0

Como medir energia elétrica com Arduino

Hoje vamos ver como fazer um medidor de energia, de forma a podermos controlar os gastos em nossa casa, empresas, fabricas, ou apenas um electrodoméstico.

Para isso o componente mais adequado será o Sensor de corrente SCT-013, para diferentes níveis de corrente:
SCT-013 20A
SCT-013 30A
SCT-013 100A

Com este sensores pode criar um sistema de medição e monitorização de energia elétrica ou montar circuitos de proteção caso a corrente ultrapasse um determinado valor, protegendo o circuito contra sobrecargas. Neste artigo vamos utilizar o sensor de corrente SCT-013-020 faz parte de uma família de sensores da Yhdc, e suporta correntes de até 20A. Dois fios saem do sensor e estão ligados à um jack 3.5, que fornece um sinal entre 0 e 1V na saída para o microcontrolador.

Como calcular a corrente de um electrodoméstico ligado à rede elétrica?

De uma forma simplificada, podemos medir a corrente exigida por um aparelho utilizando esta fórmula:

I = P / V

Onde I é a corrente (em Amperes), P é a potência (em Watts) e V é a tensão (em Volts). Aplicando a fórmula em um equipamento cuja potência é de 2200 Watts, ligado à rede elétrica de 220V, teremos uma corrente de 10A (amperes).

 

Como ligar o sensor de corrente SCT-013-020 ao Arduino

Existe muita discussão a respeito a este assunto, já que encontramos vários circuitos diferentes e cálculos que levam em conta resistência interna de equipamentos, comprimentos de onda do sinal, e muitas outras variáveis.

Vamos mostrar aqui uma forma resumida de como fazer um medidor de energia elétrica com Arduino, que nos nossos testes se aproximou bastante dos cálculos que fizemos utilizando a fórmula I = P / V mostrada acima.

Montamos o circuito utilizando o material abaixo (resistência, condensador, display e potenciómetro, além do medidor de corrente). Todo esse material encontra disponível na loja ElectroFun:

 

O sensor SCT já vem com um terminal tipo jack 3.5, que pode conectar ao Arduino utilizando um adaptador. Se preferir, retire o terminal e use apenas os 2 fios que vem do sensor, ficando algo semelhante a isto:

Criamos o programa baseado nas informações do site Open Energy Monitor, utilizando a biblioteca EmonLib criada por eles e disponível neste link. Descompacte a pasta EmonLib e coloque-a dentro da pasta Libraries da IDE do Arduino.

 

 
//Baseado no programa exemplo da biblioteca EmonLib
 
//Carrega as bibliotecas
#include <EmonLib.h> 
#include <LiquidCrystal.h>
 
EnergyMonitor emon1;
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
 
//Tensao da rede eletrica
int rede = 220.0;
 
//Pino do sensor SCT
int pino_sct = 1;
 
void setup() 
{
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.clear();
  Serial.begin(9600);   
  //Pino, calibracao - Cur Const= Ratio/BurdenR. 1800/62 = 29. 
  emon1.current(pino_sct, 29);
  //Informacoes iniciais display
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Corr.(A):");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Pot. (W):");
} 
 
void loop() 
{ 
  //Calcula a corrente  
  double Irms = emon1.calcIrms(1480);
  //Mostra o valor da corrente
  Serial.print("Corrente : ");
  Serial.print(Irms); // Irms
  lcd.setCursor(10,0);
  lcd.print(Irms);
  
  //Calcula e mostra o valor da potencia
  Serial.print(" Potencia : ");
  Serial.println(Irms*rede);
  lcd.setCursor(10,1);
  lcd.print("      ");
  lcd.setCursor(10,1);
  lcd.print(Irms*rede,1);
  
  delay(1000);
}

Configure a tensão da rede elétrica alterando a variavel rede. Altere a variável pino_stc para usar qualquer outra entrada (analógica) do Arduino.

 

Utilizando o medidor de corrente

O SCT-013-020 é um tipo de sensor considerado “não invasivo”. Isso quer dizer que, para medir a corrente, não precisamos efetuar nenhuma alteração no circuito que estamos medindo. Basta abrir o sensor, envolver o fio e realizar a medição:

Uma observação importante ao realizar a medição é que o sensor deve envolver APENAS UM dos fios, conforme a imagem acima. Se colocarmos os 2 fios dentro do sensor, os valores se anulam e o display mostrará o valor 0 (zero), ou algum outro valor incorreto.

Ligamos um display LCD 16×2 ao circuito mas vamos mostrar os valores que obtivemos no serial monitor, onde podemos perceber a alteração nos valores da corrente e potência.

Medindo o gasto de energia de um ferro de soldar de 30W, ligado em 220V, obtivemos os resultados abaixo:

A potência medida foi de cerca de 33 W, bem próximo do valor mostrado na etiqueta do aparelho.

Na ligação de um monitor LCD, no qual consta o consumo de 0,5A na etiqueta, tivemos o seguinte resultado:

Os valores também ficaram bem próximos daqueles mostrados na etiqueta do monitor.

Conforme comentamos acima, este é um exemplo básico de utilização deste sensores, somente para fins didáticos. Faça a adequação do programa e modifique os cálculos necessários de acordo com o seu projeto.

Upgrade IoT

Deixamos ainda o desafio de com esta era da Internet das Coisas (IoT), de adicionarem a este projeto o ESP8266 (modulo wifi) e a plataforma ThinkSpeak (gerador de gráficos) e enviar por wireless a informação do consumo da energia da vossa casa, para a internet, gerando os gráficos diários com essa informação. Ficamos a aguardar surpresas!

 

Todos os produtos utilizados neste artigo podem ser encontrados na Loja de Eletrónica e Robótica – ElectroFun.

Gostaram deste artigo? Deixem o vosso comentário no formulário a baixo e partilhem com os vossos amigos.

Não se esqueçam de fazer like na nossa Página no Facebook.

Podem ainda colocar as vossas dúvidas no nosso Forum da Comunidade Arduino em Portugal ou no nosso Grupo no Facebook Arduino Portugal – Qual o teu projeto?

Comments

Comentários

ArduinoPortugal.pt

Deixar uma resposta