Medicao de Energia Eletrica Utilizando Microcontrolador: mudanças entre as edições

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:Portanto, para calcular o valor eficaz de uma corrente alternada pode-se implementar um algoritmo que faça amostragens do valor da corrente alternada e determine a '''corrente de pico''', a partir do qual pode-se então determinar a '''corrente eficaz'''.
:Portanto, para calcular o valor eficaz de uma corrente alternada pode-se implementar um algoritmo que faça amostragens do valor da corrente alternada e determine a '''corrente de pico''', a partir do qual pode-se então determinar a '''corrente eficaz'''.


;RMS: O '''valor eficaz''' de uma '''tesão, corrente ou potência alternada''' é chamado de '''RMS''' ('''''root mean square'''''). É uma medida estatística calculada a partir da '''raiz do valor quadrático médio''' da forma de onda, dada pela expressão:
;RMS: O '''valor eficaz''' de uma '''tensão, corrente ou potência alternada''' é chamado de '''RMS''' ('''''root mean square'''''). É uma medida estatística calculada a partir da '''raiz do valor quadrático médio''' da forma de onda, dada pela expressão:
  <math> (1)
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  x_{\mathrm{rms}} =
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Edição das 14h13min de 4 de abril 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 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 senóide da corrente alternada e depois calcular a corrente eficaz.

Corrente eficaz
É a corrente que equivaleria a uma corrente contínua sobre uma carga e pode ser calculada de maneira simplificada para uma onda senoidal pela expressão:
 
Portanto, para calcular o valor eficaz de uma corrente alternada pode-se implementar um algoritmo que faça amostragens do valor da corrente alternada e determine a corrente de pico, a partir do qual pode-se então determinar a corrente eficaz.
RMS
O valor eficaz de uma tensão, corrente ou potência alternada é chamado de RMS (root mean square). É uma medida estatística calculada a partir da raiz do valor quadrático médio da forma de onda, dada pela expressão:
 [1]
Esta expressão é utilizada pela biblioteca Emonlib [2].
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.

Materiais de Referências

  1. https://portal.vidadesilicio.com.br/acs712-medindo-corrente-eletrica-alternada-continua/: 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. https://www.filipeflop.com/blog/medidor-de-corrente-ac-acs712-emonlib/: Utiliza a biblioteca Emonlib [2]. A biblioteca Emolib 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.
  3. https://learn.openenergymonitor.org/electricity-monitoring/ac-power-theory/introduction: Introdução a potência AC.
  4. https://learn.openenergymonitor.org/electricity-monitoring/ac-power-theory/arduino-maths: Ilustra as funções e cálculos realizados pela biblioteca Emonlib para Arduíno. O calculo realiza 50 a 100 amostragens a cada 20 ms. 100 para amostragem somente de corrente e 50 para amostragens de tensão e corrente. O número de amostragens é limitado pela leitura analógica do Arduíno e pelo tempo de cálculo.

Referências


--Evandro.cantu (discussão) 09h35min de 26 de março de 2018 (BRT)