Dims til visning af det øjeblikkelige elforbrug
Kun de allermest tungnemme blandt læserne kan have misset det faktum at elprisen er steget voldsomt den seneste tid, så hvad skal man gøre?
Selvforsyning er ikke rigtig en option hjemme hos mig. Jeg fravalgte i sin tid solceller, da mit tag er øst/vest vendt. Vandkraft ville være en oplagt mulighed hvis da ikke min grund var flad som en pandekage uden nogen å. En husstandsvindmølle må jeg nok ikke for kommunen inde i et villakvarter og de ville sikkert brokke sig over andre energikilder også...
Jeg må erkende at der er ikke en snuptagsløsning på at reducere den pris jeg betaler per kWh, så jeg har nok det til fælles med de allerfleste danskere at min eneste mulighed for at spare penge er, at reducere forbruget - ikke mindst i de ekstra dyre perioder.
Med et gasfyr som varmekilde er jeg i princippet i samme grelle situation som med elektriciteten, men her har jeg dog en vis grad af selvforsyning: Jeg er så heldig at jeg som leder har været igennem en række kurser og dermed har jeg en velspækket værktøjskasse med management termer. Der er ikke noget der på en kold dag kan hæve rumtemperaturen som en god gang varm luft!
Nå tilbage til strømforbruget
En nøje analyse har vist at der kan ikke spares så meget som en eneste mikrowatt time i mit kælderlab. Samtlige servere, switches, instrumenter, loddekolber, 3d printere og mit øl-køleskab ligger helt nede i bunden af Maslows behovspyramide. Jeg har efter moden overvejelse derfor besluttet af den øvrige del af husholdningen må udvise solidaritet i denne svære tid og spare på deres elforbrug. For vores fælles bedste, naturligvis.
Et par selvindlysende første skridt var at gennemgå huset for ineffektive forbrugere - TV setuppet bruger omkring 13W i standby. Det er nu blevet til 0W ved at slukke på kontakten. Det var nemme ~300 kr om året der blev sparet for en meget minimal ulempe.
Vi begyndte som alle andre at skifte til LED for mange år siden og har gjort det lidt løbende efterhånden som "jeg kom i tanke om det" og ved udskiftning af defekte pærer. Jeg troede egentlig jeg i dag stort set var all-in på LED, men det viste sig ikke at være korrekt. I sin tid kunne jeg ikke finde LED alternativer som var tilstrækkelig små til at passe ind i alle de eksisterende lamper. Der er naturligvis sket meget på dette felt de senere år, så en tur på internettet gav pote:
Foreløbig har jeg skiftet 6 X 10W G4 "stemningsspots" under køkkenskabene til 0,9W LED, 2 X 50W G9 halogen til 2 X 4,2W i pendlerne over køkkenvasken, samt 3 X 50W AR111 halogenspots til 3 X 7,3W. Samlet giver det en effektsbesparelse på ~275W når de alle er tændt. Mange bække små, og det skal i hvert være et råd herfra: Gennemgå hele hytten. Alle pærer og husk eventuelle stemnings lys udenfor o.l. Nogle af de mere specielle LED pærer kan dog koste en del, så besparelsen er på sigt, snarere end per omgående. I mit tilfælde kostede ovenstående LED pærer godt 800 kr.
Skal vi have omgående besparelse så skal vi ændre vaner. Det kan f.eks. være at sætte vaskemaskinen til at køre når strømmen er billigst, osv. Men det er også et spørgsmål om at huske at slukke lyset i rummet når du forlader det og alle de andre formaninger jeg forsøger at trænge igennem med hos teenageren. Hun har f.eks. en vane med at sætte sig foran TV'et, starte en film og så se en anden film på hendes ipad med TV'et kørende som baggrund..?!? "Ungdommen nu om dage!", som vi gamle r*vhuller har det med at sige...
Så hvordan ændrer man de bestående vaner?
Datteren lagde modstræbende matematikbogen fra sig. "Jamen Far, hvordan ved jeg hvor meget strøm vi bruger lige nu?" spurgte hun og kiggede beundrende op på mig. "joeh.." begyndte jeg, hvorefter datteren fortsatte "Du er jo ingeniør så kan du ikke udvikle en dims der kan vise husets øjeblikkelige effektforbrug?". "Tjoe" begyndte jeg overrasket, da datteren fortsatte: "... og så kan du jo skrive en blogpost til alle de flinke ingeniører inde på ing.dk. Det er vist lang tid siden du har gjort det".
Hvor samtalen muligvis er fiktiv er spørgsmålet særdeles reelt (og det faktum at det er alt for lang tid siden I har hørt fra labbet), for hvordan ved man egentlig hvor meget strøm der forbruges i et givent øjeblik?
Elmåleren viser for det første ikke effekt men energi, og for det andet så befinder den sig som regel gemt inde i et eller andet teknikskab. Hvis vi nu vil have noget mere håndgribeligt stående frit fremme der tydeligt viser effektforbruget, så man kan se konsekvensen når man tænder et apparat?
Efter denne omgang varm luft til at hjælpe i de kolde stuer, nærmer vi os det egentlige formål med denne blogpost: Jeg har lavet en dims!
Eller faktisk to dimser, for før jeg kan vise effektforbruget, er jeg nødt til at måle det. Eller rettere aflæse det.
For vi har jo en elmåler der godt nok kun viser det akkumulerede energiforbrug, men som man sagtens kan bruge til at udlede effekt ved at detektere den LED der blinker 1000 gange per kWh som jeg tror sidder på alle elmålere.
I kan se den her på min elmåler, og linialen holder jeg fordi man dermed kan bruge billedet til at designe en 3d model som kan fiksere en fototransistor foran LED'en. I f.eks. Fusion360 kan man importere et billede som canvas og kalibrere størrelsen med et kendt mål. Det gør det supernemt at designe noget der skal interface mekanisk.
Jeg udnytter at rundt om det IR øje man kan bruge til "officiel" kommunikation med elmåleren er der en metalring som man kan hæfte til magnetisk. Her er den første prototype jeg designede. Der er meget belejligt et par små taps på elmåleren som kan bruges til at orientere sensoren præcist. Den valgte magnet er overkill, men det var hvad jeg lige kunne finde.
Hjernen i foretagenet er en ESP8266, monteret i en 3d printet kasse, som jeg ikke lige har fået lavet færdig. Så den hænger og dingler i ledningen fra fototransistoren. Kender jeg mig selv ret, så forbliver det sådan de næste mange år.
Koden er ret lavbanal. Det er blot en interrupt service routine som trigger ved et "blink" og registrerer tiden der er gået siden sidste blink. Det omregnes så til aktuel effekt og værdien skrives via wifi til en database på mit LAN gennem et simpelt API. Jeg ender så med en tabel med {timestamp,øjebliksværdi}. Den nyeste værdi viser det nuværende forbrug, og hvis man akkumulerer datapunkter i tabellen over tid så giver det energiforbruget. F.eks. per time eller døgn eller hvad man nu har lyst til at vise. Her et par eksempler:
Effektgrafen er i øvrigt interessant at kigge lidt nærmere på. Zoomer vi til et tidspunkt om natten kan man se "baseline forbruget", og ikke mindst at der er en del at hente. Det ligger omkring 500W, hvilket jeg synes lyder af meget, så jeg skal på jagt efter strømslugerne.
Spidserne der kommer med omtrent 30 minutters interval tror jeg er min Quooker, som jeg iøvrigt skal have overvejet om skal slukkes. Det er et eksempel på et ret beset unødvendigt strømforbrug, men til gengæld en stor bekvemmelighed, så her skal der foretages en afvejning. En almindelig elkedel bruger også energi og man har en tendens til at koge mere vand end nødvendigt, men jeg vil umiddelbart tro at det ville give en besparelse at slukke Quookeren. Hvis jeg får tid kan det være jeg laver en praktisk måling af Quookeren i et døgn, og så en elkedel i et døgn, bare for at få syn for sagen.
Selve den mobile dims der kan vise effektforbruget har jeg designet som et "ur" med en arm der peger på det aktuelle forbrug. Her i slukket tilstand:
Og her når den er tændt:
Og hvis effektforbruget er over 3,5 kW
Uden på nogensomhelst måde at iøvrigt forsøge på at sammenligne mig med Jacob Jensen, så er jeg inspireret af Beomaster designet fra 80'erne med måden teksten lyser gennem den sorte flade. Det er faktisk ret simpelt at gøre. Når man ekstruderer 3d modellen, så lad tykkelsen ved teksten være meget tynd. Det afhænger sikkert af printermodel, plastictype og farve. I mit tilfælde så er tykkelsen 0,2 mm ved bogstaverne, og så er modellen printet med fronten nedad på en helt ren glasplade, hvorved den får den meget flotte skinnende overflade.
Hvis vi kaster et blik ind under skørterne kan man genkende den samme ESP8266 som jeg brugte i sensoren. Den hvide ring er et delvist vellykket forsøg på at lave en diffusor/reflektor som giver en nogenlunde ens lysstyrke over alle tallene.
Viser-armen drives af en 28byj-28 stepper med en ULN2003 som driver. Resten er step-down til 5V og step-up til 12V til LED strip'en, samt et par MOSFETs til at kontrollere LED strippen. Herligheden drives af et par 18650 celler og batteriholderen er designet som en integreret del, hvor plasticen virker som fjeder til at holde batteripolerne presset mod lederne. Designet bærer præg af at jeg oprindelig tænkte det som et "ur" der skulle hænge på væggen. Derfor kun to celler (=8,4V). Men jeg skiftede mening midtvejs og besluttede at enheden skulle kunne flyttes rundt. Det rette ville have været at redesigne til 3 celler (=11,2V) og placere dem i den buede bagende hvor der er masser af plads. Derved kunne jeg have sparet step-up forsyningen. Men jeg blev ramt af dovenskab.
Softwaren er simpel. Jeg poller i et uendeligt loop et API gennem wifi som returnerer seneste sample og parser den til en passende vinkel på stepper motoren. Hvis værdien overstiger en tærskelværdi, skifter jeg LED farven til rød.
Den virker efter hensigten. Det er lærerigt at observere hvordan viseren skifter løbende, og det har allerede afstedkommet et par gode snakke med familien.
Der er dog plads til forbedring - selvom jeg har forsøgt at lave skalaen ulineær så er "dynamikområdet" så stort at det er svært at se effekten af en enkelt pære. Hvis jeg skulle lave et nyt design så ville jeg overveje at lave en dynamisk skala, som flytter sig efter den øjeblikkelige visning. F.eks., hvis øjebliksforbruget er P ville jeg vise [P-500 : P+500]. Det kunne måske gøres ved at udskifte de "hardcodede" tal i designet til rektangulære felter som stadig er meget tynde og så placere 7 segment LED displays derunder. Det ville give mulighed for et større viserudslag ved små ændringer. Eller man kunne gå all-in og selv implementere 7 segment displays direkte embedded i 3d designet.
Det var mit bud på en samtale-facilitator som kan bruges til at øge husholdningens opmærksomhed på hvor meget strøm vi bruger. Jeg har lavet en video hvor jeg viser den i aktion. Se med her:
