Hunter 24V AC Magnetventile per PWM ansteuern

[Jan W.]

Dieses Jahr habe ich PE-Rohre und Hunter MP Rotatoren im Garten verlegt und möchte die Bewässerung automatisieren. Nachdem ich bereits einen kleinen Verteiler im Schuppen habe, wollte ich den weiterverwenden, stellte aber fest, dass AC Netzteile für höhere Stromstärken relativ groß sind und wg. hoher Verluste im Idle-Mode über ein Relais geschaltet werden sollten.

Erste Recherchen im Internet zu DC Magnetventilen waren ziemlich ergebnislos. Es gibt zwar solche Magnetventile auf Aliexpress zu kaufen, aber ob die für Hunter PGV passen, war nicht ersichtlich. Im Internet habe ich nur wenige Beiträge zur Ansteuerung per PWM und DC gefunden. Die ersten Versuche sind in einem anderen Beitrag kurz beschrieben, aber der handelt eigentlich von einem anderen Thema, daher habe ich einen eigenen Beitrag erstellt.

Ich habe mit einen paar Teilen ein kleinen Test aufgebaut: DMX Dimmer aus China, (WS-DMX-6CH-BAN), LED Reststreifen (6 cm) für visuelles Feedback, Ethernet2DMX Bridge und einem Hunter 24V AC Magnetventil. Ein Strommesser habe ich hinter dem 24V DC Netzteil in Reihe am Sekundärstromkreis angeschlossen. Mit Testwerten von 0-90% in 10% Schritten habe ich getestet. Zunächst ohne Magnetventil, um den Stromverbrauch zu messen. Er lag zwischen 79 bis 88 mA. Dann mit der Hunter Magnetspule. Anfangs hatte ich eine Freilaufdiode vergessen, so dass ein MOSFET auf dem DMX Dimmer durchgebrannt ist. Dann mit einer Freilaufdiode aus der Bastelkiste, die zwar etwas zu groß dimensioniert war (MR 828 mit 800 V, 5 A, bei Reichelt für 0,21 €), aber das sollte egal sein.

Ergebnis: die Spule benötigt mind. 40%, um den Stift zu bewegen und 17% um ihn zu halten. Gemessen habe ich insgesamt 222mA und 95mA. Zieht man 79mA bzw. 76mA für den "Rest" ab, dann beträgt der gemessene Strom durch die Spule 143mA bzw. 19mA, was 3,4W bzw. 0,45W entspricht. Ohne Freilaufdiode war sowohl der Einschalt- als auch Haltestrom höher. Die Spule summt dabei etwas. Auch in einem längeren Test, fühlt sich die Spule immer noch kalt an. Leider kenne ich die PWM Frequenz des DMX Dimmers nicht. Ich wundere mich etwas über die niedrigen Werte. Ist der Testaufbau (Multimeter UT61E mit "True RMS") möglicherweise nicht korrekt? Ein einfaches Messgerät für den Primärstrom zeigte ähnliche Werte, wenn man den Verlust des Meanwell Netzteiles noch einbezieht.

Die erste Idee mit einer Eaton Easy E4 habe ich wieder verworfen, weil die Transistorausgänge nicht schnell genug per PWM geschaltet werden können.

Da der DMX Dimmer gut funktionierte und außerdem mit weniger als 20 € recht preisgünstig ist, habe ich eine eigene Platine als Ergänzung für den WS-DMX-6CH-BAN DMX Dimmer entworfen. Ein Breadboard wollte ich nicht verbauen. Das war mein erstes Projekt dieser Art und mit KiCAD hat das recht gut funktioniert. Die Platine habe ich bei JLCPCB inkl. SMD Assembly bestellt und vor ein paar Tagen kam diese an:



Leider waren die bestellten Schraubklemmen nicht so schnell, wie die Platinen und daher habe ich einen Dimmer direkt an die Platine gelötet:



Die Ansteuerung erfolgt über eine Ethernet DMX Bridge und die Tests mit dem Programm "PacketSender" mit dem man gezielt Pakete per UDP senden kann. Ich habe mir für die 8 Kanäle die entsprechenden Kommandos für 0% (aus), 17% (halten) und 40% (Spule anziehen) zusammengebaut und es funktioniert mit der Platine genau so, wie in den ersten Tests. Die Spule vom Magnetventil wird nicht warm und durch die Freilaufdiode (Schottky Diode SS54) sollten die MOSFETs des DMX Dimmers keinen Schaden nehmen. Wichtig für Nachbauer: die Freilaufdioden darf man auf keinen Fall weglassen!

Vorsorglich habe ich gestern bei Reichelt noch ein paar Schraubklemmen bestellt, da einige Bestellungen aus China auch mal einige Wochen gedauert haben. JLCPCB war mit den Platinen wirklich sehr schnell und die Qualität finde ich recht gut.

Die Platine soll direkt neben den Ventilen in einem kleinen Gehäuse verbaut werden. Hierfür habe ich schon alle Teile inkl. AMP Superseal Steckverbindern besorgt.

Ich werde berichten, sobald alles im Live-Betrieb ist. Langzeittests werden sicherlich etwas dauern, aber ich bin sehr zuversichtlich. Insgesamt hat alles deutlich länger gedauert, als zunächst gedacht, aber das gilt sowohl für die Planung der Bewässerung, als auch die Umsetzung und die Entwicklung der o.a. Platine.

Viele Grüße,
Jan

[Labmaster]

Du solltest eventuell noch bedenken, das durch die fehlende Umpolung die Magnetventile einseitig Dauermagnetisiert werden und über die Zeit ausfallen können.

Ich hatte mich hierzu mal mit einem Entwicklungsmann von Magnetventilen unterhalten.

[Michael Sommer]

Diese Möglichkeit besteht meiner Meinung nach bei AC-Magnetventilen die mit DC angesteuert werden.
Da die handelsüblichen Bewässerungsventile (Gardena/Hunter) mittels AC-Spannung angesteuert werden, können diese, die per DC-Spannung angesteuert werden, im Laufe der Jahre ausfallen. Letztendlich ist die Materialauswahl des in der Spule bewegten Ankers entscheidend, ob deine Dauermagnetisierung erfolgt.
Wenn man den Herstellern glauben kann, soll eine Freilaufdiode an der Spule, beim Abschalten verhindern, weil dadurch wohl eine Entmagnetisierung durchgeführt wird.
Gruß Michael

[Jan W.]

Ich werde es ausprobieren. Vielleicht klappt es und dann wäre es eine ziemlich praktische und günstige Art der Ansteuerung, vielleicht funktioniert es nicht dauerhaft. Wahrscheinlich kann das nur ein Langzeitversuch klären.Ich werde auf jeden Fall berichten.

[Michael Sommer]

Hast recht. Ich selbst würde es auch riskieren.

[Jan W.]

Mittlerweile ist die Platine verbaut und die Steuerung läuft seit ungefähr einer Woche ohne Probleme. Es sind insgesamt 8 Kanäle, die ich ansteuern kann. Verwendet werden derzeit aber nur 6. Der Sensor für den Grundwasserstand fehlt allerdings noch (rechts oben).


Nun muss ich mich erst mal um eine passende Programmierung kümmern. Leider erlaubt der Bewässerungsbaustein immer nur einen aktiven Bewässerungskreis, aber die Pumpe und der Wasserdruck würden zwei Kreise zulassen. Gerade für die Tropfbewässerung der Hecke, die länger laufen muss, wäre das von Vorteil, damit die Pumpe nicht so lange laufen muss. Ich muss mal schauen, ob vielleicht 2 Bausteine Sinn machen.

Für die Verbindung zu den Hunter Magnetventilen habe ich übrigens AMP Superseal Verbinder mit Silikontüllen verwendet, die es sehr günstig bei Aliexpress gibt. Die kommen aus dem Automobilbereich, die Adern sind einzeln im Stecker abgedichtet und die Silikontülle sitzt auf der Seite, wo ich mit einer Anschlussleitung H05RN-F mit 2x 0.75mm² in den o.a. Anschlusskasten gehe. Mit den runden Kabeln und Schraubdichtungen hat man auf jeden Fall eine 100% dichte Verbindung am Kasten. Die Silikontülle ist am Stecker nicht ganz wasserdicht, aber dient als Knick- und Spritzwasserschutz.

[<Andreas>]

Der Tipp mit den Steckern gefällt mir, die sind ja auf Ali so günstig, da bekomme ich ein Set für das ich früher einen gekauft habe^^

[Jan W.]

... und unterscheiden sich in der Qualität nicht von denen auf Amazon & Co. Man muss leider nur etwas warten, bis die Ware eintrifft :-(

[Jan W.]

Hier ein Update zu der experimentellen Ansteuerung von 24V AC Magnetventilen mit 24V DC und PWM nach knapp einem Jahr: es funktioniert immer noch problemlos.

Die Magnetventile sind mit dem Brunnenrohr in einem (noch unverkleideten) Kasten untergebracht worden. Das Dach besteht aus lackiertem Alublech.



Ein Blick in das Innere vom letzten Jahr zeigt die noch nicht angeschlossen Magnetventile.


Hier noch ein Bild der Steuerungsplatine mit DMX Dimmer links daneben.


Im Schuppen neben dem Carport befindet sich der Verteilerkasten mit DC Netzteil, Ethernet to DMX Bridge von cod.m, Eaton Steuerung für Licht im Schuppen und Carport, Wasserstand Brunnen und Durchflusserkennung Bewässerung.


Hier eine grobe Übersicht der Komponenten für die Ansteuerung von bis zu 8 Magnetventilen:

1. WS-DMX-8CH-BAN DMX Dimmer ca. 15€ bei Aliexpress
2. Ethernet to DMX Bridge ca. 165€ von cod.m
3. Mean Well HDR-100-24 Hutschienen-Netzteil 24V/DC 3.83A 92W ca. 26,15€ bei Voelkner, gemeinsam für Magnetventile und 24V Technik genutzt.

Falls jemand Interesse an einem Betatest hat - ich hätte noch ein paar Platinen da.

Vom Bewässerungsbaustein bei Loxone hatte ich mir mehr versprochen, aber es gibt ja keine große Wahl. Derzeit nutze ich 3 Bausteine:

1. Tropfbewässerung Carport und Terassenbereich
2. Rasen: 3 Kreise - Ost-/Westseite, Süd außen und Süd innen
3. Tropfbewässerung Hecke

Die Tropfbewässerung auf dem begrünten Carportdach läuft parallel mit der Ost-/Westseite für die Rasenbewässerung und der Hecke. Die restliche Zeit läuft 2. und 3. gleichzeitig, um die Laufzeit der Pumpe möglichst gering zu halten. Das klappt ganz gut. Eine ausgefeilte Logik mit Erkennung von Regen und Dauer habe ich nicht, aber bei einem eigenen Brunnen ist das auch nicht so wichtig.

Für die Pumpe verwende ich einen Treppenlichtschalter, damit die nach einigen Stunden automatisch wieder abgeschaltet wird. Blöd finde ich nur, dass sich die permanente Einschaltung per App nicht verhindern lässt - vielleicht hat noch jemand einen Tip?

Richtig praktisch finde ich die Gardena Wassersteckdosen, von denen ich insgesamt 3 eingebaut habe, aber die haben nicht viel mit Loxone zu tun.