Medicao de Energia Eletrica Utilizando Microcontrolador: mudanças entre as edições

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==Objetivo==
==Objetivo==
O objetivo deste projeto é construir um dispositivo para a medição da '''energia elétrica''' de um ponto de consumo utilizando um microcontrolador e transmitindo dados via rede sem fio a um Web Server. O sistema deve realizar a medição periódica de dados de '''tensão e corrente elétrica''' instantâneos fornecido pelo ponto de consumo. A partir dos dados medidos calcula-se a '''potência instantânea''' de geração, a qual deve ser armazenada em um '''banco de dados''' com a marca de tempo de cada medição. Para a obtenção da '''energia''' produzida em um período de tempo, um algoritmo deve fazer a integração das potências instantâneas geradas ao longo do período considerado e calcula a energia em quilowatts-hora.
O objetivo deste projeto é construir um dispositivo para a medição da '''energia elétrica''' de um ponto de consumo utilizando um microcontrolador e transmitindo dados via rede sem fio a um Web Server. O sistema deve realizar a medição periódica de dados de '''tensão e corrente elétrica''' instantâneos fornecido pelo ponto de consumo. A partir dos dados medidos calcula-se a '''potência instantânea''' de geração, a qual deve ser armazenada em um '''banco de dados''' com a marca de tempo de cada medição. Para a obtenção da '''energia''' produzida em um período de tempo, um algoritmo deve fazer a integração das potências instantâneas geradas ao longo do período considerado e calcula a energia em quilowatts-hora.
==Sensor de Corrente ACS712==
O '''sensor de corrente''' ACS712 é um sensor de '''efeito hall''', capaz de medir correntes instantâneas de -30 A a 30 A (há modelos que medem  de -20 A a 20 A e -5 A a 5 A).
A saída do sensor é ligada em uma '''entrada analógica''' do Arduíno devolvendo valores de 0 V a 5 V, para correntes entre -30 A a 30 A respectivamente, com passos de 66 mV/A (para o sensor de 30 A). Para os sensores de 20 A e 5 A os passos são 100 mV/A e 185 mV/A, respectivamente.
Para uma corrente de 0 A a tensão na entrada analógica é 2,5 V, chamada de tensão de ''offset''.
;Leitura da '''corrente''' pelo '''sensor analógico''': A função '''map''' permite mapear diretamente o valor digital (0 a 1023) lido pelo sensor analógico (A0) diretamente em valores de corrente (-30 A a 30 A):
int valorSensor = analogRead(A0);
int corrente = map(valorSensor, 0, 1023, -30, 30);
// mostrar valor da corrente lido pelo sensor
===Corrente Alternada===
A leitura do corrente pelo sensor ACS712 é instantânea. Portanto, para medição de '''[[Corrente Contínua e Corrente Alternada|corrente alternada]]''' é necessário fazer amostragens em todo o '''ciclo''' da corrente alternada, que é de '''60 Hz''' no Brasil, e depois calcular a '''corrente eficaz'''.
;Corrente eficaz: É a corrente que equivaleria a '''corrente contínua''' sobre uma carga. A corrente eficaz é dada pela expressão:
<math>I_{eficaz} = I_{pico} / \sqrt{2} </math>
:Portanto, deve-se implementar um algoritmo que faça amostragens do valor da da corrente alternada e determine a '''corrente de pico''', a partir do qual pode-se então determinar a '''corrente eficaz'''.
;Frequência e período: A '''corrente alternada''' na rede de distribuição de energia elétrica no Brasil utiliza uma '''frequência''' de '''60 Hz'''.
:A relação entre '''frequência''' (f) e o '''período''' (T) em segundos é:
<math> f = \frac{1}{T} </math>
:Logo, o '''período''' de um ciclo completo da '''corrente alternada''' é de '''16,67 ms'''.
;Algumas referências:
*<ref>DEMETRAS, Ezequiel. Módulo ACS712 – Medindo Corrente Elétrica Alternada e Contínua com Arduino, Vida de Silício. Acesso em março de 2018. https://portal.vidadesilicio.com.br/acs712-medindo-corrente-eletrica-alternada-continua/</ref> Implementa um algoritmo que realiza 300 medições da corrente instantânea, espaçadas a cada 0,6 ms, encontra o valor de pico da corrente e calcula a corrente eficaz.
*<ref>AMARAL, Aroldo. Medidor de corrente AC com ACS712 e Emonlib, Felipe Flop. Acesso em março de 2018. https://www.filipeflop.com/blog/medidor-de-corrente-ac-acs712-emonlib/</ref> Utiliza a biblioteca '''Emolib''' (''Arduino Energy Monitoring Library'') <ref>https://github.com/openenergymonitor/EmonLib</ref>, que possui funções prontas para realizar a amostragem da corrente alternada e fornecer o valor eficaz. Este autor realiza amostras em 20 ciclos completos da corrente.
==Referências==
<references />
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[[Categoria:Arduíno]] [[Categoria:LabMaker]] [[Categoria:TADS]]

Edição das 22h10min de 24 de março de 2018

Medição da Energia Elétrica em Ponto de Consumo

Projeto Integrador do TADS - 2018

Alunos
Kaio Rocha Aguiar, Luis Felipe Miglioli De Oliveira, William Schwaab
Orientador
Evandro Cantú
Colaborador
Charles Buzanello

Objetivo

O objetivo deste projeto é construir um dispositivo para a medição da energia elétrica de um ponto de consumo utilizando um microcontrolador e transmitindo dados via rede sem fio a um Web Server. O sistema deve realizar a medição periódica de dados de tensão e corrente elétrica instantâneos fornecido pelo ponto de consumo. A partir dos dados medidos calcula-se a potência instantânea de geração, a qual deve ser armazenada em um banco de dados com a marca de tempo de cada medição. Para a obtenção da energia produzida em um período de tempo, um algoritmo deve fazer a integração das potências instantâneas geradas ao longo do período considerado e calcula a energia em quilowatts-hora.

Sensor de Corrente ACS712

O sensor de corrente ACS712 é um sensor de efeito hall, capaz de medir correntes instantâneas de -30 A a 30 A (há modelos que medem de -20 A a 20 A e -5 A a 5 A).

A saída do sensor é ligada em uma entrada analógica do Arduíno devolvendo valores de 0 V a 5 V, para correntes entre -30 A a 30 A respectivamente, com passos de 66 mV/A (para o sensor de 30 A). Para os sensores de 20 A e 5 A os passos são 100 mV/A e 185 mV/A, respectivamente. Para uma corrente de 0 A a tensão na entrada analógica é 2,5 V, chamada de tensão de offset.

Leitura da corrente pelo sensor analógico
A função map permite mapear diretamente o valor digital (0 a 1023) lido pelo sensor analógico (A0) diretamente em valores de corrente (-30 A a 30 A):
int valorSensor = analogRead(A0);
int corrente = map(valorSensor, 0, 1023, -30, 30);
// mostrar valor da corrente lido pelo sensor

Corrente Alternada

A leitura do corrente pelo sensor ACS712 é instantânea. Portanto, para medição de corrente alternada é necessário fazer amostragens em todo o ciclo da corrente alternada, que é de 60 Hz no Brasil, e depois calcular a corrente eficaz.

Corrente eficaz
É a corrente que equivaleria a corrente contínua sobre uma carga. A corrente eficaz é dada pela expressão:

Portanto, deve-se implementar um algoritmo que faça amostragens do valor da da corrente alternada e determine a corrente de pico, a partir do qual pode-se então determinar a corrente eficaz.
Frequência e período
A corrente alternada na rede de distribuição de energia elétrica no Brasil utiliza uma frequência de 60 Hz.
A relação entre frequência (f) e o período (T) em segundos é:

Logo, o período de um ciclo completo da corrente alternada é de 16,67 ms.
Algumas referências
  • [1] Implementa um algoritmo que realiza 300 medições da corrente instantânea, espaçadas a cada 0,6 ms, encontra o valor de pico da corrente e calcula a corrente eficaz.
  • [2] Utiliza a biblioteca Emolib (Arduino Energy Monitoring Library) [3], que possui funções prontas para realizar a amostragem da corrente alternada e fornecer o valor eficaz. Este autor realiza amostras em 20 ciclos completos da corrente.

Referências

  1. DEMETRAS, Ezequiel. Módulo ACS712 – Medindo Corrente Elétrica Alternada e Contínua com Arduino, Vida de Silício. Acesso em março de 2018. https://portal.vidadesilicio.com.br/acs712-medindo-corrente-eletrica-alternada-continua/
  2. AMARAL, Aroldo. Medidor de corrente AC com ACS712 e Emonlib, Felipe Flop. Acesso em março de 2018. https://www.filipeflop.com/blog/medidor-de-corrente-ac-acs712-emonlib/
  3. https://github.com/openenergymonitor/EmonLib