Apresentação - projeto medição energia ESP32 e ThingSpeak - sem video (1) atualizada.pdf

Sumário
Objetivo
Utilizando a nuvem ThingSpeak, crie um projeto para monitorar a
energia elétrica utilizando a placa node MCU/ESP32 ou ESP8266

Etapas:
1) Premissas para o projeto
2) Definição dos Hardwares (sensores, placas e acessórios)
3) Criar um projeto funcional do sistema (diagrama elétrico e logica de programação)
4) Criar conta na nuvem (site ThingSpeak)
5) Criar um Projeto no site ThingSpeak
6) Definir as variáveis do processo a serem indicadas e registradas no ThingSpeak
7) Definir o modo de coleta dos dados pela nuvem
8) Configurar os indicadores no ThingSpeak
9) Teste de Leitura dos Dados
10) Ferramentas Avançadas
Projeto: Monitoramento de energia elétrica utilizando a nuvem
Introdução

- Medição do consumo de energia uma carga em um circuito monofásico
- Sistema monofásico com voltagem até 250Vca
- Limite de corrente 100A
1º Etapa: Premissas para o projeto

- 01 Placa NodeMCU-ESP32
- 01 Sensor de corrente AC SCT-013-000
- 01 Sensor de Tensão ZMPT101B AC
- Componentes eletrônicos para condicionamento dos sinais: Resistores e capacitores;
- Placa de montagem e fios.
2º Etapa: Definição dos Hardwares (sensores, placas e acessórios)

Placa NodeMCU-ESP32:
O ESP32 é um dispositivo ioT (Internet das Coisas) que consiste de um microprocessador de baixa
potência dual core Tensilica Xtensa 32-bit LX6 com suporte embutido à rede WiFi, Bluetooth v4.2 e
memória flash integrada. Essa arquitetura permite que ele possa ser programado de forma
independente, sem a necessidade de outras placas microcontroladoras como o Arduino, por exemplo.
Dentre as principais características deste dispositivo, podemos citar: baixo consumo de energia, alto
desempenho de potência, amplificador de baixo ruído, robustez, versatilidade e confiabilidade.

Sensor de Corrente: 0 – 100A Sensor de Tensão : 0 – 250V CA

Sensor de Corrente: 0 – 100A
Sensor de corrente não invasivo SCT-013
O sensor de corrente SCT-013 é muito versátil e
tem como principal vantagem o fato de não
precisar de contato elétrico com o circuito para
medir a corrente elétrica alternada. Ou seja, não
precisamos abrir o circuito para ligá-lo em série
com a carga, basta apenas “abraçar” um dos fios
ligados ao equipamento a ser monitorado.

Transformador de corrente SCT-013
SCT é a sigla para Split-core Current Transformer, ou
seja, Transformador de corrente de núcleo dividido.
Para fazer fazer a medição da corrente elétrica o SCT-
013 possui uma bobina interna em sua estrutura, onde
faz a leitura por campo magnético, como podemos ver
na figura ao lado.
Bobina do Sensor de
corrente não invasivo
SCT013

Sensor de Tensão : 0 – 250V CA
O Sensor de Tensão AC 0 a 250V Voltímetro ZMPT101K é
um módulo que permite identificar a presença de tensão
alternada. Devido à sua alta precisão, é possível utilizá-lo
como um medidor, garantindo assim ótimas leituras dos
valores de tensão alternada em sua rede elétrica.
Ideal para quem precisa montar projetos de automação
residencial, tendo em vista que com a capacidade
sensorial do módulo, é possível verificar se sistemas que
deveriam estar desligados, na verdade estão ligados,
como lâmpadas, motores e afins. Além disso, pode servir
na montagem de um projeto de voltímetro, facilitando
leituras com placas de desenvolvimento.

O Resistor 10k ohms 1/4W é um componente eletrônico capaz de limitar a
corrente elétrica em um determinado fluxo de energia. Pelo fato de possuir
uma resistência maior do que a dos cabos e das trilhas de um circuito elétrico,
o resistor força a redução da corrente elétrica que passa por ele, provocando
assim, uma queda de tensão.
Para descobrir o valor de um resistor basta observar as cores e a sequência da
faixa impressa em sua parte isolante. A primeira e a segunda faixa simbolizam
um número de 0 a 9, a terceira faixa representa um multiplicador decimal e a
quarta faixa corresponde a tolerância para mais ou para menos do valor total.
Para saber o valor exato ou aproximado que o resistor deve ter, é utilizada a
fórmula da 1ª lei de ohm.
Resistor 10k

O Capacitor Eletrolítico 10uF / 25V é um componente
que reage a passagem da corrente acumulando cargas
elétricas, ele surgiu da necessidade de armazenamento
de energia elétrica para ser usada posteriormente.
Uma placa de ensaio ou matriz de contato é uma placa
com furos e conexões condutoras utilizada para a
montagem de protótipos e projetos em estado inicial. A
grande vantagem da placa de ensaio na montagem de
circuitos eletrônicos é a facilidade de inserção de
componentes, uma vez que não necessita soldagem.

Esquema de montagem do sistema
Projeto referencia: https://www.youtube.com/watch?v=H6wmBGExMJg
3º Etapa: Projeto funcional do sistema

Circuito elétrico

Incluir o Video 01

https://how2electronics.com/iot-smart-electricity-energy-meter-with-esp32-blynk-2-0/#Source_CodeProgram_for_IoT_Smart_Energy_Meter
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);
#include "EmonLib.h"
#include <EEPROM.h>
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <BlynkSimpleEsp32.h>
EnergyMonitor emon;
#define vCalibration 83.3
#define currCalibration 0.50
BlynkTimer timer;
char auth[] = "**********************";
char ssid[] = "**********************";
char pass[] = "**********************";
float kWh = 0;
unsigned long lastmillis = millis();
void myTimerEvent()
{
emon.calcVI(20, 2000);
kWh = kWh + emon.apparentPower * (millis() - lastmillis) / 3600000000.0;
yield();
Serial.print("Vrms: ");
Serial.print(emon.Vrms, 2);
Serial.print("V");
EEPROM.put(0, emon.Vrms);
delay(100);
Serial.print("tIrms: ");
Serial.print(emon.Irms, 4);
Serial.print("A");
EEPROM.put(4, emon.Irms);
delay(100);
Serial.print("tPower: ");
Serial.print(emon.apparentPower, 4);
Serial.print("W");
EEPROM.put(8, emon.apparentPower);
delay(100);
Serial.print("tkWh: ");
Serial.print(kWh, 5);
Serial.println("kWh");
EEPROM.put(12, kWh);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Vrms:");
lcd.print(emon.Vrms, 2);
lcd.print("V");
lcd.print("Irms:");
lcd.print(emon.Irms, 4);
lcd.print("A");
lcd.print("Power:");
lcd.print(emon.apparentPower, 4);
lcd.print("W");
lcd.print("kWh:");
lcd.print(kWh, 4);
lcd.print("W");
lastmillis = millis();
Blynk.virtualWrite(V0, emon.Vrms);
Blynk.virtualWrite(V1, emon.Irms);
Blynk.virtualWrite(V2, emon.apparentPower);
Blynk.virtualWrite(V3, kWh);
}
void setup()
{
Serial.begin(115200);
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
lcd.init();
lcd.backlight();
emon.voltage(35, vCalibration, 1.7); // Voltage: input pin, calibration, phase_shift
emon.current(34, currCalibration); // Current: input pin, calibration.
timer.setInterval(5000L, myTimerEvent);
lcd.print("IoT Energy");
lcd.print("Meter");
delay(3000);
lcd.clear();
}
void loop()
{
Blynk.run();
timer.run();
}
Código para leitura das variáveis na placa e cálculo da potencia:
#include <ThingSpeak.h>

4º Etapa: Criar uma conta na nuvem

Projeto: Monitorar a energia elétrica utilizando a nuvem
5º Etapa: Criar um Projeto no ThingSpeak

6º Etapa: Definir as variáveis do processo a serem indicadas

7º Etapa: Definir o modo de coleta dos dados pela nuvem

7º Etapa: Definir o modo de leitura dos dados

Serial.println("Conectado à rede Wi-Fi");
// Configurar o canal ThingSpeak
ThingSpeak.begin(client);
ThingSpeak.setChannel(channelID);
ThingSpeak.setField(1, "Leitura do sensor de energia");
ThingSpeak.writeFields(apiKey);
}
void loop() {
// Ler a leitura do sensor de energia
int sensorValue = analogRead(sensorPin);
// Enviar dados para o ThingSpeak
ThingSpeak.setField(1, sensorValue);
int statusCode = ThingSpeak.writeFields(apiKey);
// Verificar se a solicitação foi bem-sucedida
if (statusCode == 200) {
Serial.println("Dados enviados para o ThingSpeak com sucesso");
} else {
Serial.println("Erro ao enviar dados para o ThingSpeak");
}
// Esperar 15 segundos antes de enviar mais dados
delay(15000);
}
#include <WiFi.h>
#include <ThingSpeak.h>
// Definir as credenciais de rede Wi-Fi
const char* ssid = "SUA_REDE_WIFI";
const char* password = "SUA_SENHA_WIFI";
// Definir as informações do canal ThingSpeak
unsigned long channelID = SEU_ID_DO_CANAL;
const char* apiKey = "SUA_CHAVE_DE_API";
// Definir o pino do sensor de energia
const int sensorPin = A0;
// Inicializar o cliente Wi-Fi e o cliente ThingSpeak
WiFiClient client;
ThingSpeakClient thingSpeak(client);
void setup() {
// Inicializar a comunicação serial
Serial.begin(9600);
// Conectar à rede Wi-Fi
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(1000);
Serial.println("Conectando à rede Wi-Fi...");
}
7º Etapa: Definir o modo de leitura dos dados

8º Etapa: Configurar os indicadores no ThingSpeak

9º Etapa: Teste de Leitura dos Dados

10º Etapa: Ferramentas Avançadas

-Nuvem de IoT ThinSpeak com EPS32
https://www.youtube.com/watch?v=Q0geriSwlg8
-IoT Smart Electricity Energy Meter using ESP32 & Blynk 2.0
https://www.youtube.com/watch?v=H6wmBGExMJg
-IoT from Data to Action, Part 1: Getting Started with ThingSpeak
https://www.mathworks.com/support/search.html/videos/iot-from-data-to-action-part-1-getting-started-with-thingspeak-
1633414543881.html?fq%5B%5D=asset_type_name:video&fq%5B%5D=category:matlab/index&page=1
-IoT from Data to Action, Part 2: Writing and Reading Data in ThingSpeak
https://www.mathworks.com/support/search.html/videos/iot-from-data-to-action-part-2-writing-and-reading-data-in-thingspeak-
1633416386211.html?fq%5B%5D=asset_type_name:video&fq%5B%5D=category:thingspeak/index&page=1
-IoT from Data to Action, Part 3: Analysis and Visualization in ThingSpeak
https://www.mathworks.com/support/search.html/videos/iot-from-data-to-action-part-3-analysis-and-visualization-in-thingspeak-
1636518392837.html?fq%5B%5D=asset_type_name:video&fq%5B%5D=category:vision/index&page=1
-IoT from Data to Action Part 4: Act On Data in ThingSpeak
https://www.mathworks.com/support/search.html/videos/iot-from-data-to-action-part-4-act-on-data-in-thingspeak-
1639722099578.html?fq%5B%5D=asset_type_name:video&fq%5B%5D=category:matlab/index&page=1
Referencias

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