Medidor de Potencia Proyecto para el ramo ELO-326 Seminario de Computadores II: "Sistemas Embebidos y sus Aplicaciones" Theo Soto Guzmán Mayo 2007

Problema: En una empresa se conoce solo el total del consumo de energía eléctrica mensual. Para una buena planificación de ahorro de consumo, se debe saber como se gasta la energía eléctrica en la empresa.

Motivación: La mayor parte de la generación de energía eléctrica en el mundo (63%) proviene de recursos no-renovables, como el petróleo, carbón y gas. Una mejor distribución del gasto energético de una empresa lleva a mejorar las ganancia de esta.

Idea: Crear un aparato capaz medir el consumo eléctrico de un aparato o maquina. Que dicho aparato sea de bajo costo y capaz de medir equipos de baja y alta potencia.

Requerimientos: Se requiere que el aparato sea capaz de medir o calcular los siguientes valores: Corriente y Voltaje utilizados y su correspondiente desfase φ. Potencia instantánea, activa y reactiva.

Componentes del Sistema:

Sensor de Corriente: Tipos de Sensores de Corriente: Shunt de Corriente de baja resistencia. Transformador de Corriente. Sensor de Efecto Hall. Bobina de Rogowski.

Transformador de Corriente Sensor de Corriente: Tabla Comparativa Diferentes Sensores de Corriente: Tipo de Sensor Shunt de Corriente Transformador de Corriente Sensor de Efecto Hall Bobina de Rogowski Costo Muy Bajo Medio Alto Bajo Linealidad en Rango de Medición Muy Buena Buena Pobre Capacidad de Medición Alta Corriente Muy Pobre Consumo de Potencia Problema de Saturación de Corriente DC No Si Variación respecto a la Tº Problema Offset DC Problema de Saturación e Histéresis

Bobina de Rogowski: El Principio de funcionamiento es que la señal de salida corresponde a la derivada de la corriente circulante por el cable que pasa por medio de la esta.

Bobina de Rogowski: Los Principales Beneficios son: No se satura, debido a que su núcleo es de aire. Buena Linealidad, por la ausencia de materiales magnéticos Fácil de Implementar y bajo costo. No intrusivo.

Medición a 100Khz con una resistencia de 10 ohms Bobina de Rogowski: Algunos Resultados de su funcionamiento: Medición a 100Khz con una resistencia de 10 ohms Circuito de prueba

Sensor de Voltaje: Es indispensable para obtener el desfase entre la corriente y el voltaje, para el calculo de la potencia activa y reactiva. Se usara un transformador de voltaje, por ser una solución barata y de fácil diseño. Además se puede utilizar este mismo transformador como una fuente para el circuito.

Unidad de Procesamiento: Debe encargarse de obtener los datos desde los sensores. Debe obtener el valor de la Corriente (de la bobina se obtiene su derivada). Debe Calcular la potencia instantanea, activa y reactiva del equipo a medir. Entrega los datos a un PC para su almacenamiento.

Unidad de Procesamiento: Para los requerimientos del sistema se tiene 2 distintas posibilidades: MSP430F1612 DSPIC dsPIC30F4012 dsPIC30F6010

Unidad de Procesamiento: MSP430: Se posee placa de desarrollo básica y programador. Conocimientos previos, de otros ramos en el uso de este microcontrolador dsPIC: Se posee el programador. Pocos conocimientos en el uso de este microcontrolador.

Interfaz Usuario: El aparato debe ser capaz de entregar los datos de potencia en terreno (donde este ubicado el aparato), para esto se utilizara un display lcd. Podría ser necesario alguna interacción entre el usuario y el aparato, de ser necesario se utilizara un teclado matricial de 4x4.

Interfaz Computador: Es necesario transmitir los datos a un computador y estos ser guardados en una base de datos, para su posterior análisis, cuando esto se requiera. Se utilizara el puerto serial, con el protocolo RS-232, para este proposito.

Interfaz Computador: Es necesario también tener una herramienta que permita desplegar los datos almacenados, en forma de grafico. También se desea implementar algún programa que permita la monitorización remota en tiempo real. Además que el aparato permita la actuación sobre la maquina (on-off).

Interfaz Computador: Para base de datos se poseen conocimientos en PostgreSQL y MySQL.(ambos de licencia libre) Para la programación visual se poseen conocimientos en php y Java.

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