Medidor de Energía Bidireccional Inteligente

Los Medidores de energía bi-direccionales se encargan de llevar la cuenta de la energía consumida al proveedor, pero además, pueden medir la energía que el usuario inyecta a la red sin obligación de modificar ningún parámetro. La utilidad de estos tipos de dispositivos nace de la necesidad de la generación de energía eléctrica con recursos renovables, como puede ser el sol, el viento, etc.

La generación eléctrica con recursos renovables, no solo reduce el costo final de consumo para una cliente, sino que también  trae ventajas para la sociedad donde se lo utiliza reduciendo la contaminación, como así también al proveedor que se le inyecte. Por ello, es muy importante un sistema que permita medir el desfasaje de 0º a 360º entre la tensión y la corriente, para saber el sentido de la potencia (consumida o entregada). En términos de contaminación, es preferible muchos generadores de energía renovables pequeños que no generan residuos, a un generador central de gran tamaño que lleva a ser muy contaminante.

Objetivo y justificación

La idea principal consiste en diseñar e implementar un sistema de medición de energía bi-direccional inteligente. El concepto de bi-direccional hace referencia a medir la energía absorbida de la red y también entrega en el caso de constar con un generador de energía renovable.

Además de medir potencia, el sistema constará con comunicación bluetooth y zigbee, por lo cual se debe desarrollar una aplicación para Android. Dicha aplicación contará con el consumo total, el instantáneo, como así también la corriente entregada por la red o la corriente entregada a la red y avisos de alto consumo, sobre-tensión y sub-tensión configurable.

Básicamente, el objetivo final del sistema está dirigido a la Generación Distribuida, en nuestro caso Argentina, pero sería interesante que pueda extenderse a toda Latinoamérica. 

Diagrama en bloques del sistema

En principio, en esta entrada, realizaremos una descripción de los elementos básicos que intervienen en el funcionamiento del sistema. Si el tema les resulta interesante, seguiremos hablando del medidor de energía y de su desarrollo. El diseño, se conforma de la siguiente manera:

• Microcontrolador: encargado de gestionar todo el funcionamiento del sistema, realizando la adquisición de datos, el cálculo de la energía y además de comunicárselo al usuario y proovedor de la red eléctrica.

• Etapas de acondicionamiento: se utilizarán integrados y componentes discretos para acondicionar el nivel de las tensiones de las señales analógicas medidas que ingresan a los conversores ADC. Algunos de los integrados utilizados son el amplificador de aislamiento AMC1200B de Texas Instruments y el transductor de corriente LEM LTS15-NP.

• LCD: encargado de mostrar la energía en kWh y Wh, la tensión RMS, la corriente RMS y además el factor de potencia.

• Pulsador: se podrá seleccionar con el pulsador la información que se desea ver.

• RTC: este dispositivo es un reloj en tiempo real que permite llevar la medida del tiempo de forma externa. Podrá ser configurado desde la aplicación de Android.

• ADC 12 bits: se utilizan 2 ADC externos de 12 bits, por donde se analizan las señales de tensión y corriente que ingresan al dispositivo.

• Bluetooth/zigbee: se utilizan dos módulos de comunicación de bajo consumo, y bajo costo para mantener informado al usuario de una manera sencilla. Con el bluetooth se enviará información cada vez que el usuario lo desee con la aplicación, además el usuario podrá configurar avisos de consumo. La utilidad del módulo zigbee se definirá más adelante.