Osmose (water) automatisering

[superbert]

Introductie

Ik ga voor mijn toekomstige aquarium het hele gebeuren rondom verdamping vergaand automatiseren (dat is tenminste het plan ).

Wat wil ik graag:

• Het water-niveau in het systeem (aquarium & sump) moet zonder handmatige acties constant gehouden worden
• Het bijvul-systeem moet tijdelijk uit te zetten zijn (tbv onderhoud)
  • Het bijvul-systeem moet waarschuwen indien vergeten wordt het te activeren na uitzetten
• Het bijvul-systeem moet waarschuwen in geval van storingen

Nog wat extra uitgangspunten:

• Het voorraad vat komt in de kruipruimte
• Het membraan moet automatisch gespoeld worden
• Productie van Osmose water moet minimaal 30 liter per keer zijn
• De oplossing moet vooral goed beveiligd zijn:
  • Overstromingsgevaar moet tot vrijwel nul gereduceerd worden
  • Bijvullen van verdampingswater mag niet te snel gaan
• Ik wil ten alle tijden de status kunnen monitoren:
  • Hoeveelheid water in voorraad
  • Waterniveau van het aquarium
  • Status van de kleppen
  • Status van de sensoren
  • Status van de pomp

Osmose-water productie

Eerste aanzet voor het state-model tbv osmose-water productie:


Schematisch overzicht van de hardware:

De kleppen zijn dusdanig gekozen dat er bij stroom-uitval nooit water gevuld kan worden:
- NC : Normally Closed (Source, RODI)
- NO : Normally Open (Bypass, Waste)

Toelichting:

• De roze gemarkeerde kleppen zijn mechanische beveiligingen
  • Leak : Deze klep blokkeert de toevoer indien er water in de lekbak terecht komt
  • Float : Deze klep blokkeert de Osmose water toevoer indien het niveau boven Max2 terecht komt
• De oranje gemarkeerde kleppen zijn elektromagnetisch kleppen
  • Source : Deze klep wordt door de controller geopend indien er gespoeld of geproduceerd moet worden
  • Bypass : Deze klep wordt door de controller gesloten indien er geproduceerd moet worden
  • Waste : Deze klep wordt door de controller gesloten indien er geproduceerd moet worden
  • RODI : Deze klep wordt door de controller geopend indien er geproduceerd moet worden
• De sensoren zijn groen gemarkeerd:
  • US sensor : Waterproof ultrasone sensor om de afstand tot het water te meten
  • Min level : Capacitieve sensor om het minimum-niveau vast te stellen
  • Max1 level : Capacitieve sensor om het maximum-niveau vast te stellen
  • Max2 level : Extra sensor ter beveiliging van de Max1 sensor
• Overflow : Indien alle beveiligingen voor het vat falen zal het osmose water hierdoor gecontroleerd overlopen --> Leak zal daardoor geactiveerd worden

Zaken die ik nog niet opgelost heb:

• De sensoren kunnen gaan "klapperen". Als de controller goed functioneert heeft dit geen gevolgen omdat deze ingrijpt en de kleppen in de juiste stand zet. Als de controller echter niet functioneert kunnen de kleppen ook gaan klapperen. Dit zal duren totdat het water-niveau voorbij het triggerpunt van de sensor is
• Hoe ik "Waste" netjes op de riolering aansluit (voor 40mm leidingen zijn er oplossingen, voor grotere leidingen heb ik dat nog niet gevonden)

Details die aan bod komen in toekomstige updates :

• Schema's van de digitale schakeling(en)
• Informatie over de controller
• Bouwverslag met foto's
• Het bijvul-systeem. Zelfbouw of Tunze met modificaties om het nog veiliger te maken:
  • Timers om de impact van onterecht vullen te verminderen
  • Water-niveau meting / sensor (waarschijnlijk optisch) in de sump

Vragen en opmerkingen zijn altijd welkom, want daarvan kan m'n oplossing alleen maar beter worden

Gr.
Eeg.

 

[Michel86]

Ik volg

 

[Rnieuwenhuijzen]

Ziet er mooi maar ook erg ingewikkeld uit. Ik heb een ionenwisselaar op water aangesloten en 2 x kleppen (extra veiligheid) en 2 sensoren (ook veiligheid) op de Apex aangesloten en dus geen omkijken naar. Tunze monitor bewaakt de kwaliteit. Daarbij geen verlies van afvalwater van het osmosetoestel.

 

[mefisto]

Jij wilt nog al wat
Ik volg

 

[superbert]

Jij wilt nog al wat
Ik volg

Yep! De lat gemakkelijker omlaag dan omhoog

 

[Nightwish]

Lijkt ingewikkeld maar dat kun je toch ook eenvoudig maken:

Een osmo pure osmose met drukvat welke automatisch stopt, spoeld ed, daarnaast een goede ATO met analoge en optische sensors en het moet gaan.

 

[superbert]

Klopt, maar dan is het DHZ gehalte wat minder en dat vind ik juist leuk.

Ik begin ook gewoon met een ATO van Tunze, later zal ik die wellicht door een DHZ oplossing vervangen die nu nog in m'n cube gebruikt wordt. Het is nu vooral een kwestie van wachten totdat ik alle onderdelen bij elkaar verzameld heb.

 

[superbert]

Korte update:

- Per ongeluk de verkeerde kleppen besteld stom, stom, stom (verkeerde diameter) en een paar weken vertraging.
- Osmose leiding + pomp aansturing naar de kruipruimte gebracht
- Voorraadvat aangeschaft

Als de juiste kleppen binnen zijn ga ik aan de gang met de elektronica.

 

[superbert]

State-model wat aangepast (nieuwe inzichten):

"Generate alert" is geen echte state, maar gaat meteen door naar "Initial (0)".

Verder een "Guard timer". toegevoegd die gaat lopen zodra er water geproduceerd wordt. Deze timer zorgt ervoor dat er nooit langer dan een vooraf ingestelde tijd geproduceerd kan worden (dit als extra beveiliging om een zwembadje in de kruipruimte te voorkomen )

Een overzichtje van de belangrijkste elektronische onderdelen:
1) De controller: ESP-8266 (type ESP07) --> Voordeel van dit type ESP is dat er een externe antenne aangesloten kan worden

2) I/O extender op basis van PCF8574 --> kost 2 poorten (I2C), levert er 8 op (netto winst dus 6 poorten)

3) Relais bordje (4 kanaals)

4) Solenoid kleppen (1 van elke soort --> NO / NC)


De ESP module heb ik geflashed met "ESP Easy" software (https://www.letscontrolit.com/wiki/index.php?title=ESPEasy). Heel toegankelijke software, als je eenmaal geflashed hebt kun je alles mbv de web-interface configureren. Hoog-over volg je de volgende stappen:

- Flashen
- Wifi netwerk van de ESP zoeken en daarop aanmelden
- Wifi password instellen voor de reguliere Wifi
- Basis configuratie instellen:

• Naam van de module instellen
• NTP server instellen (pool.ntp.org)
• Zomertijd instellen (DST)
• Tijdzone goed zetten (UTC + 60 min)

- Devices configureren, met als resultaat:

Let niet op de "Values" kolom (er is nog niks aangesloten aan de module ;-).

Nr 1-5: Dat zijn alle sensoren & relays die via de IO extender aangesloten worden. De uitgangen hoef je eigenlijk niet als switch / input te definiëren, maar het is toch wel handig om hier de actuele waarde te kunnen zien (vandaar)
Nr 6: Wordt gebruikt voor de Ultrasone sensor (om het water-niveau in het vat te rapporteren)
Nr 7: "Generic - Dummy Device", wordt gebruikt om de huidige state in op te slaan dmv cijfers (zie state-model --> 0, 1, 2)

In de toekomst is er nog ruimte om 1 of 2 TDS sensoren en een flow-meter aan te sluiten (kan ook handig zijn). Daar zijn nog genoeg poorten voor beschikbaar.

 

[superbert]

Rules!
De ESP-8266 kunnen we autonoom laten functioneren mbv zogenaamde rules. Rules kun je een beetje zien als een nogal beperkt programmeer taaltje. Je kunt triggers definiëren, condities controleren en IO poorten aansturen!

Ik heb de volgende rules opgesteld en in de ESP module geschreven (uiteraard moet dit nog allemaal getest worden...er zullen best nog fouten in zitten). Het concept is om de solenoids aan te sturen afhankelijk van de "state" (in het dummy device) --> De "state rules".

Signalen van sensoren en aflopen van timers zorgt ervoor dat de "state" waarde aangepast wordt --> De "event rules".

Opmerking: "//" geeft commentaar aan.

//state rules:
on [current#state] do
if [current#state] = 1 //Pre-flush
PCFGPIO,4,0 //0 = flush
PCFGPIO,5,1 //open water source
elseif [current#state] = 2 //Produce RODI
PCFGPIO,4,1 //1 produce RODI
PCFGPIO,5,1 //open water source
elseif [current#state] = 3 //Post-flush
PCFGPIO,4,0 //0 = flush
PCFGPIO,5,1 //open water source
elseif [current#state] = 0
PCFGPIO,4,0 //flush
PCFGPIO,5,0 //close water source
endon

//Event rules:
on minLevel#state = 1 do
if [current#state] = 0
timerSet,1,120 //120 seconds of pre-flush
timerSet,3,14400 //Guard-timer of 4 hours max
TaskValueSet 7,1,1 //New state: Pre-flush
elseif [current#state] = 3
TaskValueSet 7,1,0 //New state:initial + error
timerSet,3,0 //stop guard-timer
timerSet,2,0 //stop post-flush timer
Publish,%sysname%/status,Error: minLevel event during post-flush!
endif
endon

on max1Level#state = 1 do
if [current#state] = 1 //pre-flush
TaskValueSet 7,1,0 //New state:initial + error
timerSet,1,0 //stop pre-flush timer
Publish,%sysname%/status,Error: max1Level event during pre-flush!
elseif [current#state] = 2
timerSet,2,480 //480 seconds of post-flush
TaskValueSet 7,1,3 //New state post-flush
endif
endon

on max2Level#state = 1 do
TaskValueSet 7,1,0
timerSet,1,0 //stop pre-flush timer
timerSet,3,0 //stop guard timer
timerSet,2,0 //stop post-flush timer
Publish,%sysname%/status,Error: max2Level reached!
endon

On Rules#Timer=1 do
TaskValueSet 7,1,2 //New state = 2 (produce RODI)
endon

On Rules#Timer=2 do
TaskValueSet 7,1,0
endon

On Rules#Timer=3 do
Publish,%sysname%/status,Error: Guard-timer expired!
TaskValueSet 7,1,0
endon

 

[sj44kie]

Lijkt ingewikkeld maar dat kun je toch ook eenvoudig maken:

Een osmo pure osmose met drukvat welke automatisch stopt, spoeld ed, daarnaast een goede ATO met analoge en optische sensors en het moet gaan.

Welk osmoseapparaat en ato doen dat in combinatie?

 

[superbert]

Ik was wat te snel...met m'n reactie, excuses....Nightwish bedoel de osmopure oplossing (google maar eens). Die hebben een oplossing met een klein drukvat en tevens automatisch spoelen van het membraan.

Het leuke aan mijn knutsel is dat ik alles mbv MQTT integreer met mijn home-automation server. Daardoor kan ik dus ook homekit gebruiken, berichtjes via Telegram naar m'n mobieltje sturen, grafiekjes maken, enz.

Ik zal als ik wat verder ben wel eens wat screen-shotjes sturen van hoe dat eruit ziet.

 

[superbert]

Kleine update:

State-model aangepast naar nieuwe inzichten:


Vorderingen gemaakt met "constructie" van lekbak + Osmose-apparaat:


Ingang- en uitgang- solenoids (beide NC):


Flush solenoid (membraan spoelen; NO):


Solenoids getest, werkt zoals ik verwacht had. Mocht iemand dit ooit willen nabouwen, denk dan aan de blusdiode (die dus in sperrichting over de spoelen gemonteerd dient te worden). De diode zorgt ervoor dat er geen vonken getrokken worden in de relais! Vergeet je die, goede kans dat de relais snel inbranden!

Flow metertje in serie met de ingang. Stel dat de ingangs-solenoid blijft hangen, dan zie ik in elk geval dat het water blijft lopen). Verder kan ik hiermee hopelijk ook het verschil tussen spoelen en produceren inzichtelijk maken (hogere / lagere flow):


Mechanische lekkage beveiliging (deze zit ook in serie met de ingang). Zit een soort sponsje in dat uitzet als het nat wordt en dan een klepje dicht drukt:


Begin gemaakt met de elektronica:

Links-boven zie je de voeding (5V en 3.3V). De 5V voeding is nodig omdat veel sensoren deze spanning verwachten / niet betrouwbaar werken op 3.3V. Rechts boven het relais-bordje (4 kanalen). Relais 1,2 en 3 zijn om de solenoids te schakelen. Relais 4 wordt geschakeld dmv een vlotter-schakelaar (max2). De voeding voor relais 1,2 en 3 komt van relais 4. Als de vlotter (niveau max2) dus geactiveerd wordt, worden de solenoids spanningsloos. Dit signaal wordt tevens naar de microcontroller gestuurd (tbv rapportage / alarmering).

Rechts-onder is een printje met micro-controller (ESP8266 in de ESP-7 uitvoering). Ernaast is een I/O extender gemonteerd (via I2C heb je dan 8 poorten ter beschikking).

In de volgende update zal ik de oplossing end-2-end testen. Verder zal ik nog even een poging doen om de electronica (schema's) netjes te documenteren.

 

[superbert]

Gisteren heerlijk tussen de spinnenwebben gekropen.

De hele installatie staat in de kruipruimte, en jawel; het vat is de eerste keer (op zijn definitieve lokatie) automatische gevuld. Zie hieronder de grafiekjes van het in bedrijf nemen. De sprong in "RODI supply level" komt doordat ik van centimeters naar percentage ben omgeschakeld.
In de "flow" grafiek kun je de post-flush zien (toename in flow op het einde). Ik moet eea nog in een net dashboard integreren en de documentatie aanpassen (ik heb een paar dingetjes anders gedaan dan gepland).

 

[mefisto]

Jij wilt nog al wat
Ik volg

Gisteren heerlijk tussen de spinnenwebben gekropen.

De hele installatie staat in de kruipruimte, en jawel; het vat is de eerste keer (op zijn definitieve lokatie) automatische gevuld. Zie hieronder de grafiekjes van het in bedrijf nemen. De sprong in "RODI supply level" komt doordat ik van centimeters naar percentage ben omgeschakeld.Bekijk bijlage 539224
In de "flow" grafiek kun je de post-flush zien (toename in flow op het einde). Ik moet eea nog in een net dashboard integreren en de documentatie aanpassen (ik heb een paar dingetjes anders gedaan dan gepland).

, wauw

 

[Regishere]

Lijkt ingewikkeld maar dat kun je toch ook eenvoudig maken:

Een osmo pure osmose met drukvat welke automatisch stopt, spoeld ed, daarnaast een goede ATO met analoge en optische sensors en het moet gaan.

Lijkt me dat dat water al eens uitgevonden is inderdaad. Wel zeer mooi om als hobby project te realiseren!

 

[Regishere]

Gisteren heerlijk tussen de spinnenwebben gekropen.

De hele installatie staat in de kruipruimte, en jawel; het vat is de eerste keer (op zijn definitieve lokatie) automatische gevuld. Zie hieronder de grafiekjes van het in bedrijf nemen. De sprong in "RODI supply level" komt doordat ik van centimeters naar percentage ben omgeschakeld.Bekijk bijlage 539224
In de "flow" grafiek kun je de post-flush zien (toename in flow op het einde). Ik moet eea nog in een net dashboard integreren en de documentatie aanpassen (ik heb een paar dingetjes anders gedaan dan gepland).

Mooi project dat je doet

 

[Paul vingerhoets]

Als advies
De magneetklep (water doorlaat) is nogal gevoelig voor vervuiling, een zandkorrel is voldoende om de klep in gesloten toestand te laten lekken en een druppel per sec is in een nacht toch een flinke plas water.

Als je het fijnfilter van je osmoseset voor de magneetklep zet voorkom je vervuiling van de klep en dus problemen de houder van je fijnfilter kan de waterdruk wel aan.

Ik gebruik deze kleppen ook voor mijn systeem maar na week of 4 lekte ie al, na demontage bleek er dus een enkele zandkorrel in de klep te zitten

 

[superbert]

Als advies
De magneetklep (water doorlaat) is nogal gevoelig voor vervuiling, een zandkorrel is voldoende om de klep in gesloten toestand te laten lekken en een druppel per sec is in een nacht toch een flinke plas water.

Als je het fijnfilter van je osmoseset voor de magneetklep zet voorkom je vervuiling van de klep en dus problemen de houder van je fijnfilter kan de waterdruk wel aan.

Ik gebruik deze kleppen ook voor mijn systeem maar na week of 4 lekte ie al, na demontage bleek er dus een enkele zandkorrel in de klep te zitten

Tot nu toe geen problemen gehad, maar een waardevolle tip Paul!

Binnenkort de kruipruimte maar eens in en wat slangen omprikken zodat het voorfilter voor de 1e klep zit