SISTEMA DE SUPERVISÃO PARA ENERGIA ELÉTRICA RESIDENCIAL

na Faculdade de Tecnologia SENAI Porto Alegre do Curso Superior de Tecnologia em. Data de aprovação> _________________________________ Prof. Me. Dr. orientador) _________________________________ Prof. O controle principal do sistema é executado em uma plataforma Arduíno, e um sistema supervisório que informa a situação atual ao usuário. O projeto foi dividido em cinco partes, uma revisão bibliográfica sobre todos os recursos utilizados na sua execução. O desenvolvimento do projeto em si, com a programação do microcontrolador e do supervisório. E a montagem de um protótipo que simule uma residência e permita implementar o sistema. E comparar o sistema implantado com o sistema atual existente nas residências e conferir a qualidade e o ver qual precisão do projeto como um todo. Elemento obrigatório.

Keywords: Word 1. Word 2. Word 3. Word 4. sistema supervisório 30 2. Supervisório Elipse E3 31 2. Mobile ELIPSE 32 2. Protocolo MODBUS 32 3 Análise dos Resultados 34 3. Aplicação e Resultados 34 4 Comentários Finais 35 5 Referências 36 1 Introdução A tecnologia sempre assistiu a evolução da eletricidade em prol de diversos benefícios, sejam em relação à transmissão ou ao controle para o diversos tipos de clientes e demandas, afim de garantir a melhor solução para os problemas enfrentados. E por esse motivo as empresas de distribuição de energia elétrica estão cada vez aumentando o custo desse serviço. A automação nas residências como em qualquer outra área de atuação que seja implementado um processo automatizado visa otimização e facilitação de tal processo, como também a agilidade e rapidez.

Os objetivos deste trabalho são melhor monitoramento da energia elétrica utilizada pelas pessoas em sua residência, que possui potencial para ser explorado pela área tecnológica agregando maior facilidade de controle dos gasto de consumo. Apresentar um modelo de processo automático, destacando como o monitoramento pode ser automatizado de forma eficaz e com baixo custo. Mostrar que o uso de um sistema micro processado pode ser um meio de leitura de sensores, em especial no uso residência. Uma projeção mais otimista indica 51 milhões de pontos s houver quebra de barreiras, como diminuição de taxações, melhor disponibilidade de dados, como redes 5G, e maturidade nas soluções e padrões tecnológicos. Com os avanços que a microeletrônica tem alcançado nas últimas décadas, propiciando a redução de custos de desenvolvimento (BOLZANI, 2010,pág 16), permitiu que a implantação e capacidade de programação em sistemas de controle embarcados tenha se proliferado.

Tanto que a perspectiva de receita mundial, segundo o portal de estatísticas Statista1 , a receita mundial de 2018 ultrapassa US$46 bilhões de dólares. No Brasil, o mercado mal chega a meio bilhão, como resume a comparação com alguns países na Tabela 1. Tabela 1 - Receitas País Receita (em US$ milhões) Mundial US$ 46. Cada uma tem seus tipos de dispositivos e eletrônica embarcada, sensores e atuadores. Além de profissionais de empresas tradicionais cujas atividades podem se beneficiar se estiverem atentos ao potencial de expansão de mercado. Estas áreas são: • Controle and conectividade • Comforto • Iluminação • Segurança • Entretenimento • Gerenciamento de energia • Aparelhos inteligentes Outro portal de análise estratégica de mercados2 amplia a interpretação mostrando que o mercado contempla além de equipamentos (hardware) os serviços agregados e os custos de instalação e manutenção.

Figura 2 – Equipamentos, instalação e serviços Fonte: Portal Strategy Analytics A Revista Forbes3 confirma a projeção de mercado mundial chegando a U$ 50 bilhões até o ano de 2020. E comenta que a automatização doméstica faz parte da fantasia das pessoas desde a década de 60, no tempo da animação da Família Jetson, porém a possibilidade de interação e automatização se tornou, de alguma forma, realidade, apenas nos últimos 10 anos. Figura 4 – Pesquisa IDC Fonte: http://www. idclatin. com/quisi2017/brasil. html 2. Plataforma de desenvolvimento Tanto a eletrônica simples como a mais desenvolvida, usando microprocessadores, sempre foram de interesse de amadores e de profissionais em suas horas de laser ou estudo. A intenção da publicação foi fornecer os diagramas, leiautes das placas e código de programação do firmware.

Figura 6 – Revista Nova Eletrônica Nº84 Fonte: https://datassette. org/revistas/nova-eletronica/nova-eletronica-84 O circuito bem simples, típico de uma montagem com processadores de 8 bits, contava com a possibilidade de interface externa para implementar controle pelo barramento paralelo. Desta forma dava a possibilidade de criação de expansões. Os leitores contribuíram com algumas que foram publicadas posteriormente. Todavia não é necessário utilizar uma placa pronta, fornecida pela Arduíno. Pessoas mais experientes podem fazer sua própria versão do módulo, estendendo-o e aprimorando-o. Até mesmo usuários relativamente inexperientes podem construir a versão como forma de aprendizado. Utilizar uma placa pronta se presta para economizar tempo e ter garantia de qualidade para o caso de utilização em algum produto. Uma das mais populares é a Arduíno UNO, já na revisão 3.

A linguagem pode ser expandida através de bibliotecas C ++. também pode ser utilizada a linguagem de programação AVR. Os programas criados são chamados de Sketchs. Existem duas funções principais, a setup() e a loop(), que precisam estar presentes. • setup() - Utilizada para inicializar variáveis, definir função e estado dos pinos, e carregar bibliotecas. Seu valor é armazenado e utilizado como tempo de acionamento do LED. Conforme a luz externa a variável ledPin terá valores maiores ou menores, afetando o intervalo entre o LED ser acionado ou apagado. O código, ilustrado abaixo, é simples e apresenta as estruturas mencionadas: int sensorPin = A0; // seleciona pino do sensor int ledPin = 13; // seleciona pino para o LED int sensorValue = 0; // variável para leitura do sensor void setup() { // declara ledPin como saída pinMode(ledPin, OUTPUT); } void loop() { // lê valor do sensor: sensorValue = analogRead(sensorPin); // liga o LED (ledPin on) digitalWrite(ledPin, HIGH); // para o programa por <sensorValue> milissegundos: delay(sensorValue); // desliga o LED (ledPin off) digitalWrite(ledPin, LOW); // para o programa por <sensorValue> milissegundos: delay(sensorValue); } 2.

Sensores Para a automatização de qualquer sistema é necessário que haja alguma forma de interpretar o ambiente. O sensoreamento deve ocorrer de acordo com o objetivo a ser monitorado, de forma que se recebe e interpreta as grandezas físicas. Isso, porém, introduz a dificuldade de ser preciso interromper o circuito para que a medida seja realizada. Aproveitando a propriedade de uma corrente em movimento gerar um campo magnético proporcional, é possível realizar a leitura desta corrente. Ao invés de shunt, um sensor de efeito hall pode ser utilizado para medir o campo magnético e converter a informação sobre o valor da corrente sob questão. Um sensor disponível no mercado é o ACS‑712, da Allegro MicroSystems7, que conta internamente com um shunt da ordem de 1 miliohm.

Figura 11 – Diagrama do ACS-712 Fonte: Datasheet do fabricante A Figura 12 ilustra um medidor de corrente montado utilizando um módulo com o ACS‑712. Estes sensores são chamados de sensores não invasivos. Figura 14 – SCT-013 Fonte: Datasheet do fabricante A Tabela 2 apresenta as características de alguns transformadores de corrente da linhas SCT‑013. Estes parâmetros são importantes para especificar no código de sensoriamento. Tabela 2– Especificações do sensor de corrente elétrica Modelo SCT-013-000 SCT-013-005 SCT-013-010 SCT-013-015 SCT-013-020 Tamanho da abertura 13mm x 13mm Corrente de entrada 0 – 100A 0 – 5A 0 – 10A 0 – 15A 0 – 20A Leitura de saída 0 – 50mA 0 – 1V 0 – 1V 0 – 1V 0 – 1V Não linearidade ± 3% Isolação 6. V Núcleo Ferrite Fonte: Datasheet do fabricante 2. A análise pode ser automatizada, gerando relatórios e alertas e manter históricos de eventos.

Figura 17 – Exemplo de arquitetura de sistema supervisório Fonte: Folder Elipse E3 Os sistemas supervisórios fazem coleta de dados em tempo real de equipamentos de aquisição de dados ou de controle, como os CLPs (Controladores Lógicos Programáveis), UTRs (Unidades Terminais Remotas), DAQs (Data Acquisition Boards, Placas de Aquisição de Dados). A comunicação no nível chão de fábrica se dá por protocolos robustos projetados para esse ambiente, como RS-485, CAN (Controller Area Network) ou algum proprietário do sistema. Conforme a distância é possível haver enlaces por rádio ou modem (linhas privadas ou discadas), além de conexão por TCP/IP ou UDP/IP. Os dados serão armazenados e tratados em servidores para o tratamento devido. Em automação industrial, para monitoria e gerência de CLPs e UTRs, o protocolo Modbus é um dos mais antigos, criado na década de 70.

A estrutura de mensagem para os controladores descreve o processo que um controlador usa para pedir acesso a outros dispositivos, como responderá a pedidos desses outros dispositivos, e como serão descobertos erros da comunicação. O endereçamento apropriado e tipo de dispositivo também são definidos. Figura 20 – Exemplo de arquitetura de rede ModBus Fonte: Fabricante Fornecido como código aberto, possui ampla documentação9 e bibliotecas de desenvolvimento disponíveis para diversas plataformas, desde sistemas operacionais a microcontroladores. Portanto, a criação de um sistema monitorado para Arduíno é plenamente viável. Mostra que a automação em pequenas propriedades, onde muitas vezes a água vem de poços ou açudes, auxilia no controle e uso destas reservas evitando o desperdício e esgotamento. Todos os pontos descrevidos nos texto vão de encontro aos objetivos propostos no início do trabalho que, após todos os testes, demonstrou sucesso nas tarefas realizadas nas aplicações reais, mostrando resultados positivos de acordo com o que foi projetado no algoritmo, lendo e demonstrando resultados dos sensores, alertando quando algum valor estava fora da faixa configurada como parâmetro, e realizando ações quando estas deviam ser realizadas.

O trabalho proporcionou aliar todos os conhecimentos que foram estudados no decorrer de todo o curso e permitindo aplicá-los em áreas que a automação vem ganhando grande espaço e visibilidade, mostrando as vantagens da automação. Referências FAQ: The Arduino UNO Anatomy. Disponível em: <http://arduinoarts. A. Rio de Janeiro 2008. MONK, Simon. Programação com arduíno: começando com sketches. Porto Alegre: Bookman, 2013. org/emon/buildingblocks/report-yhdc-sct-013-000-current-transformer acessado em 24 de abrial 2018 https://learn. openenergymonitor. org/electricity-monitoring/ct-sensors/introduction ***LINK ERRADO*** SCH2000 Schneider Eletronics. Modbus Protocol 2000. Disponível em: http://www. com. br/Artigos/Mais/oQueSaoSistemasSupervisorios. pdf>. Acesso em: 08 maio 2018. LINK ERRADO*** SOFTWARE, Elipse E3. elipse. com. br/produto/elipse-mobile/>. Acesso em: 26 maio 2018. TANENBAUM, Andrew S; SOUZA, Vandenberg. com. br/13/02/2012/34-dos-brasileiros-assistem--tv-movel-estima-motorola-mobility/tt/262418/news. aspx>. Acesso em: 09 maio.

TEZA, V. TEZA, Vanderlei R. Alguns aspectos sobre a automação residencial - Domótica. UFPR, 2002. Disponível em: <http://www. tede. Disponível em: <http://periodicos. iffarroupilha. edu. br/index. php/cienciainovacao/article/view/67> ALIEVI, César Adriano. tde-12082010-112005. TELEBRASIL - Sessões Temáticas 60º Painel Telebrasil. Telebrasil. org. br. n. d. Modbus-IDA Specifications and Implementation Guides. Disponível em <http://www. modbus.