Desarrollo de medidor monofásico de energía eléctrica autocalibrado con monitorización a través de aplicación móvil

Este PFG (Proyecto Fin de Grado) presenta el diseño, desarrollo e implementación de un medidor de energía eléctrica monofásico autocalibrado, capaz de monitorizar la calidad del consumo energético así como su impacto económico (basado en el precio voluntario para el pequeño consumidor) a través de una aplicación móvil. El proyecto surge motivado por la creciente demanda de productos dedicados al control de la cantidad y calidad de consumo energético, con el objetivo de satisfacer esta necesidad de forma precisa y con una fácil operatividad. El sistema desarrollado se basa en el circuito integrado ADE9153A de Analog Devices, montado sobre la placa de evaluación EV-ADE9153ASHIELDZ. Este circuito integrado permite medir con alta precisión diversos parámetros, de entre los cuales este proyecto recogerá valor eficaz de tensión y corriente, potencia activa, reactiva y aparente, factor de potencia, frecuencia y, además, energía activa para el cálculo del histórico de consumo. Incluye la tecnología mSure, que garantiza mediciones precisas sin necesidad de fuentes externas. Dado que el elemento principal del proyecto es la placa de evaluación mencionada, se ha hecho una selección y diseño del resto de componentes en base a ella. Para lograr un producto completo, se han desarrollado elementos de hardware que interconectan los componentes electrónicos y permiten la comunicación dentro del medidor. También se ha tenido en cuenta el aislamiento de estos componentes del exterior, ya que el medidor se conecta directamente a la red eléctrica, lo que requiere un manejo cuidadoso para garantizar la seguridad. Teniendo en cuenta todo esto, se desarrolla una PCB que permite la conexión entre placa de evaluación, microcontrolador, memoria no volátil y alimentación, y por otro lado, una carcasa que aisla los componentes internos y protege al usuario de posibles contactos con la red eléctrica. Para la comunicación inalámbrica entre el medidor y el teléfono móvil, así como la configuración y lectura de los datos del integrado, se hace uso de la placa de desarrollo D1 Mini, equipada con el chip ESP8266 de Espressif. Esta configuración permite monitorizar en tiempo real la calidad del consumo de la carga conectada al medidor. La aplicación móvil ha sido desarrollada con el fin de porporcionar una interfaz intuitiva en la que se puedan visualizar mediciones instantáneas e historial de consumo. El software del medidor se ha programado utilizando Arduino, mientras que para la aplicación móvil se ha utilizado Flutter, un framework de código abierto de Google para crear aplicaciones multiplataforma. Los resultados obtenidos demuestran la eficacia del medidor desarrollado a la par que su facilidad de uso. El medidor proporciona medidas precisas y fiables, y la aplicación móvil ofrece una forma intuitiva de monitorización y análisis del consumo energético. Este proyecto contribuye al desarrollo de soluciones tecnológicas que promueven la eficiencia energética y facilitan la gestión del consumo en hogares y empresas. Abstract: This FDP (Final Degree Project) presents the design, development and implementation of a self-calibrated single-phase electricity meter, capable of monitoring the quality of energy consumption as well as its economic impact (based on the voluntary price for small consumers) through a mobile application. The project is motivated by the growing demand for products dedicated to monitoring the quantity and quality of energy consumption, with the aim of satisfying this need in an accurate and easy-to-operate way. The developed system is based on the Analog Devices ADE9153A integrated circuit, mounted on the EV-ADE9153ASHIELDZ evaluation board. This integrated circuit allows highly accurate measurement of various parameters, among which this project will collect rms voltage and current, active, reactive and apparent power, power factor, frequency and, in addition, active energy for the calculation of the consumption history. It includes mSure technology, which guarantees accurate measurements without the need for external sources. Since the main element of the project is the aforementioned evaluation board, the rest of the components have been selected and designed based on it. In order to achieve a complete product, hardware elements have been developed that interconnect the electronic components and enable communication within the meter. The isolation of these components from the outside has also been taken into account, as the meter is connected directly to the mains, which requires careful handling to ensure safety. Taking all this into account, a PCB is developed that allows the connection between the evaluation board, microcontroller, non-volatile memory and power supply, and on the other hand, a casing that isolates the internal components and protects the user from possible contact with the mains. The D1 Mini development board, equipped with Espressif's ESP8266 chip, is used for wireless communication between the meter and the mobile phone, as well as the configuration and reading of data from the integrated device. This configuration allows real-time monitoring of the consumption quality of the load connected to the meter. The mobile application has been developed in order to provide an intuitive interface where instantaneous measurements and consumption history can be displayed. The meter software has been programmed using Arduino, while Flutter, an open-source framework from Google for creating cross-platform applications, has been used for the mobile application. The results obtained demonstrate the effectiveness of the developed meter as well as its ease of use. The meter provides accurate and reliable measurements, and the mobile application offers an intuitive way to monitor and analyse energy consumption. This project contributes to the development of technological solutions that promote energy efficiency and facilitate consumption management in homes and businesses.