Hinter dem Kühlschrank muss Luft zirkulieren können.
Dem Kühlschrank wird zu warm
Trigano, der Konzern, dem Caravelair und Sterckeman gehören, baut gerne die Kompressorkühlschränke von Indel Webasto aus Italien ein. Der Hersteller ist auf Geräte für den maritimen Einsatz spezialisiert, hat also kein Problem mit rauen Umgebungsbedingungen: Schlingern, Gieren und Stampfen - alles Dinge, die einen gasbetriebenen Kühlschrank gerne aus dem Tritt bringen.
Damit die Küchenzeile aber nicht zu tief wird, hat man
a) auf den in der Anleitung geforderten Lüftungsquerschnitt verzichtet
b) keine Abluftgitter verbaut, welche die erwärtme Luft aus dem Caravan befördern.
Als Folge heizt sich die Luft hinter dem Kühlschrank stark auf und kann nicht durch natürliche Konvektion an den Kühlrippen entlang fließen.
Die erste Idee, einfach einen einfachen Lüfter im Bereich unter dem Kühlschrank einzubauen habe ich recht zügig wieder verworfen. Zum einen vergisst man schnell, den Lüfter einzuschalten, wenn man ihn bräuchte. Und genauso vergisst man ihn wieder auszuschalten. Außerdem fehlen mir sowieso noch einige Temperaturfühler im Wohnwagen, mit denen ich aus der Ferne ein paar Daten erfassen und auswerten kann.
Die Anfänge
Begonnen habe ich mit einem Testaufbau für einen Lüfter und einen Dallas DS18B20 Temperatursensor um erst einmal die Technik zu verstehen.
Der Sensor wird hinten und oben an den Kühlrippen des Kühlschranks befestigt. Meldet das System eine höhere Temperatur, werden die Lüfter, die hinter der unteren Schublade versteckt sind, langsam gestartet. Je höher die gemessene Temperatur steigt, desto höher wird der PWM Regler eingestellt , die Lüfer drehen schneller.
Nachdem die Kommunikation mit dem Sensor und die Steuerung eines Lüfters funktionierte, ging es an die nächste Herausforderung: Die Überwachung des Ventilators. Denn was nutzt die beste Regelung, wenn der Motor kaputt ist? Auch das ist auf dem Papier einfach. In PC-Lüftern mit vier Anschlüssen ist ein Hall-Transistor, der 2 mal pro Umdrehung durchschaltet. Hätte ich hier die richtige Vorbeschaltung direkt gebaut, hätte jeder Lüfter mir ein Tacho-Signal geliefert.
Links das Netzteil, rechts der ESP32, oben die Anschlüsse für die Temperaturfühler und unten die für die Lüfter.
Vom Testaufbau zum Prototypen
Nachdem der erste Aufbau funktionierte und die nötige Verdrahtung klar war, konnte ich das System skalieren.
Die Idee:
Das System unter dem Kühlschrank besteht aus fünf Lüftern. Diese sind in zwei Gruppen zu jeweils 2 Stück und einen einzelnen eingeteilt. Je nach Höhe der Temperatur steigt nicht nur die Drehzahl, es werden auch immer mehr Ventilatoren eingeschaltet. So das am Ende ein ziemlich starker Luftstrom jede Hitze hinter dem Kühlschrank herausholt.
Es können bis zu 5 Temperatursensoren angeschlossen und deren Daten verarbeitet werden. So wird nicht nur die Temperatur am Wärmetauscher, sondern auch die unter dem Wohnwagen und im Kühlschrank überwacht.
Die Elektronik ist mit Steckern versehen werden um sie im Bedarfsfall zügig überarbeiten zu können, ohne alles möglichen Verbindungen losschrauben zu müssen. Eine Lektion, die mir an der Relaisplatine der Raspberry Pi noch Arbeit bescheren wird.
Beim Testen kamen keine richtigen Daten von den Tachogebern der Lüfter. Grund dafür war ein Schaltungsfehler, den ich eingebaut hatte und der die Open-Kollektor Ausgänge der Hall-Transistoren gegrillt hatte. Mit Hilfe eines Oszilloskops und eines neuen Lüfters konnte ich den Fehler zwar in der Schaltung beseitigen, für die eingebauten Lüfter war es aber schon zu spät. Wenn diese einmal ganz kaputt gehen, wird es bei den Ersatzgeräten dann funktionieren.
Kommunikation
Jetzt wurde es spannend. Wie sollte das System angesteuert und überwacht werden? Hier kommt wieder einmal das Steuerungssystem von Victron Energy ins Spiel. Es ist relativ einfach, den ESP32-Controller mit dem WLAN im Wohnwagen und MQTT als Kommunikationsprotokoll beizubringen. Freundlicherweise geht das in einem Softwaremodul. Und so kann das gesamt Modul über das Handy gesteuert und überwacht werden.
Besonders gespannt bin ich auf die Messdaten der Temperatursensoren.
Folgende Positionen sind derzeit angedacht:
- an der Rückseite des Kühlschranks
- im Kühlschrankfach
- im Eisfach
- am Solarregler
- unter dem Wohnwagen
Da diese Informationen dem Gesamtsystem zur Verfügung stehen, können damit bei Bedarf auch Heizung und Klimaanlage gesteuert werden.
Sollte es sich also zum Beispiel herausstellen, dass der Kühlschrank nicht mehr rückgekühlt werden kann, weil es im Wohnwagen einfach zu heiß ist, kann eine Warnung versendet und im “Notfall” die Klimaanlage eingeschaltet werden.
Oder bei Frostgefahr schaltet sich selbstständig die Heizung auf 8 Grad. Sollte dabei das Gas zur Neige gehen, wird Alarm gegeben und nach Bestätigung auf Elektrobetrieb umgestellt.
Hier muss erst mal wieder Ordnung rein, bevor es weiter geht.
Dieses Abteil ist damit dann aber endgültig voll.
Oben die fünf Lüfter, welche die Rückseite des Kühlschranks mit frischer Luft versorgen.
Links die beiden Laderegler für Dach-PV und Solartasche.
Rechts die RaspberryPi mit Relais-Karte, hier läuft ein VenusOS von VictronEnergy und übernimmt die Kommunikation zwischen allen Komponenten
Dazwischen, noch ohne selbstgedruckes Gehäuse die Lüftersteuerung.
Einbau
Die Lüfter sollen den Bereich hinter dem Kühlschrank mit frischer Luft versorgen. Zum Glück gibt es unter dem Kühlschrank einen Bereich, der durch eine Radeinhausung für den Möbelbau versperrt ist. Dort hatte ich schon früher die Laderegler der Solaranlagen eingebaut. Und hier sollten nun auch die Lüfter und deren Steuerung hin.
In dieses von mir liebevoll “Aviation Compartment” genannten Bereich zog in diesem Zuge auch die Raspberry um, die als Herzstück der Wohnwagen-Automatisierung dient und alle Komponenten mittels MQTT verbindet.
Das hieß natürlich, alles einmal komplett auseinanderrupfen und neu verdrahten. Dabei sind auch einige überflüssige Meter Ladeleitung über Bord gegangen. Denn so wie es jetzt ist, wird es erst einmal bleiben.
Jeder der fünf Lüfter hat einen eigenen Strömungskanal, der bis zur Rückwand immer schmaler wird. So werden schon bei geringen Drehzahlen gute Strömungsgeschwindigkeiten erzeugt und die Luft entweicht nicht einfach durch den stehenden Lüfter daneben.
Die Lüfter sind mit Antivibrations-Verbindern montiert. Man hört sie tatsächlich überhaupt nicht.
Über die Eingangsparameter kann er eingeschaltet und parametriert werden.
Diese bietet auch schon ein einfaches Frontend mittels dem man die Lüftersteuerung lokal ansprechen kann.
Die Drehzahlen sind natürlich völliger Nonsens, ich hab ja schließlich alle Hall-Transistoren gegrillt!
Bedienung
Eigentlich könnte an dieser Stelle Ende sein.
Der ESP32-Microcontroller ist programmiert und versieht hinter der Schublade einfach seinen Dienst.
Aber man will doch auch wissen, was passiert und die Daten vielleicht für weitere Aufgaben nutzen. Dafür ist die MQTT-Schnittstelle da. Über diese können Daten gesendet und empfangen werden.
An diese Schnittstelle docken sowohl die NodeRED-Instanz auf der RaspberryPi, als auch die HomeAssistant Integration an.
Eigentlich jedes System, dass in der Lage ist, dieses Protokoll zu sprechen, kann angeschlossen werden.
Downloads
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refrigerator_fans.ino 28 KB
Programm des ESP32 Controllers in Arduino
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Node-RED_MQTT.json 19 KB
Node-RED Flow welche die Datenverbindung zum Controller der Lüfter bereitstellt
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Node-RED_Dashboard.json 27 KB
Node-RED Flow welcher die Lüfter und deren Steuerung auf dem Dashboard darstellt