Energy Reader

• Autor(a) principal: Costa, Romeu Manuel Pereira da Costa
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/15678
• topic: ESP32 WROVER-B; ACPL-785J; Consumos de energia; WEB; Amplificadores; Poupar energia; Power Consumption; Optocouplers; Save energy

A energia elétrica é um dos bens de primeira necessidade a que todos os portugueses têm direito e que a qualquer aumento nos tarifários corresponde sempre alguma apreensão na gestão orçamental das famílias (e das empresas). A gestão dos contínuos déficits tarifários elétricos por parte dos governos não tem conseguido reduzir o peso desta componente nos orçamentos e assim a sociedade tem procurado soluções para controlar o custo. Um dos primeiros passos para reduzir consumos é ter informação acerca do que está a consumir energia em casa. A solução descrita neste documento tem por objetivo fornecer informação sobre o consumo do equipamento que lhe esteja ligado. A publicação da informação através da WEB fazia parte dos objetivos iniciais da solução e era desta forma que o utilizador tomaria conhecimento dos consumos dos seus equipamentos. A solução dividiu-se em dois principais blocos de trabalho: 1. Montar uma solução WEB capaz de receber a informação enviada pelos equipamentos e disponibilizá-la aos utilizadores a quem eles pertencem 2. Montar um dispositivo eletrónico, que se pudesse ligar à rede elétrica de casa, obtivesse variáveis elétricas como a tensão e a corrente, potência ativa e aparente, fator de potência e calculasse a energia consumida instantaneamente, devendo ligar-se à rede wireless da casa para comunicar essa informação para o site criado para esse efeito. Partindo de uma base profissional assente na Informática e com a experiência de alguns anos em programação WEB, definiu-se iniciar o desenvolvimento por este primeiro bloco. Uma vez que o principal objetivo do mestrado foi adquirir conhecimento, decidiu-se por uma linguagem de programação (PHP) que permitisse aumentar o leque de conhecimentos em linguagens de programação. Foi usado o PHP sem recurso a qualquer framework. A base de dados de suporte escolhida, o MariaDB, é bastante utilizada para protótipos (e não só), tendo boas capacidades de gerir grandes quantidades de dados. O WEB design construiu-se a partir de um bootstrap existente na Internet assim como a gestão de utilizadores tendo aplicado uma solução gratuita e disponível para estes efeitos e foi integrada no protótipo. O modelo de dados foi desenhado com o objetivo de registar os dados enviados pelo equipamento e com a possibilidade de posteriormente serem associados a um utilizador. O site permite ao utilizador associar um equipamento doméstico ao equipamento de medição podendo visualizar em gráfico o consumo do dia, da semana, do mês e ano. O segundo bloco de trabalho, a conceção do dispositivo eletrónico, começou por uma fase maior de estudo de conceitos e descobrir quais os componentes necessários para construir um protótipo seguro para utilizar nas instalações domésticas. Nesta fase, começou-se por encontrar um microcontrolador com capacidade de processamento, com pelo menos duas portas de leitura analógicas e de preferência com capacidade de comunicações WIFI já integradas. O microcontrolador ESP32 WROVER-B foi o escolhido. O primeiro passo foi programá-lo para que enviasse dados de teste para o site desenvolvido. Para que esse passo fosse conseguido, foi necessário incluir configurações que permitam ao utilizador indicar qual o utilizador e a password do WIFI de casa (neste momento o protótipo só tem utilidade com internet incluída). A fase final deste segundo bloco de trabalho, consistiu em desenhar o circuito elétrico necessário e a montagem dos restantes componentes capazes de adquirir a informação pretendida e transmiti-la ao microcontrolador. Foram utilizados dois sensores isolados oticamente (um para obter as tensões e outro para obter a corrente elétrica) para calcular a informação a transmitir ao microcontrolador. Foi construído um protótipo que permitiu testar o conceito, tendo sido efetivadas medições para cargas variadas, nomeadamente resistivas, mas sobretudo cargas não lineares.