Obliczanie poboru prądu.

Wielu z Was zapewne zastanawiało się ile prądu "pożera" nasz wspaniały sprzęt. W dobie rosnących cen za energię elektryczną nie jest to wcale bez znaczenia. Tym bardziej, że sprzęt komputerowy jest coraz bardziej doskonalszy, nowocześniejszy, a co za tym idzie i bardziej wymagający na zapotrzebowanie energii.

Większość z Was pewnie nie będzie sobie zaprzątać tym problemem głowy, gdyż, albo rodzice płacą rachunki, albo jesteście na tyle zamożni, że wydanie "paru groszy" na rachunek za prąd nie będzie dla Was żadnym obciążeniem. Jednak z doświadczenia wiem, że Polacy to biedny naród i większość ludzi liczy się z każdym "groszem".
Ten artykuł kieruję przede wszystkim do osób, którym nie są obojętne rachunki i do osób, które po prostu chcą wiedzieć jakie zapotrzebowanie jest naszego sprzętu.

A więc do dzieła...
Aby zmierzyć pobór mocy dowolnego sprzętu elektrycznego, należałoby się zaopatrzyć w specjalny miernik tzw. Watomierz. Jednak wysoka cena tego urządzenia z pewnością zniechęci niejednego. Pozostaje mi więc posłużyć się pomiarem w sposób amatorski, i co ważniejsze, dostępny dla każdego.
Każdy zapewne ma w domu, na korytarzu lub w piwnicy licznik energetyczny. Jak wiemy, wskazuje on ilość kWh [kilo-Wato-godzin]. Również na każdym takim liczniku znajduje się informacja o ilości obrotów, po której następuje pełna kWh, np. 1 kWh = 375 obr. Niestety, ze względu na różne typy liczników, ilość obrotów może się różnić. Nie stanowi to jednak większego problemu, gdyż obroty z naszego licznika podstawimy do wymyślonego przeze mnie wzoru:

MOC_POBORU = cząstkowa_liczba_obrotów / ilość_obrotów_licznika
ilość_obrotów_licznika – tu podstawcie wartość, jaka znajduje się na Waszym liczniku energetycznym, np. 375 obr

Zajmijmy się teraz cząstkową_liczbą_obrotów, którą należy obliczyć na samym początku. Jest to innymi słowy niepełny obrót licznika jaki został zmierzony w określonym czasie. Jak wiemy jednostkę kWh mierzy się w godzinach. Innymi słowy 1 kWh oznacza, że każde urządzenie o mocy 1000 WAT i działające przez 1 godzinę powinno pobrać 1 kW. W naszym przypadku nie wiemy ile nasz sprzęt pobiera WAT, a więc jest to niewiadoma, którą musimy obliczyć.
Do tego celu posłużymy się stoperem (np. znajdującym się w prawie każdej komórce) oraz licznikiem energetycznym. Zanim jednak cokolwiek zrobimy, musimy wszystkie urządzenia znajdujące się w naszym domu wyłączyć. Najlepiej bezpośrednio z gniazdka. Również telewizory, DVD, listwy przepięciowe, itp. powinny być wyłączone z „czuwania” (czerwona kontrolka lub o innym kolorze powinna być zgaszona). Ważne jest, aby licznik całkowicie stał! Dzięki temu nasz wynik będzie bardziej dokładny.

Przystępujemy do pomiarów:

Gdy już wszystko wyłączyliśmy, uruchamiamy komputer oraz wszystkie urządzenia z nim związane (te, które podczas normalnej pracy czy zabawy są włączone). A więc: monitor, wzmacniacz, modem, ewentualnie drukarka, itp. Pozwoli to nam na zbadanie całkowitego obciążenia sieci energetycznej.
Kolejnym krokiem będzie pomiar obrotu licznika za pomocą stopera. A więc udajemy się do naszego licznika energetycznego i w momencie, gdy pasek koloru czarnego (przeważnie czarnego) na pierścieniu obrotowym zrówna się z małą strzałką znajdującą się w centrum licznika – włączamy nasz stoper. Możemy również ustalić sobie, że stoper będziemy zawsze włączać, gdy dokładnie środek (połowa) tego paska zrówna się ze strzałką. Następnie czekamy, aż pierścień zrobi pełny obrót, czyli oczekujemy na moment ponownego zrównania się czarnego paska ze strzałką. Ważne jest, aby włączać i wyłączać stoper zawsze w tej samej pozycji czarnego paska. Następnie zatrzymujemy nasz stoper i zapisujemy wynik na kartce (minuty, sekundy, setne sekundy). Możemy również dokonywać kolejnych pomiarów (bez zatrzymywania stopera) dzięki funkcji równoległego pomiaru (większość komórek to ma).
Takich pomiarów dokonujemy od 5 – 10 (im więcej, tym pomiar dokładniejszy). Każdy wynik skrupulatnie zapisujemy.

Kolejnym krokiem będzie obliczenie średniej zmierzonych czasów. Posłużmy się tutaj przykładowymi pomiarami, np.:

1. 0:56.82 - 57 s = 57 s
2. 1:55.37 - 115 s = 58 s
3. 2:55.87 - 176 s = 61 s
4. 3:56.25 - 236 s = 60 s
5. 4:57.07 - 297 s = 61 s
6. 5:56.94 - 357 s = 60 s
7. 6:57.63 - 418 s = 61 s
8. 7:57.75 - 478 s = 60 s
9. 8:58.33 - 538 s = 60 s
10. 9:58.95 - 599 s = 61 s

Mamy tutaj 10 pomiarów dokonanych za pomocą stopera w sposób równoległy, czyli pomiar zapamiętywany był „jeden za drugim”. Każdy czas należy przeliczyć na sekundy, a następnie obliczyć różnicę pomiędzy czasami. A więc dla powyższego przykładu:

1. 0:56,82 – setne sekundy zaokrąglamy do pełnej sekundy (umownie, każde 50 i więcej setnych sekund podbijamy w górę) co daje nam 57 sekund i 0 minut.

2. 1:55,37 – setnych sekund nie podbijamy, natomiast minuty zamieniamy na sekundy:
1 minuta = 60 sekund i do tego dodajemy 55 sekund. W wyniku otrzymujemy 115 sekund. Teraz tę wartość (w przypadku pomiaru równoległego) odejmujemy od wyniku pierwszej wartości 115 – 57 co daje nam 58 sekund.

3. 2:55,87 – setne sekundy podbijamy do pełnej sekundy co daje nam 56 sekund. Minuty zamieniamy na sekundy: 2 * 60 = 120 sekund + 56 sekund = 176 sekund. Teraz odejmujemy tę wartość od poprzedniego wyniku: 176 – 115 co w wyniku daje nam 61 sekund.

W analogiczny sposób postępujemy ze wszystkimi czasami. Dzięki temu otrzymujemy czas trwania każdego obrotu. Teraz wystarczy je wszystkie do siebie dodać a wynik podzielić przez ilość dokonanych pomiarów (w tym przypadku 10):

Średnia = (57 + 58 + 61 + 60 +61 + 60 + 61 + 60 + 60 + 61) / 10 = 599 / 10 = 59,9 sekund
Z powyższego wynika, że średnio co 59,9 sekund trwał pełen obrót pierścienia. Mając tę wartość możemy już dokonać niezbędnych pomiarów:

I. Zastanawiacie się ile obrotów wykona licznik w ciągu godziny?
1 godzina = 60 minut. Ile to sekund? 60 minut mnożymy przez 60 co daje nam 3600 sekund. Teraz wystarczy podzielić 3600 sekund przez naszą średnią: 59,9 sekund co da nam około 60,1 obrotu / godzinę. I to jest właśnie nasza szukana cząstkowa_liczba_obrotów potrzebna do obliczenia mocy.

II. Aby obliczyć ile nasz komputer pobiera prądu wyliczamy:
MOC_POBORU = cząstkowa_liczba_obrotów / ilość_obrotów_licznika
Czyli:

MOC_POBORU = 60,1 obr / 375 obr = ok. 0,16026 kW/h
Przypominam, że ilość_obrotów_licznika jest uzależniona od Waszego licznika energetycznego.

Widzimy, że komputer pobiera ok. 0,16026 kW na godzinę. Przyzwyczailiśmy się, że pobór mocy podaje się w WATach, a więc obliczmy: 1 kWh = 1000 W, czyli 0,16026 kW * 1000 W = 160,26 WAT

III. Sprawdźmy teraz ile czasu komputer może pracować do pełnej 1 kWh.
Posłużę się tu licznikiem o 375 obrotach (tak jak wyżej):
Czyli, aby licznik „nabił” nam 1 kWh licznik musi zrobić 375 obrotów (wynika to ze specyfikacji danego typu licznika). Pomnóżmy liczbę obrotów licznika przez wcześniej obliczoną średnią:

1 kWh = 375 [obr] * Średnia [s] = 375 obr * 59,9 s = 22462,5 s = 22463 s = 374 min 23 s = [6 h 14 min 23 s]
Wynika z tego, że korzystając z komputera przez ok. 6 godzin, zużyje on 1 kWh. (Dla tych co lubią matematykę, rozbicie minut na godziny, minuty i sekundy nie powinno stanowić problemu).

A teraz sprawdzamy prawdziwość naszych obliczeń:
Metoda 1:

6 h 14 min 23 s zamieniamy na sekundy:

6 * 60 = 360 min * 60 = 21600 s
14 min * 60 = 840 s
Teraz dodajemy: 21600 s + 840 s + 23 s = 22463 s
Sprowadźmy teraz nasze sekundy do postaci zwykłego ułamka:

22463 s / 60 = 374,38333 min / 60 = 6,2397221 h = 6,2397 h (do 4 miejsc po przecinku). Wynik ten mnożymy przez cząstkową_liczbę_obrotów, czyli w naszym przypadku 60,1 obr/h

A teraz spójrzcie:

6 h 14 min 23 s = 22463/60/60 = 6,2397 h * 60,1 obr/h = 375,00597 obr = 375 obr / ilość_obrotów_licznika = 375 obr / 375 obr = 1 kWh
Jak widzimy, w ciągu naszych 6 godzin, 14 minut i 23 sekund licznik obrócił się 375 razy !

Metoda 2:
6 h 14 min 23 s = 22463/60/60 = 6,2397 h * MOC_POBORU = 6,2397 h * 0,16026 kWh = 0,999974322 kWh = 1 kWh
Minimalne błędy wynikają z obcięcia liczb do czterech miejsc po przecinku. Im większa precyzja (więcej liczb po przecinku) tym wynik dokładniejszy.


I na koniec obliczymy ile kWh zużyje komputer w ciągu, np.: 12 h:

12 h * MOC_POBORU = 12 h * 0,16026 kWh = 1,92312 = 1,9 kWh
lub

12 h * cząstkowa_liczba_obrotów = 12 h * 60,1 obr/h = 721,2 obr
721,2 obr / ilość_obrotów_licznika = 721,2 obr / 375 obr = 1,9232 = 1,9 kWh
A więc wyniki są identyczne !

Na koniec ważna uwaga!
Otóż komputer jest urządzeniem nieliniowym, czyli że w czasie pracy może pobierać raz więcej a raz mniej prądu. Najbardziej „prądożernym” układem w komputerze jest zapewne procesor oraz karta graficzna. Nie wspominając już o innych urządzeniach jak np. nowe dyski twarde, itp.
Tak więc, aby wynik był na prawdę zbliżony i prawdziwy co do zużywanego prądu, należałoby zmierzyć stoperem czas obrotu pierścienia w dwóch lub trzech etapach:

1 – dokonujemy np. 5 pomiarów, gdy komputer pracuje i nic na nim nie robimy
2 – dokonujemy kolejnych 5 pomiarów, ale prosimy kogoś o używanie prostych programów, np. Pain, Word, PowerPaint, itp.
3 – i w końcu kolejne 5 pomiarów powinno odbyć się przy maksymalnie obciążonym
komputerze. Możemy w tym celu poprosić kogoś o zagranie w jakąś wymagającą grę, można również uruchomić jakiegoś Benchmarka do testowania wydajności komputera, itp. Chodzi o ty, by procesor i karta graficzna pracowała na full.

Następnie wyniki uśredniamy (tak jak to opisałem wyżej) i podstawiamy pod naszą daną Średnia oraz wyliczamy cząstkową_liczbę_obrotów. Gwarantuję, że różnica będzie znaczna, w przeciwieństwie do dokonanego pomiaru na komputerze w „stanie spoczynku”.

Zachęcam Was do pomiarów i czekam na wyniki. Jeśli znacie inne, równie dobre metody, to piszcie o nich. Kończąc już ten artykuł, życzę Wszystkim długiej i owocnej pracy na komputerze a przede wszystkim jak najmniejszego zużycia prądu