Diseño e implementación de un sistema de medición de energía eléctrica inteligente para uso doméstico.

Abstract

El presente proyecto de investigación está enfocado al diseño de hardware y software para la medición de las variables eléctricas que permitan tener conocimiento de la energía eléctrica consumida de una vivienda en tiempo real. El hardware está divido en cinco etapas principales; la primera etapa consta de la adquisición de las señales con los sensores de tensión y corriente, la segunda consiste en la adecuación de estas señales, para lo cual se emplea un circuito electrónico, la tercera parte se basa en la placa “Arduino Mega 2560 R3” empleada para el procesamiento digital de las señales obtenidas, la cuarta consta de la visualización de los parámetros medidos mediante un Display de Cristal Líquido-Táctil (TFT-LCD), finalmente se realiza la comunicación a internet mediante la tecnología ethernet para lo cual se emplea una placa integrada basada en el chip ethernet “Wiznet W5100”.

El diseño del software se realiza mediante el lenguaje de programación de código abierto “arduino”. Se aplican algunos algoritmos de programación para; la calibración de sensores, corrección de fase, procesamiento de datos, cálculos para obtener los parámetros de energía eléctrica, entre otros.

El prototipo se implementa en un sistema monofásico, con un límite de corriente de carga de 100 amperios y entrega información de los parámetros de energía eléctrica: corriente eficaz, voltaje eficaz, potencia activa, potencia aparente, factor de potencia, además se realizan tres medidas de energía consumida: la energía consumida diaria dada en vatios/hora, la cual se reestablece todos los días a las 18:00 horas, la energía consumida mensual se almacena en una variable para acumular la energía total y se reestablece un día específico de cada mes. Además se incluye el cálculo del costo a pagar por kilovatio/hora y finalmente se implementa una opción para ver el historial de energía consumida, permitiendo obtener los datos de siete días anteriores, al igual que de siete meses anteriores, con el costo respectivo del consumo de dichos días o meses.