Temperaturwächter

Einfache Kreiselpumpen werden häufig in Haus und Garten genutzt, oft auch in Kombination mit einem Druckkessel als Hauswasseranlage. Sie haben die unangenehme Eigenschaft heiß zu laufen, sobald sie Luft saugen und der Füssigkeitsstrom abreißt. Bei unkontrollierter Anwendung bedeutet das meistens eine Reparatur von Lagern, Dichtungen und Plastikteilen.  Mitunter kommt man da mit einer Neuanschaffung preiswerter. Die besseren Anlagen besitzen schon eine Sicherung, die den Ansaugdruck überwacht und die Pumpe in diesem Fall ausschaltet. Die Nachrüstung bestehender Pumpensysteme ist aber teuer und aufwändig. Ich habe deshalb für meine einphasige Kreiselpumpe ein kompaktes Gerät entwickelt, das keine Eingriffe in das Pumpensystem erfordert und einfach nachrüstbar ist. Das Prinzip beruht auf der Überwachung der Temperatur des Pumpengehäuses. Bei Überschreitung wird die Anlage abschaltet und gegen Wiederanlauf abgesichert.

Als Messfühler dient eine temperaturgesteuerte Stromquelle vom Typ AD590, AD592 oder der kompatible ehemalige DDR-Typ B511. Er wurde mit Harz in einen 6mm Kabelschuh eingeklebt. Er kann dann direkt unter die Befestigungsschraube des Gehäuseflansches der Kreiselpumpe geschraubt werden. Damit ist eine optimale Wärmeübertragung vom Pumpengehäuse gegeben. Über eine kurze zweiadrige Leitung werden die Sensorkontakte zum Hauptgerät geführt. Dieses besteht aus zwei Baugruppen, die in einem Kunststoff-Kleingehäuse untergebracht sind. Die untere Baugruppe beherbergt die Netzspannungsbaugruppen wie Trafo, Gleichrichtung, Relais, Netz- und Motoranschlussklemmen.  Die Messschaltung befindet sich auf einer kleineren Leiterplatte. Sie wird über drei doppelte Stapelleisten auf die untere Baugruppe aufgesteckt und mit Heißkleber fixiert.  Zwei LEDs für die Zustandsanzeige sind auf der Frontseite des Gehäusedeckels herausgeführt.  Für die Netz- und Motoranschlussleitungen sind seitlich im Deckel zwei Kabeldurchführungen mit Zugentlastung angebracht. Die Kabelverbindungen können einfach durch die Federzugklemmen mit der Steuerung hergestellt werden. Durch ein Loch im Gehäuseboden wird die Sensorleitung geführt. Das gesamte Teil ist mit Blechtreibschrauben auf dem Kunststoffgehäuse der Pumpe montiert.

 
Temperaturmessfühler   Innenansicht 1
     
 
Innenansicht 2   Innenansicht 3

Kernstück der Schaltung ist ein ATMEGA48. Er misst mit einem ADC-Kanal im 1s-Zyklus den Spannungsabfall an einem Messwiderstand. Dieser wird durch den temperaturabhängigen Strom  des Temperatursensors erzeugt. Die Messwerte werden mit einem abgespeicherten Sollwert verglichen. Dieser wurde experimentell ermittelt und entspricht einem Temperatur-Wert von 28°C. Solange der Messwert kleiner als der Sollwert ist, befindet sich die Pumpe thermisch in einem unkritischen Zustand, der durch die grüne LED signalisiert wird. Läuft die Pumpe warm, weil kein Wasser mehr angesaugt wird, kommt es zu einer Überschreitung des Sollwertes. In diesem Fall zieht das Relais an und unterbricht die Spannungszufuhr des Pumpenmotors. Gleichzeitig zeigt eine rot leuchtende LED die Abschaltung an. Die Pumpe wird sich nun wieder abkühlen und den Sollwert irgendwann wieder unterschreiten. Der Motor bleibt in diesem Fall trotzdem  weiter abgeschaltet. Die rote LED geht jedoch in einen Blinkzustand über. Um die Pumpe wieder neu zu starten, muss zwingend eine Netztrennung erfolgen. Das ist auch sinnvoll, weil ja die Ursache des Pumpenversagens erst beseitigt werden muss.

Dieser Temperaturwächter kann sicher auch für andere Anwendungen verwendet werden. Dazu ist möglicherweise eine Anpassung des Temperaturabschaltwertes notwendig. Das kann leicht über die Firmware (Variable SCHWELLWERT) vorgenommen werden. Als Einstellhilfe wird über die implementierte serielle Schnittstelle (9600/8/keine/1/keine) der Messwert ständig ausgegeben.  Mit einem Monitorprogramm und einem Thermometer lässt sich so der Schwellwert schnell an andere Gegebenheiten anpassen. Bei höheren Temperaturen kann es vorkommen, dass der Messwert den Referenzwert des ADC übersteigt und damit die Messbereichsgrenze überschreitet. In diesem Fall muss einfach der Messwiderstand sinnvoll verkleinert werden.

Achtung, die Installation von Netzspannungsgeräten darf nur durch Fachleute oder Fachkundige erfolgen!