O documento descreve um projeto de medição de consumo de energia elétrica e água usando dispositivos IoT e cloud computing. O projeto usa sensores para coletar dados sobre consumo e fator de potência, um microcontrolador para processamento, e um módulo Wi-Fi para enviar dados para nuvem para visualização. O objetivo é disponibilizar esses dados em aplicações como condomínios e indústrias.
2. Internet das Coisas
• IoT – Internet of Things
– Motivações:
• Expansão da Internet ao mundo físico;
• Interação entre dispositivos (Machine to Machine
M2M);
• Smart Device;
• Revolução tecnológica: Mais de 13 bilhões de
dispositivos conectados.
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5. Projeto
• Objetivo:
– Disponibilizar em Cloud:
• Consumo de energia elétrica;
• Consumo de água;
• Fator de potência;
• Aplicações:
• Condomínios;
• Comércios;
• Industrias;
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12. Módulo de Comunicação Wifi
• Hi – Link RM04
– Transmissão de dados Ethernet / Wifi;
– Protocolos padronizados;
– Interface c/ 2p Ethernet, 2 Seriais, 1 USB +
GPIO;
– Modo de trabalho: Client / AP / Router;
– Temp. Trab.: -20ºC até +70ºC
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20. Conversor A/D
• Evitar Aliasing / Sub Amostragem:
– Taxa Amost > 2X(Maior Freq. Sinal Medido)
Sinal de 100Hz amostrado a 83,3Hz. Aqui vemos o sinal original em azul e os
sinal vistos pelo conversor A/D em vermelho
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21. Conversor A/D
• Evitar Aliasing / Sub Amostragem:
– Taxa Amost > 2X(Maior Freq. Sinal Medido)
Freq. Rede = 60hz
f = 1/t t=1/60hz
T = 16,66ms
Conversor A/D converte até 300 ksps
1000ms – 300.000 sps
16,66ms – x
X = 5000 Amostras / ciclo
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22. Conversor A/D
• Condicionamento de sinal:
– Entrada do Conversor A/D: 0 – 3.3v
– Saída sensor de consumo elét.: -50mv - +50mv
• Amplificador Operacional:
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23. AmpOp
• Utilizado: CI INA126
• Características:
– Baixa corrente quiescente: 175 mA/chan.
– Larga escala de alimentação: +/-1,35V até +/-18V
– Baixo offset: 250 mV max.
– Baixo drift: 3mV/ºC max.
– Baixa corrente nos pinos de entrada do amplificador: 25nA.
• Aplicações típicas:
– Amplificador de sensores industriais: Bridge, RTD, Termopar.
– Amplificador fisiológico: ECG, EEG, EMG
– Aquisição de dados multicanal.
– Sistemas portáteis operados por bateria
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37. Página Cloud - Xively
• Visualização dos dados em Cloud;
– Bibliotecas prontas;
– Desenvolvedores sem recursos.
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38. Fator de Potência
• Motivações
– Grau de eficiência de um sistema elétrico.
• Não respeitar = multa.
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39. Fator de Potência
• Fontes de um baixo FP:
– Cargas Indutivas:
• Motores superdimensionados para as máquinas a eles acopladas;
• Transformadores em operação em vazio ou em carga leve;
• Fornos a arco;
• Fornos de indução eletromagnética;
• Máquinas de solda a transformador;
• Grande número de motores de pequena potência em operação durante um
longo período.
Fonte :https://www.aeseletropaulo.com.br/poder-publico/sobre-energia/conteudo/energia-reativa
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40. Fator de Potência
Corrente atrasada em relação a tensão, circuito indutivo
Método de cálculo FP:
=
√2
=
√2
=
2
× cos
=
=
40
44. Testes e Resultados: Fontes de alimentação
Falhas nas fontes
devido ao alto
consumo do
módulo hi link.
Estabilização das
fontes com o
auxílio USB PC
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45. Teste e Resultados: Gravação
Microcontrolador
1
2
3
4
10
9
8
7
5 6
J2
CONN-DIL10
+3.3V
/RST
TCK
TDO
TMS
TDI
Montagem inicial: FALHA.
Conector para programação no
padrão JTAG
+3.3V
1
3
5
2
4
6
J9
CON-DIL6
PDI - Conector para
programador MKII
PDI/RST
PDI_DATA
1
2
J10
CONN-SIL2
Usar quando for gravar
.hex através do FLIP.
Para uso bootloader ligar
esse jumper
MISO
Correção V.1: FALHA.
Correção V.2: SUCESSO com a retirada do capacitor.
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46. Testes e Resultados:
Periféricos
• USB: Falha
• MicroSD: Falha
• USART: Sucesso
– Resultou na possibilidade de teste de outros periféricos.
• Conversor A/D: Sucesso após correções.
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47. Testes e Resultados: Canais Analógicos
• Injetado -50mv In
– Valor esperado = 0.
– FALHA.
• Variação Pot +/-50mv In
– Valor esperado = Diversos..
– FALHA.
Valor de entrada Valor de saída
-49,4mV 122,5mV
-25,3mV 1,680V
0 2,77V
25,0mV 2,77V
Tabela x: Resultados das medida do
amplificador U6. 47
48. Testes e Resultados: Canais Analógicos
Sinal coletado da saída do diodo, em
laranja a entrada e em azul a saída
Sinal coletado após a remoção dos
capacitores C20 e C21, em laranja a
entrada e em azul a saída
48
49. Testes e Resultados: Canais Analógicos
Sinal coletado após a remoção dos capacitores C20 e
C21, em laranja a entrada e em azul a saída
SUCESSO
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52. Testes e Resultados:
Módulo RM04 (Wifi)
• Microcontrolador:
– O resultado foi satisfatório
sendo alcançada a estabilidade
dos dados enviados, antes
instáveis.
• Software PC:
– Envio de dados comando AT.
SUCESSO.
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53. Considerações Finais
• Viabilidade
– Projeto de baixo custo e grande demanda
comercial, dadas as necessidades residências
e industriais
• Dificuldades
– Pela complexidade do projeto, alguns objetivos
não foram alcançados em sua plenitude.
• Futuro
– Por ser um projeto de grande potencial, nós
daremos continuidade no projeto afim de
transformá-lo em um produto comercializável.
– A Internet das Coisas é o futuro em nosso
presente 53
54. Muito Obrigado!
Que os vossos esforços desafiem as impossibilidades, lembrai-vos
de que as grandes coisas do homem foram conquistadas do que
parecia impossível.
Charles Chaplin
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