Système d'irrigation contrôlé par WiFi « Smart » à énergie solaire : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Ce projet utilise des pièces solaires et 12v de bricolage standard d'ebay, ainsi que des appareils Shelly IoT et une programmation de base dans openHAB pour créer un réseau électrique de jardin intelligent et une configuration d'irrigation faits maison, entièrement alimentés à l'énergie solaire.

Points forts du système:

• Système entièrement solaire (jour et nuit)
• Système d'irrigation à 3 zones (peut être plus !)
• Entièrement contrôlé par wifi, avec intégration Google Home/Alexa à l'aide d'appareils Shelly RGBW2
• Irrigation « intelligente », utilisez le système d'arrosage automatique défini, avec des liens vers l'API météo pour vérifier les récentes chutes de pluie.

Pourquoi cette conception ?

1) Je cherchais des systèmes d'irrigation pour mon potager et j'ai constaté qu'ils étaient soit très coûteux, soit assez limités en fonction (seulement marche/arrêt à une heure fixe pour un seul tuyau).

2) Mon jardin est vraiment long et il n'y a pas d'alimentation externe, donc installer un réseau de jardin 12v à énergie solaire à partir de mon abri semblait être une idée amusante (et sûre !)

3) J'ai joué avec les appareils Shelly et OpenHAB et j'ai pensé que ce serait amusant de voir ce que je pourrais réaliser !

Fournitures

Système solaire:

• Panneau solaire (120W)
• Batterie (batterie de loisirs 130aH)
• Contrôleur de charge solaire (30A)
• stabilisateur 12v
• Câblage

Système d'irrigation « intelligent »:

• Waterbutt / Approvisionnement en eau
• Pompe à eau 12v CC
• Electrovannes 12v (3x = 1 par zone d'irrigation)
• Boîtier étanche
• Tuyau d'irrigation, raccords et tuyau
• Câble à 5 conducteurs
• Shelly RGBW2

(+ articles standard tels que outils, connecteurs de câbles, tuyaux, etc. selon les besoins !)

Il est possible de remplir de nombreuses fonctions du projet à l'aide de l'application Shelly, mais pour une logique d'automatisation plus avancée sur l'irrigation, j'utilise OpenHAB.

Étape 1: Configuration du système solaire

Cette étape n'est qu'une explication rapide de ma configuration, il existe de nombreux bons guides sur la meilleure façon de configurer un système solaire de bricolage et l'objectif principal de cet Instructable est la grille de jardin « Smart » et le système d'irrigation ! (Cette étape est également facultative, vous pouvez alimenter l'ensemble du système via un transformateur 12V alimenté par le secteur si vous avez un accès facile à une source d'alimentation et que vous ne souhaitez pas utiliser l'énergie solaire.)

J'ai utilisé un panneau solaire de 120 W (eBay ou Amazon), une batterie de loisirs de 130 aH (peut utiliser une capacité plus petite, mais recommande d'utiliser une batterie de loisirs par rapport à une batterie de voiture normale en raison de l'utilisation cyclique d'un système solaire comme celui-ci) et une charge solaire de 30 A Unité de contrôle. Vous pouvez opter pour une unité Amp plus petite, mais la différence de coût est très minime et en consommant du courant à 12 V, les Ampères peuvent rapidement grimper !

Le système solaire lui-même produira une gamme de tensions (la documentation avec mon modèle indique 10,7 V à 14,4 V en fonction du niveau de charge de la batterie et de l'entrée solaire). Les appareils Shelly utilisés dans ce projet sont raisonnablement sensibles à la tension et nécessitent une alimentation constante de 12 V. Pour y parvenir, vous aurez besoin d'un stabilisateur de tension, facilement disponible sur eBay. J'ai une entrée 8V-40V vers une sortie 12V capable de transporter 10A. 10A était le plus gros stabilisateur que j'ai pu trouver dans cette plage de tension, il ne pourra donc tirer que 10A à la fois via cette connexion. Il est toujours possible de connecter un deuxième stabilisateur ultérieurement pour fournir une autre alimentation 10A.

J'ai fait une configuration de test rapide sur ma table de jardin pour m'assurer que tout fonctionnait bien avant l'installation. J'ai vérifié la tension de sortie du contrôleur solaire et elle était effectivement d'environ 13,4 V. Une fois le stabilisateur de tension connecté, j'ai revérifié et il était de 12,2 V - adapté au Shelly RGBW2 et je l'ai connecté.

Le Shelly s'est immédiatement mis sous tension et j'ai pu le configurer sur mon WiFi et tester sa réponse - mon premier appareil IoT à énergie solaire !

Une fois que tout a été testé et fonctionnel, j'ai démonté l'installation et déplacé les composants dans mon abri de jardin pour une installation complète.

J'ai construit un cadre de base pour maintenir le panneau solaire à un angle de 40 degrés (le plus efficace est orienté sud à 40 degrés d'altitude à mon emplacement - vérifiez en ligne, il existe de nombreuses calculatrices pour obtenir le meilleur angle pour votre emplacement !)

Étape 2: Irrigation intelligente - Boîtier de vanne d'irrigation

La première étape pour créer le système d'irrigation intelligent automatisé consiste à créer un système de contrôle de vanne.

Les vannes que j'ai utilisées pour ce projet sont des électrovannes de base, normalement fermées, 12V DC, 1/2". Celles-ci sont facilement disponibles sur eBay à un prix relativement bas. Différentes dimensions sont également disponibles. J'ai utilisé 1/2" car il existe de nombreuses normes différentes. composants du système d'irrigation pouvant être utilisés avec cette taille de vanne/tuyau. Les vannes sont livrées avec un filetage standard de 1/2" de chaque côté, vous aurez donc besoin de raccords appropriés pour s'adapter au type de tuyau/tubulure d'irrigation que vous souhaitez utiliser.

Comme les composants électriques des vannes ne sont pas étanches, vous avez besoin d'un boîtier étanche. J'ai trouvé que la boîte de jonction à 12 entrées Schnider Electric (195x165x90mm) était la taille parfaite pour s'adapter aux 3 vannes que je voulais utiliser, ainsi que les adaptateurs à vis 1/2 pour le tuyau d'irrigation de 12 mm que j'ai.

Je fais couler l'eau horizontalement à travers la boîte, avec le câble d'alimentation/de commande entrant par le bas de la boîte de jonction à travers un verre résistant aux intempéries.

Étape 3: Irrigation intelligente - Connexion des vannes au contrôleur Shelly RGBW2

Chaque vanne a 2 cosses à fourche. Sur les vannes que j'utilise, il n'y a pas de différence de polarité, je peux donc connecter le positif ou le négatif à l'une ou l'autre des bornes. Pas de courant, la vanne est fermée. Sous tension, la vanne est ouverte.

(Remarque, pour la construction/le test de cette partie du système, j'ai utilisé un transformateur 12 V CC standard (ancien pilote de LED) afin de ne pas avoir à continuer à sortir dans le jardin et à me connecter à l'alimentation solaire pour tester ce).

Terminez 3 des câbles du câble à 5 conducteurs entrant dans la boîte avec des connecteurs à fourche de taille appropriée. (Dans l'exemple de photo, le marron, le noir et le gris sont utilisés pour cela). Un câble (bleu sur la photo) sera utilisé comme +ve commun, donc terminez un câble dans un connecteur multi-câble approprié (j'ai utilisé un Wago 221) à 5 bornes.

Le Shelly RGBW2 doit être réglé sur le mode « Blanc » (sous les paramètres de l'écran de contrôle Shelly). Cela signifie effectivement que le Shelly fonctionne comme 4 relais 12 V CC distincts (dimmables).

La source d'alimentation et Shelly doivent être quelque part loin de l'eau dans un endroit sûr (sec) et la connexion établie avec le boîtier de la vanne à l'aide du câble à 5 conducteurs (le mien mesure environ 5 m de long, allant de l'abri au potager). Le Shelly est à l'intérieur d'une petite boîte de jonction étanche à l'intérieur de mon hangar.

Connectez l'alimentation selon le schéma ci-joint et cela devrait ressembler à quelque chose comme sur la photo. Notez que le câble et l'espace de rechange sur le Wago à 5 bornes servent à connecter la pompe.

Étape 4: Irrigation intelligente: connexion de la pompe

L'étape suivante consiste à connecter la pompe. Pour ma configuration, j'ai connecté la pompe via le boîtier de la vanne car j'ai utilisé le câble principal à 5 conducteurs pour obtenir l'alimentation de la remise, mais vous pouvez facilement connecter la pompe séparément si cela est plus pratique.

J'ai utilisé la pompe 12V le plus haut débit que j'ai pu trouver sur ebay (1000L/h), mais de nombreuses options sont disponibles. (J'ai maintenant plusieurs pompes connectées à Shelly RGBW2 et j'ai constaté que certaines pompes ne fonctionnent qu'à 100%, tandis que d'autres vous permettent de contrôler le débit à l'aide de la fonction de gradateur Shelly. Ce n'est pas important pour le système d'irrigation car vous voulez juste ' débit max', mais cela peut être important pour une pièce d'eau, etc.).

Notez que contrairement aux électrovannes, les pompes SONT sensibles à la polarité, vous devez donc vous assurer de connecter les alimentations +ve et -ve dans le bon sens.

Une fois cette opération terminée, la pompe doit être connectée aux entrées de chaque vanne et chaque vanne donne une sortie du boîtier (donc vous n'inondez pas le boîtier lors du test !).

Vous pouvez tester les vannes sans eau en les activant/désactivant dans l'interface Shelly RGBW2. Vous devriez voir la consommation d'énergie monter jusqu'à ~10W lorsqu'ils sont ouverts (assurez-vous que le « gradateur » est réglé sur 100 % avant d'allumer le canal, ils ne semblent pas aimer autre chose que 100 % !). Si vous avez câblé le Shelly RGBW2 comme indiqué dans le schéma de câblage, les canaux 1 à 3 doivent contrôler les vannes et le canal 4 la pompe.

L'image me montre tester le système en utilisant un seau dans mon bain pour faire circuler l'eau (la pompe est la chose rouge dans le seau).

L'image finale montre comment j'ai connecté cette configuration à mon réservoir d'eau pour l'approvisionnement en eau.

Étape 5: Irrigation intelligente: connexion de Shelly RGBW2

Tous les câbles du système doivent arriver dans une zone sèche (avec connectivité wifi !) où le Shelly RGBW2 peut être logé.

Les câbles doivent être connectés au Shelly selon le schéma de câblage. Je choisis d'utiliser une adresse IP statique sur tous mes appareils Shelly car cela rend généralement la connexion plus stable.

Étape 6: Irrigation intelligente: système de contrôle

Maintenant que le système est configuré, vous pouvez choisir de différentes manières de contrôler votre système et différents niveaux de « Smart » que vous voulez qu'il soit !

Basique: le moyen le plus simple de contrôler votre système est via l'application Shelly et l'intégration native avec Google Home ou Alexa. Dans l'application, vous pouvez configurer des horaires standard pour chacun des canaux (Pompe, Zone 1, Zone 2, etc.) et également les connecter à la commande vocale si vous le souhaitez.

Avance: L'application Shelly vous permet également de créer des « scènes », vous pouvez configurer diverses « scènes » qui suivent différents schémas d'arrosage à différents moments de la journée, etc. Il existe de nombreuses options dans l'application… soyez créatif !

Vraiment malin

J'ai décidé que je voulais aller plus loin. J'utilise déjà OpenHAB pour contrôler la plupart des appareils IoT dans ma maison, j'ai donc configuré mon propre contrôle de système d'irrigation à l'aide d'OpenHAB. J'ai joint les fichiers de base.items.rules et.sitemap à ce Instructable pour vous aider si vous souhaitez configurer quelque chose de similaire.

Caractéristiques générales:

• Contrôle entièrement automatique et manuel à partir de la page du tableau de bord.
• Intégration à la maison de Google - "Hey Google, Start Irrigation". - Voir la vidéo.
• Intégration météo - Je me suis connecté à l'API OpenWeatherMap pour vérifier le total des précipitations des dernières 24 heures et s'il a plu plus de 10 mm, le cycle d'irrigation ne se lance pas automatiquement
• L'irrigation peut avoir lieu à une heure fixe chaque jour, ou variable avec le coucher/le lever du soleil, etc.
• Le système calcule la quantité d'eau qui sera utilisée pour chaque cycle d'irrigation (important si vous utilisez des réservoirs d'eau pour collecter l'eau de pluie comme moi !
• Notification push sur votre téléphone pour vous alerter lorsque l'arrosage automatique est sur le point de démarrer.