Swimming Pool Messung mit IP-Symcon

Technik Haustechnik
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Hallo Leute,

das Thema war ja hier schon öfter, es geht um Messung und Aktivitäten rund um die Wasserqualität in einem Swimming Pool.

Nach langer Suche habe ich mir jetzt folgende Komponenten zugelegt:

  • EZO pH Messelektronik und Sensor
  • EZO ORP Messelektronik und Sensor
  • EZO Pumpe
    das ganze ist über ein Tentacle T3 Raspberry Pi Hat montiert.
    Die Anbindung habe ich über mein IPS2GPIO-Modul umgesetzt und funktioniert auch so weit.

Ebenfalls über diesen Weg wird mit meinem IPS2OWFS-Modul über 1-Wire-Sensoren an verschiedenen Punkte die Temperatur erfasst. Die Steuerung der Pumpe/Sandfilteranlage habe ich aber über die LOGO (IPS2LOGO-Modul) umgesetzt.

Soweit steht an Sensoren und Aktoren schon einiges zur Verfügung.

Nun geht es darum wie ich die Steuerung realisiere.

Als erstes würde ich gerne den ORP-Wert nutzen um die Pumpe zu steuern und flüssiges Chlor nach Bedarf in den Kreislauf bringen.
Dazu gibt es zwar viele Seiten die einem das Prinzip erklären, aber leider wenig über die Mathematik dahinter.
Zum Beispiel hier:
Berechnung des Redox-Wertes

Der Redox-Wert lässt sich mit folgender Formel berechnen: rH = 2 x pH + (2 x eH) / 59,1

Legende:
rH = Redox-Wert
eH = Redox-Potential in mV (Millivolt)
pH = pH-Wert

Gibt es andere Seiten die hier besser unterstützen? Hier ist leider nicht erklärt woher die Konstante stammt und ob die Temperatur nicht auch eine Rolle spielt…)

Joachim

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Ich kann zwar leider nicht weiterhelfen, aber bedanke mich für den Beitrag. Die Hardware kannte ich nicht, sieht aber sehr interessant aus.
Danke hoep

Beim nochmaligem Lesen: welche Konstante meinst du? Das Redox-Potential misst du in Millivolt via dem pi-hat, den pH Wert misst Du ebenfalls. Für eine normale Steuerung reicht Dir aber meines Wissens bereits das gemessene Redox Potantial in mV… das sollte zwischen 600 und 1000 mV liegen und damit hast du genug freies Chlor verfügbar um ordentlich entkeimen zu können (zumindest entspricht das meinem Wissenstand).
Ich steuere meine Pumpe eher über die Wassertemperatur. Bei 18 Grad solltest du 1x pro Tag den gesamten Beckeninhalt umwälzen, bei 30 Grad mindestens 2x pro Tag. ich interpoliere linear und messe die Strömunsggeschwindigkeit via Ultraschall und errechne die Filterleistung pro h und damit die erforderliche Laufzeit für die Umwälzpumpe. Chlor dosiere ich auf 800 mV (für den Privatbereich gut ausreichend) Redoxpotential und den pH Senker (Heber also pH+ brauche ich nie) dosiere ich auf pH 7,0 - 7,1
Diese Grundprinzipien funktionieren bei mir seit gut 6 Jahren ohne Probleme ich hatte noch nie Probleme mit Algen oder sonstigen Wasserproblemen. Die Chlorierung ist erfahrungsgemäß wesentlich schonender als mit den Standard-Tabletten die wahre Chemie - Bomben sind. Das siehst du wenn du mal eine Tablette einsetzt und die Elektroden messen lässt…

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Hello!

Verwende seit Jahren ein Steuerteil von Pooldigital mit 2 Sonden Ph und Chlor. Diosierpumpen direkt angeschlossen mit einigen interssanten Features. (kann ph-, ph+, Chlor) - Sicherheitssperre nach x ml, Zugriff zum Auslesen der Daten per IP Symcon (intranet)
Wichtig für mich: Steuert sich autonom, wie Alarmanlage oder Licht (xComfort). Die Pumpen für das Pool steuert IPS. Ebenso die Wärmepumpe und den Wärmetauscher.
Wie schon von hoep geschrieben bis 23 Grad minimum 1 x umwälzen, drüber min 2 x umwälzen.
Ich fahre seit 10 Jahren + mit ph 7,05 und Chlor mit 560 mV (allerdinds habe ich eine große Durchlauf UV Entkeimung. Nie Probleme mit Algen etc. Nur der Kalk macht manchmal zu schaffen - wir haben 34 Grad Härte!

LG Alexander

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Vielen Dank für die Beiträge, obwohl es mich inhaltlich nicht so richtig vorangebracht hat, habe ich dennoch wieder etwas gelernt.

Im Netz kursieren ganz unterschiedliche Wert, wie viel mg/l Chlor den so zielführend wären. Da gibt es Seiten, die aussagen, dass 0,3 - 0,6 mg/l gut wären, andere gehen bis zu 5 mg/l Chlor aus. Das ist schon gewaltig.
Wie auch immer: Es besagt ja aber auch, dass es quasi eine gewisse „Grund-Chlorung“ (fester Anteil) geben sollte und einen der abhängig ist von dem Messwert (was immer auch auf den einwirkt) und damit einen variablen Anteil bildet.

Bei Wikipedia findet sich die Konstante übrigens auch:

Auch der pH-Wert beeinflusst das Redoxpotential: alkalische pH-Werte senken es tendenziell ab, während saure Werte es ansteigen lassen. Die Messung erfolgt in der Regel bei pH 7. Der pH-Wert muss erfasst werden, sofern das Messgerät diesen nicht automatisch berücksichtigt. Dabei gilt: Je pH-Stufe aufwärts müssen 50–100 mV addiert werden und je pH-Stufe abwärts 50–100 mV subtrahiert. Bei durchschnittlichen Boden-pH-Werten wird oft der Faustwert 59 mV verwendet.

Wird das Ergebnis auf Wasserstoff umgeschrieben, so ergibt dies den rH-Wert, der in der Literatur häufig verwendet wird.

rH = Eh/28,75 + 2 * pH-Wert

Die so neu bestimmten Werte laufen von rH 0 (reduktiv) bis rH 41 (oxidativ). Die Unterschreitung von 15 leitet Reduktionshorizonte ein. Bei rH > 30 herrscht nahezu vollständige Oxidation.

Was ich ja Suche ist die (genaue) Mathematik von dem was in Euren Geräten steckt - aus dem Messwert wird die Pumpe gesteuert…

Joachim

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Hallo Joachim,
das sehe ich anders. Die Pumpe sollte nicht mit dem Redox Wert gesteuert werden - maximal die Chlor Dosierung - für mich ist das chemisch/physikalisch was völlig anderes. Mit der Pumpe wirst du niemals direkt das Redox Potential (Potential für Reduktions und Oxidationsreaktion) beeinflussen können. Anders gesagt: Du hast ein Redox-Potenzial von 100 mV und damit ist kaum noch Entkeimung möglich. Du kannst jetzt 2 Wochen die Pumpe durchlaufen lassen, das Redox-Potential wird weiter abnehmen, erst durch die Zufuhr von Chlor wirst du das Redox-Potenzial wieder erhöhen. Die Pumpendauer steuert doch nur die Filtration über den Filterkessel aber nicht die Entkeimung.
Freies Chlor zu messen halte ich für schwierig auch wenn es mittlerweile dafür Elektroden gibt. Ich habe mich dagegen entschieden und arbeite nach wie vor mit dem Redox-Potenzial. chemisch ist das für mich viel relevanter für die Entkeimungsfähigkeit der Lösung (was anderes ist Poolwassr nicht).

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…mit „Pumpe“ meinte ich in diesem Fall die Dosierpumpe… :wink:

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Aaaahhh…
Jetzt wird es klarer, sorry. Naja, das löst du so: Du musst eichen, messen wieviel ml Chlor du in welcher Zeit dosierst und mit einer geeichneten Elektrode messen um wieviel sich das Redox Potenzial ändert. Damit berechnest du den Bedarf an Chlor und damit die Schaltdauer der Dosierpumpe.
Diese Werte sind Gerätekonstanten und werden für jede Dosiervorrichtung spezifisch ermittelt und fest eingestellt.

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…sorry für die sprachliche Unschärfe…

Alle EZO-Komponenten müssen kalibriert werden, das habe ich im Modul auch so vorgesehen.

Wie schon oben beschrieben vermute ich eine „Basis-Chlorung“ die einfach erforderlich ist um den Wert Redox-Wert konstant zu halten (ohne das sich irgendeiner der anderen Parameter ändert).
Dann wird es ja sicherlich einen „variablen Anteil“ geben der abhängig von den verschiedenen Parametern (Nutzung, Temperatur, ph-Wert usw.) ist.
Vermutlich wird es mathematisch der Berechnung einer Regelstrecke folgen…

Joachim

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Fast. Die konstante Chlorierung mit Chlorlauge treibt den pH nach oben. Wie immer ist es leider ein ständiges Nachregeln in ein pseudo-Gleichgewicht, da die Reaktionen gegensätzlich sind.

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…wenn mir bis zur Badesaison nichts besseres einfällt, könnte man immer noch mit einem „klassischem“ Zweipunktregler arbeiten. Kontinuierlich messen, alle 30 Minuten handeln wenn der Wert unter 750mV ist. Die Dosis könnte man näherungsweise aus der Angabe auf dem flüssigem Chor ermitteln. So hätte man zumindest erst einmal ein Startkonfiguration…

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Halte ich für eine gute Idee. Vorallem weil du auch linear interpolieren musst und ohnehin maximal 3 Punkt Eichungen für pH und meist auch nur 2 Punkt Eichungen für Redox machst. Musst halt entscheiden ob du maximale Auflösung im sauren oder basischen Beriech möchtest.

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Der aus meiner Sicht richtige Weg ist eine P (oder PI wenn Du es genau möchtest) Regelung mit 5-Minuten Intervall gegen den Redox-Wert.
Gleiches übrigens bei pH.

Mein rein flüssig gechlorter Pool ist auf 720mV Redox Soll und 7.05pH Soll eingestellt. In öffentlichen Bädern ist 750mV Pflicht.

Bzgl. Chlorsteuerung.

Du musst wissen (abschätzen, ermitteln) wieviel Milliliter Chlor ergeben eine Steigerung des Redox um bspw. 10 mV. Dann muss Du wissen, wieviel ml dosiert Deine Pumpe je bspw. 10s.

Alle 5 Minuten lässt Du die Schleife laufen, d.h. Eingangsmessung Redox. Aus Differenz ist/soll kannst Du erst einmal berechnen, ob überhaupt dosiert werden muss. Wenn die Differenz da ist (bspw 10mV), dann die Dosierpumpe für x Sekunden laufen lassen. Dann wieder 5 Minuten warten (Die Messung ist träge). Gleiches vorgehen bei pH. Bau einen Kp „Skalenfaktor“ in Deine Formel/Interface ein. (d.h. Dauer mit x multiplizieren). So kannst Du die Dosierzeit einfach etwas verlängern (bspw *1,1) oder verkürzen (*0,9)

30 Minuten Intervalle sind aus meiner Sicht zu lang, Chlor ohne Cyanursäure zerfällt extrem schnell unter UV Einstrahlung.

Du solltest einen Treppenhausautomaten zwischen Spannungsversorgung und Dosierpumpe einbauen, und bspw. auf 1 Minute begrenzen. Damit hast Du eine harte Abschaltsicherung.

Automatisch dosierte Pools werden ausschließlich nach Redox gechlort. Eine Umrechnung nach NaCL ppm ist nicht sinnvoll und der schlechtere Wert.

Bei einem stark belasteten Pool (Nach Gewitter) kannst Du bei 1 ppm schon wenig Desinfektion haben und der Redox ist unter 500. Bei einem kalten, sauberen Pool reichen Dir schon 0,3 ppm für 750+ mV.
Der Redox Wert bestimmt die tatsächliche Oxidationsfähigkeit der Flüssigkeit (Desinfektion = Oxidation) und ist somit die richtige Stellgrösse.

[EDIT]
Noch ein Tipp. Die Sonden gehören in ein extra Gehäuse, welches (am besten mit Drosselventil und Strömungsmesser) in einen bypass (5mm Schlauch) zwischen Druck und Saugseite eingebunden ist.
Als Strömungsgeschwindigkeit ca 8cm/s oder 0,5l/min einstellen. Die Sonden verbrauchen sich je mehr Wasser vorbeifließt, und bei den Filtergeschwindigkeiten ist die sonst nach 2 Monaten kaputt.

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Hallo wupperi,

das sind sehr viele Gute Ansätze, damit werde ich mich erst einmal im Detail beschäftigen müssen…

Noch mal zum Extra-Gehäuse für die Sensoren: Hast Du einen konkreten Tipp für mich?

Joachim

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Suche mal nach pooldigital und Messzelle. Nicht günstig, aber extrem gute Qualität, da aus einem Acrylblock gefräst. DIe dünnwandigen werden irgendwann spröde und bilden Risse, die nicht Vakuumdicht sind.
Wenn Du sonst nach Messzelle Pool googlest, findest Du auch was.

Den Bypass machst Du mit Anbohrschellen für Deine 50mm Verrohrung. Einfach eine an der Saugseite (Vor der Pumpe) setzen und eine nach der Poolpumpe, also auf der Druckseite (Kann auch nach dem Filter sein). Die Anbohrschellen haben i.d.R. ein 1/2" Gewinde, da kommen dann die Adapterstücke für die 5mm Schläuche drauf, die in die Messzelle gehen.
Normalerweise kommt in die Messzeile ausgangsseitig der Drosselhahn und eingangsseitig der Durchflussmesser. Daran werden die 5mm Schläuche angeschlossen.

Somit hast Du einen hydraulischen Kurzschluss und die Messzelle wird (gedrosselt durch den Hahn) durchströmt.

Bei Pooldigital gibt es einen Durchflussmesser (S0 = x Pulse je y Liter), der hat das gleiche Gewinde wie Messzelle.

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Hallo Wupperi,

abermals vielen Dank für Deinen Beitrag.

Wenn das im Bypass ist, ist es dann immer gegeben, dass ein Durchfluss da ist, wenn die Filterpumpe läuft? (Und der Durchflussmesser bestätigt mir das)
Oder wäre es erforderlich/besser dort eine eigene kleine Pumpe zu haben?
Oder kann man sinnvollerweise eigentlich nur messen (und zugeben) wenn die Filterpumpe läuft?

Joachim

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Ich steuere die Chlor und Ph- Zufuhr alles über eine Siemens Logo. Dafür sind 2 Messsonden in einem Bypass über 2 Messumformer und einem Trennverstärker an eine Logo angeschlossen. Außerdem sind 2 Dosierpumpen mit zusätzlichen Zeitrelais angeschlossen. Die Drucküberwachung des Filterkessels habe ich mit einem Druckmessumformer realisiert, der ebenfalls an der Logo hängt und gleich den Impuls gibt, dass die Pumpe läuft und die Dosieranlage
laufen kann. 2 Flowmeter sind im Hauptstrom und im Bypass eingebaut. Und das alles kann ich mit IPS Steuern und Auswerten.

Grüße
richimaint

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Man misst nur, wenn die Filterpumpe läuft, weil auch nur dann sollte man dosieren. Wenn Du über die Impfventile ohne Wasserfluss (immer nach dem Filter und nach der Messsonde) impfen würdest, hättest Du im Rohr eine hohe Chlor-Konzentration und das schadet der PVC Leitung auf Dauer.

Die Impfventile sind immer die letzte Stelle der Filteranlage, bevor das Wasser in den Pool zurück strömt.

Eine eigene Pumpe brauchst Du nicht, die Druckunterschiede zwischen Saug- und Druckseite der Pumpe reichen 10x aus.

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Okay, wieder etwas gelernt!

Noch mal zu den Flowmetern und dem Drucksensor:

  • zeigen die nur eine Bewegung an oder sagen die auch etwas über die Menge aus?
  • was ist für ein Drucksensor?

Die Filterpumpe würde ich direkt über die LOGO steuern, die Sensorik und die Dosierpumpen über den Raspberry Pi. Bei den Dosierpumpen könnten man dann relativ leicht ein Schutzmechanismus der aus zwei unabhängigen Systemen kommt realisieren…

Da ist jetzt wieder eine Menge zu erledigen…:wink:

Joachim

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Die Impulsflowmeter zeigen auch den Durchfluss an. Die haben eine bestimmte Anzahl Impulse je Liter (z.B. 7290), daraus kann man den Durchfluss je Minute (Anzahl Impulse je 60s) berechnen.

Also Drucksensor würde ich einen 4-20mA, z.B. 0-4bar vom Ali (Edelstahl) nehmen. Die haben ein Gewinde, welches wiederum in eine Anbohrschelle geschraubt wird. Am besten zwischen Druckausgang Pumpe und vor dem Filter.

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…habe jetzt so ein Extragehäuse für die Sensoren bestellt.

Was die Flow-Meter angeht bin ich noch nicht so richtig fündig geworden, bei dem Drucksensor muss ich mal bei der Pumpe schauen was da am besten passt und welche Schnittstelle ich dann (vermutlich am Raspberry Pi verwende).

Aus meinem laienhaften Wissen und Deiner Beschreibung („Kurzschluss“, „Druckunterschied“) vermute ich mal das das Wasser in diesem Bypass dann von der Druckseite zur Saugseite fließt?

Bin jetzt wieder beim Modul bei der Programmierung. Aus der Berechnung geht ja erst einmal die zu kompensierende „Menge“ an mV hervor (Zielwert (750mV) - Ist-Wert).

Jetzt muss ich ja aber auf die ml kommen die von der Dosierpumpe transportiert werden muss. (Diese ist übrigens sehr flexibel. Man kann „Ein/Aus“, Definierte Menge, Definierte Menge/Zeit).

Frage daher wie komme ich von der Differenz in mV zu den notwendigen ml? Steht das auf dem Flüssigchlor? Sicherlich geht da auch die gesamte Wassermenge des Pools ein?

Joachim