描述

每年夏天（在我的花園里種了蔬菜之后），我總是去我家的地下室，這樣我就可以在我的灌溉控制器上激活所需的區(qū)域（花園）并且不得不再次回來（一旦計時器到完成）到地下室并將控制器區(qū)域設(shè)置回“所有區(qū)域”。

那時我決定建立自己的智能 wifi 灌溉系統(tǒng)控制器！我已經(jīng)有一個 8 區(qū)噴水滅火系統(tǒng)（我的草坪 7 個，花園 1 個），所以這個項目將專注于使用 ESP8266 12-E 和 PCF8575 的控制器，可以輕松地將現(xiàn)有配置擴(kuò)展到 16 個區(qū)域。

灌溉系統(tǒng)基本功能

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在更換控制器之前，讓我們定義需要什么。大多數(shù)灌溉系統(tǒng)由 24v AC（控制器和電磁閥）供電，就像我家安裝的一樣。每個閥門定義一個區(qū)域（例如：1 區(qū)、2 區(qū)、3 區(qū)等），當(dāng)通電時，水開始流過管道并激活一個或多個噴水器進(jìn)行水灌溉。

電線連接如下。將所有公共電線連接在一起（見圖）并將（公共電線）連接到僅一根 24vac 電線。來自 24vac 的另一根電線將被添加到繼電器板上（詳見下文）。

部分

我決定保留原來的 24v AC 電源并重新使用它來為我自己的控制器和電磁閥供電。

降壓轉(zhuǎn)換器

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這是一個 AC/DC 到 DC 降壓轉(zhuǎn)換器 - 因為我只想使用一個電源（原來的 24vAC），它需要轉(zhuǎn)換輸入交流電壓和輸出（使用微調(diào)電位器）5v DC 來為電子元件供電（我的控制器替換的繼電器、nodeMCU、IO 擴(kuò)展器）。

NodeMCU & PCF8575（藍(lán)色）

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NodeMCU (ESP12-E) 是執(zhí)行大多數(shù)活動的大腦（見下文），但缺少 IO 端口（這是 PCF8575 的亮點）。

• 獲取 UTC 時間
• 托管門戶網(wǎng)站
• 激活或停止任何區(qū)域（閥門）
• 在手動和自動模式之間切換

PCF8575 是一個包含 16 位準(zhǔn)雙向端口的 IO 擴(kuò)展器。與該芯片的通信是通過 I2C 完成的（只需要 2 根線）。我喜歡這款芯片的地方在于：

• 使用 16 個端口的好處（準(zhǔn)雙向）
• 低電流消耗和高電流驅(qū)動能力（灌電流）
• 工作電源電壓在 2.5 至 5.5 V 之間

8 繼電器模塊

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一旦 MCU 為特定區(qū)域（閥）發(fā)出信號，它將通信（通過 I2C）并激活 PCF8575 上的端口以從繼電器引腳吸收電流（端口 = 0V）并激活繼動閥（或區(qū)域）。繼電器將關(guān)閉電路并允許來自原始電源的電源（24vac）進(jìn)入電磁閥，因為我有 8 個閥，所以需要 8 個繼電器。

所有零件的總成本約為 35 美元（罐）。

概念證明

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1 / 3 ?原型板

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現(xiàn)在我們有了主要組件，在原型板上組裝電子部件（來自原理圖文件）。然后開始構(gòu)建一個只與PCF8575芯片通信的程序來控制前2個IO口。最后，繼續(xù)添加繼電器板并進(jìn)行測試。驗證完成，我準(zhǔn)備將 nodeMCU 和 PCF8575 安裝在面包板上。

總裝

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最后階段是組裝所有電子元件（對于這個項目，我使用了一塊 MDF）和一些 3D 打印部件，以將 MDF 板固定在機械室的墻壁上。

軟件

網(wǎng)絡(luò)門戶

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Web 門戶是從 MCU 生成的。每個區(qū)域都可以有一個描述（上圖僅用于演示）。

結(jié)論

控制器可以通過多種不同的方式進(jìn)行編程（見下文），例如：

• 有每天或每周安排的菜單；
• 每天或第三天澆水；

對我來說，以下標(biāo)準(zhǔn)是這個項目的一個重要因素。

• 有一個門戶網(wǎng)站可以手動“打開”任何區(qū)域；
• 自動灌溉每隔“奇數(shù)”或“偶數(shù)”天（基于地址）（MCU 將需要檢索 UTC 時間） - 這是城市法律的要求；
• 如果需要，可以輕松添加新區(qū)域 (PCF8575)

我最初開始使用 Dark Sky API 提取天氣信息，以便 MCU 知道何時灌溉......但出于個人原因，我拒絕這條路徑，而是更喜歡使用濕度傳感器（尚未構(gòu)建......對于未來的項目）。

更新

我有一個請求（來自鄰居）創(chuàng)建并安裝了一個新的灌溉系統(tǒng)控制器。這是原始設(shè)計的 2.0 版，添加了以下部分：

• 用于 MCU（Wemos D1 mini）和 IO 擴(kuò)展器的新 PCB（我將原理圖發(fā)送給我的朋友，他創(chuàng)建了 PCB 設(shè)計。最終產(chǎn)品是使用 JLCPCB 的服務(wù)完成的，最終結(jié)果非常出色）
• 4口繼電器模塊

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1 / 2 ?版本 2.0

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