El Internet de las Cosas.
Arduino y las plataformas de software libre están permitiendo realizar proyectos electrónicos cada vez más complejos y sofisticados a un coste realmente asequible a nivel de hardware, y gracias a la colaboración y difusión de contenidos, con un menor tiempo de desarrollo. Como parte de un proyecto más complejo de motorización a través de página web, tecnología conocida como ‘Internet de las cosas‘, hemos desarrollado, basándonos en Arduino y la plataforma libre Open Energy Monitor, un monitor de energía eléctrica no invasivo, empleando sensores tipo pinza que se abrazan a la fase a medir.
Descripción.
Vamos a desarrollar un monitor de energía eléctrica o medidor de consumo eléctrico (intensidad y potencia aparente) a tiempo real y a través de Internet. Para ello emplearemos una tarjeta Arduino Uno,tres sensores para medir intensidad eléctrica, que conectaremos a nuestro Arduino mediante una Ethernet shield para conectarnos a internet y poder enviar las medidas.
Para almacenar datos en la nube necesitamos una plataforma especializada en ‘Internet of Things’ (iot), capaz de recibir y procesar los datos de nuestro nodo en nuestro dispositivo androi de motorización,nosotros utilizaremos BLYNK, que proporciona almacenamiento limitado gratuito en sus servidores, y que permite descargar la plataforma y ejecutarla en su propio servidor.
Medida del consumo eléctrico
Para la motorización de consumo eléctrico uno de los métodos más empleados consiste en emplear sensores no invasivos de tipo pinza, que son básicamente transformadores de corriente (TC), especialmente indicados para medir corriente alterna.
Como cualquier transformador, están constituidos por un bobinado de primario, un bobinado de secundario, y un núcleo magnético.
La relación de transformación es el cociente entre entre el número de vueltas de bobinado entre primario y secundario, y la intensidad que fluye por el secundario es directamente proporcional a la relación de transformación:
Habitualmente en este tipo de sensores, el número de vueltas de bobinado en el secundario es 2000, y el primario está constituido únicamente por la fase a medir, así que la relación de transformación es 1:2000, y la intensidad en el secundario es 1/2000 de la intensidad que fluye por el primario. Para un sensor de 100A como el que hemos adquirido, la intensidad del secundario será 100A/2000 = 0.05A, lo que suele escribirse en la forma 100:0.05.
Tal como hemos visto, el cable de fase a monitorizar constituye el primario del transformador, y al circular por él una corriente alterna, se induce una corriente proporcional en el secundario. Esta señal en forma de intensidad de corriente alterna debe ser acondicionada para poder medirse en una entrada analógica de nuestro Arduino, que es una entrada de tensión variable 0-5 V .
https://es.wikipedia.org/wiki/Transformador
https://es.wikipedia.org/wiki/Transformador
En el mercado nos encontramos una familia de pinzas amperímetras muy económicas y fáciles de utilizar con nuestro Arduino.
Como la SCT-013-000 con capacidad de 100A y marcado con dos pequeñas flechas rojas el núcleo y el bobinado secundario. Como veis, el núcleo se puede abrir y permite fácilmente introducir el cable sobre el que queremos realizar la medición.
Para nuestro medidor emplearemos tanto el SCT-013-000 como el SCT-013-030. A parte de la diferencia de la corriente que pueden medir, el 000 llega a 100A y el 030 a 30A, tendremos que tener en cuenta que el primero nos va a medir corriente y el segundo voltaje, con lo que a la hora de construir la interfaz con Arduino tendremos que tenerlo en cuenta.
Cuanto menor intensidad tenga la pinza, mayor precisión en las medidas tendremos, así que nos fijaremos en la potencia que tenemos contratada en nuestro domicilio. Por ejemplo, si tenemos un contrato de 3300W, con una piza de 15A (3300W / 220V = 15A) podríamos medir bastante bien el consumo.
Para poder conectar la pinza amperimetrica , a la entrada analógica de nuestro ARDUINO ,encontré en Internet un tutorial que me ayudo de mucho .
Utilizaremos un divisor de voltaje con 2 resistencias para obtener esos 2.5V. En el sigu
iente diagrama vemos como será la configuración del divisor.
iente diagrama vemos como será la configuración del divisor.- Resistencias: R1 = R2 = 10KΩ
- Vin: 5V del Arduino
- Gnd: Tierra del Arduino
- Vout: 2.5V que será la entrada del sensor SCT.
Como ya hemos comentando antes, si tenemos un sensor SCT-013-000 tenemos que añadir una resistencia entre la entrada y salida del sensor para convertir la intensidad a voltaje y poderlo medir con la entrada analógica del Arduino. Esta resistencia, que se suele denominar “burden”, deberá tener un valor de 33Ω. También vamos a necesitar un condensador de 10uF para filtrar el posible ruido y conseguir que la medida obtenida sea “suave”.
Diagrama final de nuestra interfaz con Arduino:
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