Selbstgebaute Schaltung für vollautomatische Wasser-Zwischenpumpe

Vorwort
Diese Anleitung hat einen hohen Schwierigkeitsgrad. Ist also fast kaum für Laien geeignet. Es ist mehr für Elektriker/Hobby-Elektriker geeignet. Die Apparatur hilft das Wasser an einem niedrigeren Bereich (Höhe) etwas anzusammeln und zum Haupttank weiterzuleiten. In Intervallen.
 

Wasserversorgung - Philippinen Allgemein
Die Wasserversorgung ist auf den Philippinen oftmals problembehaftet. Es ist keinesfalls perfekt organisiert, installiert und gewartet, wie in Deutschland. Auch hier fließt das Wasser aus dem Wasserhahn, wenn man zuvor dafür gesorgt hat. Mit einem hochmontierten Wassertank.
Dieser muß regelmäßig befüllt werden, soll das Wasser denn weiter aus dem Wasserhahn fließen.

In den meisten Fällen werden mehrere Verbraucher an einen hochgelegenen Gemeinschaftstank angeschlossen, von dem sie aus versorgt werden. Der Druck variiert je nach Höhenlage des angeschlossenen Wassernutzers. Die Versorgung ist allerdings nicht durchgehend.
Das kann verschiedene Gründe haben. Der Gemeinschaftstank ist nicht groß genug, oder die Bewässerungsquelle (Bach, aufbereitetes Wasser, Wasserquelle) liefert nicht genug Wasser, oder nicht zu jeder Zeit.
Deswegen hat jeder Wassernutzer seinen eigenen Wassertank.

In der Regel wird ein Gemeinschaftstank am höchsten Punkt des Areals errichtet. In Fällen, wo der Wassernutzer ebenfalls hoch angesiedelt ist, wird der Wasserdruck sehr niedrig sein. Vielleicht sogar so niedrig, daß das örtliche Wasserwerk eine Pumpe nutzen muß, um die Wasserversorgung sicher zu stellen. Da die Versorgung nicht permanent erfolgt, wird dem Nutzer ein Zeitrahmen bekanntgegeben, an welchen Tagen und zu welcher Zeit (in etwa), dieser Wasserzulauf zu erwarten hat.

Ist die Anzahl der angschlossenen Teilnehmer sehr hoch, wirkt sich das zusätzlich negativ auf den Wasserdruck aus. Deshalb werden die Teilnehmer sorgfältig gruppiert und terminiert versorgt. Es können nicht alle zur selben Zeit mit Wasser versorgt werden.

Der Wasserdruck am Hausanschluß variiert sogar während der Versorgung. So ist das z.B. bei uns in Lataban. Setzt jemand eine aktive Wasserpumpe ein, resultiert dies in einem Druckabfall für die restlichen Teilnehmer.

So auch an meinem Wohnort!

Meine Situation
Inzwischen hat unsere eingeteilte Gruppe so viele Teilnehmer, daß das Wasser den Einspeisepunkt meines Wassertanks nicht überwinden kann. Eine mißliche Lage, die mich und meine Frau zwangen, abends, wenn die Wasserzufuhr beginnt, Wasser in niedrig gelegenen 80-Liter - Behältern zu sammeln, um diese anschließend, bzw. tags danach in den Haupttank zu pumpen.

Offene Behälter sprechen nicht gerade für bessere Hygiene. Zumal immer wieder was reinfliegen kann und ein nicht sehr sauberer Schlauch hin- und wieder rein- und rausgesteckt wird.

Wenn das Wasser den Tankeinlaß nicht mehr erreicht.

Meine Lösung
Ich verfüge über eine Eurostar zentrifugal Wasserpumpe, wie diese hier.
Zentrifugalwasserpumpen saugen keine Luft. Damit diese richtig funktionieren, muß der Pumpmechanismus bereits in Wasser sein. Deswegen sind solche Pumpen als Brunnenpumpen ungeeignet.
Der variable Wasserdruck erfordert ein Zwischenspeichern des Wassers.
Dafür habe ich einen unserer 80 Liter - Behälter entwendet. Wichtig ist, den passenden Deckel parat zu haben, um Schmutzpartikel, Laub, Instekten und sonstiges fernzuhalten. Ein möglichst dunkler Behälter soll dem Algenwachstum entgegenwirken. Das heißt aber auch, er darf später nicht in der Sonne stehen.

Der Kübel alleine wäre natürlich nutzlos. Ihr müsst eine elektrische Schaltung realisieren, die dafür sorgt, daß der Pumpvorgang startet, wenn der Wasserstand den oberen Bereich erreicht, und den Pumpvorgang wieder beendet, wenn der Wasserstand gerade noch hoch genug ist, um die Pumpenzentrifuge in Wasser zu halten.

Benötigte Elemente
Um bei bestimmten Wasserständen, Schaltvorgänge auszulösen, benötigt ihr Wasserstands-Schalter, oder auch Schwimmer-Schalter genannt. Ich nahm dafür zwei von diesen hier.
Leider sind diese nicht mit 230 Volt zu betreiben, um den Motor direkt anzusteuern.
Deswegen bestellte ich SSR-Relais, die über Niedervolt-Spannung, den 230 Volt - Stromkreis einschalten. Die sehen so aus! Das Datenblatt dazu!
Solid State Relais sind wie einfache Schaltschütze, jedoch mit elektronischen Komponenten realisiert. Sie überleben weit mehr Schaltvorgänge, als mechanische Schaltschütze. Sie haben einen geringeren Stromverbrauch während des Schaltens, da sie nicht über Magnetspulen angetrieben werden.
In meiner Schaltung brauche ich zwei Niedervolt-Spannungsquellen. Dafür habe ich zwei nicht mehr benötigte 9 Volt Netzteile von meinen kaputten Routern genommen.
Dann braucht ihr noch Holzlattungen für einen gemeinschaftlichen Sockel (für Behälter und Pumpe), sowie eine etwa 1cm X 5-8cm dünne Latte, die etwa so hoch, wie der Behälter ist. Ihr werdet diese später noch etwas kürzen müssen. Auf dieser wird die Elektronik montiert.
Desweiteren braucht ihr eine einfache und eine doppelte spritzwassergeschützte Steckdose. Ich habe einfach zur Hand genommen, was ich hatte. Etwas Installationsdraht ist ebenfalls nötig. Etwa 60cm 1-1,5mm². Der Motor sollte 2kW nicht überschreiten, sonst braucht ihr einen dickeren Draht und für den späteren Einsatz eine dickere Zuleitung (etwa 2,5mm²).
Für die Entladung des geschalteten Netzteils, braucht ihr einen 12Volt-Motor, wie sie in PC-Netzteilen und Computergehäusen verwendet werden.

Weitere Requisiten
Wir benötigen einen dünnen Metallbohrer zum vorbohren und einen Spiral-/Konus-Bohrer für den Wasserzufluß, Wasserabfluß und den Wasserüberlauf zu bohren. Sowie für zwei Löcher für die Schwimmerschalter. Maßband/Meterstab, Filzstift und dergleichen sollten im Haus sein. Einen wasserfesten Schnellkleber für Plastik, Zementkleber, oder 2Komponenten-Kleber.

Die Wassereinspeisung des Motors muß mit dem Behälter verbunden werden. Dabei ist der Motor (die Pumpe) auf gleicher Bodenhöhe mit dem Behälter, fest zu diesem zeigend, auf einem Gesamtsockel zu montieren. Ich habe dies mit Holzbalken gemacht. Um den Sockel Wetterfest zu machen, müsste dieser dann gestrichen werden, was ich nicht gemacht habe. Wenn ihr es langlebiger haben wollt, könnt ihr es streichen, oder andere Materialien für den Sockel verwenden. Ihr müsst den Behälter nicht anbohren. Es reicht, wenn der Behälter auf der einen Seite fest sitzt. Das Gewicht des Wassers drückt diesen dann zusätzlich auf seinen Platz. Verschieben darf er sich nicht! Der Motor wird am anderen Ende montiert. Die Rohrverbindung zum Behälter muß wasserdicht sein (gemacht/verklebt/verschraubt werden).

Als nächstes brauchen wir den Wassereinlaß am Behälter. Hierzu bohrt ihr ein Loch, wo das Wasserrohr, oder der Schlauch gerade noch durchpasst. Das ist der höchste seitliche Punkt des Behälters. Gleich etwas darunter sollte auf der gegenüberliegenden Seite das Loch für den Wasserüberlauf gebohrt werden. Ein Schlauch, der nach Außen ins Freie führt. Auf keinen Fall zur Seite mit der Elektronik und dem Motor!

Etwas unterhalb des Überlaufs muß der erste Wasserstandsschalter montiert werden. Gehört auf die Motorseite hin! Der zweite Wasserstandsschalter muß so hoch montiert werden, daß der Pumpkopf des Motors noch im Wasser steht. Ihr dürft nicht bis ganz unten abpumpen, bis der Behälter leer ist!
Die Wasserstandsschalter besitzen bereits Dichtungen, damit nichts ausläuft. Sie müssen so montiert werden, daß sie bei steigendem Wasserpegel im Behälter schließen (Kontakt herstellen). Da nehmt ihr einen Durchgangsprüfer oder ein Multimeter dafür in die Hand, um das zu prüfen.

Automatische Pumpvorrichtung - Schaltplan (NikWalker)

Das Dünnbrett habe ich etwas gekürzt und darin zwei Löcher im gleichen Abstand wie die zwei Schwimmerschalter gebohrt. Die Löcher sind so knapp bemessen, daß ich die kleine Latte förmlich über diese Schalter drücken mußte.

Marke Eigenbau. Nicht Sicherheitskonform, aber funktionstüchtig.

Ihr solltet auf jeden Fall mehr auf Sicherheit setzen. Ich habe nicht alles korrekt gemacht.
Normalerweise solltet ihr die Elektronik in einer Tupperware verbauen, die wiederum an diesem Brett befestigt wird, damit das ganze spritzwassergeschützt ist. Der Motor braucht normalerweise eine Erdung! Die Lampe diente mir zur Simulation des Motors, um meine Schaltung zu testen.
Wenn ihr die Schwimmerschalter nicht ausreichend befestigt, droht euch von dort Wasser, das unter Umständen die Elektronik erreichen kann.

Funktionsweise (Schaltbild-Erklärung)
Die Schaltung kann zum besseren Verständnis folgendermaßen aufgeteilt werden:
Das obere Relais mit dem permanent bestromten Netzteil und dem oberen Schwimmerschalter, stellen den Initiator der Schaltung dar. Die restlichen Elemente sind für die Halteschaltung verantwortlich, bis der untere Schwimmerschalter den Stromkreis unterbricht, und damit alles zurücksetzt.

Im Betrieb
Das Wasser fließt von oben ein und erreicht irgendwann den unteren Schwimmerschalter, der sich dadurch schließt. Passieren tut dadurch nichts, weil das SSR 2 keine Spannung führt. Dafür muß nämlich der Initiator auslösen, also der obere Schwimmerschalter, der weiter oben auf das Wasser wartet. Erst dann geht die Aparatur los und der Motor startet den Pumpvorgang, der das Wasser in den Haupttank pumpt. Das macht er durchweg, bis der untere Schwimmerschalter alles unterbricht.

Hinweis
Da der Stromkreis des geschalteten Netzteils plötzlich unterbrochen wird, führt dieses eventuell eine Restspannung in sich. Diese Spannung muß mit einem hochohmigen Widerstand (150 kOhm), oder einem 12Volt-Lüfter abgebaut werden, sonst funktioniert die Schaltung beim zweiten Durchgang und allen weiteren nicht richtig. Der Lüfter wird am Niedervolt-Außgang des geschalteten Netzteils angeschlossen. Das ist der untere im Schaltplan!

Der Deckel des Behälters muß fest angebracht werden, damit keine Schmutzpartikel ins Wasser gelangen. Das könnt ihr mit 3 Kabelbindern bewältigen.

Dank dieser Vollautomatik, ist keine Anwesenheit erforderlich.
Ihr braucht nicht nachts aufzustehen, um Wasser zu sammeln.
Ich mußte es für mich machen!

Die Apparatur hinter einer Plastikplane. Voll funktionstüchtig.

Ein Elektro-Installateur zu sein, hat auch seinen Vorteil. Handwerkliche Fähigkeiten sind allgemein gut zu gebrauchen. Die Infrastruktur auf den Philippinen fordert es förmlich heraus, seinen Grips und seine Hände einzusetzen.


Dank Shopee, erhält man Bauteile aus China, die vorher im philippinischen Lokalmarkt unzugänglich waren. Shopee-Verkäufer aus China sind nicht die zuverlässigsten. Es kann euch passieren, daß ihr eine falsche Lieferung erhält. Zuverlässiger, jedoch teuerer, geht es über Lazada.

Es gibt auch weitere Lösungsmöglichkeiten, die vielleicht für euch in Frage kommen. Jemand aus dem Philippinenforum schlug eine 230V Direktschaltung des Motors vor. Durch China-Schalter mit 2 Schwimmkörpern. Sieht etwa so aus. Kostet laut Angabe des Posters nur 500 Php, und ist in fast jedem philippinischen Baumarkt zu finden.
Auch Online verfügbar!
Die Version mit den zwei Schwimmkörpern ist z.Z. nicht in Shopee und Lazada zu finden. Dafür aber in AliExpress hier, und hier. Sowie unter Alibaba.

Das Schaltprinzip habe ich so verstanden:
Es hängen zwei Schwimmkörper an einer Schnur, und die Schnur führt in eine zylindrische Apparatur mit einem Schalter. Wenn beide Schwimmkörper aufgrund des Wasserpegels keine Zugkraft ausüben, wird der Schaltkreis im Zylinder geschlossen.
Wenn beide Schwimmkörper ihre volle Zugkraft ausüben, wird der Schaltkreis geöffnet.
Diese Methode benötigt keine aufwendige Elektronik.
Allerdings wusste ich zum Zeitpunkt meines Artikels nichts von dieser Vorrichtung.

Andere Vorrichtungen weisen keine ausreichende Kontaktfähigkeit für einen 1kW-Motor auf. Manche Verkäufer geben zwar 220V/230V als Schaltspannung an, lassen jedoch die Lastfähigkeit des Kontaktes in Watt oder Ampere ganz weg. Ein übles Geschäftsgebahren!

Ich hoffe, ich konnte dem ein oder anderen damit helfen!