DIY

Koncepcja i założenia instalacji

Zaczynamy od planu – przedstawimy założenia i pomysł na rozwiązanie problemów na które możemy natrafić wykorzystując do nawadniania wodę deszczową.

Słowem wstępu

Z poprzedniego wpisu mogliśmy się dowiedzieć jakie zalety, ale i wady, ma woda deszczowa i używanie jej do nawadniania naszego ogrodu. Tych drugich, niestety, również jest trochę. Na szczęście wiele z nich da się rozwiązać! Wróćmy więc na chwilę do listy:

  • Konieczność budowy instalacji do jej magazynowania. Tego niestety nie jesteśmy w stanie przeskoczyć – instalacja musi powstać, ale postawimy na ogólnodostępne elementy, postaramy się wykorzystać także elementy używane, które mimo wszystko spełnią nasze wymagania.
  • Zajmowanie przestrzeni. Tę wadę również można co najwyżej minimalizować. W naszym przykładowym projekcie na cele zbierania wody deszczowej wykorzystamy przestrzeń na poziomie piwnicy, która pełniła rolę skrytki na narzędzia.
  • Estetyka. W naszym projekcie zajmiemy się nią na ostatnim kroku – wykorzystujemy przestrzeń, która i tak pozostawała zagracona i mało atrakcyjna.
  • Zanieczyszczenia. To temat gdzie możemy sporo zadziałać. Wykorzystamy filtry oraz stworzymy osadnik, który powinien dość wydajnie odfiltrować wodę z zanieczyszczeń mechanicznych.
  • Bakterie i drobnoustroje. Ten problem rozwiążemy poprzez częstą rotację wody. Szczegóły opowiem za chwilę.
  • Długotrwały brak deszczu. Dodamy system uzupełniania wody z sieci wodociągowej, dzięki czemu zapewnimy ciągłość podlewania nawet bez wykorzystania wody deszczowej.
  • Konieczność stworzenia upustów przelewowych. Ponieważ nasze zbiorniki znajdą się bezpośrednio na drodze rynny spustowej, wykorzystamy dalszą jej część jako upust przelewowy. Dodatkowe odprowadzenie nadmiaru wody będzie także zamontowane na ostatnim zbiorniku

Tak więc sami widzicie, że problemami które częściowo z nami pozostaną, będą wyłącznie koszty budowy, zajmowanie przestrzeni i estetyka.

Koncepcja

Prototyp postanowiliśmy stworzyć na potrzeby niewielkiego ogrodu (ok. 40 metrów linii kroplującej, trawnik o powierzchni 15 metrów kwadratowych. Do zagospodarowania mieliśmy niewielką przestrzeń o długości 3 metrów i szerokości raptem 80 cm! Na nasze szczęście, wolną przestrzeń zwieńczała betonowa półka wypadająca na wysokości rynny spustowej (jej końcówka jest widoczna w górnej części poniższego zdjęcia) skąd była wyprowadzona w prawo, w stronę ogrodu (gdzie trafiała woda z rynny).

Uproszczony schemat prezentuje się więc następująco

Bardzo istotne w tym schemacie są wysokości na których znajdują się przelewy oraz rury łączące poszczególne zbiorniki. Trzeba pamiętać bowiem, że taki zestaw zachowuje się jak naczynia połączone – poziom lustra wody będzie dążył do tego, żeby zrównać się we wszystkich zbiornikach.

Jak więc będzie się zachowywać przy pierwszym deszczu?

Woda z rynny będzie wpadać bezpośrednio do osadnika. Tu ciężkie osady mechaniczne (piasek) opadną na dno. Osadnik jest mniejszą, 120-litrową beczką, dodatkowo z dobrym dostępem od zewnątrz właśnie po to, żeby łatwo było go wyczyścić.

W momencie dotarcia do najwyższego poziomu pierwszego zielonego węża, woda zacznie przelewać się do zbiornika numer 1. Tam również cięższe zanieczyszczenia powinny osiąść na dnie, a woda będzie dalej przepływać do zbiornika numer 2.

Wraz z napływem wody deszczowej, poziom w obu zbiornikach będzie podnosić się mniej więcej z równym tempem (zarówno wąż z osadnika do zbiornika 1. jak i ten łączący go ze zbiornikiem 2. są równej średnicy). W momencie osiągnięcia górnego poziomu, nadmiar wody ze zbiornika numer 2 będzie przelewać się dodatkowym wężem skierowanym na ogród. W ten sposób nawet nieużywana instalacja będzie doświadczać ciągłego przepływu wody przez wszystkie zbiorniki, co powinno spowolnić rozwój glonów i bakterii.

Co jednak w przypadku nagłego urwania chmury? Osadnik zacznie się zapełniać aż do poziomu przelewu burzowego. Jeśli deszcz będzie krótkotrwały, zmagazynowana woda (około 1/2 pojemności beczki – czyli w naszym przypadku 60 litrów) dodatkowo zasili zbiorniki 1. i 2. W przypadku dłuższej ulewy o intensywności wyższej niż zdolności odprowadzania wody przez wąż z osadnika do zbiornika numer 1, woda przeleje się przez upust burzowy i trafi kontynuacją oryginalnej rynny w stronę ogrodu.

Co jednak z zanieczyszczeniami które wymieszane w wodzie trafiły do zbiornika numer 2? Te większe osiądą na smoku (sitku) pompy. Mniejsze gabaryty popłyną aż do narurowego korpusu filtrującego, z zamontowanym siatkowym (wielorazowym) filtrem wody. Mniejsze zanieczyszczenia nie powinny stanowić już dla nas problemu, jednak warto pomyśleć o dodatkowym filtrze dyskowym przed samym wejściem linii kroplującej.

Drugą częścią instalacji jest także układ uzupełniania wody, oparty o elektrozawór (taki sam jak w instalacji nawadniania) oraz umieszczone w zbiorniku numer 2 dwa pływaki. Pływaki tego typu stosowane są w pompach do wody brudnej – składają się ze szczelnej obudowy oraz metalowej kulki wewnątrz, która zwiera lub rozwiera odpowiednią parę styków (przewód wspólny ze stykiem L = niski poziom wody, lub ze stykiem H = wysoki poziom wody) zależnie od ilości wody, czyli pozycji pływaka.

Jeśli poziom wody spadnie poniżej poziomu dolnego pływaka, załączy się elektrozawór wpuszczając w ten sposób wodę do zbiornika numer 2. Po uzupełnieniu poziomu pływak wynurza się, styk odpuszcza i elektrozawór zamyka się zatrzymując dopływ wody. Dodatkowym zabezpieczeniem jest dodatkowy pływak górny. W przypadku, gdy z jakiegoś powodu pływak dolny zakleszczy się w pozycji dostarczającej napięcie do elektrozaworu, podniesiony pływak górny odetnie zasilanie i zapobiegnie utracie wody przez wąż przelewowy.

Tak więc w sytuacji, gdy rozpoczniemy podlewanie naszego ogrodu, pompa opróżni zbiornik numer 2 (oraz pośrednio numer 1) aż do momentu kiedy dolny pływak załączy elektrozawór doprowadzający wodę z sieci wodociągowej – zapobiegnie w ten sposób zassaniu powietrza przez smok pompy, co mogłoby doprowadzić do zapowietrzenia układu ssawnego pompy (i w konsekwencji prawdopodobnie jej zatarcia). Dopóki poziom wody nie wróci do właściwego poziomu (powyżej pływaka dolnego), woda w zbiorniku będzie uzupełniana z sieci wodociągowej. Tak więc efektywna pojemność (tzn. taka która będzie rzeczywiście przechowywać wodę deszczową) całego układu będzie wynosić tyle, ile mieści się od dolnego pływaka do rury przelewowej zbiornika 2.

Część praktyczna

Teoria teorią, ale co na to praktyka? To już temat na kolejny odcinek – zapraszam do śledzenia nas na stronie https://www.facebook.com/podlewaj/

DIY

DIY – Sterownik nawadniania – część 4

Włączanie i wyłączanie sterownika z poziomu komend wydawanych na klawiaturze to spore utrudnienie. Właśnie dlatego dodamy możliwość sterowania z poziomu przeglądarki – przez telefon czy komputer, za pomocą zainstalowanego na Raspberry Pi serwera www.
Nie widziałeś poprzedniego odcinka? Zobacz – https://podlewaj.pl/blog/diy-sterownik-nawadniania-czesc-3

Czym jest serwer www

Odwiedzając dowolną stronę internetową wykorzystujemy naszą przeglądarkę do komunikacji z serwerem (komputerem) na którym znajduje się ta strona. Dzięki temu, jesteśmy w stanie korzystać z zasobów z dowolnego urządzenia podłączonego do sieci i dysponującego przeglądarką internetową – bez względu na to, czy jest to telewizor SmartTV, laptop, komputer stacjonarny, tablet czy smartfon.

Dlaczego jednak komunikacja z serwerem internetowym pozwala na wyświetlenie strony internetowej, a wpisanie w przeglądarkę adresu naszego komputera domowego powoduje wyświetlenie komunikatu o tym, że strona nie istnieje? Oprócz fizycznego urządzenia, potrzebujemy także oprogramowania – czyli właśnie serwera www – które obsłuży połączenia z przeglądarkami użytkowników i wyśle treść żądanych stron.

Co ma jednak wspólnego wyświetlanie strony internetowej ze sterowaniem portami wejścia/wyjścia? Teoretycznie – niewiele. W końcu w większości przypadków w trakcie naszych działań w internecie nie mamy potrzeby włączania czy wyłączania fizycznych urządzeń. W przypadku sterownika jednak, wykorzystamy fakt, że Raspberry Pi pozwala na zainstalowanie takiego oprogramowania i sprzężenie go z komendami sterującymi naszymi portami wejścia/wyjścia. A to oznacza, że kliknięcie na stronie internetowej sprawi, że serwer internetowy w naszym imieniu wprowadzi odpowiednią komendę – bez konieczności wpisania żadnych poleceń z naszej strony! Prawda, że to duże uproszczenie? Tak więc zabierajmy się do instalacji.

Aktualizujemy system i instalujemy serwer internetowy

Uruchamiamy więc system (o ile jeszcze tego nie zrobiliśmy) wraz z podłączonym monitorem/telewizorem, myszą oraz klawiaturą. Otwieramy terminal – ten sam, przez który w poprzednim odcinku wydawaliśmy komendy – i wpisujemy:

sudo apt-get update

System pobierze dostępne aktualizacje – jest to konieczne zanim przystąpimy do instalowania nowego oprogramowania. Teraz wpisujemy

sudo apt-get install apache2 php7.3 libapache2-mod-php7.3

Zostaniemy zapytani o pobranie danych. Klikamy przycisk Y i wciskamy ENTER. Czekamy chwilę, aż pakiety zostaną pobrane i zainstalowane. Co właściwie robi ta komenda? Instaluje serwer apache2 oraz bibliotekę php w wersji 7.3, a następnie moduł który doda obsługę php 7.3 do serwera apache2. Czym są apache2 i php7.3? Chyba najłatwiej przełożyć tą relację na… restaurację! Apache2 to urządzona restauracja, która znajduje się w budynku (na naszym serwerze). PHP to natomiast kucharze zatrudnieni w tej restauracji – realizujący zamówienia przynoszone przez kelnerów. Restauracja bez kucharzy jest w naszym wypadku równie bezużyteczna jak Apache bez PHP 🙂 To oczywiście bardzo duży skrót myślowy, ale zainteresowani na pewno znajdą więcej informacji we własnym zakresie.

Wróćmy jednak do naszej instalacji. Serwer www powinien uruchomić się automatycznie, gdy więc zakończy się proces instalacji (a na ekranie pojawi się znowu znak zachęty), możemy przetestować poprawność działania.

Łączymy się z serwerem

Otwieramy więc naszą przeglądarkę internetową (na telefonie lub komputerze). Ale chwila, w zasadzie jaki adres powinniśmy wpisać w okno? Zazwyczaj używamy bowiem czytelnych dla człowieka adresów domen takich jak google.com czy podlewaj.pl

W przypadku Raspberry działającego wyłącznie w sieci lokalnej nie mamy jednak domeny. Musimy odwołać się poprzez adres sieciowy. Skąd go zdobyć? Wróćmy na Raspberry i wpiszmy komendę:

ifconfig

Wyświetli nam się stan wszystkich kart sieciowych zainstalowanych w systemie. W moim przypadku są to: eth0 (czyli połączenie przewodowe poprzez kabel Ethernet), lo (czyli wirtualna karta sieciowa) oraz wlan0 (czyli połączenie bezprzewodowe). Zależnie od tego czy używamy połączenia przez ethernet czy wifi, sprawdzam odpowiednią sekcję i szukamy w niej linii znajdującej się słowem “inet”. Następujące po niej 4 liczby rozdzielone kropkami to właśnie adres internetowy naszego sterownika w sieci lokalnej 🙂 W moim przypadku jest to: 192.168.1.111

Jeśli okaże się, że nie ma takiej linii, prawdopodobnie połączenie internetowe jest rozłączone – jeśli używasz kabla ethernet, sprawdź poprawność jego połączenia, a jeśli łączysz się bezprzewodowo, kliknij na ikonkę sieci w prawym górnym rogu okna systemu Raspberry (zaraz obok głośnika). Menu pokaże podłączone i inne dostępne w okolicy sieci wifi, pozwoli też na podłączenie do innej, jeśli zajdzie taka potrzeba.

Wróćmy jednak do wpisywania adresu w przeglądarkę. Zamiast “google.com” wpisujemy tym razem http://ADRES-WYŚWIETLONY-PO-SŁOWIE-INET czyli np. w moim przypadku: http://192.168.1.111

Dlaczego “http://” z przodu jest ważne? Niektóre przeglądarki, m.in. Google Chrome, pozwalają na wyszukiwanie fraz wpisanych w pole adresu. Czasami przeglądarka błędnie zinterpretuje adres IP jako frazę do wyszukiwania i otworzy… stronę wyszukiwarki! Wpisanie “http://” z przodu informuje przeglądarkę, że świadomie chcemy przejść na adres strony następujący po tej frazie – nawet, jesli ten adres to 4 liczby rozdzielone kropkami 🙂

Uwaga! Pamiętajcie, że połączenie będzie nawiązane wyłącznie wtedy, gdy oba urządzenia będą w tej samej sieci lokalnej (podłączone do tego samego routera, przewodowo lub bezprzewodowo). Jeśli wasz smartfon jest połączony z internetem przez 3G lub LTE, nie będzie w stanie dostać się do waszego urządzenia (i bardzo dobrze, wyobrażacie sobie, że każdy człowiek z dostepem do internetu mógłby podłączyć się do Waszego urządzenia?! Na ten moment będą w stanie zrobić to tylko osoby zalogowane do sieci do której podłączony jest też sterownik, czyli domownicy – osoby zaufane).

Klikamy ENTER i… powinna otworzyć nam się strona testowa “Apache2 Debian Default Page”. Jeśli tak – świetnie, otrzymaliśmy odpowiedź z serwera www naszego sterownika 🙂 W przeciwnym wypadku sprawdźmy, czy wszystkie poprzednie komendy są poprawne, wpisujemy właściwy adres i czy jesteśmy w tej samej sieci lokalnej.

Tworzymy interfejs użytkownika

Aby ułatwić Wam nieco pracę, skorzystamy ze stworzonego przeze mnie gotowego projektu skryptu PHP wraz z interfejsem użytkownika, obsługującego włączanie i wyłączanie 4 przekaźników. Pobierzemy go z linku https://podlewaj.pl/wp-content/uploads/2021/03/diyserwer.zip

Archiwum możemy ściągnąć i wypakować na pendrive (podłączony do naszego domowego komputera) albo pobrać bezpośrednio na Raspberry otwierając przeglądarkę internetową (druga ikona na górnym pasku narzędzi – z globusem). Procedura jest bardzo podobna, ale opiszę szczegółowo tą drugą. Otwieramy więc przeglądarkę i wpisujemy w pasek adresu powyższe łącze. Klikamy ENTER i czekamy aż na pasku na dole ekranu pobieranie się zakończy – klikamy na ikonę ściągniętego pliku co spowoduje uruchomienie programu do rozpakowywania archiwów.

Klikamy teraz kombinację klawiszy Ctrl + E lub wybieramy z menu Archive > Extract

Zatwierdzamy domyślną lokalizację wypakowania (folder tymczasowy /tmp) i klikamy Extract

Teraz (niezależnie od wybranej metody), będziemy potrzebować przeglądarki plików z uprawnieniami root (czyli administratora). Jeśli otworzymy eksplorator plików klikając trzecią ikonę na pasku narzędzi (dwa foldery), otworzymy go z uprawnieniami zwykłego użytkownika (pi) i wiele operacji będzie skutkować odmową dostępu. Skorzystamy ze znanej nam komendy sudo.

Aby ją wprowadzić, otwieramy terminal (ten sam który otwieraliśmy w poprzednich częściach naszej serii, aby sterować naszą listwą przekaźnikową) i wpisujemy komendę:

sudo pcmanfm

Otworzy nam się eksplorator z widocznym pomarańczowym trójkątem z wykrzyknikiem (pierwsza ikona) – ostrzega nas on, że pracujemy w trybie administratora z wysokimi uprawnieniami i musimy zachować szczególną ostrożność.

Przechodzimy (korzystając z drzewa katalogów w lewym oknie) do katalogu /tmp a następnie do folderu “diyserwer” do którego rozpakowaliśmy pobrane archiwum. Zaznaczamy wszystkie znajdujące się tam pliki i foldery a następnie kopiujemy je (Ctrl + C lub klikamy na nie prawym przyciskiem myszy i wybieramy Copy)

Teraz nawigujemy do folderu /var/www/html i wklejamy skopiowane pliki (Ctrl + V lub klikamy prawym przyciskiem myszy na pustym obszarze okna i wybieramy Paste)

Jeśli w folderze znajdowały się wcześniej jakieś pliki, usuwamy je lub nadpisujemy w trakcie kopiowania.

Teraz możemy sprawdzić poprawność działania naszego sterownika. Przy pomocy innego komputera, smartfona lub innego urządzenia podłączonego do tej samej sieci lokalnej co nasz sterownik otwieramy adres (ten, który pokazał nam się po wpisaniu komendy “ifconfig” w terminalu). W moim przypadku jest to http://192.168.1.111

Teraz zamiast standardowej strony Apache2 Debian Default Page powinna pojawić się strona z interfejsem do obsługi naszego sterownika!

Kliknięcia w przyciski powinny przełączać odpowiednio stan przekaźników – jak zresztą widać na kolejnym zdjęciu

Oczywiście warto pamiętać, że to dopiero zalążek prawdziwego sterownika nawadniania. Nie mamy systemu kontroli dostępu – każdy z sieci lokalnej może zmieniać stan. Nie mamy automatyzacji harmonogramu – wciąż samodzielnie musimy przełączać strefy. Nie mamy danych z czujników, prognozy pogody i wielu innych które znajdziecie w pełnoprawnym sterowniku podlewaj.pl.

Ten wpis blogowy kończy nasz podstawowy tutorial odnośnie budowy sterownika, ale głowa do góry – w przyszłości pojawią się dodatkowe wpisy które pozwolą na dodanie kolejnych funkcjonalności. Polubcie nas na Facebooku żeby nie przegapić żadnych wpisów – https://www.facebook.com/podlewaj/ i w razie pytań korzystajcie z systemu komentarzy pod wpisami.

Powodzenia!

DIY

Wady i zalety deszczówki w instalacji automatycznego nawadniania

Coraz częstsze susze nawiedzające latem nasz kraj mobilizują nas do poszukiwania sposobów na minimalizację szkód. Rozsądne dysponowanie wodą przy pomocy inteligentnego sterownika to jedno – ale ekologiczne pozyskiwanie jej to nie mniej ważny temat. W tym cyklu przedstawię nasze doświadczenia z budową instalacji uzdatniania wody deszczowej do celów nawadniania oraz sprzężeniem jej z systemem podlewaj.pl. Zapraszam do lektury!

Wstęp

Ocieplenie klimatu w naszej krajowej perspektywie nie oznaczają jeszcze katastrof ekologicznych jakimi straszą nas naukowcy. Chociaż niezaprzeczalnie rosną średnie temperatury i topnieją lodowce, bezpośrednio odczuwalne przez nas jest przede wszystkim zaostrzenie klimatu – upały są mocniejsze, letnie burze – intensywniejsze i przynoszące ulewne deszcze. A to, w zestawieniu z ciągłym rozwojem zabudowy i likwidowaniem naturalnych sposób retencji wody (nieużytki, łąki, lasy) powoduje konieczność rozwoju retencji wody. Chociaż nie mamy bezpośredniego wpływu na miejską czy regionalną infrastrukturę retencyjną, możemy wciąż działać – dosłownie – na naszym własnym podwórku.

Możliwości jest wiele – ogrody deszczowe, zielone dachy, studnie chłonne – to tylko kilka z możliwości. Zachęcam do zapoznania się z nimi, skupię się natomiast na równie interesującym zagadnieniu jakim jest magazynowanie (i przede wszystkim dalsze wykorzystanie) wody deszczowej – która jako jedyna, jest dostępna dla nas zupełnie za darmo.

Sam pomysł zbierania deszczówki nie jest niczym nowym. Ludzkość zbiera deszczówkę od czasów epoki neolitu, kiedy na terenach dzisiejszej Syrii budowano szczelne, wapienne zbiorniki na wodę deszczową wykorzystywaną do spożycia. Chociaż dzisiaj nie musimy już pić deszczówki, bo dostęp do bieżącej wody zapewniają wodociągi lub zbudowane na własne potrzeby studnie głębinowe, woda deszczowa ma wiele zalet, których nie jest w stanie pobić woda z kranu.

Zalety wody deszczowej

  • darmowa – jedyny koszt to budowa instalacji do jej magazynowania
  • ekologiczna – przez małą retencję zmniejszamy obciążenie kanalizacji deszczowej, nie obciążamy sieci wodociągowej, nie wypompowujemy wody z podziemnych warstw wodonośnych
  • właściwej temperaturze (bliskiej temperatury powietrza), dzięki czemu nie schładzamy gleby jak przy wykorzystaniu wody podziemnej czy wodociągowej
  • niskim PH
  • miękka (z niedużą zawartością mineralną), dzięki czemu np. emitery linii kroplujących wolniej będą “zarastać” związkami wapnia
  • bogata w substancje odżywcze
  • bez zawartości chloru czy fluoru (substancji używanych do oczyszczania wody wodociągowej – w przypadku jeśli z takiej korzystamy)

Wszystko to wygląda pięknie, jednak są też i wady – trzeba również wziąć je pod uwagę.

Wady wykorzystania wody deszczowej

  • Konieczność budowy instalacji do jej magazynowania. Aspekt ekonomiczny nie jest najmocniejszą stroną takiego rozwiązania, ponieważ koszt budowy zwróci się dopiero po kilku latach
  • Zajmowanie przestrzeni – zbiorniki należy umieścić gdzieś na terenie naszej działki. Zbiorniki podziemne wymagają ciężkiego sprzętu, zbiorniki naziemne zajmują cenną przestrzeń
  • Estetyka – w przypadku zbiorników powierzchniowych schowanie ich w ustronnym miejscu może być utrudnione, postawione na widoku mogą szpecić
  • Woda deszczowa zawiera zanieczyszczenia (pyłki, drobinki piasku, liście, owady) które będą zbierać się w naszych zbiornikach. Konieczne jest ich czyszczenie raz na jakiś czas
  • Woda stojąca (zwłaszcza latem i przez dłuższy czas) potrafi “zakwitnąć” – rozwijają się w niej bakterie i drobnoustroje które sprawiają, że woda zaczyna nieprzyjemnie pachnieć
  • Woda deszczowa nie powinna być naszym jedynym źródłem wody do nawadniania – czasem deszcz nie pada tygodniami, a ogród trzeba podlewać
  • Zbiorniki prawdopodobnie nie pomieszczą całej wody która spadnie w trakcie ulewy – wciąż trzeba zaprojektować upusty przelewowe, które odprowadzą nadmiar deszczówki po zapełnieniu zbiorników

Kto najwięcej skorzysta na zbieraniu deszczówki?

  • Osoby dopiero zakładające ogród, mogąc zaprojektować miejsce na zbiorniki do przechowywania deszczówki
  • Właściciele ogrodów użytkowych (np. głównie uprawnych), gdzie estetyka niekoniecznie musi być na pierwszym miejscu
  • Osoby z niewielkimi ogrodami bez podliczników wody bezpowrotnie zużytej, którzy ponoszą duże koszty podlewania z sieci wodociągowej
  • Ogrodnicy, którzy najbardziej docenią właściwości wody deszczowej
  • Osoby z zacięciem majsterkowicza, które chętnie stworzą taką instalację samodzielnie

Warto pamiętać, że prosta beczka z kranikiem jest w stanie zapewnić wystarczający zapas wody dla potrzeb ręcznego podlewania przy pomocy konewki. Takie rozwiązania są popularne, powszechnie dostępne i dość tanie.

Problem pojawia się jednak, kiedy wodę chcemy wykorzystać do nawadniania automatycznego. Będziemy potrzebować filtrów (żeby uniknąć zatkania emiterów linii kroplującej przez zanieczyszczenia mechaniczne) oraz pompy (w celu wytworzenia odpowiedniego ciśnienia dla zraszaczy i linii kroplującej).

Budujemy instalację nawadniania samodzielnie!

Spróbujemy więc skorzystać z dobrodziejstw jakie daje woda deszczowa i wykorzystamy ją w naszej automatycznej instalacji nawadniania.

Nie zawsze mamy jednak środki, aby zatrudnić profesjonalną firmę do montowania systemów odzyskiwania wody deszczowej. Często są to także rozwiązania dedykowane do dużych zbiorników podziemnych. My postaramy się pokazać, że taką instalację da się zbudować samodzielnie, niskim kosztem na potrzeby niewielkiego ogrodu wykorzystując przy tym instalację automatycznego nawadniania.

Szczegóły przedstawię w następnej części. Zapraszam do śledzenia naszego bloga oraz profilu na Facebooku dostępnego pod adresem https://www.facebook.com/podlewaj/

DIY

DIY – Sterownik nawadniania – część 3

W tym odcinku naszego przewodnika zajmiemy się oprogramowaniem do naszej bazy sprzętowej – zainstalujemy system operacyjny Raspbian i uruchomimy naszą listwę przekaźnikową.
Nie widziałeś poprzedniego odcinka? Zobacz – https://podlewaj.pl/blog/diy-sterownik-nawadniania-czesc-2

Zaczynamy

Pewnie kusi Was, żeby podłączyć już swój sterownik do prądu i sprawdzić jak działa? Zrobimy to już niedługo – najpierw jednak musimy przygotować nasz system operacyjny – analogicznie do systemu Windows na domowych komputerach PC.

Pobieramy obraz ISO

Ponieważ Raspberry Pi ma dość ograniczone możliwości, Fundacja Raspberry Pi rozwijająca projekt tego minikomputera przygotowuje regularnie wariację systemu Linux Debian i dystrybuuje je w formie tzw. obrazów ISO. Jest to nic innego jak gotowa do uruchomienia kopia karty pamięci, w formie pojedynczego pliku do ściągnięcia. Zawsze aktualne obrazy systemu znajdziecie na oficjalnej stronie https://www.raspberrypi.org/downloads/raspberry-pi-os/

Mamy do wyboru 3 wersje, do naszych potrzeb najlepsza będzie ta – zatytułowana jako “Raspberry Pi OS (32-bit) with desktop” – czyli w wolnym tłumaczeniu, system operacyjny Raspberry Pi z pulpitem.

Pobieramy ją w formie archiwum ZIP i zapisujemy na komputerze.
Po ściągnięciu rozpakowujemy zawartość na Pulpit.

Nagrywamy obraz na kartę (micro)SD

Teraz musimy nagrać wypakowany plik ISO na kartę pamięci. Podłączamy ją przy pomocy czytnika kart – zintegrowanego w laptopie, dołączonego do karty adaptera lub innego czytnika kart którym dysponujemy.

Po podłączeniu karty widoczna będzie ona jako dysk – zupełnie jak podłączony pendrive. Nie rozpędzajmy się jednak – skopiowanie pliku ISO “jako pliku” nic nam nie da – system nie uruchomi się! Potrzebujemy specjalnego programu, który skopiuje dane binarnie, 1:1, z pliku ISO na kartę pamięci, tworząc przy tym specjalną strukturę zapisaną w pliku obrazu.

Do nagrania obrazu na kartę wykorzystamy darmowy program WinFlashTool dostępny na stronie https://sysprogs.com/winflashtool/download/

Uruchamiamy go i przy pomocy przycisku z trzema kropkami lokalizujemy nasz wypakowany plik ISO. Upewnijmy się, że zaznaczona jest opcja “Resize the last Ext2FS partition…” dzięki czemu wykorzystana zostanie cała przestrzeń karty pamięci.
Teraz z listy urządzeń poniżej wybieramy naszą kartę pamięci i klikamy przycisk Write.

Potwierdzamy oczywiście, czy zaznaczona została właściwa karta – i jeśli tak, wybieramy opcję Erase and overwrite. Pamiętajmy, że ta operacja skasuje całą jej istniejącą zawartość (o ile korzystaliśmy z tej karty poprzednio).

Kontynuujemy i obserwujemy postęp zapisu. Jeśli system Windows zgłosi, że karta jest niesformatowana – zignorujmy te komunikaty. Karta w trakcie zapisu będzie sformatowana w sposób niezrozumiały dla tego systemu i jej dokładna zawartość będzie możliwa do odczytania wyłącznie na komputerze z uruchomionym systemem Linux – ale na razie pomińmy tę kwestię i poczekajmy na zakończenie zapisu. Potrwa to około 5 – 10 minut. Komunikat na końcu poinformuje nas o powodzeniu nagrywania. Teraz możemy wyjąć kartę z czytnika i włożyć ją do minikomputera Raspberry.

Uruchamiamy system

No to czas na wiekopomną chwilę 🙂 Przy pierwszym uruchomieniu konieczne będzie podłączenie telewizora lub monitora (poprzez przewód HDMI) oraz myszy i klawiatury (przez USB) oraz sieci internetowej (przez kartę WiFi na USB lub przewodowo, kablem Ethernet do naszego domowego routera). Nie martwcie się jednak, takie kombinacje potrzebne są tylko wtedy, gdy chcemy ingerować w nasz system – w typowym zastosowaniu wystarczy podłączenie do internetu – a sterować będziemy poprzez nasz komputer lub telefon.

Upewniamy się raz jeszcze czy wszystkie przewody między Raspberry a listwą przekaźnikową są podłączone prawidłowo i uruchamiamy minikomputer podłączając zasilacz do portu microUSB naszego Raspberry. Powinna zaświecić się czerwona dioda na krawędzi Raspberry Pi oraz (jeśli poprawnie podłączyliśmy naszą listwę przekaźnikową) dioda POWER sygnalizująca poprawne zasilanie dołączonego modułu.

Tymczasem zielona dioda na Raspberry Pi powinna zacząć nieregularnie migać (sygnalizujące odczyt lub zapis karty SD), na ekranie pojawi się ikona maliny w lewym górnym rogu, a następnie system zacznie się ładować. Ostatecznie wylądujemy na ekranie konfiguracji. Klikamy Next

Wybieramy lokalizację – kraj – Country (Poland), język – Language (Polish) oraz strefę czasową – Timezone (Warsaw). Zaznaczamy też pole “Use US keyboard”. Jeśli znamy też język angielski, polecam także zaznaczyć opcje “Use English language”. Klikamy Next.

Następnie musimy ustawić hasło. Wybieramy coś niesłownikowego, a jednocześnie dość prostego do wpisania. Możemy skorzystać ze zbitku kilku słów, np. MojSterownikPodlewania Wpisujemy to hasło w oba pola i klikamy Next.

Teraz możemy wybrać opcję dopasowania obrazu do ekranu. Jeśli na ekranie widzimy czarne obramowanie bez treści, zaznaczamy opcję i klikamy Next.

Musimy jeszcze podłączyć się do sieci bezprzewodowej (jeśli korzystamy z karty WiFi). Czekamy aż lista się zapełni, wybieramy naszą sieć i klikamy Next. Musimy teraz podać hasło i zatwierdzić ponownie klikając Next.

Na koniec warto zainstalować najnowsze aktualizacje. Wybieramy opcję Next i czekamy. Zajmie to około 20 – 30 minut lub dłużej, zależnie od prędkości dostępu do internetu. Poprawną aktualizację zasygnalizuje komunikat “System is up to date”.

Teraz musimy zrestartować system – wybieramy przycisk Restart.

Testujemy komunikację z listwą przekaźnikową

W pierwszym kroku będziemy działać bezpośrednio na Raspberry. Teraz będzie trochę trudniej, ale nie martwcie się – z tym poradnikiem łatwo sobie poradzicie 🙂

Otwieramy aplikację Terminal – jest to czwarta ikona na pasku zadań. Pojawi nam się czarne okno konsoli tekstowej. Do sterowania naszymi portami wejścia/wyjścia użyjemy preinstalowanej biblioteki WiringPi. Jeśli korzystaliście z szablonu podłączenia z poprzedniego artykułu, kolejne 4 przekaźniki powinny być przypisane do portów GPIO17, GPIO18, GPIO27 oraz GPIO22. Portom tym są przypisane cyfry – identyfikatory WiringPi GPIO, co zostało zaznaczone na schemacie udostępnionym w ramach papierowej nakładki Raspberry Leaf. Przyjrzyjmy się jej jeszcze raz.

Jak widzimy, szare cyfry wskazują na numer stosowany w bibliotece WiringPi – te numery będą dla nas istotne. Jak widać, nasze 4 porty noszą odpowiednio numery: 0, 1, 2 oraz 3.

Czas więc skonfigurować je do naszych potrzeb! Zaczniemy od pojedynczego pinu.

Musimy wydać dwie komendy.

Pierwsza – która ustawi nam te porty jako WYJŚCIA (bo przez nie nasz sygnał WYCHODZI z Raspberry Pi i trafia dalej – do listwy przekaźnikowej). Wpisujemy więc:

gpio mode 0 out

gdzie 0 oznacza numer pinu wg. nomenklatury WiringPi (szare cyfry na schemacie). Potwierdzamy komendę wciskając ENTER. Nic się nie stało – wszystko w porządku 🙂

Teraz pora na drugą komendę – która zmieni stan tego wyjścia na AKTYWNY. Wpisujemy więc:

gpio write 0 1

gdzie pierwsza cyfra (0) oznacza numer pinu, a druga (1) oznacza stan. 1 to stan aktywny, 0 to stan nieaktywny. Prawda, że proste? Potwierdzamy komendę ponownie wciskając ENTER.

Klik! I pierwszy przekaźnik jest już przełączony!

Wyłączmy go dla testu. Czy odgadniecie jaka komenda do tego służy?

gpio write 0 0

Klik! I przekaźnik nie jest już aktywny.

Spróbujemy więc z pozostałymi trzeba przekaźnikami. Najpierw ustalmy je jako wyjścia:

gpio mode 1 out
gpio mode 2 out
gpio mode 3 out

A teraz włączmy kolejno wszystkie nasze przekaźniki:

gpio write 0 1
gpio write 1 1
gpio write 2 1
gpio write 3 1

Prawda, że proste? Możemy w ten sposób sterować dowolnym urządzeniem, chociaż my podłączymy elektrozawory do sterowania nawadnianiem. W następnej części spróbujemy uruchomić na naszym minikomputerze serwer internetowy, dzięki któremu nie będziemy musieli wpisywać komend ręcznie – wywołamy je przez kliknięcie w przycisk na naszym telefonie!

DIY

DIY – Sterownik nawadniania – część 2

W tym odcinku naszego przewodnika zajmiemy się przygotowaniem bazy sprzętowej – minikomputerem Raspberry Pi oraz listwą przekaźnikową – naszym podstawowym elementem wykonawczym. Nie widziałeś poprzedniego odcinka? Nic straconego – DIY – Sterownik nawadniania – część 1

Lista elementów

Na początek szybki przegląd przez elementy których będziemy potrzebować. Wyjaśnię do czego służą i czym się kierować przy wyborze właściwego elementu w dalszej części tesktu.

  1. minikomputer Raspberry Pi (dowolna generacja, min. 512MB RAM)
  2. karta pamięci microSD (najlepiej serii Endurance firmy Sandisk, Kingston lub Samsung)
  3. zasilanie Raspberry Pi – zasilacz wtyczkowy microUSB (lub USB-C dla Raspberry Pi 4), min 2.5A
  4. listwa przekaźnikowa z optoizolacją (ilość wyjść zależna od ilości stref)
  5. Przewody połączeniowe typu goldpin, żeńsko-żeńskie

Raspberry Pi

Do realizacji systemu nawadniania nie trzeba wyrafinowanego sprzętu – minikomputer Raspberry Pi idealnie nadaje się do naszych zastosowań. Bardzo niewielkie zużycie prądu, funkcjonalność pełnego komputera PC, kompaktowe rozmiary i atrakcyjna cena – a przede wszystkim, dostęp do uniwersalnych portów wejścia/wyjścia – nieobecnych w typowym komputerze PC. To właśnie za pomocą tych portów będziemy sterować naszymi elektrozaworami.

Raspberry Pi produkowany jest już od wielu lat, stąd różnorodność wersji na rynku. Dla naszych potrzeb wystarczy w zupełności pierwsza wersja, oznaczona jako Raspberry Pi B+ posiadająca 512MB RAM. Nic nie stoi jednak na przeszkodzie, żeby wykorzystać kolejne wersje – na ten moment, pod kątem oprogramowania niczym się one nie różnią (zmienia się tylko szybkość ich procesora czy ilość dostępnej pamięci).

Karta pamięci

Skoro jest to odpowiednik komputera, konieczny jest też dysk. Raspberry Pi wykorzystują do tego kartę microSD (poza bardzo wczesnymi wersjami, które używały karty SD). Ponieważ karty te mają pewną skończoną ilość cyklów zapisu, po których zaczynają odmawiać współpracy, warto zainwestować w nieco lepszą kartę – np. taką z serii Endurance. Są to karty stosowane w wideorejestratorach, dzięki czemu wytrzymują dużo więcej zapisów niż zwykła karta SD. Ich koszt jest nieco większy, ale nie warto na tym oszczędzać. Nie potrzebujemy za to pojemności, w zupełności wystarczy wersja 32GB.

Zasilanie Raspberry Pi

Nasz sterownik wymaga także zasilania. Wykorzystamy gotowy zasilacz wtyczkowy o natężeniu przynajmniej 2.5A. Dobrze sprawdza się tu np. zasilacz firmy Akyga o symbolu AK-TB-06. W przeciwieństwie do wielu chińskich zasilaczy, rzeczywiście jest w stanie dostarczyć odpowiednią moc.

Listwa przekaźnikowa

To nasz główny element wykonawczy. Za jej pomocą będziemy załączać i wyłączać napięcie zasilające elektrozawory, otwierając i zamykając dopływ wody do poszczególnych stref. Jaką listwę wybrać? Przede wszystkim taką, która ma dodatkową optoizolację. Co to za wynalazek i co umożliwia? Jest to rodzaj dodatkowego zabezpieczenia, które przy okazji pozwala na wykorzystanie bardzo niskiego napięcia (zaledwie 3.3V) które pojawia się na portach wejścia/wyjścia Raspberry Pi.

Ile przekaźników powinna zawierać listwa? Na rynku znajdziemy takie na 1, 2, 4, 8 lub nawet 16 przekaźników. Każdy z nich pozwala na włączanie i wyłączanie jednego urządzenia – elektrozaworu sterującego pojedynczą strefą, pompy czy dowolnego innego urządzenia. Koszty nie są bardzo wysokie, można więc w ciemno zamontować listwę 8-przekaźnikową, nawet jeśli wykorzystamy tylko 3 lub 4 z nich.

Przewody połączeniowe

Pozwolą na podłączenie wyjść z Raspberry z listwą przekaźnikową. Wybierzmy najkrótsze, jakie uda nam się znaleźć – listwa oraz Raspberry najczęściej są niedaleko, a prowadzenie długich przewodów może zwiększyć podatność na zakłócenia.

Łączymy wszystko w całość

W pierwszym kroku nie będziemy jeszcze podłączać naszych elektrozaworów – zaczniemy od samego Raspberry i listwy przekaźnikowej.

Raspberry posiada sporo wyjść i musimy być bardzo uważni przy podłączeniu – pomyłka w najgorszym wypadku może spowodować nawet uszkodzenie naszego minikomputera! Zacznijmy więc od schematu ze strony producenta:

Jak widać, każdy pin (czyli ten mały wystający kołek) ma swoją funkcję. Albo jest źródłem napięcia (5 lub 3.3V, czyli powszechnie mówiąc – plusem), punktem masy (lub w uproszczeniu – minusem) albo jednym z portów wejścia/wyjścia (oznaczonymi jako GPIO – z angielskiego: General Purpose Input/Output). Aby ułatwić sobie orientację i wykluczyć pomyłkę, możemy skorzystać z ciekawego wynalazku jakim jest tzw. leaf (liść). To prosty plik PDF (do ściągnięcia ze strony https://github.com/splitbrain/rpibplusleaf/blob/master/rpiblusleaf.pdf ) który po wydrukowaniu możemy wyciąć, nakłuć i nasunąć na piny w naszym minikomputerze. Da nam to rozeznanie odnośnie funkcji każdego z nich. Więcej informacji o GPIO znajdziesz na stronie producenta (w języku angielskim) – https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/
Źródło: Github/splitbrain na licencji CC0 1.0

Wróćmy jednak do naszego sterownika. Do zasilenia listwy przekaźnikowej potrzebujemy: zasilania +5V – wykorzystamy przewód czerwony masy GND – wykorzystamy przewód czarny czterech dowolnie wybranych portów GPIO – wykorzystamy dowolne inne kolory przewodów Na potrzeby tego poradnika wykorzystamy porty GPIO17, GPIO18, GPIO27 oraz GPIO22 które będą ustawione jako wyjścia sygnałowe i sterować będą czterema kolejnymi przekaźnikami naszej listwy (możemy oczywiście użyć ich większej lub mniejszej ilości, zależnie od naszych potrzeb).

Zwróćcie uwagę, że niektóre porty GPIO mają przypisane także dodatkowe funkcje – na początek lepiej wykorzystać te bez dodatków, ponieważ mogą one przyjmować niespodziewane stany po restarcie naszego minikomputera (np. może się tam pojawić sygnał który włączy nam jeden z przekaźników pomimo tego, że system dopiero się uruchamia).

Podłączamy więc wszystko tak jak na schemacie poniżej:

Ponieważ przewody połączeniowe nie zapewnią wystarczającej mechanicznej wytrzymałości, warto od początku zamontować Raspberry Pi oraz listwę przekaźnikową na jakimś podłożu. Nada się kawałek płyty HDF (często ścinki takich płyt można dostać za grosze w marketach budowlanych) – a my przecież potrzebujemy niewielkiego arkusza. Ja wykorzystałem kawałek plastikowego arkusza (płyty z ABS).

Mocowanie do płyty warto wykonać przy pomocy śrub oraz nakrętek. Jest jednak pewien problem – otwory montażowe w Raspberry mają bardzo nietypowy rozmiar – 2.5 mm. Dlatego poszedłem nieco na skróty 🙂 i użyłem kleju na gorąco, którym przymocowałem zarówno moduł przekaźników jak i samo Raspberry. Wystarczą cztery niewielkie krople w każdym z narożników, aby zamocować nasze urządzenie. Pamiętajmy, żeby zostawić nieco przestrzeni aby móc włożyć do minikomputera kartę pamięci SD – przygotujemy ją dopiero w następnym odcinku.

DIY

DIY – Sterownik nawadniania – część 1

Ponieważ system podlewaj.pl od początku był projektowany jako zestaw do samodzielnego montażu, pozwalający na dostosowanie go do własnych potrzeb i dalszą rozbudowę, rozpoczynamy cykl artykułów które poprowadzą Was krok po kroku przez proces budowania własnego sterownika. Sami zobaczycie, że nie jest to specjalnie trudne ani skomplikowane!

Zaczynamy!

Przede wszystkim zastanawiacie się pewnie – czy macie wystarczające umiejętności, żeby poradzić sobie z zadaniem? Nie będę Was oszukiwać – dryg do majsterkowania jest konieczny – chociaż tam, gdzie to możliwe, skorzystamy z gotowych modułów (więc umiejętność lutowania układów będzie opcjonalna).

Narzędzia

Multimetr

Ponieważ sterowanie opiera się o załączanie i wyłączanie elektrozaworów sterowanych elektrycznie, szukanie przyczyn problemów będzie wymagało od nas wykorzystania miernika elektrycznego (multimetru). Jest to niedrogie i powszechnie dostępne urządzenie, można je kupić w cenie już od kilkunastu złotych, chociaż warto wydać choćby 50 zł na podstawowy, ale już całkiem sensowny miernik UT33.

Śrubokręty

Te na pewno większość z nas ma w domu – warto się upewnić, że są one w niewielkim rozmiarze. Na pewno pomoże zestaw wkrętaków zegarmistrzowskich. Będą konieczne do przykręcenia złącz śrubowych w modułach. Ich koszt jest symboliczny – od kilku złotych za komplet. W takiej cenie nie spodziewajcie się wysokiej jakości, ale dla naszych potrzeb w zupełności wystarczą.
Źródło: Flickr/oomlout na licencji CC BY 2.0

Pistolet na klej na gorąco

Ten przydatny gadżet zdecydowanie ułatwia mocowanie gotowych modułów w wybranej przez nas obudowie.

Wiertarka lub wiertarko-wkrętarka oraz wiertła

Będzie konieczna, żeby w wybranej obudowie stworzyć otwory przez które wyprowadzimy przewody sterujące naszymi elektrozaworami. Jaka będzie konieczna i jakie wiertła się przydadzą? Nie mam tu niestety jednoznacznej odpowiedzi, ponieważ wszystko zależy tutaj od Waszych potrzeb. Do roli obudowy można wykorzystać gotową plastikową skrzynkę (wówczas konieczne będą wiertła do metalu – dobrze wierci się nimi także w plastiku) lub dostosować skrzynkę drewnianą (do niej natomiast przydadzą się dedykowane wiertła do drewna). Jeśli zdecydujecie się zamocować skrzynkę na ścianie – przyda się także wiertło do betonu lub drewna, zależnie od jej materiału.

Kabel HDMI, telewizor lub ekran z wejściem HDMI, klawiatura i mysz na USB

Może się okazać, że mikrokomputer Raspberry Pi o który oparty jest sterownik, nie będzie chciał połączyć się z internetem, przez co dostęp do niego z poziomu innego komputera lub telefonu będzie niemożliwe. Wówczas konieczne będzie podłączenie do niego ekranu, podłączenie klawiatury i myszy – w celu np. wyboru innej sieci bezprzewodowej lub konfiguracji sieci. Klawiaturę i mysz na USB można kupić już od kilkunastu złotych, ale jest duża szansa, że posiadając w domu komputer stacjonarny będziecie dysponować właściwymi sprzętami. Podobnie telewizor – większość sprzętów produkowanych od ostatnich 15 lat posiada w standardzie takie gniazdo.

I to tyle! Zapraszam do śledzenia kolejnych artykułów z serii, w których rozpoczniemy naszą przygodę z systemem podlewaj.pl 🙂