O experimento em questão tem o propósito de testar a proteção da rede elétrica (em um estabelecimento) contra uma tensão alternada prejudicial. A tensão foi tomada a partir de uma fase e de um neutro em uma rede bifásica, ou seja, trabalhei com tensão de 110v.

Foram utilizados:

  • Arduino uno;
  • ESP8266-01;
  • módulo sensor de tensão ac;
  • módulo relé;

topologia arduino com sensor de tensão

Descrevendo de forma resumida, o sistema utiliza um Arduino Uno que se comunica com o serviço de nuvem ThingSpeak via HTTP, através de uma ESP8266-01, a qual fornece uma conexão wi-fi à Internet. O circuito eletrônico consiste basicamente de um sensor de tensão AC e um relé, usados respectivamente para ler a tensão entre fase e neutro e (des)conectar a carga à rede.

Há uma norma específica para os limites de flutuação de tensão, mas para fins de teste, considero simplesmente que uma tensão 20% acima (elevação) ou 20% abaixo (afundamento) da tensão “normal”, já seria nociva.

Devido à ausência de uma gerador de sinal, para a experiência, o circuito eletrônico foi adaptado a fim de simular uma tensão (eventual) de aproximadamente 80v na rede, sendo fornecida à uma carga (lâmpada). Tal simulação é possível a partir do acionamento de um interruptor. O sistema, no momento em que estiver lendo a tensão pelo sensor, então percebe que esta é prejudicial à carga e, dessa forma, instantaneamente suspende seu fornecimento (comutação no relé em “LOW”).
No protótipo há também um push button, que simula que a rede da concessionária voltou a ter sua tensão normalizada. Esta simulação é provocada pelo evento do pressionamento do push button por um certo tempo. Dessa forma, o Arduino entende que já é seguro reconectar a carga à rede e, por isso, envia o comando para a comutação no relé em “HIGH”.

A leitura das tensões “normais” e “prejudiciais” é registrada no ThingSpeak, que também possui um serviço de alerta via Twitter, configurado para enviar uma notificação assim que a carga fosse desconectada da rede para proteção.

OBS: Os valores lidos no sensor diferem dos valores lidos no multímetro, mas esse desvio é insignificante (não chega a 3%) considerando que o circuito de um multímetro/voltímetro é bem mais complexo que o de um simples sensor.

 

O gráfico das medições está disponível no site do ThingSpeak, no link a seguir.

Fonte: Tensão alternada (ac) – ThingSpeak IoT