Med hjälp av några få komponenter så är det enkelt att ha koll på hushållets aktuella effektförbrukning. Inga µ-processorer behövs, bara en enkel logikgrind 4093. Vi har en värmepump som tar ca 3kW. Och innan har man aldrig märkt att varmvattenberedaren "tar ström". Men det märks direkt efter man spolat i kranen! Energin rinner helt synbart ut i avloppet. Ca 4,5mA tar kortet. 100µA instrumentet har här graderats med ny skala utskrivet på papper och limmats ovanpå den gamla skalan.

Analog kretslösning

Det enkla schemat. Ursprunget är hämtat ur boken "501", projekt 279, varvräknare för dieselmotorer. Kretsen drar ca 4,5mA. Eftersom "fototransistorn" är väldigt högohmig så satte jag en OP för att driva signalen i den 25 meter långa kabeln. Vårt mätarskåp står vid tomtgränsen. Innekretsen placerades direkt vid instrumentet. Det kan bli lite labbande med komponentvärdena för att passa sin egen mätare.

Vi har 16A huvudsäkringar, och teoretiskt kan vi då ta ut 400V×16A×1.732=ca 11.000W=11kW. Då kan det vara lämpligt att gradera instrumentet till 0 - 10kW. Med vår mätare med 10.000 pulser/kWh × 10 = 100.000 pulser/timma vid 10kW. Dividerar vi 100.000 med en timma (3600sekunder) så får vi frekvensen ungefär 28Hz. Med den frekvensen blinkar lysdioden på elmätaren vid 10kW effektuttag. Med hjälp av en pulsgenerator inställd på 28Hz kan instrumentet kalibreras på bänken innan montage. P1 trimmas till max utslag på instrumentet vid 10kW/28Hz.

Hur funkar det?? Pulserna från mätaren kommer in via C2, N1 snyggar till pulsen så att det blir skarpa flanker. N2 + N3 är en monostabil vippa som skapar en puls med bestämd längd, varje gång en puls kommer in på N1. Längden på den monostabila pulsen bestämmes av C5. Långsamma mätare(under 10Hz maxfrekvens) behöver ca 100nF, annars prova med 10nF. N4 driver instrumentet. och med P1 så bestämmes maxutslaget för en uträknad maxfrekvens från just den aktuella el-mätaren. C7 lugnar ner instrumentet. Utgången på N4 är en så kallad PWM signal. (Puls With Modulated). Det är avståndet mellan de monostabila pulserna som bestämmer utslaget på instrumentet. Medelvärdet blir lugnare med C7, men...det blir liksom "sirap" i instrumentet om C7 är för stor. När mätaren är nära "0" kommer pulserna mer sällan och då gungar mätarnålen lite i takt med inkommande pulser.

Avläsningen är helt beröringsfri. Fäste kortet på en Al-vinkel som sitter med kardborreband i skåpsidan. Det är ca 5mm luft mellan elmätaren och sensorkortet. Helt beröringsfri avläsning. Elbolaget skall inte kunna klandra mig för att manipulera med mätaren.

Under testningens gång så gick projektet igenom olika stadier...som jag samlat här...

Spika ihop din egen effektmeter

Med några enkla handverktyg går det att fixa sin egen effektmätare...vi spikar den på en brädstump! Får förfrågningar om kretskort...men jag har inte gjort något, spiktestade direkt, och har här justerat till den slutliga varianten. Ladda ner printprogrammet och ritningen längre ner, så kan ritningen skrivas ut i skala 1:1.

Börja med att fästa "hårdvaran!" Klistra byggmallen på en lättspikad brädbit. Slå i spikarna (nubben), skruva fast 'sockerbitarna' och dra de fasta trådarna. Skala av vanlig kopplingstråd, spara isoleringen till senare.

Förbind benen 6-10-12-13 på undersidan av IC-sockeln, böj dem inåt, det blir enklare. Använd en tunn tråd från kopplingstråden.. Böj de andra benen lite svagt uppåt, så blir det lättare att löda dem.

Sen "mjukvaran". Lite trångt, men det går. Två mässingsplåtar ska hålla instrumentet.

Placera lysdioden i "luften" Isolera vissa ben med den avskalade isoleringen från kopplingstråden.

Spänningsstabben 7805, 5V, ena benet direkt till kopplingsplinten.

Sensorn är samma, med BC550, som är beskriven längre upp. Testa kan du göra genom att använda din fjärkontroll till TV:n! Den avger infrarött ljus. Kolla på fjärrkontrollen genom din digitalkamera, då ser du att den blinkar. Här utrustad med ny skala, som är klistrad på baksidan av ordinarie skalplåten.

Med hjälp av denna viewer (nedladdas från ABACOM) och denna ritning,(högerklicka och spara), så kan du skriva ut ritningen i exakt skala 1:1 på din egen skrivare

Ni som inte vill bygga själva kan titta på denna lösningen och slanta upp 2500:-

Testar med PIC-processor Digital/Analog lösning!

Tänkte kolla om det går att använda en PIC-processor tillsammans med ett vridspoleinstrument. PIC-processorn 12F683 har inbyggd PWM-funktion. Då behövs inte många komponenter, och det skulle gå att avläsa även de långsamma 1000-pulsers elmätarna. Problemet är att skapa sig en linjär funktion som kan läggas ut på processorns PWM-utgång. PWM, Puls Width Modulation, är en funktion där processorn varierar PWM-pulsens längd, då får vi en 'analog' utgång som kan kopplas till ett vridspolenstrument. Om vi börjar att räkna på en 10.000 pulsers el-mätare så får vi vid 10kW en pulsfrekvens av lysdioden från el-mätaren på ca 27,77Hz alltså.. under en sekund ca 28 pulser. Med formeln T=1/f... T=1/27,77 får vi fram att det är 0,036 Sekunder (36mS) mellan pulserna vid max effekt, 10kW. Sen blir det längre mellan pulserna vid lägre effektuttag. Formeln T=1/f är ingen linjär funktion! Får försöka kom runt den problematiken. PWM- funktionen i PIC-processorn jobbar med 10 bitar, mellan 0...1023, 1024steg. Men det går oxo bra med 8 bitar, 0...255, 256 steg...vilket ger en upplösning på 10000W/256=39 watt/steg. För att få en linjär funktion till PWM-styrningen så bearbetar processorn hur många gånger den hinner med att räkna en intern 1mS puls mellan inkommande pulser från el-mätaren. Därefter divideras talet 9216/med det räknade mS-pulstalet för att få PWM-värdet. ??? 36mS×256=9216. Vid max effektuttag, 10kW, hinnes det att räknas till 36 mS-pulser. 9216/36=256 = max PWM-värde. Och om effektuttaget är under 39W så blir det över 9216 räknade pulser. T.ex. 9216/9500= 0.96 och avrundas till 0 till PWM-värdet. För 1000 pulsers el-mätare blir det 92160/mS-pulstalet=PWM-värdet. Det är 360mS stegtid där. På labbänken funkar detta nu.

Nu har jag testat programmet några dagar och det ser ut att funka, både för 1000-pulsers mätare och 10.000-pulsers. Fick låna en fototransistor för test, och den funkar med 25 meter kabel till elskåpet med enbart processorns interna pullup-motstånd. Undrar hur det ser ut efter ett åskväder??? Borde kanske vara lite skydd där. Den som är intresserad kan tanka ner PIC-programmet, finns här. Kom gärna med förbättringar!

Det är inte många komponenter. De flesta är runt strömförsörjningen. Lysdioden blinkar i samma takt som inkommande pulser från mätaren. Den kan uteslutas. Jag hade den vid utveckling av programmet för att mäta tider och pulser med oscilloskopet. Om bygeln "test max freq" sättes så ges max ut på pwm-utgången som hjälp att justera in instrumentet till max med P1. Det är all justering som behövs. Testprogrammet visar även 100%, 75%, 50%, 25% , 10% och 0% utstyrning i en cykel så man kan verifiera sitt intstrument om det visar sanningen. Med den andra bygeln väljes 1000/10000 pulsers mätare.

Fältprov i köket

Här har jag kopplat upp PIC-processorn parallellt med den analoga och kontrollmäter med oscilloskopet bland julpyntet.. Pulsfrekvensen × 0.36 ger effekten direkt. 2,87Hz × 0,36 ger 1,03kW.. Det ser ut att stämma.

Provkopplingen

Provkopplingen med 12F683. Den processorn har en PWM-utgång som kan driva t.ex ett vridspoleinstrument.

Nytt kretskort

Efter lite grundtestning så togs ett nytt kretskort fram, som direkt kan skruvas fast på ett visarinstrument.

Sensorkortet

Det nya sensorkortet med en fototransistor WP7113P3C (Electrokit). Hos mej är det 25 meter kabel mellan elskåpet och mätaren. Strömmen till fototransistorn kommer från det inbyggda "pullup" motståndet i PIC-kretsen. Jag fyllde upp med häftmassa runt fototransistorn för att spärra för ströljus.

Digitaliserad med analogt instrument

Då har effektmätaren hos Apell's blivit digitaliserad med analogt instrument! Står i köksfönstret, och frun har järnkoll på visaren! Det är -2,3C utanför och värmepumpen ser inte ut att vara fullt utnyttjad. Är det inte vackert med ett visarinstrument... mot fladdrande siffror i en display? Men visst, digitala siffror är noggrannare. Ett vridspoleinstrument är en mekanisk konstruktion som har några % felvisning. Och gamla surplusinstrument som har skramlat runt i lådor kan ha tvivekaktig noggrannhet. Electrokit kommer att ta fram ett "kit" till den här konstruktionen.

Här har jag modifierat ett stort 100µA instrument med inbyggd belysning. Lamporna byttes mot 6 st varmvita lysdioder. Vid testning av olika instrument så kunde det konstateras att flera var olinjära. De hade nog fått stryk i mekaniken. Upp till 5mA instrument fungerar klockrent. Med ett 10mA instrument så orkade inte PIC:en styra ut linjärt.

Arduino.

En uppdatering av systemet för användning av skolprocessorn Arduino

Det behövs inte så mycket runtomkring en Arduino för att avläsa elmätaren. Det mesta ligger i programmet som du kan hitta här.

Vidareutveckling

När man ändå har anslutet en processor så är det enkelt att lägga till lite komponenter...

Har man inget visarinstrument så går det utmärkt att använda ett RC-servo. Sätt en sticka på motoraxeln o tillverka en skiva som visartavla!

Effekten kan även visas på en OLED display!

Programmet för detta hittar du här.

Instrumentet har stått några år nu och blivit blekt...

OLED displayen hänger fortfarande profisoriskt efter alla dessa år.

Här har jag använt ett microkort, men det har samma funktioner som det stora UNO-kortet. Till höger sitter powerkortet som matas med 12V.

Längst bort på plattan sitter korten för styrning av belysningen i instrumentet. Ett fotomotstånd och en transistor för drivning av vita lysdioder i instrumentet.

Mäta elnätets 50Hz!

Main frequency monitoring

När vi ändå håller på med Arduino, så kan vi mäta elnätets frekvens! Den varierar mer än man kan tro.

Svenska kraftnät har här en hemsida som visar statusen på elnätet, men tyvärr så släpar uppdateringen, förstår inte varför de inte kan lägga ut frekvensen i realtid? Dessutom köper de mätvärdena från Norge!

Tyskarna är mer nogranna, de lägger ut all data i realtid, till och med fasfelet. kolla här.

Enkel provuppkoppling

I startkiten till Arduino följer ofta med det lilla servot SG90. Och tre skarvtrådar behövs mellan servot och Arduinon.

Testkoppling

Uppkopplingen för test. En stump (30cm) i port 8 som antenn. Arduinokortet är en kineskopia. Servoarmen visar nu frekvensen, rakt upp är lika med 50,0 Hz.

Vi behöver inte ansluta oss till elnätet, utan vi sniffar upp lite av det 50Hz brum som omger oss i luften. El-allergikerna har kanske rätt?? Så vi behöver inte riskera att kladda på några farliga elledningar! Arduinon drives med en vanlig telefonladdare med 5V. Ett enkelt projekt att börja leka med Arduino! Helt ofarligt.

En trådstump i port 8 räcker för att sniffa upp frekvensen i luften. Programmet mäter hur lång tid det tar att räkna in 50 pulser, och kalkylerar sedan frekvensen med tre decimaler.

Antingen tar man ett visarinstrument, eller ett RC-servo som display. De häringa små Microservona tar så lite ström att de går att driva dem direkt från Arduinokorten. Som visare har jag använt en glasspinne! Servot är ingen precisionspryl. Programmet anbefaller servot att gå till en vinkel mellan 0° till 180°. 0° - 90° - 180° stämmer inte exakt. Man får inte allt för 9:- kronor från Kina. Jag har limmat visaren så att 90° blir "rätt". Det blir en indikering var frekvensen ungefär ligger, inte med tre decimaler precis. Den som är mer nyfiken får koppla en display till Arduinon och få frekvensen med tre decimaler.

Visaren rör sig nästan som en vindrutetorkare! Svenska Kraftnät har nog ett litet helsike att hålla frekvensen, nu när alla vindkraftverken puttar ut kraft efter hur vindpustarna kommer. Den enda större reglerverkan har de via vattenkraften!

Nu kan du följa nätets frekvens, på mornarna brukar nätet vara belastat och frekvensen sjunker. Börjar frekvensen närma sig 49,8Hz så är det dax att leta fram ficklampan innan strömmen går på grund av överbelastning!

Programmet hittar du här. Spara ner och öppna i Arduinoprogrammet. Doctor Weber har gjort grundprogrammet, jag har anpassat det till servovisningen.

Bygga ett frekvensinstrument

Här är det en Arduino Nano som användes. Den räcker gott till. Endast två portar användes. Antenn och servostyrningen.

Ett 12,5 mm hål i frontpanelen samt lite smältlim håller det lilla servot på plats. Visaren är oxo smältlimmad på en av tillbehörsarmarna.

4093 kretsen för stabilare triggning, är hjälpligt monterat med smältlim. Antennen är här en avlagd teleskopantenn. 18 mars 2020.

Min panel!

Dyr ström

Farbror Joakim hatar utgifter... han har koll på strömmen...

Hur många av oss heter inte "FRIEDLAND"? Det står så iallafall på tryckknappen utanför dörren. Oftast belyst med en liten lampa.

10 kronor/watt/år

Så mycket kostar det att kontinuerligt att ha grejer inkopplat... en väckarklocka kanske??

Tryckknappen är kopplad till en transformator och en "Ding-Dong" eller en ringklocka av något slag.

Jag får många mail angående effektmätaren. Anders, SM6WLH, som sände mig bilderna, berättade att när han var ung och sålde tidningar, så fungerade inte dörrklockan i ett av husen. Han fick banka på dörren eftersom farbrorn hade stängt av ringledningen! Varför? Jo, transformatorn tog 5 W i tomgångsström från elnätet. Och? Om vi nu räknar lite på detta. Strömmen kostar idag ca 1.50 kr/kWh med alla avgifter och abonnemang. Om 5 W är inkopplat kontinuerligt så har vi 365 dagar × 24 timmar = 8760 timmar/år och detta gånger 5 W = 43800 Wh… 43,8 kWh × 1,50 kr = 66:- kr/år!! Detta har ni nog aldrig tänkt på? Anders gick till verket och kontrollmätte sin transformator. Den tog 2,34 W inklusive den lilla lampan i tryckknappen, vilket ger ca 31:- kr/år. Det kanske blir billigare med batterier? (Utan belyst tryckknapp). Batterier håller i många år om inte alltför många försäljare springer på dörren. En ringklocka kanske?

Hur många klockradio, TV, telefonladdare, ADSL-modem, routrar, rörelsedetektorer i lampor osv. är det inte som är inkopplade kontinuerligt? Ta en titt runt i hushållet! Det sitter en sladd i de flesta vägguttagen.

Överslagsmässigt så kostar varje kontinuerligt inkopplad watt c:a 10:- kr/år. Lägg handen på apparaterna. Är de ljumma så drar de "mycket" ström!

Transformatorer skall vara beräknade med tillräcklig järnkärna och rätt antalet varv med koppartråd för att hålla nere tomgångsströmmen. Men tomgångsströmmen belastar ju inte tillverkaren utan den får vi betala. Så för att tjäna (mycket) pengar så tummar tillverkarna lite på beräkningen. Med lite mindre kärna och färre antal varv med koppartråd så blir produkten både lättare och "billigare". Dessutom - gamla transformatorer är beräknade med 220 V. Numera är spänningen uppåt 240 V i väggarna.

Larm för överström

Steget är inte långt att lägga in övervakning för överström. Här sitter en summer och utgång för 12V relä. Summern störde systemet så jag har bytt den till ett relä.

Larmnivån justeras med trimpotentiometern. Lite hysteres har lagts in för att få ett distinkt omslag.

I verkligheten

En bekant har en firma som förbrukar massor med ström. Och emellanåt förbrukas det mer än vad abbonemanget har tecknats för..380kW. Och det kostar en bättre begagnad bil varje gång tariffen överskrides!

De fick nys om mitt projekt, så jag snabbfixade några kort. Problemet här var att maxfrekvensen på den blinkande lysdioden är 7.22Hz. Som Karlskronabo sa jag att det gaur inte. Historien är den att i västra blekinge så säger man till, så blir arbetet utfört...därför att det är 'tesagt'. Men i östra Blekinge så gnälls det och man svarar att det gaur inte...fast det är 'tesagt'.

Jag började att labba lite med komponenterna för denna låga frekvens, och det blev bättre och stabilare än jag trodde..

Nu var det läge att prova larmkretsen för överström. Med hystereskoppling så klarades även den låga gungande frekvensen. Ett bilrelä skruvades fast. Ringklockan under arbetar med 24V=, 200mA.

Oljud

En ringklocka av den tyngre (10kg) modellen installerades. Den låter som inkallning till gudstjänst! Och har redan gjort tjänst ett flertal gånger, så denna utrustning betalar sig snabbt. Nu får installationen göras om till ett mer proffsigt utförande.

return

Logga effektförbrukningen

Hur man läser av de nya elmätarna och får effektförbrukningen i kW på ett visarinstrument.

Ha koll på effektförbrukningen