System automatycznego podlewania cz.1

Podlewania ogródka

W tym i kolejnym artykule opiszę, cały moduł automatycznego podlewania jaki uruchomiłem u siebie.

Realizację tego systemu możemy podzielić na dwie części:

• część mechaniczno / elektryczna – czyli projekt i montaż elementów mechanicznych, które faktycznie odpowiedzialne są za podlewanie.
• część informatyczna – czyli stworzona konfiguracja  w systemie openHab. W tej części opowiem o założeniach i przedstawie interfejs do konfiguracji/sterowania a w następnej przanalizuje cały kod.

Cześć mechaniczno / elektryczna

Część tą opiszę dość ogólnie, za projekt odpowiadał mój  brat. On ustalił jakie elementy są potrzebne, dodatkowo zaproponował ilość i rodzaj zraszaczy jak również rozlokowanie rur doprowadzających wodę. Żeby to dobrze zrobić, trzeba mieć doświadczenie tak więc jak nigdy tego nie robiliście a nawet nie widzieliście jak ktoś inny to montuje to chyba jednak warto tą część zlecić fachowcowi. Nie jest to jakieś strasznie skomplikowane ale bez praktyki, możecie stworzyć podlewanie, które będzie miało miejsca nie podlewane  🙂 Jeśli jednak nie chcecie robić części ‚mechanicznej’ sami i jesteście z okolic Olsztyna to mogę polecić oczywiście mojego brata.

Brat zaproponował system podlewania firmy Hunter. Nie jest to najtańsza firma jednak system jest bardzo dobrze przemyślany i elementy są bardzo dobrej jakości.
 Ogródek został podzielony na dwie strefy (przód i tył) , dodatkową pseudo strefą jest linia kroplująca. Linia podlewa wszystkie krzaki na posesji.  Jako, że były sumarycznie trzy strefy zostały zainstalowane trzy elektrozawory (Hunter PGV 100), zostały one umieszczone w studzience również Huntera. Do studzienki został doprowadzony przewód sterujący zawory. Należy zwrócić uwagę aby przewód był przeznaczony do użytku zewnętrznego, w szczególności musi być odporny na działanie wody ponieważ może się zdarzyć że studzienka może zostać zalana (co miało już miejsce).

Studzienka gdzie umieszczona są zawory

Trzy zawory dla trzech sekcji podlewania

Podłączenie przewodu sterującego z przewodami elektrozaworów  zostało wykonano za pomocą złączek żelowych. Należy zwrócić uwagę, że elektrozawór działa na dworze. Z tego powodu jest zanurzony w wodzie więc należy używać wyłącznie elektrozaworów przeznaczonych do instalacji podlewania. Moim zdaniem nie ma co samemu kombinować i lepiej kupić zawory specjalnie do tego stworzone.

Połączenie przewodów zasilania i sterowania za pomocą złączek żelowych

Użyte przeze mnie zawory nie miały regulacji ciśnienia tak więc pojawienie się napięcia na przewodach powoduje otwarcie zaworu.

Co ciekawe zawory które używam są sterowane 24V i to co najciekawsze napięciem zmiennym, tak więc przed zakupem zasilacza zerknijcie dokładnie jakie napięcie będziecie potrzebowali.

Zasilacz 24V prądu zmiennego do zasilania zaworów

Jeśli chodzi o samo podlewanie to do podlewania drzew została użyta linie kroplującą i tu instalacja była najprostsza wystarczy pociągnąć specjalną rurę w miejsca gdzie ma podlewać i przymocować ten przewód do podłoża specjalnymi plastikowymi szpilkami.

Linia kroplująca z widoczną ‚szpilką’ mocującą do ziemi

Położenie przewodu do zasilacza wymaga więcej pracy bo jest sporo kopania, rura musi być zamontowany około 15 cm. pod ziemią a dodatkowo trzeba wkopać korpusy spryskiwaczy tak żeby były na poziomie trawy (inaczej kosiarką oprócz trawy przytniecie również spryskiwacz ). Jak dobrać spryskiwacze i gdzie je umieścić o tym nie będę się rozpisywał w moim przypadku jak pisałe w doborze pomógł mi brat t ale z grubsza chodzi o dobranie tak dyszy aby zapewnić odpowiedni kierunek jak również obszar podlewania np. dla rogów wybiera się inne dysze niż dla miejsc na środku trawnika. Sądzę że na sieci znajdziecie filmy instruktażowe jak zaprojektować i zainstalować elementy podlewania.

Jeden z zamontowanych spriskiwaczy.

Dodatkowym elementem całego zestawu był czujnik “Rain Clik”  deszczu, również firmy Hunter (cena około 150zł), w ten sposób automatyka może upewnić się że nie  ma opadów w momencie rozpoczęcia podlewania. Czujnik ma pewną bezwładność wysychania tak więc uwzględnia szybkość wysychania gleby. Oczywiście można bawić się we własny czujnik jednak zrobienie urządzenia które wytrzyma 365 dni na dworze niezależnie od pogody może być większym wyzwaniem niż się wydaje (takie urządzenie zrobiłem i aktualnie testuje).

Dla ogródka około 250m2 całkowity koszt  elementów wyniósł 1500 zł. (kwota na 2018), instalacja zajęła nam 2.5 dnia przy pracy dwóch osób (najwięcej zajęło kopanie) . Oczywiście ten etap jak pisałem na początku można zlecić zewnętrznej firmie i wtedy prawdopodobnie zapłacicie z dwa razy więcej.

Jak już mamy cały część wykonawczą wykonaną możemy przejść do sterowania.

Ze względu na to, że cały system automatyki domowej mam oparty o Raspberry Pi i openHab. również i podlewanie zostało zrealizowane na openHab’ie. Dlaczego Openhab a nie coś innego opisałem w artykule „Jaki system automatyki i dlaczego openHab?”.

Jako że Raspberry ma dość ograniczoną ilość wejść / wyjść w moim przypadku wykorzystałem ekspander wejść / wyjść. W tym celu zaprojektowałem płytkę która komunikowała się z Rpi po protokole I2C i umożliwiła mi wystawienie dodatkowych 16 wejść i 16 wyjść. Te 16 wyjść zostało podłączone do płytki z 16 przekaźnikami (płytka posiada transoptory więc zapewnia dodatkowy poziom bezpieczeństwa). Jak działa płytka eksandera wejść / wyjść opiszę w oddzielnym artykule.

Tak jak już napisałem wyżej moje zawory są zasilane 24V AC tak więc na szynie DIN w szafie musiałem specjalnie w tym celu zainstalować zasilacz 24 VAC.

Jako, że mam trzy elektrozawory do sterowania używam trzech wyjść, dodatkowo jedno wejście zostało użyte  do monitorowania stanu czujnika deszczu (wartość wysoka oznacza suchy czujnik, niska mokry).

Część informatyczna

Zanim przedstawię część informatyczną sterowania podlewania pare poczynionych założeń:

• Strefy są załączane szeregowo, po zakończeniu podlewania strefy pierwszej włączana jest strefa druga itd. Zapewnia to uzyskanie właściwego ciśnienia w instalacji w trakcie podlewania.
• Podlewanie można uruchomić i zatrzymać poprzez przycisk na szafie sterowniczej
• Na szafie sterowniczej jest przełącznik pozwalający przełączyć miedzy włączoną automatyką podlewania i wyłączeniem automatyki. Oczywiście jest to coś ekstra, można poprzestać na włączaniu tylko z aplikacji.
• W trybie automatycznego podlewania jeśli czujnik deszczu jest mokry, sekwencja podlewania nie jest uruchamiana. Co więcej jeśli deszcz zacznie padać w trakcie podlewania również podlewanie jest zatrzymywane.
• System podlewania może być konfigurowany poprzez interfejs WWW (oparte o PaperUI na Openhab) i aplikację mobilną (dedykowana aplikacja na Android od Openhab).  Poprzez te dwa ekrany użytkownik może:
  • Załączyć i wyłączyć podlewanie każdej strefy.
  • Uruchomić cały cykl podlewania.
  • Ustawić długość  podlewania dla każdej ze stref.
  • Ustawić czas rozpoczęcia podlewania dla wszystkich stref.
  • Ustawić minimalną ilość opadów wynikającej z prognozy, które powodują zatrzymanie podlewania.
  • Zobaczyć kiedy było ostatnie podlewanie, jaka była prognozowane opady

Ekran sterowania podlewaniem – zdefiniowana w widoku BasicUI.

Ekran konfiguracji sterowania – zdefiniowana w widoku BasicUI.

Przycisk ręcznego uruchamiania podlewania, kontrolka podlewania i przełącznik do włączania automatyki podlewania.

• System przed rozpoczęciem podlewania sprawdza prognozę pogody dla kolejnych 24h, jeśli spodziewana ilość opadów przekracza ustawioną wartość system nie uruchamia podlewania. Jeśli dwa razy z rzędu z prognozy wynika, że nie należy podlewać a czujnik deszczu nie jest mokry i tak następuje podlewanie.
• W całym systemie wykorzystuje mechanizm powiadamiania użytkownika przez  „Pushover”, na początku i na końcu podlewania wysyłam wiadomość do użytkownika co więcej jeśli system nie podlewa to informuje również o tym fakcie.

W kolejnym artykule opiszę ze szczegółami wszystkie reguły, pliki Item oraz plik sitemap definiujący interfejs graficzny.