Project slimme jacuzzi #1 - De proloog

Door larsg op zondag 2 april 2017 13:00 - Reacties (7)
Categorie: Project slimme jacuzzi, Views: 4.028

In mijn vorige blogreeks besprak ik de planning en de constructie van mijn waterput, een blogreeks waar ik eigenlijk nog een conclusie voor moet schrijven. Hier raakte ik in aanraking met de echte mechanische kant van engineering en waterwerken. Het uit-plannen van waterleidingen, druk en capaciteiten bracht een inleiding tot de hydrostatica. Hoewel er veel hard werk bij kwam kijken was het leuk mijn ervaring hiermee uit te breiden. Net als met eerdere projecten die meer gecentreerd waren rond duurzame energie deed ik de planning en installatie zelf. Echter had ik nog totaal geen weet van deze zaken te kunnen automatiseren via een computer, zoals de raspberry pi. Ik zocht al jaren met een reden om mezelf er maar in te gooien. Tenminste tot ik wel moest ...

Elke zomer genieten we van onze jacuzzi, aangedreven door elektriciteit van de zonnepanelen (deels) en soms een beetje verwarmd met de zonneboiler. En sinds kort met heerlijk water uit eigen bron. Een mooie luxe dus! Echter was het apparaat van Chinese assemblage en na 10 jaar sprong de zwakste schakel. De meeste componenten van het apparaat waren van westerse merken en functioneren na 10 jaar nog perfect. Echter waren er 2 componenten van de lokale Chinese markt, de electronica en de transformator die laatste gaf de geest. Op een nogal ... spectaculaire wijze, de omhuizing welke niet waterdicht was, was helemaal gebarsten. Bovendien was deze met schroeven aan bad gemonteerd, niet echt veilig dus... Wat er in de behuizing zat was dit monster:
https://tweakers.net/ext/f/e8zpIKS6GJxXlZMtkOt1YAGc/medium.jpg
Bovendien was er geen opschrift te bekennen op de behuizing, maar het bleek 230 VAC om te zetten naar 12 VAC. Ook de rest van de sturing bleek een beetje onveilig en verouderd. Ook was er een temperatuursensor afgebroken, de soort hiervan was onmogelijk te achterhalen. Omdat er veel documentatie ontbrak moest ik wel een apart systeem bouwen.

Vandaar kwam snel het plan om heel die Chinese zooi te bypassen. Ondanks mijn beperkte kennis van de raspberry pi leek mij dat het moest kunnen via de GPIO poorten en wat python. Mijn enige kennis met betrekking tot deze zaken was het eenmalig opzetten van LIRC als test om de airco's te kunnen controleren. In een verdere gedachtegang zat ik te denken aan een webcontrole via de raspberry pi zodat ik mijn jacuzzi vanop afstand kan laten opwarmen.

Tevens is het een moment om de energieverslinderige neiging van het apparaat aan te pakken. De verwarming bestond uit een weerstand van 3 KW die vaak meerdere uren per dag aan stond, dit kan makkelijk uiteraard vervangen worden door een warmtepomp!

Daaruit kwam een plan!
Alles moet werkzaam blijven via een nieuwe set relais (veel). Daarnaast komen er enkele toevoegingen die de luxe van het apparaat moeten verhogen. De belangrijkste is een energiezuinigere verwarming die tevens een groter vermogen heeft, daarmee weegt het vermogen van de circulatiepomp minder op tegen de verwarming. De oude verwarming laten we maar zitten als backup, maar deze mag alleen aan als daar een knopje voor wordt ingedrukt. Ook moet de temperatuursensor vernieuwd worden, daarbij voeg ik een extra temperatuur sensor toe aan het einde van het verwarmingscircuit. De andere toevoegingen bestaan uit een serie solenoÔde kranen dat het legen en vullen controleren. Het legen van het bad doen we bovendien niet enkel meer in de put rond de jacuzzi uit veiligheidsoverwegingen voor de elektronica. De jacuzzi is instap-klaar geplaatst met een tarras wat ervoor zorgde dat er beneden een hoop ruimte was waar het water weg kon. Nu zal via een systeem van 2 automatische kranen het grootste gedeelte in een sloot gepompt worden met behulp van het circulatie circuit. Het restant (10-15%) dumpen we wel weer gewoon in de put, maar hier vormt dat nog geen gevaar. Een water-technisch schema is hier te zien, verdere uitleg komt in een aparte blogpost!
https://tweakers.net/ext/f/PNf00SYnOIs1sDSZMYjvdG6w/medium.png

Micro electronica
Zo'n jacuzzi bevat een hoop functies die degelijk aangestuurd moeten worden door de gebruiker vanuit het bad, in mijn geval spreken we over 3 massagepompen, een circulatiepomp, verwarming en licht. Omdat dit zo waterdicht mogelijk moet zijn plan ik de bestaande console te hergebruiken voor de 3 massagepompen en de verlichting. De bestaande electronica blijft dus in gebruik maar wel op 12 VDC in plaats van 400 VAC. De oude relais zullen dus ook enkel 12 VDC schakelen dat later ingelezen wordt op een GPIO van de raspberry pi. In afstemming met het internet is daar het volgende schemaatje uit gerold:
https://tweakers.net/ext/f/b1QEpkFVS1Od2BvLSkZKjb8X/medium.png
De temperatuur zal via wat knoppen worden ingelezen en via cijferdisplays te zien zijn in een apart waterdicht kastje dat ik naast de jacuzzi plaats.

Ongeveer alle GPIO van de PI zullen opgevuld zijn, dat vereist een hoop printplaat en andere componenten zoals relay borden en power supplies. Omdat veel plaats lekker werkt heb ik een grote IP65 elektriciteitskast gekocht waar alles in kan vertoeven, deze monteren we direct onder het terras.
Voor de relais zijn er genoeg bordjes op het web te vinden waar er meerdere gemonteerd zitten die je direct op je RPI kan koppelen, deze hebben zelfs een schakelvermogen van 10A! Voor de meeste componenten is dit meer dan genoeg echter rijst er voor de pompen een probleem, enkele hebben een vermogen van boven de 10A en pompen zelf vereisen een zwaarder bemeten relais omdat deze nogal een inductieve(???) lading hebben. Dit plan ik op te lossen door contactors of een dubbel relais die de spanning over 2 aparte relais verdeeld.

De software
Uiteraard vereist die hele grapje een hoop lijnen code, dit dacht ik op te lossen met Python. Met wat if statements moet een mens toch ver komen denk ik? :+