Monitoramento do consumo de energia elétrica através do arduíno

[pic 1][pic 2]

                

 

1. PROTOTIPO DE BAIXO CUSTO PARA MONITORAMENTO EM TEMPO REAL DO CONSUMO DE ENERGIA ELETRICA UTILIZANDO PLATAFORMA ARDUINO

Álvaro Augusto de Souza Wolff (1), Jean Teixeira de Sousa (1), Rander Martins Santos (1), Daniel Moraes Santos (1)

        

1 Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri – UFVJM, [e-mail], [e-mail], [e-mail], [e-mail]  

Resumo:

A energia elétrica é um recurso essencial indispensável para a população, pois graças a ela a utilização de vários instrumentos tecnológicos são possíveis, como computadores, celulares, eletrodomésticos, entre outros que auxiliam principalmente na área dos serviços públicos. Sabendo disso, tem-se no atual cenário o uso excessivo desse recurso, juntamente com a falta de projetos governamentais focado na utilização e comercialização da energia elétrica. Ainda assim, tem-se diversos especialistas e empreendedores que buscam inovações e avanços tecnológicos para auxiliar o controle desses gastos excessivos afim de amenizar esses desperdícios. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo implantar uma alternativa que contribua para a conscientização do consumo de energia através do arduino, auxiliando nos setores públicos municipais, como escolas, prefeituras e serviços públicos, sendo possível acompanhar a quantidade de energia elétrica gasta durante um período de tempo, facilitando o controle do consumo exagerado, refletindo positivamente na economia de gastos e reduzindo os custos.

Palavras-chave: Consumo de energia, Arduino, Leitor de consumo, Economia de gasto.

1. 1. Introdução

1. O presente trabalho visa o monitoramento do gasto energético nos serviços públicos municipais por se tratar de uma área importante e representativa nas cidades, já que o cenário energético no Brasil é algo que vem sofrendo constantes mudanças. O aumento no gasto de energia e a falta de projetos dos governantes para que possa ocorrer fiscalização tanto nas atuais, quanto nas demais construções de usinas hidrelétricas e termoelétricas tem ocasionado grandes adversidades devido aos impactos ambientais, tais como alagamento e desmoronamento (SANTOS, 2019).
2. De acordo com a Lei Nº 9.478, de 6 de agosto de 1997 que dispõe sobre a política energética nacional, as atividades relativas ao monopólio do petróleo, institui o Conselho Nacional de Política Energética e a Agência Nacional do Petróleo e dá outras providências, o inciso VII do artigo 1° visa identificar as soluções mais adequadas para o suprimento de energia elétrica nas diversas regiões do País.
3. Segundo pesquisas, um dos principais desafios no cenário brasileiro é propor ajustes e aperfeiçoamentos no modelo do setor elétrico brasileiro, visando sustentabilidade, estabilidade e atratividade do setor (ANEEL, 2019).
4. Afim de manter uma otimização e distribuição eficiente da energia elétrica, um dos principais pilares administrativos para assegurar que isso aconteça é modernizar a política de gestão da informação e de tecnologia da informação, além de assegurar a autonomia orçamentaria e financeira para que os objetivos almejados sejam alcançados (ANEEL,CMSE,2019).
5. O governo brasileiro prevê e realiza alguns programas que instigam a utilização de fontes renováveis alternativas como o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia   Elétrica (Proinfa). Apesar do Brasil possuir uma matriz energética mais renovável do mundo industrializado sendo 45,3% de sua produção vinda de fontes como recursos hídricos, biomassa, etanol, e também da energia solar e eólica, mas as atitudes do governo não são suficientes para o aumento da geração destas outras energias (CHERINI, et al., 2019).
6. No Brasil, o consumo de energia elétrica do setor público é de cerca de 8% do total do país. Para o administrador público, a diminuição dos gastos com eletricidade pode fazer a diferença no orçamento, já que existem outras prioridades de investimentos demandadas pela comunidade (PROCEL,2020).
7. De acordo com pesquisas, o município de Campinas em 2018 por exemplo, teve uma representatividade de 2,86% no estado de São Paulo em gastos energéticos, sendo que 141,249 MWh foi na área do Poder público, 94,985 MWh na área dos serviços públicos e 83,443 MWh na iluminação pública, totalizando 2310 consumidores nessas áreas, com um consumo médio de 1251,795 MWh por ano (Portal Gov SP,2020).
8.  Em 2019, Campinas consumiu em outubro 27,1MWh de energia a mais em comparação a setembro. Na média, o aumento foi de 13%. O montante seria suficiente para abastecer 11,3 mil novos usuários pelo período de um ano (CPFL,2019). O incremento foi decorrente devido as altas temperaturas registradas no mês no estado de São Paulo, aumentando o uso de ar condicionado e ventiladores,
9. Especialistas da área, tais como, investigadores e empreendedores estão sempre à procura de uma chance para aprimorar o ponto do desenvolvimento tecnológico e obter instrumentos que sejam capazes de ajudar na diminuição do consumo, no desperdício e também a ter uma noção para controlar as contas de energia (SANTOS, 2019).
10. É possível encontrar plataformas que permitem uma pessoa sem demasiado conhecimento elaborar seus próprios projetos. Um ótimo exemplo é o Arduino, que é uma ferramenta que possui um microcontrolador que consegue fazer diversas ações de controle, automação e interação. Além disso, o custo das placas é relativamente baixo, perto das possibilidades que a plataforma oferece, ainda assim, as suas aplicações tem grandes leques de variedades, sendo muito utilizado na automatização de processos em várias empresas.
11. A principal vantagem que a plataforma oferece aos usuários é a facilidade de manuseio, já que não requer tanta experiencia ou grandes conhecimentos prévios de eletrônica e programação, além de conter diversos números de tutoriais e artigos disponíveis na internet.
12. Portanto, com intuito de minimizar os gastos exagerados podendo ter uma noção contínua do quanto foi usado de energia elétrica, este trabalho propõe a construção de um sistema de monitoramento em tempo real do consumo de energia elétrica.

14. 2. Plataforma Arduino

15. Desenvolvido em 2005 pelo docente Massimo Banzi e David Cuartielles, esta plataforma tem como finalidade central, ensejar novas experiências com um custo acessível paras os discentes do curso de design do Interaction Design Institute (EVANS, 2013).
16. De acordo com McRoberts (2018)
18. “o Arduino é um microocontrolador de placa única, projetado para tornar mais acessível o processo de utlização da eletrônica em projetos multidisciplinares. O hardware consiste em um dispositivo open source simples projetado para um microcontrolar Atmel AVR de 8 bits, embora um modelo novo tenha sido projetado para um Atmel ARM de 32 bits. O software consiste em uma linguagem de programação padrão e do bootloader que roda no microcontrolador.”

2. Desse modo, a  placa Arduino conccede de linhas de entradas e saídas do tipo modelo digital e analógico, na qual desempenha o papel de introduzir aos computadores conectados a plataforma dados por intermédio de uma seriak ou USB (SANTOS,2019).
5. A plataforma arduino possui varios arquetipos, indicando que estes protótipos também desfrutam de atributos diferentes. Assim, com a disponiblidade de diversas amostras, é recomendado inteirar-se de cada um,  haja visto que a cpreensão assidua dos tipos de modelo contribui para uma escolha satisfatoriamente eficaz para o projeto que se deseja executar.
6. O  Arduino Uno subdivide-se em pinos de entrada e saída digitais, pinos de entrada e saída analógicas, o plug USB, o conversor serial/USB, os pinos de alimentação, a fonte de alimentação, e por fim, a CPU (CUNHA; ROCHA, 2015).

A placa mais básica é o Arduino UNO, ele possui diversos conectores que são utilizados para conexão com mundo externo. Os pinos da placa são divididos em:

• 14 pinos de entrada e saída digital (pinos 0 - 13): Esses pinos podem ser utilizados como entrada ou saídas digitais de acordo com a necessidade do projeto e conforme foi definido no sktech criado na IDE.
• 6 pinos de entradas analógicas (pinos A0 – A5): Esses pinos são dedicados a receber valores analógicos, por exemplo, a tensão de um sensor. O valor a ser lido deve estar na faixa de 0 a 5 V onde serão convertidos para valores entre 0 e 1023.
• 6pinos de saídas analógicas (pinos 3, 5, 6, 9, 10 e 11): São pinos digitais que podem ser progamados para serem utilizados como saídas analógicas, utilizando modulação PWM.

1. 3. Metodologia

Foi utilizado para o desenvolvimento do presente trabalho o software fritzing que é uma ferramenta que possui licença remunerada e gratuita. No momento da escolha do software também analisando a utilização do Tinkercad, pois nela conseguiríamos fazer a simulação do projeto, porém ao entrar em contato com a plataforma nos deparamos com a escassez de componentes de montagens e a ausência de opção de importação dos mesmos.

...