Estudi de la compensació del factor de potència amb Arduino

Abstract

En el present estudi s’ha dissenyat el maquinari i programari per a poder calcular el factor de potència utilitzant un Arduino. L’interès d’aquest estudi és utilitzar aquesta plataforma de prototipatge en una aplicació de l’àmbit de l’enginyeria. Aquest estudi intenta ser una eina útil per a comprendre el funcionament d’Arduino i endinsar-se en la programació d’alguns dels seus components. La primera part de l’estudi dóna una idea general sobre tots els coneixements necessaris per a entendre la programació i el disseny del prototip que calculi el factor de potència. Introduint primer Arduino i el seu model UNO, el que s’utilitza per aquest estudi, s’expliquen les seves característiques, amb especial atenció a aquelles que siguin rellevants per al desenvolupament de l’estudi. Després de presentar Arduino, es presenta un capítol sobre el factor de potència. En aquest s’explica què és el factor de potència i com calcular-lo en diferents casos. També s’intenta donar a conèixer algunes formes de corregir el factor de potència. Per acabar aquesta primera part s’introduiran alguns conceptes previs que són necessàries per a la correcte comprensió de la informació que es presenta a posteriori. Començant per l’estructura bàsica dels programes fets amb Arduino i acabant amb eines més avançades com poden ser les interrupcions. La segona part de l’estudi es focalitza en l’adaptació de les senyals que actuaran com a entrades de l’Arduino. S’intenta familiaritzar al lector amb el funcionament dels amplificadors operacionals, així com presentant diverses alternatives per a realitzar la mateixa tasca. La tercera part es focalitza en el funcionament dels elements del microcontrolador que incorpora l’Arduino, l’ATmega328, que són necessaris per a la programació d’aquest. Es presenta un estudi extens sobre el funcionament del convertidor analògic-digital i com programar-lo de forma general, s’expliquen els seus modes de funcionament i com tractar les dades dels seus registres. També s’analitzen els comptadors interns del microcontrolador, que són necessaris per poder controlar la freqüència de mostreig del sistema, quina diferència hi ha entre ells i com utilitzar-los. La última part de l’estudi posa en pràctica tots els coneixements descrits prèviament per al desenvolupament d’un programa que calculi el factor de potència, utilitzant les configuracions del convertidor i del comptador adequades. Es descriuen les línies del codi que són més rellevants i s’explica quina lògica hi ha darrera d’aquestes. El codi complert es pot trobar en els annexos. També s’adjunta la descripció del prototip que s’ha utilitzat per a la comprovació del funcionament del programa. Per acabar, es comenten les conclusions de l’estudi i les limitacions que han sorgit al llarg del seu desenvolupament. També es proposen algunes línies futures per a la millora del present estudi.