Monitor d’energia elèctrica, estudi de viabilitat i prototip de baix cost

Abstract

Aquest projecte es basa en la realització d’un prototip d’un monitor d’energia elèctrica, que s’encarregarà de mesurar el consum d’energia d’aparells elèctrics, tant de corrent altern com de corrent continu. La idea d’aquest monitor d’energia elèctrica es basa en l’obtenció de la potència dels aparells que es volen mesurar, per fer-ho s’agafa el senyal de tensió i el senyal de corrent que alimenta l’aparell, posteriorment s’agafen els valors analògics d’aquestes dos senyals i es multiplicant (Potència elèctrica = Tensió x Corrent), per finalment obtenir el valor de potència que esta consumint l’aparell. A partir d’aquí es realitza el càlcul de l’energia elèctrica, que consisteix en multiplicar la potència que s’està consumint per el temps en el que s’està fent la mesura del consum elèctric (Energia elèctrica = Potència elèctrica x acumulació de temps). Per construir el monitor d’energia elèctrica s’utilitzarà un sensor de corrent , que pot detectar tant corrent altern com corrent continu. A més s’utilitza la placa MCU ToolStick F330 DC, la qual incorporar un microcontrolador (circuit integrat que es pot reprogramar per controlar petits processos ). En aquest cas es tracta del microcontrolador Intel 8051F330. La placa també incorpora un adaptador que permet la comunicació entre el microcontrolador i el PC a traves d’una connexió USB. El fabricant de dita placa també ens proporciona una eina software que ens permet programar el microcontrolador tantes vegades com es vulgui, també permet veure els valors en temps reals de totes les variables que s’hagin creat, així com també permet emular un display i un teclat, que es necessita perquè l’usuari pugui introduir informació . A més dels elements abans enunciats, es realitza el disseny d’un circuit analògic, el qual ens permet adaptar els senyals analògics per poder tractar-los amb la placa ToolStick F330 DC i així poder realitzar els càlculs de consum energètic correctament. Dit circuit primer es realitza a sobre d’una placa protoboard amb la que s’implementen les connexions del circuit a traves de cables. Posteriorment perquè el circuit es vegi de manera més ordenada i més professional, el circuit s’implementa sobre una targeta de circuit imprès (PCB), la qual requereix un disseny previ. Per fer aquest disseny s’utilitza un software de llicencia lliure anomenat CadSoft EAGLE PCB. Per poder visualitzar els càlculs al PC, primer es necessita establir una comunicació per poder enviar la informació que genera el microcontrolador cap el PC. Aquesta comunicació és la sèrie RS232. A part d’aquesta comunicació es necessita un software que ens permeti crear una interfície amb la que es pugui visualitzar en temps real els valors i les gràfiques de la demanda actual de potència elèctrica i de la energia elèctrica que s’està consumint, així com també visualitzar el preu que esta costant l’energia elèctrica i si la demanda de potència elèctrica excedeix un valor de potència elèctrica que estableix l’usuari. Per fer dita tasca, el software que s’utilitza és LabVIEW System Desing. Una vegada s’ha realitzat tot el muntatge físic del monitor d’energia elèctrica, s’enuncia de manera teòrica com es pot establir una comunicació sense fils entre microcontrolador i el PC.