Domotizzare con semplicità l’irrigazione di piante e giardini (parte 1)

7 minuti di lettura
SCOPI DEL PROGETTO:
  • Domotizzare un (elementare) impianto d’irrigazione
  • Livello di difficoltà: medio
  • Costo: n.a.
CONCETTI AFFRONTATI:
  • Configurazione software
  • Modifiche hardware
  • Riprogrammazione firmware (opzionale)
  • Uso del protocollo MQTT (opzionale)
  • Uso software Node-RED (opzionale)
COMPONENTI SOFTWARE UTILIZZATE:
DISPOSITIVI FISICI UTILIZZATI:
PROGETTO MAGGIORMENTE INDICATO PER:

Tutti gli ambienti

Note e disclaimer
  • qualsiasi modifica all'impianto elettrico dev'essere effettuata da personale qualificato
  • qualsiasi modifica attuata in proprio è a propria responsabilità personale nonché a proprio rischio e pericolo (la presente guida ha puro scopo didattico)
  • qualsiasi modifica attuata in proprio a un dispositivo ne fa decadere la garanzia.
Revisione progetto: 1.2

Abstract

Assieme alla bella stagione arriva anche l’esigenza di irrigare quotidianamente prati, giardini, piante per garantirne la sopravvivenza e il benessere. Specialmente durante i meritati periodi di assenza per ferie, questa responsabilità può rappresentare un cruccio non da poco, specie quando si posseggono piante che prevedano particolare cura in termini di percentuale di umidità del terriccio nel quale sono ospitate. Sul mercato esistono soluzioni letteralmente di ogni tipo: gocciolatoi passivi, centraline iper-tecnologiche, elettrovalvole più o meno evolute, per non parlare poi dei sistemi di distribuzione dell’acqua (tubature, snodi, valvole eccetera).

Anche in questo frangente la domotica ci offre delle possibilità per perfezionare gli strumenti che abbiamo a disposizione.

Poniamo infatti il caso che, durante la nostra assenza, si verifichino dei giorni di perturbazione atmosferica che causino piogge. Va da sé che una semplice programmazione giornaliera che irrighi per mezz’ora il nostro prato sarebbe inutile oltre che poco ecosostenibile: andremmo a sprecare acqua irrigando a vuoto un prato già abbondantemente bagnato dalle piogge. Potremmo addirittura arrivare a causare problemi, irrigando magari delle piante che necessitano di poca acqua.

Le soluzioni sono sostanzialmente due: adottare dei dispositivi intelligenti tali da provvedere da sé all’amministrazione dell’irrigazione (per esempio Eve Acqua, oppure attuatori ancora più evoluti, come per esempio il Gardena Smart Water Control) oppure domotizzare una semplice ed economica elettrovalvola (adatta all’irrigazione, quindi con riduttore di pressione e collegabile agli elementi di distribuzione dell’acqua) tramite strumenti ordinari.

Questo progetto descrive come adottare la seconda strada descritta sopra. Riusciremo infatti a domotizzare una semplice elettrovalvola da irrigazione a batteria tramite un attuatore Sonoff 4ch PRO (o attuatori analoghi, per esempio il Sonoff Dual modificato a contatto pulito o due Sonoff Basic modificati a contatto pulito). In alternativa si potrebbe utilizzare l’approccio descritto qui (elettrovalvola comune + attuatore); il presente progetto sceglie l’elettrovalvola da giardino per i vantaggi indotti dalla presenza del riduttore di pressione, l’attacco standard per tubi flessibili, la natura stessa di dispositivo da esterno eccetera.

Il progetto si articola:

  • in quest’unica pagina, se se decide di utilizzare “semplicemente” l’app eWeLink per controllare l’attivazione/pianificazione a pianificazione dell’irrigazione;
  • in questa pagina + una pagina specifica per l’HUB di riferimento (Home Assistant, Homebridge ecc.), se si decide di gestire attivazione/disattivazione e pianificazione in modo molto più strutturato (tramite automazioni che valutino parametri ambientali, meteorologici, di presenza eccetera).

Entrambi gli approcci presentano una prima parte di progetto in comune (il collegamento fisico tra l’attuatore Sonoff e l’elettrovalvola) e poi parti specifiche in base all’obiettivo scelto.

N.b. Una menzione al mirabile progetto piGarden è doverosa: si tratta di una soluzione DIY la quale permette di realizzare un vero e proprio sistema di irrigazione (ben più strutturato e complesso di quanto proposto nel presente progetto) a partire da un’unità Raspberry Pi. Ogni approfondimento è disponibile qui.

Si parte

Assunti

Indipendentemente dal tipo di strada che si perseguirà (controllo via eWeLink o HUB personale), si assume che l’utente disponga:

Logica del progetto

L’elettrovalvola a batteria scelta per questo progetto didattico è la Claber AQUAUNO Pratico, una delle più semplici, economiche ma funzionali disponibili sul mercato. Tale elemento si posiziona a valle di un comune rubinetto e, collegandovi in uscita un sistema di tubi di irrigazione (anche con sistema a goccia, per vasi) permette di irrigare in modo sia automatico (pre-impostandone la durata) che manuale.

L’elettrovalvola è dotata di due pulsanti: il verde, utile ad avviare l’irrigazione, il rosso per interromperla. Sfrutteremo dunque questa sua semplice architettura attestando i due contatti puliti dell’attuatore scelto (in breve: due interruttori elettomeccanici dotati di connessione Wi-Fi) ai contatti dei due pulsanti al fine di attivarne le funzioni tramite domotica (sia che essa sia declinata tramite app eWeLink o HUB personale).

In pratica, faremo in modo che l’attuatore scelto (il Sonoff 4Ch PRO) sostituisca le nostre dita nel premere (idealmente) i due pulsanti dell’elettrovalvola – attivando/disattivando così l’irrigazione. Trattandosi il Sonoff di un attuatore domotico, questo ci consentirà di gestire l’irrigazione in modo pienamente domotico.

N.b. Com’è ovvio, qualunque modifica allo schema originale dell’elettrovalvola causerà il decadimento della garanzia della stessa.

Claber AQUAUNO Pratico - Full
L’unità di irrigazione manuale/automatica Claver AQUAUNO Pratico.

Apriamo l’elettrovalvola

Aprire l’elettrovalvola (previsto di fabbrica per la sostituzione della batteria 9v che la alimenta) è piuttosto semplice: è sufficiente premere sui due lati e tirare il corpo arancione del frontale:

Claber AQUAUNO Pratico

Come si nota dallo schema, l’unità è davvero semplice: due poli della batteria portano tensione all’elettronica (incapsulata all’interno del blocco in plastica arancione), mentre due poli di uscita dal bocco arancione portano tensione (quando l’irrigazione viene attivata) all’elettrovalvola (coppia di poli di sinistra).

Sul frontale, invece, quattro viti nascondono l’elettronica, la quale è separata dalle intemperie esterne tramite una semplice ma efficace guarnizione in gomma:

Claver AQUAUNO Pratico - disassemblato

Modifica

Quel che è necessario fare è agire sui contatti dei due switch solitamente azionati dai pulsanti esterni (il verde e il rosso): sarà sufficiente saldare due coppie di contatti alle saldature dei due pulsanti presenti sulla board e attestarne i capi ai contatti NO (normalmente aperti) dell’attuatore a contatto pulito scelto, ovvero il Sonoff 4ch PRO.

Contatti da saldare elettrovalvola

N.b. Ovviamente bisognerà anche effettuare un foro sulla board (con un trapano, in un punto dove non ci siano piste o elettronica) per far passare sul retro i cavi, nonché sul posteriore della conchiglia esterna per fare uscire gli stessi così da inviarli al Sonoff.
Si consiglia di isolare il tutto con silicone per evitare contaminazioni di umidità verso l’elettronica.
Quanto al Sonoff, invece, si consiglia di chiuderlo all’interno di una scatola stagna.

ITEAD Sonoff 4ch PRO - contatti puliti CH1 e CH2

Per concludere la modifica sarà poi necessario variare il comportamento di default dei canali del Sonoff sui quali abbiamo attestato le coppie di contatti. Quello che vogliamo, infatti, è che all’attivazione dei due canali i poli su essi attestati vengano “chiusi” per un breve lasso di tempo (diciamo per un secondo), esattamente come succede con l’uso di un pulsante. Per far questo sfrutteremo direttamente una specifica caratteristica tecnica del Sonoff 4ch PRO.

Il Sonoff 4ch PRO presenta sul retro della propria board (è necessario liberarlo temporaneamente della propria conchiglia protettiva) una serie di DIP switch i quali, in base alla loro posizione, permettono di regolare a monte il comportamento atteso da parte dell’attuatore e dei suoi canali:

ITEAD Sonoff 4Ch PRO R2 - DIP Switch

Per regolare l’attuatore in modo che:

  • i due canali CH1 e CH2 si comportino sfruttando l’inching, ovvero a fronte del comando di attivazione attivino il proprio relè per poi disattivarlo automaticamente dopo un dato lasso di tempo;
  • far sì che tale lasso di tempo corrisponda ad un secondo.

In base allo schema proprio del Sonoff 4Ch PRO:

ITEAD Sonoff 4Ch PRO R2 - DIP Switch - Schema

sarà quindi necessario impostare i DIP switch come segue:

ITEAD Sonoff 4Ch PRO R2 - DIP Switch - Inching CH1-CH2 - 1 sec

ATTENZIONE: Ricordare che, per utilizzare il Sonoff 4ch PRO come attuatore a contatti puliti, è necessario alimentarlo con corrente continua tra 5 e 24 volt. Alimentare l’unità con una corrente alternata di rete a 220v causerà la rottura certa dell’elettrovalvola, se non del Sonoff stesso. Prestare molta attenzione.

Attuazione

Completata la modifica hardware all’elettrovalvola e completati i cablaggi, di fatto avremo reso domotico questo semplice ma versatile attuatore da giardino. Attivando infatti il canale 1 (CH1) del Sonoff, l’elettrovalvola reagirà come se avessimo premuto il pulsante verde (che avvia l’irrigazione), mentre attivando il canale 2 (CH2), reagirà sulla base del comportamento legato al pulsante rosso (ovvero interruzione dell’irrigazione).

Ricordiamoci sempre che, avendo attivato l’inching per i due canali, il comportamento a fronte dell’attivazione (“ON”) di un canale corrisponderà sempre alla sua attivazione per un solo secondo, trascorso il quale esso tornerà automaticamente su “OFF” (simulando pertanto la pressione manuale del corrispondente pulsante).

È da notare come la modifica proposta non vari, comunque, il comportamento ordinario dell’elettrovalvola, la quale può al contempo essere sia controllata tramite il Sonoff sia tramite i pulsanti previsti di fabbrica (verde e rosso). Ovviamente l’attivazione tramite pulsanti fisici non verrà rilevata, in termini di “stato”, da parte del Sonoff

Uso

con eWeLink

In caso al Sonoff utilizzato non sia stata applicata una modifica firmware, l’uso che se ne potrà farà sarà “solamente” quello di attivare/disattivare l’irrigazione in modo manuale o pianificato nel tempo.

Una volta provveduto al pairing con la propria applicazione eWeLink (è possibile farlo prima o dopo la procedura di connessione all’elettrovalvola, non è importante), l’app rappresenterà l’attuatore riportando i quattro tasti, riproduzione dei quattro canali (a noi interesseranno solo il CH1 e il CH2) nonché, in basso, la voce “Schedule”, dedicata appunto alla temporizzazione:

Sonoff 4Ch PRO - eWeLink

Premendo su CH1 o CH2 si provvederà dunque all’irrigazione o alla sospensione della stessa. Come spiegato, configurando in modo appropiato i DIP switch dell’unità la pressione su uno dei due canali effettuerà un’accensione della durata di un solo secondo, come appunto serve per far “credere” all’elettronica dell’elettrovalvola che si tratti della pressione manuale su uno dei due pulsanti (verde e rosso).

Cliccando su “Schedule“, invece, si avrà accesso alla parte di menu che permette di pianificare l’accensione dei singoli canali, e quindi l’irrigazione. Ovviamente per pianificare un’irrigazione della durata di dieci minuti sarà necessario impostare il timer del CH2 a +10 minuti rispetto all’orario di accensione del CH1:

Con HUB personali

Mentre con eWeLink è possibile provvedere solamente all’accensione/spegnimento dell’irrigazione in modo manuale e automatico (temporizzato), tramite riprogrammazione firmware (per esempio con firmware Tasmota) il Sonoff può essere integrato al proprio HUB personale, aprendo a tutta una serie di possibilità aggiuntive, per esempio pianificare l’irrigazione non solo rispetto a uno specifico orario, ma anche all’umidità del terreno/terriccio, al fatto che abbia piovuto e molto altro.

L’integrazione in questo senso viene spiegata nella “parte 2” del presente progetto:


ITEAD Sonoff BasicATTENZIONE: ricorda che sul nostro community FORUM c'è una sezione ad hoc dedica ai Sonoff, per qualsiasi dubbio, domanda, informazione nel merito specifico di queste componenti.

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