O monitoramento do consumo elétrico é uma prática essencial para a gestão eficiente de energia, tanto em ambientes residenciais quanto industriais. Com o advento de plataformas de prototipagem como o Arduino, tornou-se possível criar soluções personalizadas e acessíveis para monitorar o consumo elétrico. Este artigo técnico abordará como utilizar o Arduino para monitorar o consumo elétrico, fornecendo exemplos práticos e códigos para facilitar a implementação.

Introdução

O monitoramento do consumo elétrico envolve a medição da corrente e da tensão em um circuito elétrico para calcular a potência consumida. O Arduino, combinado com sensores apropriados, pode ser utilizado para realizar essas medições e fornecer dados em tempo real sobre o consumo de energia.

Componentes Necessários

Para monitorar o consumo elétrico usando Arduino, você precisará dos seguintes componentes:

• Arduino Uno ou qualquer outro modelo compatível.
• Sensor de Corrente (como o ACS712).
• Sensor de Tensão (como o ZMPT101B).
• Resistores e capacitores para filtragem e proteção.
• Protoboard e fios de conexão.
• Display LCD ou Serial Monitor para exibir os dados.

Conexão dos Componentes

Sensor de Corrente (ACS712)

O sensor de corrente ACS712 é um sensor de efeito Hall que pode medir a corrente em um circuito. Ele possui três pinos: VCC, GND e OUT.

1. VCC: Conecte ao pino 5V do Arduino.
2. GND: Conecte ao GND do Arduino.
3. OUT: Conecte a um pino analógico do Arduino (por exemplo, A0).

Sensor de Tensão (ZMPT101B)

O sensor de tensão ZMPT101B é utilizado para medir a tensão AC. Ele possui quatro pinos: VCC, GND, OUT e ADJ.

1. VCC: Conecte ao pino 5V do Arduino.
2. GND: Conecte ao GND do Arduino.
3. OUT: Conecte a um pino analógico do Arduino (por exemplo, A1).
4. ADJ: Ajuste para calibrar o sensor.

Código de Exemplo

A seguir, um exemplo de código para monitorar o consumo elétrico usando Arduino:

#include <LiquidCrystal.h>

// Inicializa o display LCD (pinos RS, E, D4, D5, D6, D7)
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

const int currentSensorPin = A0; // Pino analógico para o sensor de corrente
const int voltageSensorPin = A1; // Pino analógico para o sensor de tensão

void setup() {
  lcd.begin(16, 2); // Inicializa o LCD com 16 colunas e 2 linhas
  Serial.begin(9600); // Inicializa a comunicação serial
}

void loop() {
  // Leitura dos sensores
  int currentReading = analogRead(currentSensorPin);
  int voltageReading = analogRead(voltageSensorPin);

  // Conversão das leituras para valores reais
  float current = (currentReading - 512) * (5.0 / 1024.0) / 0.185; // Sensibilidade do ACS712
  float voltage = voltageReading * (5.0 / 1024.0) * 220.0 / 0.707; // Sensibilidade do ZMPT101B

  // Cálculo da potência
  float power = current * voltage;

  // Exibição dos dados no LCD
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("V: ");
  lcd.print(voltage);
  lcd.print(" V");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("I: ");
  lcd.print(current);
  lcd.print(" A");
  lcd.setCursor(8, 1);
  lcd.print("P: ");
  lcd.print(power);
  lcd.print(" W");

  // Exibição dos dados no Serial Monitor
  Serial.print("Voltage: ");
  Serial.print(voltage);
  Serial.print(" V, Current: ");
  Serial.print(current);
  Serial.print(" A, Power: ");
  Serial.println(power);

  delay(1000); // Atraso de 1 segundo
}

Explicação do Código

1. Inclusão da Biblioteca: A biblioteca LiquidCrystal é incluída para controlar o display LCD.
2. Inicialização do LCD: O display LCD é inicializado com 16 colunas e 2 linhas.
3. Leitura dos Sensores: As leituras analógicas dos sensores de corrente e tensão são realizadas.
4. Conversão das Leituras: As leituras analógicas são convertidas em valores reais de corrente e tensão.
5. Cálculo da Potência: A potência é calculada multiplicando a corrente pela tensão.
6. Exibição dos Dados: Os valores de tensão, corrente e potência são exibidos no display LCD e no Serial Monitor.

Conclusão

Monitorar o consumo elétrico usando Arduino é uma maneira eficaz e econômica de obter dados em tempo real sobre o uso de energia. Com os componentes certos e um pouco de programação, é possível criar um sistema de monitoramento personalizado que pode ajudar a identificar áreas de economia de energia e melhorar a eficiência energética.