Automatické přečerpávání vody ze studny

Situace:

vrtaná studna na zahradě hluboká asi 4m s průměrem asi 10cm. Vedle ní 200l plechový sud, do kterého je třeba vodu přečerpat, aby šla použít na zalévání. Jedno vyčerpání studny je asi 10cm hladiny v sudu. 200l sud pak s rezervou postačí na zalití zahrady a občas i trávníku. Jako čerpadlo mám nasávací venkovní Gardenu, která vodu vytáhne sací hadicí, ale čerpání se nesmí přehnat, aby nasála vzduch. Ponorné čerpadlo se tam pořádně nevejde - dole je zůžení a pod ním ještě asi 1m vody, nasávací hadice tam projde.
Protože jsem líný, tak se snažím si práci ulehčit a zautomatizovat, abych nemusel každou chvíli běhat, zapínout čerpadlo hlídat ho a zavčas vypnout.

Cíl:

Po odpozorovaných intervalech - 10 minut stačí, aby se hladina ve studni doplnila, zapnout čerpadlo na takovou dobu, aby čerpalo a nenasálo vzduch (asi 25s) s rezervou. Uznáte, že běhat k tomu každou chvilku je otrava.

Zbastlíme si řídící jednotku, která tohle vše bude dělat za nás.
Začneme nákupem, třeba na Aliexpress. Pak se budeme dlouho těšit, než nám to vše přijde, ale to k tomu patří. Jen poznamenávám, že odkazy jsem nevybíral podle ceny, ale vybíral jsem ty, kde je schéma zapojení a slušnější popis. Levnější kousky si najděte sami.
Jako napájení jsem zvolil 3ks recyklovaných LiOn baterií 18650 z notebooku, což dá nějakých 10V, samozřejmě je možné zrecyklovat jakýkoliv 240V/9-12V napájecí adapter, spotřeba nevýkonné části je minimální - desítky mA.

1. programovatelné časové relé
https://www.aliexpress.com/item/33014830389.html

2. kontroler vodní hladiny
měl jsem doma tento kousek
https://www.aliexpress.com/item/32640898209.html
jinak stejně dobře poslouží levnější
https://www.aliexpress.com/item/32638954389.html

3. stykač
Číňan sice píše, že spínací relé na modulech zvládne 10A AC, ale připojit tam čerpadlo rovnou bych se neodvážil. Proto oddělíme řízení od výkonové části.
Dá se použít klasický 230V stykač z rozvodné skříně, kdy řídící moduly sepnou 230V stykače (proud je tam v řádu mA) a ten pak sepne čerpadlo (takto to zatím mám), ale můžeme použít i něco takového:
https://www.aliexpress.com/item/32353125851.html

4. držák na baterky a baterky
https://www.aliexpress.com/item/4000859859685.html
LiOn baterky na podobné experimenty se dají získat recyklací baterií z notebooku. Když poprosíte v nějaké prodejně s počítači, pár vám jich věnují, protože oni za likvidaci platí. Baterku pak prostě rozeberete na jednotlivé články, ty otestujete. Pokud máte štěstí, odešel jeden článek a tím pádem je zbytek jako nový, pokud ne, zůstane vám z baterie použitelná polovina. A můžete si začít hrát.

Jako alternativu můžete použít libovolný adaptér, co vám zbyl od routeru, holícího strojku apod. případně 12V napájecí modul pro LED pásky, třeba: https://www.aliexpress.com/item/33037781855.html

5. ostatní materiál
Na slaboproud - propojení řídících modulů stačí libovolné tenké lanko, na výkonovou část pak dráty s odpovídajícím průměrem - zrecyklovat nevyužitý napájecí kabel, zbytky od elektrikáře, který zapojoval něco v rozvaděči apod. K výkonové části se chovejte s pokorou.
Pro celkové zapnutí jsem použil dvojitý lustrový vypínač, doplnil jsem to starou zásuvkou pro zapnutí čerpadla.
Výhodou modulů je možnost vše sestavit s použitím šroubováku.

Teď to sestavíme dohromady.

Naprogramování časového relé.
Použitelné jsou 2 režimy:
3.1 a 3.2. Režimy 3.x umožňují nastavit čas sepnutí (25s), prodlevu mezi sepnutími (10m) a počet opakování, v mém případě třeba 10x.
Režim 3.1 začíná sepnutím triggeru na modulu - je třeba přivést napětí na kontakty "trigger"
Režim 3.2 začíná automaticky zapnutím modulu - ten jsem použil já
Naprogramování se děje přímo tlačítky na modulu - vyberete režim, nastavíte dobu sepnutí, dobu pauzy a počet sepnutí.

Popis funkčnosti:
Relé spíná v nastavených intervalech po daný počet cyklů. Tím se přes modul hlídání hladiny v sudu spíná stykač - to zajistí, že při naplnění sudu se stykač odpojí a i když časové relé spíná, nedojde k dalšímu spuštění čerpadla. Je to jednoduché a funkční.

Možná si řeknete, proč nepoužít 2 hlídače hladiny - jeden bude hlídat naplnění sudu, druhý sepne, jakmile hladina ve studni dosáhne určité výšky a vypne, jakmile bude studna vyčerpaná. To by bylo ideální a moduly pro hlídání hladiny by takto zapojit šly. Spínalo by se podle reálné hladiny vody ve studni.
Zkoušel jsem to. Narazil jsem na problém s hlídáním spodní hladiny. K sepnutí horní hladiny, kdy se voda dotkne čidla dojde okamžitě. Ale sepnutí (tedy vlastně rozepnutí), kdy hladina klesne pod určitou mez dojde se zpožděním, až voda okape z čidla a to je hodnota, která není určitelná, v mém případě neurčitý stav, který trvá 5-10s vadí a jediná možnost, jak to ovlivnit je posunout sondu nahoru, aby vypnula dřív. Navíc se sondou, která je v 4m hluboké rouře 10cm v průměru se špatně manipuluje. Ale nevzdávám to. Budu muset najít sondu, která reaguje rychle - např. něco nezávislého např. se sytémem plováku s magnetem a jzýčkového relé.

Současný stav

Zaléváním vyčerpám vodu v sudu, zapnu vypínač a v klidu odcházím. O zbytek se postará řídící jednotka. Pak stačí (až si vzpomenu) to celé zase vypnout. Celkové náklady nepřekročily 300Kč.

Budoucí stav:
Dorazil malý plovákový spínač, čekám na stykač, který se dá spínat stejnosměrným napětím. Další verze bude používat 2 jednotky pro hlídání hladiny a bude pracovat automaticky - po dosažení horní hladiny ve studni se zapne čerpadlo, které se vypne po odčerpání vody a celé se to nakonec vypne po naplnění sudu.