En este artículo veremos cómo se puede medir el consumo eléctrico utilizando Arduino, ya sea para una aplicación industrial o para cualquier proyecto hogareño. Veremos algunas aplicaciones prácticas, ejemplos de código fuente, los módulos utilizados para medir el consumo eléctrico y cómo se conectan al arduino y al circuito electrico.
Qué es el consumo eléctrico?
El consumo eléctrico es la cantidad de energía eléctrica que se utiliza por un dispositivo o aparato en un determinado periodo de tiempo. Se mide en unidades de energía, como kilovatios-hora (kWh), y se calcula multiplicando la potencia eléctrica del dispositivo (medida en vatios) por el tiempo de uso (medido en horas).
Por qué medir el consumo eléctrico?
Hay varias razones por las que puede ser útil medir el consumo eléctrico. En primer lugar, conocer el consumo eléctrico de los dispositivos y aparatos en nuestro hogar nos puede ayudar a ahorrar energía y dinero en la factura de electricidad.
La medición del consumo eléctrico también puede ser útil para detectar problemas o deficiencias en los dispositivos eléctricos, como una falla en el aislamiento o una sobrecarga en el circuito.
Además, el seguimiento y análisis del consumo eléctrico en el tiempo también puede ser útil para investigaciones y estudios sobre el uso y la eficiencia energética.
Cómo medir el consumo eléctrico con Arduino
La plataforma Arduino nos permite medir el consumo eléctrico de los dispositivos y aparatos de nuestro hogar de forma sencilla y económica. Para ello, necesitaremos un microcontrolador Arduino, un sensor de corriente y un dispositivo de visualización (como una pantalla LCD o una computadora).
Para medir el consumo eléctrico con Arduino, primero deberemos conectar el sensor de corriente al circuito eléctrico del dispositivo que deseamos medir. El sensor de corriente se encarga de medir la corriente eléctrica que fluye a través del circuito y convertirla en una señal analógica que puede ser leída por el microcontrolador Arduino.
A continuación, deberemos programar el microcontrolador Arduino para que lea la señal analógica del sensor de corriente y la convierta en una medida de consumo eléctrico. Para ello, utilizaremos el lenguaje de programación C++ y el entorno de desarrollo integrado (IDE) de Arduino.
En el programa, deberemos indicar al microcontrolador cuál es la fórmula de cálculo del consumo eléctrico (que depende del tipo de sensor utilizado), y cómo mostrar los resultados en el dispositivo de visualización.
Una vez que el programa esté listo, lo cargaremos en el microcontrolador Arduino y lo conectaremos al dispositivo que deseamos medir.
A partir de ese momento, Arduino se encargará de leer la señal del sensor de corriente y calcular el consumo eléctrico en tiempo real, mostrando los resultados en la pantalla o en la computadora.
Módulos Sensores de Corriente para Arduino
Sensor INA219
El módulo INA219 es un dispositivo de medición de corriente de baja velocidad para controlar circuitos de alimentación y manejar dispositivos conectados por cables. Dispone de un bus de comunicación I²C para la obtención de resultados de medición.
El sensor proporciona la capacidad de medir una gama extensa de tensiones desde 0 V hasta un valor máximo de 26 V, así como diferencias de potencial entre el punto de alimentación y el punto de salida. Está diseñado para trabajar con altas corrientes de hasta 2.4A.
Está equipado con una rueda de calibración exterior que permite una calibración precisa de los resultados de medición. El módulo también tiene una gama de protección que le permite minimizar los daños generados por excesos de corriente.
Sensor ACS712
El ACS712 es un módulo sensor de corriente altamente preciso que incorpora un circuito integrado (IC) de amperímetro de alta exactitud y media escala, diseñado para ser utilizado principalmente en el rango de corriente de 5A a 20A.
El módulo utiliza el rango de corriente nominal para aquellos circuitos donde se requieren lecturas de corriente precisas en una amplia gama de aplicaciones.
Está diseñado con una salida analógica para facilitar la medición de la corriente; el módulo incluye una resistencia de 220 Ω para reducir el ruido en la salida analógica.
Está formado por un circuito regulador de voltaje de tensión de referencia de 2,5V, un amplificador operacional, un amplificador de salida y un convertidor A/D. El módulo cuenta con un amplio rango de entrada (desde 0,5V hasta 5V) que brinda lecturas precisas en la mayoría de los sistemas de corriente.
Además, incorpora una característica de compensación de temperatura para reducir los errores de medida causados por el cambio de temperatura.
El sensor ACS712 es muy fácil de usar, ya que simplemente se conecta a la señal de medición y comienza a funcionar. Esto lo convierte en una solución ideal para aplicaciones industriales, comerciales y domésticas.
Sensor SCT-013
El módulo Sensor de Corriente SCT-013 es un dispositivo de medición dual y no intrusivo para corriente AC que utiliza una bobina de cabezal de 0,1 a 50 A con precisión de 0,5%.
Está basado en un transformador de corriente acoplado (CT) SCT013-000 con muy bajo punto cero y grabación nula. El dispositivo incluye un circuito de transformación integrado que aumenta ligeramente la precisión y une la señal con un estándar de consenso de 0-5V.
Esto lo convierte en un dispositivo ideal para su uso con microcontroladores para monitorear y registrar la corriente en circuitos externos.
El dispositivo es apto para uso en entornos interiores y presenta una construcción impermeable, resistente a los efectos de la humedad o la exposición súbita a condiciones empeoradas y temperaturas bajo el control de temperatura. La tensión nominal es de 230VAC sin presentar corrientes de fuga y con niveles bajos de interferencia electromagnética (EMI).
Codigo fuente de ejemplo para medir el consumo eléctrico con Arduino
//Incluimos la librería para manejar el módulo INA219
#include <Adafruit_INA219.h>
//Creamos un objeto para manejar el módulo
Adafruit_INA219 ina219;
//Variables para almacenar los valores de tensión y corriente
float voltage, current;
void setup() {
//Inicializamos el módulo
ina219.begin();
}
void loop() {
//Leemos los valores de corriente y tensión
voltage = ina219.getBusVoltage_V();
current = ina219.getCurrent_mA();
//Imprimimos los valores por consola
Serial.print("Voltaje: ");
Serial.print(voltage);
Serial.print(" V, Corriente: ");
Serial.print(current);
Serial.println(" mA");
//Esperamos un segundo
delay(1000);
}
Ejemplos de proyectos de medición de consumo eléctrico con Arduino
Hay muchas formas de aplicar la medición del consumo eléctrico con Arduino en proyectos prácticos y creativos. Algunos ejemplos de proyectos que pueden interesar a los usuarios de Arduino son:
- Monitorización del consumo eléctrico en el hogar: con un microcontrolador Arduino y varios sensores de corriente, podemos crear un sistema que nos muestre el consumo eléctrico de cada uno de los aparatos y dispositivos de nuestro hogar en tiempo real. De esta forma, podremos identificar los dispositivos que consumen más energía y tomar medidas para ahorrar energía y dinero.
- Control de consumo eléctrico en una fábrica o taller: en una fábrica o taller, es importante conocer el consumo eléctrico de las máquinas y equipos utilizados en la producción. Con un microcontrolador Arduino y un sistema de sensores de corriente, podemos monitorizar el consumo eléctrico de cada uno de los dispositivos y aparatos, y mostrar los resultados en un panel de control o en una computadora. De esta forma, podremos detectar problemas o ineficiencias en la utilización de la energía eléctrica y tomar medidas para mejorar la eficiencia energética en la fábrica o taller.
- Medir consumo eléctrico en un edificio: en un edificio con varios pisos o departamentos, es importante conocer el consumo eléctrico de cada uno de ellos para distribuir de forma equitativa el costo de la energía. Con un microcontrolador Arduino y un sistema de sensores de corriente en cada uno de los departamentos, podemos monitorizar el consumo eléctrico de cada uno de ellos y mostrar los resultados en una aplicación móvil o en una página web. De esta forma, podremos hacer un seguimiento del consumo eléctrico en el tiempo y tomar medidas para reducir el consumo de energía en el edificio.
Conclusiones y recomendaciones
En conclusión, medir el consumo eléctrico con Arduino es una forma sencilla y económica de monitorizar y controlar el uso de energía en nuestro hogar, fábrica o edificio.
Con un microcontrolador Arduino y un sensor de corriente, podemos calcular el consumo eléctrico de los dispositivos y aparatos en tiempo real y tomar medidas para ahorrar energía y dinero.
Para realizar proyectos de medición del consumo eléctrico con Arduino, es importante tener conocimientos básicos de electrónica y programación en C++, y seguir las recomendaciones de seguridad eléctrica.
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