Prototipo de un monitor de consumo energético con tecnología Iot para el laboratorio de fabricación digital de la Ufps
En este trabajo se realizó el diseño y construcción de un monitor de consumo energético, el cual se encargó de hacer lecturas en tiempo real de tensión y corriente, derivando de ahí la potencia activa de una vivienda, con el fin de dar la posibilidad al usuario de monitorear en tiempo real su consum...
- Autores:
-
Rueda Ospina, Isabela
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad Francisco de Paula Santander
- Repositorio:
- Repositorio Digital UFPS
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
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- Derechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santander, 2024
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En este trabajo se realizó el diseño y construcción de un monitor de consumo energético, el cual se encargó de hacer lecturas en tiempo real de tensión y corriente, derivando de ahí la potencia activa de una vivienda, con el fin de dar la posibilidad al usuario de monitorear en tiempo real su consumo energético y así tomar medidas ante estos resultados. Para llevarlo a cabo se tomaron en cuenta 4 fases de desarrollo: la primera orientada la fundamentación teórica y normativa, la segunda correspondiente al Hardware que es el encargado de la adecuación de las señales de los sensores necesarios para el diseño e implementación de la PCB, la tercera etapa se llevó a cabo todo lo relacionado con la programación o software, tanto la programación necesaria para la adecuación de señal de los sensores(Arduino IDE), como la necesaria para poder visualizar la información adquirida (AppInventor) y por último, se dio un espacio para la divulgación de lo aprendido en el proceso de la implementación del proyecto de investigación. |
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Sandoval Martínez, Gloria EsmeraldaHerrera Cáceres, MatíasBecerra Vargas, Jose Armandovirtual::1328-1Rueda Ospina, IsabelaUniversidad Francisco de Paula SantanderBecerra Vargas, José ArmandoMedina Duran, Jhonny OmarBecerra Vargas, Jose Armandovirtual::1332-12025-03-10T14:29:57Z2025-03-10T14:29:57Z2024https://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/9190TIEM V00067/2023En este trabajo se realizó el diseño y construcción de un monitor de consumo energético, el cual se encargó de hacer lecturas en tiempo real de tensión y corriente, derivando de ahí la potencia activa de una vivienda, con el fin de dar la posibilidad al usuario de monitorear en tiempo real su consumo energético y así tomar medidas ante estos resultados. Para llevarlo a cabo se tomaron en cuenta 4 fases de desarrollo: la primera orientada la fundamentación teórica y normativa, la segunda correspondiente al Hardware que es el encargado de la adecuación de las señales de los sensores necesarios para el diseño e implementación de la PCB, la tercera etapa se llevó a cabo todo lo relacionado con la programación o software, tanto la programación necesaria para la adecuación de señal de los sensores(Arduino IDE), como la necesaria para poder visualizar la información adquirida (AppInventor) y por último, se dio un espacio para la divulgación de lo aprendido en el proceso de la implementación del proyecto de investigación.Resumen ........................................................................................................................................... 12 1. Introducción ............................................................................................................................. 13 2. Planteamiento Del Problema.................................................................................................... 15 3. Justificación ............................................................................................................................. 17 3.1. Beneficios Tecnológicos ................................................................................................... 18 3.2. Beneficios Institucionales ................................................................................................. 18 3.3. Beneficios ambientales ...................................................................................................... 18 4. Objetivos .................................................................................................................................. 20 4.1. Objetivo General ............................................................................................................... 20 5 Alcances, Limitaciones y Delimitaciones ................................................................................ 21 5.1 Alcances ............................................................................................................................ 21 5.2 Limitaciones ...................................................................................................................... 22 5.3 Delimitaciones ................................................................................................................... 22 6 Marco Referencial .................................................................................................................... 23 6.1 Antecedentes ..................................................................................................................... 23 6.2 Marco Teórico ................................................................................................................... 26 6.2.1 Internet of things ........................................................................................................ 26 6.2.2. Voltaje y corriente...................................................................................................... 27 6.2.3. Factor de potencia ...................................................................................................... 30 6.2.4. Potencia Activa .......................................................................................................... 31 6.2.5. Sensores ..................................................................................................................... 32 6.2.6. Comunicación inalámbrica ........................................................................................ 33 6.2.7. Medidores de energía ................................................................................................. 35 6.2.8. FABLAB o Laboratorio de fabricación digital .......................................................... 35 6.3. Marco Legal ...................................................................................................................... 36 7. Diseño Metodológico ........................................................................................................ 41 7.1. Recopilación de información ............................................................................................ 41 7.1.1. Actividades ................................................................................................................ 41 6 7.1.2. Metodología ............................................................................................................... 41 7.2. Diseño de Hardware .......................................................................................................... 41 7.2.1. Actividades ................................................................................................................ 41 7.2.2. Metodología ............................................................................................................... 42 7.3. Desarrollo del algoritmo de programación........................................................................ 42 7.3.1. Actividades ................................................................................................................ 42 7.3.2. Metodología ............................................................................................................... 43 7.4. Divulgación ....................................................................................................................... 43 7.4.1. Actividades ................................................................................................................ 43 7.4.2. Metodología ............................................................................................................... 43 8. Resultados ......................................................................................................................... 44 8.1. Recopilación de información ............................................................................................ 44 8.1.1. Constitución de un medidor de consumo energético ................................................. 44 8.1.2. Circuito de adquisición de datos. ............................................................................... 49 8.1.2.1. Sensor de corriente ................................................................................................. 49 8.1.2.2. Sensor de voltaje .................................................................................................... 53 8.1.3. Software de diseño de PCB........................................................................................ 55 8.1.3.1. kiCad ...................................................................................................................... 55 8.1.3.2. Proteus .................................................................................................................... 56 8.1.3.3. EasyEDA ................................................................................................................ 57 8.1.4. Software visualización de la información recopilada ................................................ 58 8.2. Diseño de Hardware .......................................................................................................... 59 8.2.1. Diseño del esquema circuital necesario para la adquisición de datos. ....................... 59 8.2.2. Selección el software de diseño para el PCB. ............................................................ 62 8.2.3. Implementación el circuito requerido para la adecuación de los sensores. ............... 63 8.3. Desarrollo de algoritmo de programación ......................................................................... 66 8.3.1. Selección de la placa programable para el análisis de datos. ..................................... 66 8.3.2. Desarrollo el algoritmo de adquisición de datos. ....................................................... 67 8.3.3. Realizar pruebas de la adecuación de la señal. .......................................................... 68 8.3.4. Seleccionar el modo de comunicación inalámbrica. .................................................. 72 8.3.5. Desarrollo del algoritmo para la comunicación. ........................................................ 75 8.3.6. Evaluación de parámetros y pruebas de operación. ................................................... 76 7 8.3.7. Diseño de la interfaz de usuario para el análisis de consumo energético. ................. 80 8.4. Divulgación ....................................................................................................................... 89 8.4.1. Diseñar el material didáctico para la divulgación. ..................................................... 89 8.4.2. Realizar la convocatoria a la comunidad académica ................................................. 89 9. Conclusiones ......................................................................................................................... 90 10. Recomendaciones .............................................................................................................. 92 Referencias Bibliográficas ........................................................................................................... 94 Apéndice A Datasheet sensor de Voltaje Zmpt101b ................................................................. 101 Apéndice B Datasheet Sensor de corriente SCT013-100 .......................................................... 102 Apéndice C índice de pines ESP32 ............................................................................................ 103 Apéndice D. Diagrama de flujo del software implementado para el monito de consumo energético en IDE Arduino ........................................................................................................ 104 Apéndice E Guía de aprendizaje ESP 32 ................................................................................... 106PregradoIngeniero(a) Electromecánico(a)114 páginas. ilustraciones, (Trabajo completo) 114 KBapplication/pdfspaUniversidad Francisco de Paula SantanderFacultad de IngenieríaSan José de CúcutaIngeniería ElectromecánicaDerechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santander, 2024https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://catalogobiblioteca.ufps.edu.co/cgi-bin/koha/opac-retrieve-file.pl?id=109f6da7aa521e5a75da1655f17c2dc1Prototipo de un monitor de consumo energético con tecnología Iot para el laboratorio de fabricación digital de la UfpsTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Potencia activaHardwarePCBSoftwareÁvila Osio, J. 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Obtenido de https://ssdielect.com/Publication79d8d5ea-37bb-44ec-8a68-442f77aebc2dvirtual::1328-179d8d5ea-37bb-44ec-8a68-442f77aebc2dvirtual::1328-179d8d5ea-37bb-44ec-8a68-442f77aebc2dvirtual::1332-179d8d5ea-37bb-44ec-8a68-442f77aebc2dvirtual::1332-1ORIGINALTG_1091631.pdfTG_1091631.pdfProyecto de Pregradoapplication/pdf3173589https://repositorio.ufps.edu.co/bitstreams/66c59906-ff9e-491d-9f9d-950669834833/download803c63665b1b245be4fa82394b8b1cb6MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://repositorio.ufps.edu.co/bitstreams/d8e35b88-08ec-41cb-a239-c40abdd3645a/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD52falseAnonymousREADTEXTTG_1091631.pdf.txtTG_1091631.pdf.txtExtracted texttext/plain117790https://repositorio.ufps.edu.co/bitstreams/05186aa9-3f93-4546-9966-5d6f58291695/downloada06691eddbab2fd14ad726917dfd2292MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILTG_1091631.pdf.jpgTG_1091631.pdf.jpgGenerated 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