Questo progetto rappresenta il primo di tre sottoprogetti a complessità crescente; il risultato è comunque pienamente utilizzabile in modo indipendente dallo sviluppo dei due sottoprogetti successivi.
Si propone di realizzare un dispositivo elettronico (nel seguito Power Controller) che misura ogni secondo la potenza istantanea consumata da un'utenza domestica (max 6kW).
Sono utilizzati componenti a basso costo, facilmente reperibili da distributori di componentistica elettronica online.
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Sensore di corrente alternata AC 30A 1V SCT-013-030 non invasivo per monitoraggi |
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Arduino Nano V3.0 Scheda di Microcontrollore CH340 ATmega328P |
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OLED Display 128 x 64 Pixel 0,96 pollici I2C schermo video retroilluminato |
Il sensore SCT-013-030 è un trasformatore di corrente: è fornito di un anello apribile; se si blocca in modo non invasivo intorno ad un filo percorso da corrente (fino ad un massimo di 30A, cioè una potenza di circa 7kW, quindi maggiore di qualunque utenza domestica monofase), genera una tensione alternata ai capi del cavetto di uscita proporzionale linearmente a tale corrente (che arriva ad 1 Volt picco-picco se percorso da 30A).
Il circuito di misura è rappresentato in Fig.1 e la relazione fra la tensione in uscita V rispetto alla corrente A, che fluisce entro l'anello ai misura, è rappresentato dal diagramma di Fig.2.
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| Fig.1 | Fig.2 |
Il sensore SCT-013-030 ci fornisce la componente in corrente I della potenza da misurare, ma istante per istante la potenza P è:
quindi, occorre misurare anche la tensione di rete.
Il Power Controller, cha andremo a realizzare, avrà bisogno di un'alimentazione da 5 Volt DC, che si ottengono con il classico schema di Fig.3.
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| Fig.3 |
L'unica variante rispetto allo schema classico è evidenziata dal tratto in rosso del diagramma, che mostra il prelievo del segnale SNG dal punto C del circuito.
L'andamento del segnale SGN, rispetto a GND, è una semionda positiva di ampiezza superiore a 5 Volt, ma la sua ampiezza sarà funzione della tensione di ingresso, che dobbiamo stimare.
Per variazioni di tensione nel range 200-250 Volt, la relazione si può supporre soddisfacentemente lineare, come si può verificare, disponendo di un trasformatore variabile da 0 a 250 Volt, collegato al circuito di Fig.3.
Il nostro Power Controller, per stimare la potenza P, dovrà eseguire quindi due misure: l'uscita V del sensore SCT-013-030 e il segnale SGN del suo circuito di alimentazione.