Midiendo la energía (tercera parte: Las matemáticas)

Si no recuerdo mal ya teníamos la medida de la tensión, la medida de la corriente y una cierta incertidumbre sobre los errores que hemos añadido en la fase de ambos, por utilizar componentes que no son puramente resistivos para recoger la información.

Nuestro objetivo es conocer el voltaje, la corriente consumida, la potencia aparente, la potencia real, la frecuencia y el coseno de fi (la letra del alfabeto griego)

Soy poco amigo de reinventar lo que ya ha inventado gente mucho más lista que yo. Tampoco tiene demasiado sentido copiarlo y transcribirlo literalmente. La base teórica del cálculo está bastante bien descrita en la nota de aplicación AVR465: Energy Meter using tinyAVR and megaAVR devices de Atmel. En la página  AVR Solutions – Application Notes se puede descargar el código en C que nos permite ver la brillante forma de aplicar la teoría de los ingenieros de Atmel.

A partir de la página 11 se explica como eliminar la tensión de ofset que hemos introducido en las medidas con un filtro de paso alto por SW, como calcular tensiones y corrientes rms, como aplicar los factores de corrección, etc.

Este código se puede cargar en cualquier micro de 8 bits de Atmel, nosotros utilizaremos una versión bastante simplificada para Arduino, el ejemplo de código de la Application Note nos servirá como “inspiración” para buscar nuestra solución (que para eso están las Application notes)

Tengo poco más que decir sobre esta parte, integrales, derivadas….. simplemente dejo los medios para que cada uno se lo calcule.

Einstein calculando la potencia aparente

Nos queda otra parte que también pasaremos un poco por encima porque tiene que ver con el código, la calibración..

La idea también es sencilla: Hemos estado trabajando con componentes que tienen una cierta tolerancia (supongamos como hipótesis en un divisor resistivo que los componentes tienen un 5% de tolerancia). En electrónica analógica posiblemente introduciríamos una resistencia ajustable de un valor menor, mediríamos la resistencia real y la compensaríamos modificando la resistencia ajustable hasta obtener el valor buscado, utilizando un tester. En este caso estamos haciendo un tratamiento numérico de los datos recogidos, por lo que simplemente podemos añadir un coeficiente que multipliquemos por el valor recogido. Iremos variando el valor del coeficiente hasta que el valor entregado por nuestro dispositivo coincida con el valor mostrado por un dispositivo calibrado. Esto lo podemos aplicar en la medida de la tensión y de la corriente.

Para compensar el desfase utilizaremos un método parecido, un coeficiente en el firmware que ajustaremos para que con una carga puramente resistiva en coseno de Fi sea 1 y con una carga puramente inductiva sea 0.

¿Ahora cual es el siguiente paso?

  • Subir la info a Pachube
  • Hacer que esto funcione por Zigbee

1 comment for “Midiendo la energía (tercera parte: Las matemáticas)

Deja un comentario