Wie verhält sich der Fließdruck, die Fließgeschwindigke

[stevep]

Hallo zusammen,

Ich arbeite gerade an der automatischen Bewässerung in meinem Garten. Ich mache das alles selbst, sogar die Software für die Steuerung. Mein Beruf ist Programmierer, weshalb das kein Problem darstellt. Der Rest klappt soweit auch ganz gut, also Dinge wie Anschlüsse, Versenkregner und ähnliches.

Zur Situation:

Ich habe eine Verteilung, bei welcher der Leitungsquerschnitt zukzessive abnimmt: Von der Pumpe zum Druckkessel sind es 5/4“. Von dort kommend (gelb) geht es mir 1“ zu lokalen Regnern die an Magnetventilen hängen (rosa Pfeile). Parallel wird auch noch auf 3/4“ Innendurchmesser in den restlichen Garten verteilt (orange), wobei dort einerseits 15m dran hängen und andererseits 25m. Dort sind dann wieder die gleichen Magnetventile und es geht weiter zu den Sprengern, die zwischen 5 und 15 Meter entfernt sind. Also kann ich aus allen drei Bereichen (lokal, 15m-Strang und 25m-Strang) parallel Regner versorgen ohne, dass die zu wenig Wasser bekommen. Natürlich vorausgesetzt, dass ich an einen Strang nicht zuviele Sprenger einschalte. Falls sich jemand wundert: Mir hat man gesagt, dass es üblich sei nur solche Stränge wie ich sie habe mit Ventilen zu steuern, ich kann mit meinem System jedoch jeden Sprengler einzeln schalten, womit ich dann auch den Druck optimal nutzen möchte.

Nun habe ich, bevor ich das Material für die Verbindungsleitungen von den Magnetventilen zu den Regnern besorge, noch eine Frage zum Druckverhalten: Ich habe gelesen, dass ein großer Teil des Druckverlustes in Leitungen durch die Reibung verursacht wird und dass Regner an einem 3/4“ Schlauch bei gleicher Versorgung weiter entfernt aufgestellt werden können als die an 1/2“. Deshalb möchte ich 3/4“ für die Verbindung der Magnetventile und der Rasensprenger verwenden. Aktuell habe ich als Zwischenlösung normale 1/2“ Gartenschläuche darauf hängen, wie man am Bild sehen kann. Soweit so gut. Die Ventile, die ich verwende, sind sehr billig und haben trotz der 3/4“ Anschlüsse innen nur 1/2“. Ich würde gerne auch wenn bisschen mehr zahlen, aber die Kollegen im fernen Osten bieten das einfach nicht an. Nun stellt sich mir die Frage, wie das Verhalten von Fließdruck, Fließgeschwindigkeit und die Durchflußmenge bei dieser kurzen (4cm) Verjüngung des Querschnitts innerhalb des Ventils von 3/4“ auf 1/2“ und wieder auf 3/4“ auswirkt? Mir ist schon klar, dass dieser Widerstand etwas kosten wird. Aber ist es nicht auch so, dass sich in dem kurzen 1/2“-Abschnitt die Fließgeschwindigkeit erhöht und dadurch Druck und Menge nicht so sehr leiden, wie wenn der Querschnitt danach klein bleibt?

Kennt sich jemand damit aus bzw. hat das jemand gelernt? Ich möchte das gerne verstehen.

Vielen Dank,
Stephan

 

[Swenny]

AW: Wie verhält sich der Fließdruck, die Fließgeschwind

Sollte hier kein Problem sein, ist bei jedem Kugelhahn oder Absperrventil auch so, Schieber sind eher unüblich. Du bekommst halt durch die Verwirbelung nach dem Ventil Fließgeräusche.

Was für Ventile sind das?

 

[stevep]

AW: Wie verhält sich der Fließdruck, die Fließgeschwind

Die Ventile am Bild habe ich nun seit 1 Jahr im Einsatz und funktionieren tadellos. Ich habe voriges Jahr auch eben Blog post dazu geschrieben (bitte nach “raspelikan blog“ googlen, ich darf hier leider keinen direkten Link posten). Da ist auch ein Link drin zu Banggood, wo ich sie her habe.
Ich überlege mir eines mal zu zerlegen und ein besseres Gehäuse mit dem 3D-drucker zu machen - hauptsächlich wegen Rost und Abschirmung der leitenden Teile. Wobei selbst nach dem ersten Winter da gar kein Rost drauf ist. Vergleich verpasse ich dem Ding auch nur einen Luftballon als Abschirmung. Aber das ist eine andere Geschichte

Die Geräusche sind sehr gering. Also ist das keine große Bremse und ich kann dahinter ein 20mm PE Rohr bis zum Sprenger klemmen?

Stephan

 

[Swenny]

AW: Wie verhält sich der Fließdruck, die Fließgeschwind

Ups, wenn die Ventile mit 230V laufen, würde ich da wenigstens die Kabelschuhe durch komplett isolierte Kabelschuhe tauschen.

Und ich weiss, es nervt und es wird Dich auch nicht interessieren, aber: Diese Chinarelais sind, auch wenn die Anbieter was anderes behaupten, bei uns nicht für den Betrieb an 230V mit einem Raspi oder Arduino zulässig.

Problem ist nicht die Schaltspannung über den Kontakten, sondern die Isolationsspannung (Bemessungsstoßspannung). Die ist bei den Relais nur 1500V, muss mindestens 4000V sein. Der Aufbau müsste ein Schutzklasse II-Gerät (https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik), Schutz durch doppelte oder verstärkte Isolierung) sein. Dabei muss der Abstand zwischen Spulenanschluss und Netzanschluss mindestens 8mm betragen, bei den Relais ist er kleiner und da hilft auch die Fräsung auf der Leiterplatte nicht, denn der Kriechstrom geht über das Relaisgehäuse. Umgehen könntest Du das nur, wenn Du das Ganze als Schutzklasse I Gerät mit Schutzerdung aufbaust, da muss aber dann der Raspi und die Relaisplatine in ein Metallgehäuse mit Schutzleiteranschluß, und auch der Raspi in die Erdung einbezogen werden - wofür er eigentlich nicht vorgesehen ist.

Aber das ist ein Kampf gegen Windmühlen, die Chinadinger sind halt billig und was interessiert es in China jemanden, wenn es hier einen Bastler wegkickt...

 

[stevep]

AW: Wie verhält sich der Fließdruck, die Fließgeschwind

Ups, wenn die Ventile mit 230V laufen, würde ich da wenigstens die Kabelschuhe durch komplett isolierte Kabelschuhe tauschen.

Wie ich geschrieben habe, ich möchte das komplett einpacken.

und es wird Dich auch nicht interessieren.

Stimmt gar nicht. Mich interessiert das sehr! Also ist das ein Problem der Relais und nicht der Ventile? Die Ventile habe ich eigentlich 230V gewählt, weil ich dann nicht noch eine weitere Spannung (z.B. 12V) herstellen muss und 5V Spannungsteile billig sind, während die 12V und der Step-Down danach halt etwas kostet. Wenn es notwendig ist, dann muss ich halt die 12V Ventile nehmen.

Umgehen könntest Du das nur, wenn Du das Ganze als Schutzklasse I Gerät mit Schutzerdung aufbaust, da muss aber dann der Raspi und die Relaisplatine in ein Metallgehäuse mit Schutzleiteranschluß, und auch der Raspi in die Erdung einbezogen werden - wofür er eigentlich nicht vorgesehen ist.

Was meinst du mit nicht dafür vorgesehen? Würde es nicht reichen den Minus-Pol vom Rasperry an die Erdung anzuschließen?

 

[Swenny]

AW: Wie verhält sich der Fließdruck, die Fließgeschwind

Wie ich geschrieben habe, ich möchte das komplett einpacken.

Ich würde dennoch sowas nehmen: https://www.tme.eu/de/details/st-010_r/isolierte-konnektoren/ninigi/ Oder wenigstens einen Schrumpfschlauch bis vorn drüberziehen. Man nimmt so eine Kappe ja auch mal ab, oder sie geht kaputt...

Bei der Konstruktion der Kappen unbedingt darauf achten, dass sich das unweigerlich am vom kalten Wasser durchflossenen Ventil abschlagende Kondenswasser ablaufen kann. Auch wenn es erstmal komisch klingt: Schau Dir mal eine Feuchtraumdose an, die haben immer unten einen Wasserablauf.

Wenn Du einen PE-Leiter (grün-gelb) zweckentfremdest, solltest (eigentlich: mußt!) Du den sichtbaren Teil auf beiden Enden andersfarbig unverlierbar markieren. Geht: Schrumpfschlauch. Geht nicht: Edding, Klebeband. Und auch nicht blau, das ist für N reserviert.

Also ist das ein Problem der Relais und nicht der Ventile? ...

Ja. Ich hätte zwar 12V oder 24V Ventile genommen, aber Du hast die anscheinend sauber geerdet. Passt schon. Das Problem ist halt wirklich, dass diese Typen Relais dafür nicht ausgelegt sind und schlechtestenfalls eine Überspannung über die Kriechstrecke bis auf die USB-Ports, eine angeschlossene Tastatur oder übers LAN-Kabel sogar in andere Räume durchschlagen kann.

Was meinst du mit nicht dafür vorgesehen? Würde es nicht reichen den Minus-Pol vom Rasperry an die Erdung anzuschließen?

Uiuiui. Wenn Du das wirklich sauber angehen willst: Nein, reicht nicht. Wird der Stecker abgezogen, ist die Erdung hin.

Vorbild kann Dir ein PC sein. Da ist das Motherboard über die Verschraubung mit dem Gehäuse geerdet. Das geht beim Pi schonmal nicht, weil die Schraublöcher isoliert sind. Einzige Möglichkeit die ich sehe: Eine Leitung an die Lötpunkte der Gehäuse für die USB-Buchsen auf der Unterseite anlöten. 1mm² grün-gelb. Das ist die einzige Stelle, wo genug "Masse" da ist und man gefahrlos eine dicke Leitung anlöten kann. Und dummerweise muss die 1mm² haben, denn sie muss die gleiche Stromtragfähigkeit wie die Netzkabel haben.

Es darf aber nicht sein, dass beim Abziehen dieser Leitung noch Netzspannung an der Relaiskarte liegt. Also ein gemeinsames Netzkabel für Pi und Relaiskarte. Idealerweise ein Netzteil mit Schutzerdung (https://www.amazon.de/Schaltnetzteil-Netzteil-15W-MeanWell-RS-15-5/dp/B00MWQD43U). An diese Schutzerdung kann dann die grün-gelbe Leitung vom Pi.

Nochmal: Du darfst nicht einfach Minus am Netzteil erden. Wird der Stromversorgungsstecker vom Pi abgezogen - ich würde über die 5V und GND auf der Pfostenleiste versorgen -, ist der schutzlos.

Natürlich passende Sicherung. Am besten zwei Sicherungen, eine für das Netzteil des Pi, eine für die Ventile. So macht der Pi keinen Ärger, wenn die Ventile wegen Wassereinbruch die Sicherung auslösen. Allerdings werden sie eher den FI auslösen.

Für dauerhaft am Netz bleibende Geräte ist ein Netzschalter nicht nötig, würde ich aber dennoch machen, zweipolig. Ab 10W Leistung ist ein Betriebsanzeige (eine rote LED) vorzusehen.

In das Gehäuse würde ich über Kabelverschraubungen reingehen. Und die Ventile und die Netzspannung würde ich über eine Reihe Wagoklemmen führen. Die Wago 260 oder Wago 262 sind schön klein (https://www.conrad.de/de/einzelklemme-5-mm-zugfeder-belegung-n-blau-wago-260-304-1-st-526117.html). Dann kannst Du im Gerät mit Litze verdrahten, das geht besser als mit den starren NYM-Leitungen.

Du siehst, wenn man das einmal "richtig" angehen will, kann das ganz schön umfangreich werden

 

[stevep]

AW: Wie verhält sich der Fließdruck, die Fließgeschwind

Du siehst, wenn man das einmal "richtig" angehen will, kann das ganz schön umfangreich werden

Ja, das stimmt. An dieser Stelle ein Dankeschön, dass du das so ausführlich erklärst

Auf die Erdung der Ventile habe ich ja geachtet. Die sind auch permanent verbunden (unterputz). Wenn ich das Minus der Relais-Karte (welches ja zum Raspberry), mit dieser permanenten Erdung verbinde, müsste ja im Fall dass der Raspberry abgesteckt ist der Strom dort abfließen können? Das Netzteil finde ich sehr gut, danke für den Link. Das kann ich ja auf jeden Fall verwenden.

Wie du an den Bildern siehst, war das alles mal voriges Jahr ein Testlauf, ob es grundsätzlich so geht. Ich hatte ja auch die Regner noch an Schläuchen. Jetzt, wo ich gemerkt habe, dass alles tut was es soll, möchte ich es nun richtig machen.

Weil du dich ja auszukennen scheinst hätte ich noch eine konkrete Frage:
Ich habe gemerkt, dass wenn manche Ventile schalten (scheint nicht bei allen zu sein) das Licht dann kurz flackert. Ist das normal oder sollte ich diese Ventile tauschen? Vielleicht liegt es ja auch an den Relais? Was ich mir auch gedacht habe, ob ich es schaffe die Ventile galvanisch zu trennen, aber ich weiß nicht recht wonach ich da suchen sollte. Wie ein Netzteil, dass gleich viele Wicklungen hat. Da müssten dann solche Spitzen ja dann nicht mehr durchschlagen? Leider kann ich die Ventile nicht an eine eigene Sicherung hängen. Zumindenst manche nicht. Etliche liegen an einem meiner Gartenstromkreise, wo eigentlich nur die Ventile dran sind. Ich müsste den Kreis noch irgendwie in den Brunnen bekommen, dann wären alle extra angeschlossen. Hmm, vielleicht schaffe ich das noch...