجهد 12 فولت.

يجب أن يكون مصدر الطاقة و Shelly في مكان ما بعيدًا عن الماء في مكان آمن (جاف) وأن يتم التوصيل بغطاء الصمام باستخدام كابل 5 نواة (يبلغ طول المنجم حوالي 5 أمتار ، ويمتد من السقيفة إلى البقعة النباتية). يوجد Shelly داخل صندوق تقاطع صغير مانع لتسرب الماء داخل سقفي.

قم بتوصيل الطاقة وفقًا للرسم التخطيطي المرفق ويجب أن تبدو كما في الصورة. لاحظ أن الكبل الاحتياطي والمساحة الموجودة على Wago المكون من 5 أطراف مخصصة لتوصيل المضخة.

الخطوة الرابعة: الري الذكي: توصيل المضخة

الخطوة التالية هي توصيل المضخة. من أجل الإعداد الخاص بي ، قمت بتوصيل المضخة عبر مبيت الصمام حيث استخدمت الكبل الرئيسي المكون من 5 نواة لإخراج الطاقة من السقيفة ، ولكن يمكنك بسهولة توصيل المضخة بشكل منفصل إذا كان ذلك أكثر ملاءمة.

لقد استخدمت أعلى مضخة بجهد 12 فولت يمكن أن أجدها على موقع ebay (1000 لتر / ساعة) ، ولكن هناك العديد من الخيارات المتاحة. (لدي العديد من المضخات المتصلة بـ Shelly RGBW2 الآن ووجدت أن بعض المضخات تعمل فقط في وضع التشغيل / الإيقاف بنسبة 100٪ ، في حين أن البعض الآخر يمكنك التحكم في معدل التدفق باستخدام وظيفة Shelly dimmer. هذا ليس مهمًا لنظام الري كما تريد فقط أقصى تدفق ، ولكن قد يكون مهمًا لميزة المياه وما إلى ذلك).

لاحظ ، على عكس صمامات الملف اللولبي ، أن المضخات حساسة للقطبية ، لذلك تحتاج إلى التأكد من توصيل + ve و ve -ve بالطريقة الصحيحة.

بمجرد اكتمال ذلك ، يجب توصيل المضخة بمدخلات كل صمام ويعطي كل صمام منفذًا من الصندوق (حتى لا تغمر الصندوق عند الاختبار!).

يمكنك اختبار الصمامات بدون أي ماء عن طريق تشغيل / إيقاف تشغيلها في واجهة Shelly RGBW2. يجب أن ترى أن استهلاك الطاقة يرتفع إلى ~ 10 وات عندما تكون مفتوحة (تأكد من ضبط "باهتة" على 100٪ قبل تشغيل القناة ، يبدو أنهم لا يحبون أي شيء سوى 100٪!). إذا قمت بتوصيل سلك Shelly RGBW2 كما هو موضح في مخطط الأسلاك ، فيجب أن تتحكم القنوات 1-3 في الصمامات والقناة 4 للمضخة.

تُظهر لي الصورة اختبار النظام باستخدام دلو في حمامي لتدوير الماء حوله (المضخة هي الشيء الأحمر في الدلو).

تُظهر الصورة النهائية كيف قمت بتوصيل هذا الإعداد بعقب الماء الخاص بي لإمداد المياه.

الخطوة 5: الري الذكي: توصيل Shelly RGBW2

يجب أن تصل جميع الكابلات من النظام إلى منطقة جافة (مع اتصال wifi!) حيث يمكن وضع Shelly RGBW2.

يجب توصيل الكابلات بمقبض Shelly وفقًا لمخطط الأسلاك. أختار استخدام عنوان IP ثابت على جميع أجهزة Shelly الخاصة بي لأنه يجعل الاتصال أكثر استقرارًا بشكل عام.

الخطوة السادسة: الري الذكي: نظام التحكم

الآن بعد أن تم إعداد النظام ، هناك العديد من الطرق التي يمكنك من خلالها التحكم في نظامك ومستويات مختلفة لمدى "الذكاء" الذي تريده!

أساسي: الطريقة الأساسية للتحكم في نظامك هي عبر تطبيق Shelly والتكامل الأصلي مع Google Home أو Alexa. في التطبيق ، يمكنك إعداد جداول قياسية لكل قناة (مضخة ، المنطقة 1 ، المنطقة 2 ، إلخ) وأيضًا توصيلها بالتحكم الصوتي إذا كنت ترغب في ذلك.

متقدم: يتيح لك تطبيق Shelly أيضًا إنشاء "مشاهد" ، ويمكنك إعداد "مشاهد" مختلفة تمر عبر أنماط سقي مختلفة في أوقات مختلفة من اليوم وما إلى ذلك. هناك العديد من الخيارات داخل التطبيق … كن مبدعًا!

حقا ذكي

قررت أنني أريد أن أخطو خطوة أخرى إلى الأمام. أنا أستخدم بالفعل OpenHAB للتحكم في معظم أجهزة إنترنت الأشياء في منزلي ، لذلك قمت بإعداد التحكم في نظام الري الخاص بي باستخدام OpenHAB. لقد قمت بإرفاق ملفات.items.rules و.sitemap الأساسية بهذا Instructable للمساعدة إذا كنت ترغب في إعداد شيء مشابه.

الميزات العامة:

• تحكم آلي ويدوي كامل من صفحة لوحة القيادة.
• Google home Integration - "Hey Google ، Start Irrigation". - شاهد الفيديو.
• تكامل الطقس - لقد قمت بالاتصال بواجهة برمجة تطبيقات OpenWeatherMap للتحقق من إجمالي هطول الأمطار خلال آخر 24 ساعة وإذا أمطرت أكثر من 10 مم ، فلن يتم تشغيل دورة الري تلقائيًا
• يمكن أن يحدث الري في وقت محدد كل يوم ، أو متغير مع غروب الشمس / شروق الشمس وما إلى ذلك.
• يحسب النظام كمية المياه التي سيتم استخدامها لكل دورة ري (مهم إذا كنت تستخدم أعقاب المياه لتجميع مياه الأمطار كما أنا!
• أرسل إشعارًا إلى هاتفك لتنبيهك عندما يكون الري التلقائي على وشك التشغيل.