حاسبة تكلفة الطاقة

الخطوة 1: اصنعها

ماذا يعني؟

الثالث من ثلاثة مشاريع لمساعدتك في جمع البيانات حول استخدامك للطاقة. تعلم كيفية تحديد تكلفة الطاقة وصنع مؤقت يقيس مقدار تكلفة تشغيل الإضاءة الكهربائية.

هذا المشروع هو جزء من سلسلة تم إنشاؤها لتقديم أنشطة حل المشكلات ووضع النماذج الأولية المصممة لاستكشاف التكنولوجيا كحل لتحديات الأهداف العالمية للتنمية المستدامة.

ما ستتعلمه

• كيفية استخدام الرياضيات لتحويل الوحدات: الواط إلى كيلوواط والدقائق إلى الساعات
• كيفية حساب الطاقة المستخدمة بالكيلوواط ساعة (kWh) من الطاقة المقاسة بالواط (W) والوقت.
• كيفية استخدام المتغيرات لتخزين القيم للمستخدم لتكوين نظام قبل الاستخدام.

كيفية الاستخدام

المشروع السابق، توقيت الطاقة الضوئية، قام بقياس الوقت الذي يتم فيه تشغيل الضوء. تعمل هذه النسخة الخاصة من المشروع نفسه بطريقة مماثلة. لكنها تقوم بحساب وعرض تكلفة الطاقة المستخدمة بواسطة المصباح بدلًا من الوقت.
لاستخدامها، تحتاج إلى معرفة 3 أرقام:

• قراءة الضوء عند تشغيل الضوء. هذا هو الرقم الذي عثرت عليه باستخدام المشروع الأول، مقياس طاقة الضوء المستخدم في مشروع توقيت الطاقة
• حجم طاقة الواط للإضاءة المستخدمة. هذا موجود عادة على المصباح.
• كم تدفع مقابل الكهرباء، تكلف الوحدة لكل كيلووات ساعة

يخزن البرنامج هذه الأرقام الثلاثة في المتغيرات التي تحتاج إلى تعديلها قبل استخدام هذا المشروع.

استخدم مشروع مقياس الضوء كما في السابق للحصول على عدد لوضعه في متغير الضوء.

انظر إلى المصباح لمعرفة قيمة الواط الذي يستخدمه. تذكر أن المصابيح يمكن أن تكون حارة جدًا وعادة ما تكون متصلة بكهرباء رئيسية، لذلك اطلب من الراشد أن يفعل ذلك لك. ضع هذا الرقم في متغير الواط.

أخيرًا، ضع تكلفة الكيلووات في متغير كلفة الكيلوواط. قد تحتاج إلى أن تطلب من الراشد العثور على هذا الرقم لك، أو اكتشف من الذي يوفر طاقتك ويبحث في تكلفة وحدتك عبر الإنترنت.

ضع هذا البرنامج على micro:bit وارفق حزمة البطارية. ضع هذا المؤقت بالقرب من مصدر الإضاءة، وسيستخدم micro:bit المعلومات التي أعطيتها عن حساسية الضوء، عدد واط المصباح، وتكلفة الكهرباء مقرونة بقراءات من مستشعر الضوء المدمج ومؤقت المعالج لرصد تكلفة الكهرباء المستخدمة خلال فترة من الزمن.

يمكنك أخذ قراءات التكلفة في نفس الوقت من كل يوم أو كل أسبوع بالضغط على الزر B. قم بإعادة ضبطه بالضغط على زر إعادة التعيين على الجزء الخلفي من micro:bit وتحقق من عودته إلى الصفر بالضغط على الزر B مرة أخرى.

تذكر أن هذه مجرد مصباح واحد، لذا فكر في التكلفة عبر مبنى كامل لمدة عام.
الآن لديك بعض البيانات حول استخدام الطاقة، كيف يمكنك تغيير سلوك الناس لتوفير الطاقة والمال، وربما المساعدة في مكافحة تغير المناخ؟

كيف يعمل ؟

• البرنامج يقوم بتوقيت الوقت الذي بقي فيه الضوء قيد التشغيل باستخدام مستشعر ضوء micro:bit.
• يتم حساب كمية الطاقة التي تستخدمها من خلال ضرب قوة المصباح الضوئي في ذلك الوقت. يقاس هذا بالكيلواوات ساعة (kWh). لأن قوة المصباح تقاس عادة بالواط، وليس بالكيلوواط، يقوم البرنامج بالتحوبل من واط إلى كيلوواط بالقسمة على 1000:
  واط / 1000= كيلووات
  على سبيل المثال، مصباح ضوء 60 واط يستخدم 0.6 كيلووات من القوة:
  60 واط / 1000 = 0.06 كيلوواط
• البرنامج يقوم أيضا بتحويل الوحدات الزمنية. لتحويل الوقت من ثواني إلى ساعات يقسم الوقت بالثواني على 60. إذن:
  600 دقيقة / 60 = 10 ساعات
• لتحديد تكلفة الطاقة المستخدمة في فترة زمنية معينة، يضرب البرنامج استخدام الطاقة بالكيلوواط ساعات بتكلفة الوحدة لكل كيلوواط ساعة.
• إذا كانت طاقتي تكلف 0.16 جنيه إسترليني لكل كيلوواط، وإذا كان المصباح 60 واط وقيد التشغيل لمدة 10 ساعات، سيكلفني عشرة قروش تقريبًا:0.6 كيلووات × 16 قرش = 9.6 قروش

ما تحتاجه

• مايكروبيت (micro:bit)
• محرر MakeCode أو Python
• حزمة البطارية (موصى به)

الخطوة 2: برمجها

1from microbit import *
2display.show('L')
3
4LIGHT = 114  # <<< Enter your 'measured' reading here
5WATTS = 1000  # <<< Enter your bulb wattage here
6COSTPERKWH = 0.18  # <<< Enter unit electricity cost here
7
8HYSTERESIS = 8
9LIGHT -= (HYSTERESIS/2)
10DARK = LIGHT - HYSTERESIS
11ON_IMAGE = Image('99999:99999:99999:99999:99999')
12OFF_IMAGE = Image('00000:00000:00900:00000:00000')
13timing = False
14start_time = 0
15total_time = 0
16reading = display.read_light_level()
17sleep(1000)
18
19def calc_cost(m):
20    # Calculate cost of electricity for this number of mins
21    kw = WATTS / 1000.0  # answer as a decimal
22    hours = m / 60.0  # answer as a decimal
23    kwh = kw * hours
24    cost = kwh * COSTPERKWH
25    return cost  # as pounds and pence
26    
27def show_number(n):
28    # Scroll number as 3 decimal places
29    display.scroll("%.3f" % n)
30
31while True:
32    reading = display.read_light_level()
33    if reading < DARK:
34        if timing:
35            # it has just gone dark, update timer for 'on' time
36            end_time = running_time()
37            total_time += (end_time - start_time)
38            timing = False
39        
40    elif reading >= LIGHT:
41        if not timing:
42            # it has just gone light, start the timer
43            start_time = running_time()
44            timing = True
45        
46    if button_b.was_pressed():
47        # calculate and display cumulative cost in pounds and pence
48        minutes = total_time / 60000
49        if timing:
50            # adjust live for current ON time
51            minutes += (running_time() - start_time) / 60000
52        display.clear()
53        show_number(calc_cost(minutes))
54        sleep(500)
55
56    # update the display with the ON/OFF state
57    if timing:
58        display.show(ON_IMAGE)
59    else:
60        display.show(OFF_IMAGE)
61    sleep(1000)
62
63        

الخطوة 3: حسنها

• استخدم عدة أجهزة micro:bit لقياس تكاليف الإضاءة في أماكن مختلفة.
• استخدم الراديو لنقل البيانات إلى micro:bit آخر وإعادة تعيين المؤقت عن بعد.