Sturing voor toilet ventilatie

Gepost door Jeroen Vreuls op zondag 25 maart 2018 17:49

Inleiding

Dit artikel gaat over het aanpassen van een Geberit UP-100 frame. Geberit heeft ook standaard toilet afzuigsystemen, maar die zijn behoorlijk duur. Daarom heb ik besloten om zelf een dergelijk systeem te maken. Dit is eigenlijk alleen mogelijk bij een nieuw systeem. Als je dit bij een systeem wil doen dat al in gebruik is, is dat eigenlijk niet te doen.

Het afzuigsysteem werkt op deze manier. De afzuiging geschied door de spoelpijp van het toilet, de nare lucht wordt uit de toiletpot gezogen via de spoelpijp. Achterop de ventilator zit een koolstoffilter die de nare lucht neutraliseert. De uitgeblazen lucht komt via een rooster onder het toilet weer in de toilet ruimte, zoals je op de onderstaande tekening kunt zien.

Diagram van de toilet ventilatieDiagram van de toilet ventilatie

Het enige wat eigenlijk veranderd moet worden is de spoelpijp van het toilet. Tussen de spoelpijp van de pot en de stortbak wordt een T-stuk gemonteerd, waar de afzuigpijp en de ventilator met koolstoffilter aan komt te zitten. Op deze manier circuleert de lucht door het systeem.

Mechanische opbouw

Hoe bouwen we zoiets nu om? Aan het frame zelf hoeft niets veranderd te worden, ik heb er alleen een extra plaat aluminium op gemaakt om de lucht afvoerpijp aan te monteren.

Het T-stukHet T-stuk

Het T-stuk is van het type rond 50 x 50 x 50mm en heeft een rubberen afdichting, je hoeft het T-stuk dus niet te lijmen. Nadat het geheel gemonteerd is, is het een paar maal ingesmeerd met vloeibaar rubber. Dit is gedaan als extra om eventueel lekken tegen te gaan, want eenmaal ingebouwd kom je er niet makkelijk meer bij zonder iets te slopen.

De PVC-pijp die naar boven loopt voor de afzuiging is wel gelijmd en in rubber beugels opgehangen tegen trillen of contact geluid, deze beugels zijn aan de aluminium plaat bevestigd die aan de zijkant van het frame zit. Voor de bochten zijn vier 45 graden bochten gebruikt voor een betere luchtstroom.

Hieronder is te zien hoe de pijp is bevestigd.

De afzuigpijpDe afzuigpijp

Boven op het frame kun je de buisventilator zien zitten samen met het koolstoffilter. De ventilator en het filter heb ik bij Clo-vent vandaan. Het filter is gegarandeerd voor ± 5 jaar gebruik, en moet daarna vervangen worden. Dit is zonder sloopwerk te doen, omdat het plateau dat boven de ombouw komt weggehaald kan worden. Dit plateau ligt op een dun kit randje, dit plateau heb ik uit een stuk basalt laten zagen. Omdat de ventilator boven op de spoelbak zit, is de ombouw ± 10 cm hoger dan normaal, maar dat is zeker niet storend.

Je zet het systeem aan met een puls schakelaar, door eenmaal te drukken gaat de ventilator draaien. De ventilator is (indien nodig) weer te stoppen met dezelfde puls schakelaar. De snelheid waarmee de ventilator gaat draaien is in te stellen met een potmeter op de print. Tijdens gebruik draait de ventilator bijvoorbeeld op halve snelheid, als er nu doorgetrokken wordt gaat de ventilator voor ± 30 seconden uit (omdat er dan water door de stortpijp gaat), na 30 seconden gaat de ventilator op een hogere ingestelde snelheid draaien voor een bepaalde tijd. In dit geval is dat twee minuten. Daarna slaat de ventilator af en is het afzuigproces klaar voor nieuw gebruik.

Als er doorgetrokken wordt, wordt er door een sensor die achter de spoelknop gemaakt is, een puls aan de controller gegeven. Die sensor heb ik gemaakt van een nylon M10 bout en een reed switch. De sensor wordt bediend door een magneet die in het doortrek systeem van het toilet is gemaakt. De sensor wordt bediend door beide doortrek knoppen, dus zowel voor de grote spoeling als de kleine spoeling.

De standaard bediening van Geberit kun je alleen aan en uit zetten met een drukknop, die blijft ook niet na draaien en gaat ook niet vanzelf uit na een bepaalde tijd. Op dit systeem zitten er dus ook nog extra functies op.

Reed switch met nylon boutReed switch met nylon bout

Ik heb de kop van de bout af gezaagd en een gat van rond 7 mm erin geboord op de draaibank, dan past de reed switch er goed in. Aan de reed switch zijn een paar draden gesoldeerd en het geheel is ingegoten in de nylon bout met twee componenten epoxy lijm. Het geheel wordt gemonteerd met twee M10 moeren boven in de stortbak. De magneet is op de hevel van de drukknop gemonteerd, zodat de sensor door beide spoel knoppen bediend wordt.

Hieronder zie je de sensor ingebouwd boven in de stortbak.

De sensor ingebouwdDe sensor ingebouwd

Hardware van de sturing

Hieronder het schema van de toilet ventilatie regeling.

Het schema van de sturingHet schema van de sturing

Voor de regeling van het geheel heb ik een PIC12F683 gebruikt. Op het schema kun je zien dat de twee ingangen voor de sensor en de start schakelaar via twee optocouplers gaat, de optocouplers zetten de 12 V signalen om naar 5 V voor de controller. De optocouplers dienen hier dus als levelshifters. De voedingsspanning voor de controller wordt verzorgd door een 78S05 spanningsregelaar. Met de twee potmeters is het toerental in te stellen van de regeling. De ene potmeter is voor het toerental tijdens afzuigen, en de andere potmeter is voor de instelling van het toerental voor de ventilatie.

De ventilator wordt aangestuurd door een MOSFET van het type IRF1405. Deze MOSFET wordt aangestuurd door een driver van het type IR4427. Het toerental van de ventilator wordt door middel van een PWM-signaal geregeld.

De voeding van het geheel wordt verzorgd door een stekkernetvoeding van 12 V DC / 1,5 A.

Er is ook een print voor de regeling gemaakt, dit is gedaan met Sprint Layout. De maat van de print is 110 x 75mm. Deze maat is gekozen omdat dit precies in een kastje past wat daar voor uitgekozen is. Het kastje heeft mooi afgeronde kanten en een vak in het midden voor eventueel een sticker of een frontplaatje. De schroeven van het deksel zit onder twee afschermingen die in de kast gedrukt kunnen worden, zo heeft het geheel een mooie uitstraling.

Print van de sturingPrint van de sturing

Op de print zijn de componenten te zien, en de aansluiting van de ventilator, de sensor, de puls schakelaar en de voeding.

Software van de sturing

Er hoort ook een stukje software bij, zie hieronder.

Device 12F683                        ; processor type

Xtal 4                               ; Frequentie interne oscilator 4MHz

Config WDT_OFF,_                     ; WatchDog Timer uit
       PWRTE_ON,_                    ; Power-up Timer Enable aan
       MCLRE_OFF,_                   ; Externe Master Reset Enable uit
       INTRC_OSC_NOCLKOUT            ; Interne oscilator aan
     
All_Digital true                     ; Alle poorten digitaal

Declare CCP1_Pin GPIO.2              ; PWM uitgang ventilator

Declare Adin_Res   = 8               ; Resolutie 8 bits      
Declare Adin_Tad   = frc             ; Set rc osc     
Declare Adin_Stime = 50              ; Sample tijd 5        

Symbol SPOELEN = GPIO.5              ; Ingang spoel sensor

Symbol START_VENTILATOR = GPIO.4     ; Ingang start/stop ventilator

Symbol FREQUENTIE = 10000            ; PWM frequentie 10KHz

Dim WAARDE_1 As Byte                 ; Toerental ventilator (VENTILEREN)
Dim WAARDE_2 As Byte                 ; Toerental ventilator (NAVENTILEREN)

Dim TELLER_1 As Dword                ; Looptijd ventilator 25 Min 
Dim TELLER_2 As Dword                ; Na looptijd ventilator 2 Min 

Dim BIT_0 As Bit                     ; Start bit ventilator
Dim BIT_1 As Bit                     ; Stop bit ventilator

Clear                                ; Wis geheugen    

         ;543210                     ; Hulpregel
GPIO   = %000000                     ; Maak poort laag
TRISIO = %111011                     ; Poort I/O

         ;76543210                   ; Hulpregel A/D control register
ADCON0 = %00000001                   ; A/D control register 

;-----------------------------------------------------------------
; PROGRAMMA CLO-VENT TOILET VENTILATIE SPOELSYSTEEM GEBERIT UP100.
;----------------------------------------------------------------- 

;-----------------------------------------------------------------
; WAARDE VAN DE TELLERS: TELLER_1 EN TELLER_2 IS 6000 IS 1 MINUUT.
;-----------------------------------------------------------------

HPWM 1,0,FREQUENTIE
WAARDE_1 = 0
WAARDE_2 = 0
TELLER_1 = 0
TELLER_2 = 0
BIT_0 = 0
BIT_1 = 0

START:

    TELLER_1 = 0
    TELLER_2 = 0
    WAARDE_1 = 0
    WAARDE_2 = 0
    
    HPWM 1,0,FREQUENTIE
    
    If START_VENTILATOR = 1 Then
     BIT_0 = 1
    EndIf
    
    If BIT_0 = 1 Then
     If START_VENTILATOR = 0 Then
      DelayMS 100
      GoTo START_VENTILEREN
     EndIf
    EndIf   
GoTo START


START_VENTILEREN:

    BIT_0 = 0

    TELLER_1 = TELLER_1 + 1
    
    DelayMS 10
    
    If TELLER_1 > 150000 Then
     GoTo START
    EndIf
    
    WAARDE_1 = ADIn 0
    
    HPWM 1,WAARDE_1,FREQUENTIE
    
    If SPOELEN = 1 Then
     GoTo STOP_VENTILEREN
    EndIf 
    
    If START_VENTILATOR = 1 Then
     BIT_1 = 1
    EndIf
    
    If BIT_1 = 1 Then
     If START_VENTILATOR = 0 Then
      DelayMS 100
      GoTo VENTILEREN_AFBREKEN
     EndIf
    EndIf    
GoTo START_VENTILEREN
     
STOP_VENTILEREN:

    HPWM 1,0,FREQUENTIE
    
    DelayMS 30000
    
    GoTo NA_VENTILEREN
GoTo STOP_VENTILEREN

NA_VENTILEREN:

    TELLER_2 = TELLER_2 + 1
    
    DelayMS 10
    
    If TELLER_2 > 12000 Then
     GoTo START
    EndIf
    
    WAARDE_2 = ADIn 1
    
    HPWM 1,WAARDE_2,FREQUENTIE
GoTo NA_VENTILEREN

VENTILEREN_AFBREKEN:

    BIT_0 = 0
    BIT_1 = 0
    
    If START_VENTILATOR = 0 Then
     HPWM 1,0,FREQUENTIE 
      DelayMS 1000 
     GoTo START
    EndIf
GoTo VENTILEREN_AFBREKEN  
     
End

Zoals je kunt zien in het programma is TELLER_1 de tijd voor het ventileren na een start commando, en TELLER_2 is de tijd voor het na ventileren na het indrukken van de spoelknop. Na het indrukken van de spoelknop stopt de ventilatie voor 30 seconden, en daarna start de ventilator weer op voor twee minuten nadraaitijd op een hogere snelheid.

Je kunt zien dat de waardes voor TELLER_1 en TELLER_2 6000 is voor één minuut. Iedere 10 ms wordt de teller opgehoogd, 6000 x 0,01 = 60 seconden = 1 minuut.

De waardes van WAARDE_1 en WAARDE_2 worden ingesteld via de potmeters, deze waardes bepalen het toerental van de ventilator.

Voor de rest valt er niet veel over het programma uit te leggen, bekijk het eens rustig zou ik zeggen.

De sturing in een kastje

Het geheel is in een kastje gebouwd voor een nette afwerking, zie hieronder.

De sturing ingebouwdDe sturing ingebouwd

De aansluitingen van links naar rechts: aansluiting één is de voeding, aansluiting twee is de sensor van de spoelknop, aansluiting drie is de puls drukker om de ventilatie te starten en te stoppen, en aansluiting vier is de aansluiting van de ventilator.

Links bovenin zie je de twee spindelpotmeters zitten om het toerental in te stellen.

Hier het eindresultaat, zo ziet de besturing er in zijn geheel uit.

Kastje dichtKastje dicht

De afzuiging draait nu ruim twee jaar zonder problemen, en het werkt echt boven verwachting. Als er iemand naar het toilet geweest is ruik je echt niets, dat was voorheen wel anders. De prijs voor alles is ± € 100,- voor de afzuiging en € 199,- voor het UP-100 frame plus toilet en spoel bediening. En je hebt nu een systeem dat volledig automatisch werkt, toerental afzuiging is instelbaar, en de draaitijd en nalooptijd is instelbaar via de software. Het standaard Geberit systeem moet je zelf uitzetten, en er is niets instelbaar.

Dit artikel is geschreven door Lambiek.