{"id":20,"date":"2010-04-24T02:21:29","date_gmt":"2010-04-24T02:21:29","guid":{"rendered":"http:\/\/www.zigbe.net\/?p=20"},"modified":"2010-04-24T02:21:29","modified_gmt":"2010-04-24T02:21:29","slug":"midiendo-la-energia-primera-parte-leer-la-tension","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.whatsbee.net\/?p=20","title":{"rendered":"Midiendo la energ\u00eda (primera parte: Leer la tensi\u00f3n)"},"content":{"rendered":"<div class=\"mceTemp\">\n<div class=\"mceTemp mceIEcenter\">\n<div class=\"mceTemp mceIEcenter\">\n<div class=\"mceTemp mceIEcenter\">\n<div class=\"mceTemp mceIEcenter\"><a href=\"\/wiki\/Archivo:Resistive_divider.png\"><\/a><\/div>\n<div class=\"mceTemp mceIEcenter\">\n<div class=\"mceTemp mceIEcenter\">\n<div class=\"mceTemp mceIEcenter\">\u00a0<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<p style=\"text-align: left;\">Hablamos de monitorizar \u00ablas cosas\u00bb,\u00a0empezaremos por algo que tiene una especial relevancia actualmente, la monitorizaci\u00f3n de la energ\u00eda.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Existen\u00a0algunos estudios\u00a0(<a href=\"http:\/\/www.eci.ox.ac.uk\/research\/energy\/downloads\/smart-metering-report.pdf\" target=\"_blank\">ver ejemplo<\/a>) que demuestran que el recibir feedback del consumo el\u00e9ctrico de una forma instant\u00e1nea puede provocar que hagamos las acciones necesarias que nos permitan\u00a0ahorrar entre un 5% y un 15% en la factura de la luz. Para muchas personas este ahorro puede ser importante para su econom\u00eda personal o familiar, desde el punto de vista de la responsabilidad social, que todos deber\u00edamos de compartir, un 10% de reducci\u00f3n en el consumo provoca, por ejemplo,\u00a0una reducci\u00f3n casi proporcional de las emisiones a la atm\u00f3sfera.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Cada vez aparecen en el mercado m\u00e1s dispositivos que nos pueden proporcionar la informaci\u00f3n instant\u00e1nea del consumo, lamentablemente son dispositivos aut\u00f3nomos, pensados para mostrar el consumo de un \u00fanico dispositivo y que no se comunican en base a est\u00e1ndares de mercado.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Por otro lado aparecen iniciativas como la de Google (<a href=\"http:\/\/goo.gl\/UXhH\" target=\"_blank\">Google energy<\/a>) que proporcionan interfaces para conocer esta informaci\u00f3n y que, probablemente, acabar\u00e1n definiendo est\u00e1ndares en la forma de comunicarse entre los elementos que recogen la informaci\u00f3n y los que la muestran. Esto no debe de leerse como una opini\u00f3n personal de que \u00a0lo que hace Google est\u00e1 bien o mal, pero tenemos que reconocer que su penetraci\u00f3n en la sociedad es tan importante que, con frecuencia, cosas que est\u00e1n haciendo se convierten en est\u00e1ndares de facto.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Empezamos con ya las cuestiones t\u00e9cnicas&#8230;.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Una de las variables b\u00e1sicas que debemos de medir es la <a href=\"http:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Tensi%C3%B3n_(electricidad)\" target=\"_blank\">tensi\u00f3n el\u00e9ctrica<\/a>, en Espa\u00f1a, seg\u00fan las compa\u00f1\u00edas el\u00e9ctricas de 220V (+- 7%) con una frecuencia de 50 Hz y una forma de onda senoidal.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Como nuestra intenci\u00f3n es medir la tensi\u00f3n con un microprocesador lo primero que tenemos que hacer es reducir el voltaje y hacer que sea positivo, ya que los microprocesadores habitualmente funcionan con unos valores\u00a0que oscilan entre los 0V y los\u00a05V o 3,3V.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Primero vamos a reducir la amplitud de la tensi\u00f3n, lo podemos conseguir de dos formas:\u00a0\u00a0<\/p>\n<ul style=\"text-align: left;\">\n<li>La m\u00e1s sencilla: es hacer un divisor de tensi\u00f3n con dos resistencias conectado directamente a los cables de tensi\u00f3n.\u00a0 Probablemente sea el m\u00e1s utilizado en los productos comerciales por ser el m\u00e1s barato de implementar. Tiene un grave inconveniente, no existe aislamiento galv\u00e1nico de la red de 220V, esto es un poco peligroso en el elaboraci\u00f3n de un prototipo, pasamos\u2026..<\/li>\n<li>El m\u00e9todo utilizado: reducimos la tensi\u00f3n con un transformador. El coste con respecto al m\u00e9todo del divisor de tensi\u00f3n es mucho mayor (unos 3\u20ac en lugar de 0,03\u20ac), pero es mucho m\u00e1s seguro. Una alternativa es utilizar un adaptador de red (un cargador de m\u00f3vil viejo\u00a0por ejemplo), lo m\u00e1s importante es que sea AC-AC, es decir, que internamente incorpore solo un transformador, sin ning\u00fan circuito adicional.\u00a0\u00a0<\/li>\n<\/ul>\n<div id=\"attachment_67\" style=\"width: 510px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/Trafo500.jpg\"><img aria-describedby=\"caption-attachment-67\" loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-67\" title=\"Trafo500\" src=\"http:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/Trafo500.jpg\" alt=\"\" width=\"500\" height=\"375\" srcset=\"https:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/Trafo500.jpg 500w, https:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/Trafo500-300x225.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 500px) 100vw, 500px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-67\" class=\"wp-caption-text\">Transformador de 220V a 2x6V<\/p><\/div>\n<p style=\"text-align: left;\">Yo he utilizado un transformador compacto (3\u20ac) con una entrada de 220V y dos salidas de 6V. En una de las salidas tengo la tensi\u00f3n de red reducida, la otra la utilizar\u00e9 para alimentar el circuito (m\u00e1s adelante).<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">A la salida del transformador ya tenemos la tensi\u00f3n reducida a 6V (mucho m\u00e1s manejable y menos peligrosa), a continuaci\u00f3n tenemos que reducirla todav\u00eda m\u00e1s.<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">En este momento si que utilizaremos un divisor de tensi\u00f3n resistivo para reducirla (m\u00e1s o menos) a una tensi\u00f3n de 1V pico a pico.\u00a0En mi caso he utilizado una resistencia de 220 ohmios y otra de 3K3 ohmios, la tensi\u00f3n ha quedado reducida a 1,2 V pico a pico. El resultado es este:<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\"><a href=\"http:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/Tension500.jpg\"><\/a><\/p>\n<div id=\"attachment_62\" style=\"width: 510px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/Tension500.jpg\"><img aria-describedby=\"caption-attachment-62\" loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-62\" title=\"Tension500\" src=\"http:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/Tension500.jpg\" alt=\"\" width=\"500\" height=\"375\" srcset=\"https:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/Tension500.jpg 500w, https:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/Tension500-300x225.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 500px) 100vw, 500px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-62\" class=\"wp-caption-text\">Forma de onda y tensi\u00f3n resultante.<\/p><\/div>\n<p style=\"text-align: left;\">En este momento en la salida del divisor tenemos una tensi\u00f3n con la amplitud que necesitamos, pero con una semionda positiva y una negativa, por lo que deberemos de ponerle un componente de continua.<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">\u00a0Este componente de continua lo conseguiremos a partir de la tensi\u00f3n que alimenta al circuito (m\u00e1s adelante explicaremos de d\u00f3nde la sacamos), mediante otro divisor de tensi\u00f3n resistivo. Supongamos que la tensi\u00f3n de alimentaci\u00f3n del microprocesador ser\u00e1 de 5V, conseguiremos\u00a0una tensi\u00f3n de 2,5V de nuevo con un divisor de tensi\u00f3n\u00a0resistivo (podemos utilizar dos resistencias de 10K ohmnios y tomar el punto central).\u00a0\u00a0<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">En este punto adem\u00e1s a\u00f1adiremos en este divisor un condensador electrol\u00edtico de 10 microfaradios con la finalidad de estabilizar la tensi\u00f3n.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">El circuito tiene ahora el siguiente aspecto:\u00a0\u00a0<\/p>\n<div id=\"attachment_63\" style=\"width: 444px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"http:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/circuitoTension.jpg\"><img aria-describedby=\"caption-attachment-63\" loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-63\" title=\"circuitoTension\" src=\"http:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/circuitoTension.jpg\" alt=\"\" width=\"434\" height=\"249\" srcset=\"https:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/circuitoTension.jpg 434w, https:\/\/blog.whatsbee.net\/wp-content\/uploads\/2010\/04\/circuitoTension-300x172.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 434px) 100vw, 434px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-63\" class=\"wp-caption-text\">Circuito para medir la tensi\u00f3n<\/p><\/div>\n<p style=\"text-align: left;\">\u00a0Conectando la entrada de 5V a la alimentaci\u00f3n del circuito y la salida tensi\u00f3n a medir al ADC del micro tendremos una tensi\u00f3n senoidal de 1,2V pico pico sobre una componente de continua de 2,5V, ya estamos preparados para medir la tensi\u00f3n.<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Seguramente los m\u00e1s puristas dir\u00e1n que el hecho de\u00a0introducir una carga inductiva en la medici\u00f3n de la tensi\u00f3n generar\u00e1 errores en el factor de potencia, est\u00e1 prevista la correcci\u00f3n\u00a0en una fase posterior de calibrado.<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Una parte importante de estos art\u00edculos est\u00e1n basados en <a href=\"http:\/\/www.atmel.com\/dyn\/resources\/prod_documents\/doc2566.pdf\" target=\"_blank\">La nota de aplicaci\u00f3n 465 de Atmel<\/a>\u00a0(aunque en este caso el m\u00e9todo de medici\u00f3n de la tensi\u00f3n es diferente) y en\u00a0los excelentes art\u00edculos publicados en\u00a0<a href=\"http:\/\/openenergymonitor.blogspot.com\/\">http:\/\/openenergymonitor.blogspot.com\/<\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: left;\"><strong>\u00bfCual es el siguiente paso?<\/strong>\u00a0\u00a0<\/p>\n<ul style=\"text-align: left;\">\n<li>Medir la intensidad con un transformador de corriente<\/li>\n<li>Muestrear la tensi\u00f3n y la intensidad en el microprocesador<\/li>\n<li>Corregir las desviaciones provocadas por la tolerancia de los componentes<\/li>\n<li>Corregir las desviaciones provocadas por las impedancias de los transformadores<\/li>\n<li>Calcular potencias reales, aparentes, consumos, etc.<\/li>\n<li>Subir la info a Pachube<\/li>\n<li>Hacer que esto funcione por Zigbee<\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align: left;\">\u00a0\u00a0\u00a0Es m\u00e1s sencillo de lo que parece&#8230;&#8230;\u00a0\u00a0\u00a0<\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">\u00a0\u00a0\u00a0<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Una visi\u00f3n general de las diferentes formas que podemos utilizar para recoger los valores de tensi\u00f3n de la red el\u00e9ctrica. El objetivo de este art\u00edculo es analizar como podemos transformar una variable de entorno (la tensi\u00f3n el\u00e9ctrica) que no es analizable directamente por un microprocesador en una tensi\u00f3n con la magnitud y polaridad adecuadas para que si que lo sea.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_bbp_topic_count":0,"_bbp_reply_count":0,"_bbp_total_topic_count":0,"_bbp_total_reply_count":0,"_bbp_voice_count":0,"_bbp_anonymous_reply_count":0,"_bbp_topic_count_hidden":0,"_bbp_reply_count_hidden":0,"_bbp_forum_subforum_count":0},"categories":[16,17,2],"tags":[102,109],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.whatsbee.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/20"}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.whatsbee.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.whatsbee.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.whatsbee.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.whatsbee.net\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=20"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/blog.whatsbee.net\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/20\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.whatsbee.net\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=20"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.whatsbee.net\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=20"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.whatsbee.net\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=20"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}