Laufzeitbegrenzung für 12V Pumpe mit Akku, Solarmodul, Step-Up, Zeitschaltuhrbetrieb LED-Anzeige MPP

[WB (elektroniker2)]

Die 12V 9,2A 110W Druckpumpe FL-40 kann einen Rasensprenger mit einem 
Durchmesser von 10-12m betreiben. Auch die 27m Förderhöhe ist mit 2,76 
Bar für Zisternen (tiefe Brunnen) ausreichend.

Unbedingt am Eingang der Pumpe ein 1/2“ 12,7-14mm Filter mit feinem 
VA-Netz verwenden da die 4 Kammer-Membranpumpe empfindlich auf kleine 
Fremdkörper reagiert. Lebensdauer 10-20Jahre.
https://www.aliexpress.com/item/33054351075.html 1,33€ No4 D14x22mm 
D46x64mm

Damit die Akkuspannung keinen Einfluss auf die Reichweite des 
Rasensprengers hat wird diese mit einem 150W Aufwärtswandler (Step-Up, 
Boost) betrieben, dessen Ausgangspannung auf 13,8V eingestellt ist. 
https://www.aliexpress.com/item/32844505161.html 2,74€

Um ein 300l Wasserfass zu befüllen benötigt diese 20min (17l/min 
1020l/h) um ein überlaufen beim befüllen mit 433MHz Fernsteuerung mit 
Fernbedienung zu verhindern, wird mit einem CMOS IC CD4060BE (MC1 HFE 
usw. Herstellerabhängig) eine einstellbare Laufzeitbegrenzung auf 21min 
vorgenommen. Die Zeit kann mit Trimmer R4 eingestellt werden, Grobe 
Zeitvorwahl über Jumper JP1. R9 geht gegen GND/Masse. Aufbau mit FR4 
Lochrasterplatine 5x7cm im Anhang. Lötaugen um Relais herum weg fräsen. 
siehe Bild TimerPumpe01_LS5x7cm01.jpg.

Gehäuse ABS mit transparentem Deckel 85x58x33mm Innen77x52x28mm IP65.
2x Kabelverschraubung PG7 oder MBF12 Bohrlochdurchmesser D12,5mm IP65.

Ein Blei-Akku 12V 60Ah 720Wh VRLA Gel 222x120x174mm wird über ein 
SD30CRMA MPP Modul CN3795 Step Down (Buck) Abwärtswandler PCB45x20x15mm 
mit einem 30W 17,85Vmpp Solarmodul geladen. Da das Solarmodul bei 
Sonneneinstrahlung 45°C warm wird ist die MPP Spannung 5% kleiner auf 
ca. 17Vmpp Eingangsspannung eingestellt indem R5=34k ein R5b mit 680k 
parallel geschaltet wird. Er wird einfach oben auf den R5 drauf gelötet, 
was die Ursprüngliche 18Vmpp Spannung von 18Vin auf 17Vin senkt. Die 
Ausgangsspannung wird mit dem Trimmer ADJ auf 13,8Vo (einstellen 
13,55Vout ergibt 13,8Vout)
3x Solarmodul 10W 17,85Vmpp 0,56A 1,68A P-0,42%/°C V-0,31%/°C I-0,05%/°C
Dieses Modul verhindert ein überladen des Akkus wobei es 15-30% mehr 
Leistung aus dem Solarmodul herausholt. Zur Kühlung wurde ein Kühlköper 
aus U-Alu 25x25x2mm L30mm (3Aout) mit doppelseitigem Klebeband mittig an 
die Platine PCB45x20x15mm geklebt. Rsc=0,12R bei 1Aout, Rsc=0,04R 
(36-40mR) bei 3Aout Bauform 1210
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1,2-25V 1Aout (R5=34k)

Der modifizierte Solarladeregler 18122 verhindert ein Tiefentladen des 
Akkus, dieser kann entfallen wenn ein LiFePo4 Akku mit BMS/PCM verwendet 
wird, was die gleiche Funktion hat. Die beiden IRFZ24N vom 
Solarladeregler 18122 wurden mit IRLB3034pbf mit 1x kleinem U-Kühlkörper 
16 K/W für Last-MOSFET (Iout > 10A) ersetzt.
Solarladeregler 18122 12/24V 1,5mA 4Aout 18122 68x57x28mm 2x IRFZ24N 
min10,5V Reset12,5V max13,8V 4A Conrad 200013 9€, 20A MPPT Solar Panel 
Battery Regulator Charge Controller 12V 24V Auto Switch

Zur Überwachung der Akkuspannung ist eine 99,9V LED-Anzeige 3 Digit 
(Ub=4-30V 20mA) mit 1um Schalter mit Mittelstellung und Tastfunktion 
vorhanden.
https://www.aliexpress.com/item/1005004855150337.html 1,50€ 100V 3-Draht

Die Pumpe wird über den MOSFET T21 IRLB3034pbf eingeschaltet,
was über 3 verschiedene Ansteuerung möglich ist.
S21 Zeitschaltuhr THC15A 12V 1,63mA 15mA ca. 10€ Aliexpress.com
S21b Mechanischer Zeitschalter 0-30min 10A 86x86mm 3,67€ Aliexpress.com 
(parallel zu S21) https://www.aliexpress.com/item/1005006010567797.html
FB1 433Mhz Empfänger 5V über R101 oder 12V Relaisausgang +Fernbedienung 
12V Batterie

Funkmodul RXC6 3,3-5,5V 4mA@5V 28x12,5x5mm JMP1+2 PT2262 Code 2.4K 
Manchester 1,13€, 2,99+0,99US$=2,99€ IC2262/2272 L2mA H4mA@5V Remote 
Wireless Control Transceiver Module 4-way Integrated Fashion, exrell 
ebay, Antenne T25cm R32cm ID4mm Single Core ca. 5€ Aliexpress.com
https://www.aliexpress.com/item/1005006480279541.html 3,98€ beide

Falls der 12V Akku einmal leer sein sollte, gibt es für Notfälle ein 
Netzteil 230Vac 12Vdc 33,3A 400W eingestellt auf Adj13,8V, dieses 
Netzteil wird über die Ausgangsdiode MBR1545 vom Step-Up (Boost) Wandler 
vom Akku entkoppelt. Also keine Ladung des Akkus über das Netzteil 
sondern nur vom Solarmodul.
Rainproof Power Supply 186-262Vac 12Vdc 33A 400W 180/162x112x48mm IP65 
over voltage, over current, and short circuit protection ca. 15,20€ 
Aliexpress.com (Klemmen nach unten montieren)
https://www.aliexpress.com/item/1005004231332178.html 15,13€ 12V 400W 
33,3A Einschaltstrom Pumpe

Pressure Water Pump FL-40 12V 9,2A 110W 17l/min 1020l/h Thermal 
Protection InOut1/2" 12.7mm Port3/4” 19mm 4 Chambres, Self-priming2m, 
max.40PSI 2,76bar Run Dry 54,63€ 
https://de.aliexpress.com/item/1005002985985096.html

Der Ausgang der Pumpe wird noch über zwei elektronisches Kugelventil 12V 
80mA CR01 bzw. CR02 umgeschaltet. Es braucht nur Strom während der Zeit 
des umschalten für ca. 5s also ideal für Solarbetrieb.
3 way motorized Brass ball valve 12V 60-80mA 3Wmax 5s 0-1,0Mpa DN15 1/2"
20mm, flow hole 12mm pos1, 8mm pos2 0-90°C 23,55 Euro
https://de.aliexpress.com/item/32240945548.html eigene Elektronik
TimerValve_S05_THC15A.pdf 049-27 mit IC TA6586 DIL8

1/2“ 20mm Male Rasensprenger aus Aluminium 10-12m Durchmesser 
Drehbewegung ca. 15-300° einstellbar, Alu-Erdspieß für 3/4“ 25mm Female 
Gardena Kupplung.
4pcs Garden Sprinkler with Spike H28cm W11cm zinc alloy, ABS copper, 
Water spray distance 6-7m, Rotate adjustable 15-360°, 2-4bar, Flow rate 
0,8-1,5m3/h, 6,17€ 24,67 Euro/4
https://www.aliexpress.com/item/1005005117682297.html

Alles für den Garten ;.) mit vielen Sträuchern und Obstbäumen für 
höheren Ertrag !

Nachbau nur für Fortgeschrittene, keine Haftung, beachte VDE.

[Michael B. (laberkopp)]

WB schrieb:
> ist die MPPT Spannung 5% kleiner auf ca. 17Vmppt Eingangsspannung
> eingestellt i

Wenn man eine Spannung fest einstellt, ist das nicht am MPP maximum 
power point und schon gar kein tracker.

Egal was die chinesischen Werbefritzen 'der Benutzer ist der Tracker' 
draufgeschrieben haben.

Aber selbst Conrad schreibt 'PWM'

IVT 18122 12V / 24V 4A PWM solar charger controller

[WB (elektroniker2)]

MPP Modul CN3795 Step Down (Buck) Abwärtswandler ist kein Tracker, 
regelt aber die Eingangsspannung und Ausgangsspannung auf fest 
eingestellte Werte, habe Tracker auch nicht geschrieben!
Die Chinesen nennen es halt MPPT weshalb ich es so geschrieben habe 
wegen der suche bei Aliexpress.com (Suche 9V/18V MPPT) wer für 3,52€ 
einen Tracker erwartet ist selber schuld ;-)

Der Solarladeregler hat natürlich keinen MPP Tracker, hab ich am Ende 
vom Absatz und im Schaltbild falsch geschrieben! (falsch 20A MPPT)

Ich liebe solche Besserwisser ! gute gewählter Nick laberkopp

[WB (elektroniker2)]

R9 ist ein 22k und wird nach GND verlötet (30min Restart D3 + R8 Trimmer 
nc entfallen also, siehe TimerPumpe01_LS5x7cm01.jpg)

Schaltbild und Lochrasterlayout V01 Bestückungsseite (BS) Lötseite (LS) 
im Anhang.

Die IP65 Dichtigkeit vom Plastik Gehäuse (85x58x33mm Innen77x52x28mm) 
mit transparentem Deckel mit runder Dichtung kann beibehalten werden 
indem zwei Zugentlastungen PG7 oder MBF12 Bohrlochdurchmesser 12,5mm 
+Mutter PG7 oder M12 Schlüsselweite 17 verwendet werden. (von 
www.Reichelt.de)

> es gibt echte MPPT (mit kleinem Lüfter 40x11mm im Alu-Gehäuse)
> Step-Down Buck-Controller 18-80Vin 12-30Vout 20Ao 98% für 22,39€
Mppt 450w Stepdown-Solarregler 18V-80V Eingangsspannung für 12V 24V 
Lithium-Blei-Säure-Gel-Batterie Echtzeit-Tracking-Einstellung
https://de.aliexpress.com/item/1005006436644932.html 137x81x30mm BT-450W 
LED-Anzeige im Gehäuse IP30 260g, USB 5V 2A

> Step-Up Boost-Controller 12-50Vin 28-88Vout 12Ao 12,41+6,28=18,69€
450W MPTT Boost Solarladeregler 12V-50V Aufwärtsladegerät für 24V 36V 
48V 60V 72V Lifepo4 Lithium-Blei-Säure-Gel-Batterie (habe 4 Stück im 
Einsatz, sind sehr gut, LED-Anzeige außerhalb vom Gehäuse, günstig)
https://de.aliexpress.com/item/1005007429436508.html
https://de.aliexpress.com/item/1005005953331971.html BT-450W 16,86€

siehe auch Forumsbericht über kleinen roten Lastwagen
> Volta VT5 Solardach 610Wp oder 1210Wp klos 40km pro Sonnentag, Akku 105Ah
> LiFePo4, ANT BMS LCD
Controller für Solarmodul 18V-300W oder 36V-450W max.12Aout 12-50Vi 98% 
113x86x39mm 242g IP30 Alu -20/60°C Lead-acid/Lithium/Lifepo4/Gel
https://www.elektroroller-forum.de/viewtopic.php?f=140&t=37482&start=10

programmierbare Ausgangsspannung indem gleichzeitig beide Tasten + und - 
3s lang gedrückt werden, sobald die Anzeige blinkt kann diese in 0,1V 
Schritten bis 88Vout verstellt werden. Ist man ca. 5s inaktiv mit +- 
Tasten wird der angezeigte Wert abgespeichert.

LED-Display zeigt abwechselnd Akkuspannung=U Solarstrom=A und 
Leistung=P.
Die Anzeige im Bild ist nicht zu sehen da diese stromsparend 
Gemultiplext wird, also schnell hintereinander an und aus geht.

Der Ausgang der 4x Controller ist dabei Parallel da diese durch die 
integrierte Ausgangsdiode STTH2004S TO263 D2PAK entkoppelt werden.
Am Ausgang ist eine 10A FKS Mini-Sicherung integriert. Die Reset Taste 
hab ich noch nie gebraucht!

[Rainer W. (rawi)]

WB schrieb:
> um ein überlaufen beim befüllen mit 433MHz Fernsteuerung mit
> Fernbedienung zu verhindern, wird mit einem CMOS IC CD4060BE (MC1 HFE
> usw. Herstellerabhängig) eine einstellbare Laufzeitbegrenzung auf 21min
> vorgenommen.

Als Überlaufschutz dürfte eine Pegelüberwachung aussagekräftiger sein. 
Woher soll der Timer wissen, wieviel Restwasser beim Einschalten noch im 
Fass war?

[WB (elektroniker2)]

Ja das stimmt, da hast du recht, es war auch als Notbremse gedacht da 
sonst die Zisterne leergepumpt wird, nicht das ich hier jetzt zugeben 
muss das ich des öfteren vergessen habe die leise Pumpe auszuschalten 
bei der Gartenarbeit und eine Überschwemmung ausgelöst habe. ;-) Zudem 
wird auch der Akku leer gefahren.

Diese verhindert aber allgemein auch bei Fehlfunktion oder 
Fehlprogrammierung von 12V Schaltuhr THC15A bzw. auch bei allen anderen 
Ansteuerungen ein Leerpumpen der Zisterne.

Habe auch ein mechanisches Ventil (Wasserpegelschalter) das die 
Wasserzufuhr abriegelt sobald das Fass voll ist , habe ich leider noch 
nicht installiert, da ich nun viel den mechanischen Timer 0-30min nutze. 
Liegt wohl daran das ich lieber mit Elektronik arbeite als mit Rohren!

Automatic Water Level Control Valve Tower Tank Floating Ball Valve Float 
Valve 4 Points Parallel Built-in for Tanks Pools J9K bestellt 12.11.2022
https://de.aliexpress.com/item/1005002697313732.html 3,28€ 20mm 1/2"

Die Pumpe hat ja auch einen automatischen Druckschalter der die Pumpe 
abschaltet sobald der Druck zu hoch wird, wenn der Wasserpegelschalter 
dicht macht. Denke die Pumpen werden auch bei Wohnwagen (Camper) mit 
Wasserhahn am Waschbecken eingesetzt.

Es gibt auch noch die Pumpe FL-41 die mit 230Vac (Förderhöhe 25m) 
arbeitet, braucht aber 180W also mehr als die FL-40 mit 110W.
https://de.aliexpress.com/item/32818382751.html 36,42€ +39,44€ Porto

Das 300l Fass hätte sogar einen Überlauf, leider bringt die Pumpe mehr 
Wasser als der 1/2 Zoll Überlauf wegleiten kann.

Die Pumpe hat ja einen Filter im Lieferumfang finde diesen aber schwer 
zu reinigen da er dafür kpl. zerlegt werden muss, weshalb ich den 
externen in der Ansaugung vorgeschaltet habe der leicht zu reinigen ist.
Auch die Abdichtung des mitgelieferten Filters vor der Pumpe nach dem 
zerlegen ist nicht gut gelöst, machte immer Probleme die 
Silikondichtung.

Das Fass hat eine Abdeckung da sonst durch Sonnenlicht Algen wachsen die 
beide Filter gerne zu machen.

[WB (elektroniker2)]

hier noch der elektronische Wasserpegelschalter Control_S03_Sch_4011.pdf 
049-21+22 der am 300l Fass/Tonne montiert ist, mit der zweiten Pumpe 
FL-40, leider ist das Lochrasterlayout nicht so gut gelungen und etwas 
unübersichtlich (war eigentlich nur für mich gedacht).

Der T3_N-FET IRLB3034pbf ist hier extern am Netzteil 12,8V 20A 240W 
montiert (gezeichnet ist PCB2 ein LiFePo4 Akku) mit Wi2_T3 50x50x15x2mm 
vz als Kühlkörper für den isoliert montierten MOSFET (T3isoNippel IB6 
+TO220 Isolierscheibe mit Wärmeleitpaste) der die Pumpe Wasserstand oben 
einschaltet und Wasserstand unten wieder ausschaltet! Dieses Netzteil 
wird ebenfalls über eine Zeitschaltuhr eingeschaltet um 4:00 und 20:00 
Uhr wenn die Sonne fast untergegangen bzw. weg ist.

Von X2 geht ein 3pol Kabel mit kleinem Querschnitt 0,12qmm zum Netzteil 
mit MOSFET und Pumpe kontaktiert über Lüsterklemme (Lüsterklemme 
1,5-6qmm X3-2012 20A RM11,5 122x19x14mm 27g) alles im IP65 Gehäuse.

D2=10k und R3=10k mit LED2=gelb ist für T1=BC546B der Pull-Up und somit 
gelangen die 0/10V an das Gate von T3_N-FET der als Schalter arbeitet.
Relais K1A 5Pin 15,2x12,7x13mm ist nicht bestückt da der MOSFET 
schaltet.

Die Höhe des Wasserstandes wird hier über 3x 0,5mm VA-Draht mit 
verschiedenen Längen mit Schrumpfschläuchen D1,6/3,2mm erfasst.

Sollte die Pumpe einmal per Hand aktiviert werden obwohl der Wasserstand 
oben nicht ausreicht einfach die beiden oberen VA-Drähte mit der Hand 
anfassen, ist ja sehr hochohmig.

Die water tank level control pcb DIY mit CMOS CD4011 und Relais gibt es 
auch bei Aliexpress.com siehe Foto im Anhang. 1,99€ vom 09.10.2017

Die erste Pumpe FL-40 pumpt das Wasser 20min von der Zisterne per 
Zeitschaltuhr mit Solar ins 300l Fass/Tonne aus Kunststoff um 4:40 und 
20:40 Uhr damit es wärmer wird bevor es im Garten verteilt wird.

Nachbau nur für Fortgeschrittene, keine Haftung, beachte VDE.