Impianto di irrigazione con Raspberry Pi: l’elettrovalvola (seconda parte)

Claber 78215-10 Elettrovalvole 9V

Salve a tutti, dopo ben due settimane torno a parlare del progetto che sto portando avanti, ovvero la realizzazione di un impianto di irrigazione automatizzato da un Raspberry Pi. Se vi siete persi il precedente post di introduzione potete dargli un’occhiata qui.

Oggi descriverò il tipo di elettrovalvola che ho utilizzato e l’automazione del suo sistema di apertura/chiusura.

L’elettrovalvola scelta è di tipo bistabile ovvero, che può cambiare di stato (aperta o chiusa) in base al polarità della tensione che le viene impartita. In pratica se applico una tensione positiva l’elettrovalvola si apre (lasciando passare l’acqua). Se invece applico un tensione negativa invertendo la polarità, l’elettrovalvola si chiude. Il vantaggio di questo tipo di elettrovalvola è che non necessita di un’alimentazione continua per mantenere lo stato di apertura o chiusura. Basta invece applicare per un attimo la tensione (positiva o negativa) per permetterle di assumere lo stato desiderato (aperto o chiuso).

Attenzione !!!!!
Recentemente a piGarden è stato aggiunto il supporto per le elettrovalvole mono-stabili.
Queste presentano diversi vantaggi tra cui semplificazione nell’utilizzo dei relè nella centralina e meno problemi in fase di alimentazione delle elettrovalvole.
Puoi approfondire l’argomento consultando il post piGarden v 0.3.1: aggiunto supporto sperimentale per elettrovalvole mono-stabili.
Ti consiglio comunque di continuare la lettura del presente post in modo da valutare la scelta del tipo di elettrovalvola più adatta per le tue esigenze.

Come descritto nel precedente post l’elettrovalvola che ho scelto è una Claber 78215-10 che farò aprire o chiudere grazie all’alimenentazione di una semplice batteria da 9V.

Probabilmente chi sta leggendo questo post saprà benissimo che una delle caratteristiche più interessanti del Raspberry Pi è quella di possedere delle interfacce GPIO con le quali è possibile comunicare con oggetti fisici tipo relè, sensori, e quant’altro. Se invece non sapete di cosa sto parlando potete dare un’occhiata a questo interessante articolo Rapsberry Pi: il connettore GPIO che spiega nel dettaglio il funzionamento delle porte GPIO presenti sul Raspberry Pi.

Ho fatto questa piccola premessa sulle porte GPIO perché, come immaginerete, farò uso di queste per gestire l’apertura e chiusura delle elettrovalvole. In particolare ogni elettrovalvola viene comandata da un relè, il quale viene aperto o chiuso grazie ad una porta GPIO. Ne consegue che per ogni elettrovalvola ci sarà una porta GPIO dedicata.

In questo progetto ho usato due moduli della Sunfounder. Su ognuno di questi sono presenti 4 relè (K1, K2, K3 e K4). Ogni relè comanda un deviatore a 3 vie. Come si può vedere qui sotto per il relè K1 ho numerato i 3 morsetti delle rispettive vie (questa numerazione andrà tenuta presente nelle immagini sottostanti nelle quali mostro lo schema di collegamento della centralina). Come si intuisce dal grafico applicato sulla scheda, il relè quando non è eccitato chiude i morsetti 1 e 2 del deviatore, mentre quando viene eccitato apre i morsetti 1 e 2 chiudendo invece il 2 e 3.

SunFounder 4 Channel 5V Relay Shield Module.

Sul modulo sono presenti 6 pin, di cui 4 (IN1, IN2, IN3, IN4) utilizzati per comandare i rispettivi relè, mentre gli altri 2 (GND, VCC) usati per l’alimentazione.

Con i due moduli ho a disposizione un totale di 8 relè, di cui 6 utilizzati per comandare le rispettive elettrovalvole: ogni relè quando chiuso farà passare la corrente per aprire o chiudere l’elettrovalvola.

Come detto prima l’apertura o la chiusura dell’elettrovalvola viene eseguita a seconda della polarità applicatagli. Per gestire l’inversione della polarità ho simulato un doppio deviatore utilizzando due relè del primo modulo. Il seguente schema illustra il funzionamento del doppio deviatore.

Schema doppio deviatire

Le due coppie A e B indicano i morsetti dei due relè, ai quali arriva in ingresso il polo positivo e negativo della batteria a 9V. Quando entrambi i relè sono commutati sul A, il doppio deviatore lascia passare tensione positiva all’elettrovalvola (M), mentre quando sono commutati su B fanno arrivare una tensione negativa.

Ricapitolando avremo a monte di tutto una batteria a 9V collegata ad un doppio deviatore con il quale viene gestita la polarità. In uscita dal doppio deviatore vi saranno collegati i vari relè che quando chiusi trasmetteranno il segnale di apertura/chiusure alle rispettive elettrovalvole.

Riporto qui di seguito lo schema completo della centralina e subito dopo il dettaglio dei collegamenti del doppio deviatore e del primo relè di pilotaggio dell’elettrovalvola.

Schema centralina di irrigazione (Raspberry PI)

Dettaglio alimentazione relè

Nello schema vediamo che il polo positivo della batteria 9V viene collegato al morsetto 2 del primo relè (SW1) del modulo (MSW1), mentre il polo negativo sempre al morsetto 2 del secondo relè (SW2). Al morsetto 1 del relè SW1 viene collegata la massa delle elettrovalvole: vediamo infatti che questo va a collegarsi sul polo negativo della prima elettrovalvola (EV1). L’uscita del morsetto 1 del relè SW2 viene invece collegata in entrata agli altri relè che si occupano di impartire il segnale di apertura/chiusura alle elettrovalvole. In questo caso vediamo che viene collegata al morsetto 2 del relè SW3 che si occupa di fare arrivare il segnale alla prima elettrovalvola.

L’inversione di polarità viene invece gestita dai seguenti due ponti:

  • Relè SW1, morsetto 1 <——> relè SW2, morsetto 3
  • Relè SW1, morsetto 3 <——> relè SW2, morsetto 1

Per finire qui di seguito riporto la foto dei collegamenti fatti sui tre relè.

Foto alimentazione elettrovalvola

So di non essere stato molto chiaro nella spiegazione dei vari passaggi. Se avete dubbi sui collegamenti da compiere o su quant’altro non esitate a chiedere nei commenti.

Nel prossimo post cercherò di spiegare come è stato realizzato il sistema di rilevazione pioggia grazie al quale vengono evitate irrigazioni inutili.

A presto.

20 pensieri su “Impianto di irrigazione con Raspberry Pi: l’elettrovalvola (seconda parte)

  1. Molto bello!
    Io dovrei fare una cosa simile,con il problema che ho diverse zone non vicine.
    Ho pensato di usare per ognuna delle zone distanti un “modulo” wifi (costruito insieme ad un collega basato su esp8266) che fa la stessa cosa del raspberry. (costa poco in quanto consente di pilotare solo un paio di pin)
    Il tutto coordinato dal raspberry…..
    Ovviamente estendendo wifi a tutto il giardino.
    Ci sto pensando insomma…
    Grazie
    Ciao
    F.

  2. Ciao Fulvio,
    complimenti per l’idea. Una volta che l’hai completato mi farebbe piacere conoscere più dettagli.

  3. Ciao,
    Sto seguendo il tuo progetto ma dovrò pilotare 5 ellettrovalvole a 24V con un trasformatore non polarizzato. Il giochetto dei due relè per invertire la polarità dovrò farlo ugualmente?
    Grazie
    Claudio

  4. Ciao @claudio,
    come indicato dell’articolo l’inversione di polarità serve soltanto per le elettrovalvole bistabili.
    Per le classiche elettrovalvole non bistabili, come immagino si la tua, non serve.
    C’è da precisare una cosa però, lo script di gestione piGarden è strato concepito per controllare le elettrovalvole bistabili.
    Per le monostabili ho appena rilasciato un’aggiornamento che ne aggiunge il supporto sperimentale.
    Dico sperimentale perché non avendole in casa non ho potuto provare l’efficacia di questo aggiornamento.
    Per abilitare il supporto alle elettrovalvole monostabili bisogna assegnare il valore 1 alla variabile EV_MONOSTABLE presente nel file di configurazione.

    Se continui con la realizzazione della centralina, mi farebbe molto piacere avere un tuo feedback sull’effettivo funzionamento di questo nuovo supporto.

  5. Ciao, considerato che le mie conoscenze in materia sono pessime, sto cercando di copiare il tuo schema per comandare una semplice elettrovalvola bistabile a 9 volt usando però questo modulo esp8266 della sonoff.

    https://www.itead.cc/smart-home/inching-self-locking-wifi-wireless-switch.html

    Questo, associato alla app E-Welink, dovrebbe consentirmi di comandare il/i relè che comanderebbero la elettrovalvola.
    il modulo fornisce già un impulso (aperto/chiuso) di mezzo secondo circa, ma ho il problema di adattarlo al relè (ne ho comprato uno come il tuo) per l’inversione della polarità. Per favore mi puoi aiutare?
    Grazie fin d’ora
    Massimo

  6. ciao,
    ho scaricato il tuo programma installato tutto OK, ho modificato la conf mettendo solo 2 elettro valvole, dalla pagina web tutto OK vedo 2 valvole.
    (ho un Raspberry Pi3
    Adesso viene il bello ho una scheda relè a 2 canali non capendo una fava di elettricità volevo provare a collegare la scheda e vedere se i relè funzionavano, tu non hai un’esempio di come collegare la mia scheda 2 canali ???

  7. Ciao @Massimo, non conosco il modulo esp8266, quindi i suggerimenti che ti posso dare sono puramente teorici.
    Se non ho capito male vorresti utilizzare il modulo senza collegarlo ad un raspberry o quant’altro perché comandabile direttamente dall’app della E-Welink. Secondo me è difficilmente realizzabile con lo schema del doppio deviatore che ho fatto io perché dal modulo dovresti potere comandare anche altri due relè differenziandone lo stato di apertura per l’inversione di polarità.
    Mi dispiace di non esserti stato di aiuto.

  8. Ciao @marco,
    in questo post è spiegato come collegare i moduli relè e quant’altro.
    Invece qui puoi trovare tutti i post relativi a questo progetto a partire dal più recente al primo pubblicato. Puoi approfondire l’implementazione dell’impianto a partire dal primo post pubblicato.
    Se ha difficoltà specifiche fammi sapere.

  9. Ciao, ho provato a collegare i fili copiando il tuo schema e funziona tutto. Nell’esempio lo schemi riguarda solo una elettrovalvola ma ovviamente si può raddoppiare o quadruplicare eccetera.L’unico problema è che la pila scalda un po’ e dura solo qualche giorno. Credo che dipenda dal fatto che le elettrovalvole sono alimentate come se fossero monostabili, cioè con una tensione positiva o negativa sempre continua e non a impulsi
    Se riuscissi a sistemare questa cosa avrei risolto.Hai qualche idea?
    Ciao

    il link dove ho acquistato i modellini è

    https://www.banggood.com/it/DC-5V-24V-DIY-WIFI-Wireless-Switch-Sonoff-SV-Module-For-Smart-Home-p-1063987.html?rmmds=search

  10. Ciao @Massimo,
    dallo schema che hai riportato il problema è che a riposo, l’elettrovalvola è sempre alimentata (mi sembra di capire in modo da essere chiusa: polarità negativa).
    Non ho capito bene che tipo di modulo hai (nel primo commento ne avevi linkato uno diverso da quello che riporti qui), comunque dovresti collegare uno relè tra l’uscita di sw1 e il contatto positivo dell’elettrovalvola, in modo che quando il sistema è a riposto non venga passata l’alimentazione all’elettrovalvola. Questo relè però non so da dove potrai comandarlo.

  11. Ciao, purtroppo non riesco a capire. Non è che mi faresti una correzione semplice semplice al mio schemino? Dovresti riuscire a modificarlo direttamente (forse).
    Promesso che poi non ti importuno più.
    Grazie1000
    Massimo

  12. Ciao Lejubila
    sto impazzendo con Kicad per replicare il tuo schema con 5 elettrovalvole monostabili ma non riesco a replicare le schedee relè. Non è che mi potresti inviare il tuo schema in formato kicad che lo modifico e te lo ritrasmetto in modo da condividerlo con altri?
    grazie
    Claudio

  13. Ciao Lejubila,

    innanzitutto grazie per aver realizzato il progetto e per averlo messo a disposizione.
    Sono riuscito ad installare il tutto su un RPi2. Ora mi manca la parte idraulica.

    A tal proposito volevo chiederti un opinione. Le valvole bistabili necessitano di un impulso per essere chiuse, mentre le monostabili sono chiuse se non alimentate. Non nasce quindi un problema di sicurezza se si utilizzano valvole bistabili? Se per qualche ragione (batteria scarica, sistema che non funziona, valvola rotta) la valvola non chiude, l’impianto di irrigazione continua ad irrigare. Tu che esperienza ha fatto con queste valvole?

  14. Ciao @Tommaso,
    scusa per la tarda risposta ma il tuo commento mi era sfuggito.
    Il dubbio che hai tu riguardo le elettrovalvole bistabili è giusto e gli inconvenienti che hai fatto presenti possono effettivamente verificarsi. Per quanto mi riguarda questo è il secondo anno che l’impianto è in vita e non ho riscontrato alcun problema.
    Comunque sia a breve dovrei pubblicare un post scritto dall’amico Marco che indica una possibile soluzione ai problemi indicati.

    In alternativa, se vuoi correre meno rischi, puoi utilizzare elettrovalvole mono stabili, in fatti recentemente ho aggiunto a piGarden il supporto anche per questo tipo di elettrovalvole. Puoi trovare maggiori indicazioni in questo post.

    Per qualsiasi dubbio fammi sapere.

  15. Ciao Lejubila,

    grazie per la risposta.
    Mi interesserebbe sapere inoltre il motivo per il quale hai scelto di utilizzare le valvole bistabili. Dalle foto che hai pubblicato non mi sembra che fosse un problema collegare un traformatore 12/24V con cui alimentare le bobine delle valvole. A me onestamente la soluzione con valvole bistabili piace perché è sufficiente una batteria da 9V per attivarle/disattivarle.

    Saluti
    Tommaso

  16. Ciao @tommaso,
    anche io inizialmente ho preferito utilizzare elettrovalvole bistabili per la loro praticità di alimentazione.
    Per le monostabili avrei dovuto portare corrente fino in punti che possono essere toccati dall’acqua e questo, dato la mia inesperienza in campo elettrico, non mi piaceva.
    Riconosco comunque che le mono stabili sono più semplici da gestire e possono causare meno problemi.

  17. Grazia ancora.

    Attendo allora con “curiosità crescente” il post relativo alla proposta di Marco.

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