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).

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.

6 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

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