PROYECTO: SISTEMA DE CONTROL DE ENERGIA Y PREVENCION DE ACCIDENTES PARA UNA PLANCHA DE ROPA

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA

INGENIERIA ELECTRÓNICA

PROYECTO:

SISTEMA DE CONTROL DE ENERGIA Y PREVENCION DE ACCIDENTES PARA UNA PLANCHA DE ROPA 

PRESENTA:

CORRAL FIRO ERIK
MIRELES MEDINA ESTEBAN
JIMENEZ TOVAR ARTURO
MALVAIZ LÓPEZ PARIS RODRIGO

INTRODUCCION.

En la actualidad la tecnología ha ido creciendo e incrementando sus aplicaciones en distintas áreas, una de sus aplicaciones más importantes es aplicada en el manejo adecuado de la energía que consumen distintos dispositivos eléctricos y electrónicos para así reducir su consumo de energía y evitar gastos innecesarios.

Una plancha normal puede llegar a tener una potencia entre 1000 W y 1500 W, esto convierte a este electrodoméstico en uno de los de mayor radio de gasto energía/minuto de uso.

PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA

Los dispositivos eléctricos de calentamiento utilizan un consumo de energía muy alto, ya que no cuentan con un sistema de control, esta energía utilizada es mayormente desperdiciada a la hora del uso de la plancha para ropa.

El siguiente diagrama de bloques muestra en forma resumida el sistema que se va a implementar para reducir el desperdicio de energía que se genera mientras no se esté utilizando el aparato, del mismo modo muestra los sensores a utilizar para obtener un adecuado sistema de prevención y seguridad para el usuario.

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Fig. 1. Diagrama Resumido del Sistema

CONTROL DE POTENCIA POR RAMPA

El diseño de control por rampa incluirá la realización de una fuente de alimentación, el cual es necesaria para alimentar de forma independiente los circuitos eléctricos, sensores y Arduino.

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Fig. 2. Control por Rampa.

MPU6050 ACELERÓMETRO GIROSCOPIO DIGITAL

El circuito integrado MPU-6050 contiene un acelerómetro y giroscopio MEMS en un solo empaque. Cuenta con una resolución de 16-bits, lo cual significa que divide el rango dinámico en 65536 fracciones, estos aplican para cada eje X, Y y Z al igual que en la velocidad angular.

La implementación de este acelerómetro principalmente consiste en poder detectar los movimientos realizados en la plancha de ropa para poder identificar las posiciones que esta vaya tomando en los 3 diferentes ejes.

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Fig.3. Sensor Acelerómetro.

SISTEMA DE PREVENCION (AUDIBLE)

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Fig. 4. Zumbador o buzzer.

El zumbador o buzzer es un dispositivo electrónico que actúa como transductor. Su función es producir un sonido agudo o zumbido mientras se le está suministrando corriente.

 Su constitución se basa en un electroimán o disco piezoeléctrico y una lámina metálica de acero. Con ello logra emitir el sonido cuando se suministra corriente al piezoeléctrico o electroimán y éste hace vibrar la lámina metálica.

Actuará como alarma audible al emitir un sonido oscilante que alertará al usuario cuando el dispositivo no se utilice en un tiempo prolongado.

PLACA ARDUINO NANO

Arduino Nano es una placa de desarrollo de tamaño compacto, completa y compatible con protoboards, basada en el microcontrolador ATmega328P. Tiene 14 pines de entrada/salida digital (de los cuales 6 pueden ser usando con PWM), 6 entradas analógicas, un cristal de 16Mhz, conexión Mini-USB, terminales para conexión ICSP y un botón de reseteo.

Las principales funciones del Arduino nano serán.

• Tendrá una comunicación con los sensores:
• Procesara la salida del sensor “MPU6050 acelerómetro” detectando posición vertical y horizontal para detectar los tiempos muertos de uso.
• Procesara la salida del sensor de gas “MQ-2” para interrumpir la potencia que recibirá la plancha, así se evitaran accidentes.
• Controlará el circuito rampa para la reducción de la potencia

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Fig. 5. Arduino Nano.

DISPLAY OLED 0.91”

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Fig. 6. Display Oled 0.91”

Es una pequeña pantalla de tipo OLED de 0.91 pulgadas y resolución de 128×32 píxeles.

Tipo: Display Oled

Resolución: 128×32 píxeles – 0.91 Pulgadas

Color de Píxeles: Blancos

Driver: SSD1306

Voltaje de Operación: 3.3V – 5.5V DC

Interfaz: I2C

Ultra bajo consumo de energía: 0.08W Cuando están encendidos todos los píxeles

Temperatura de trabajo: -30ºC ~ 70º

SENSOR DE CORRIENTE ACS712(30A)

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Fig. 7. Sensor de corriente.

Internamente trabaja con un sensor de efecto Hall que detecta el campo magnético que se produce por inducción de la corriente que circula por la línea que se está midiendo.

Rango de operación va de -30A a 30A

Sensibilidad de 66mV/A

Entrega un valor de 2.5 voltios para una corriente de 0A 

Tensión de alimentación de 5V

Salida analógica

OBJETIVO GENERAL

Diseñar e implementar un sistema de ahorro de energía a una plancha de ropa, implementando un sistema de detección de posición con el fin de reducir el consumo de energía mediante la detección de tiempos muertos en el cual la plancha no se utilice, así como un sistema de seguridad que alerte al usuario cuando el dispositivo no se utilice en tiempos prolongados.

OBJETIVOS

• Poder detectar las posiciones de la plancha mediante un sensor de movimiento he interpretar los datos adquiridos.
• Implementar un sistema de prevención y seguridad con el fin de reducir el riesgo al usuario.
• Diseñar un circuito para poder controlar la potencia suministrada para tener una mejor eficiencia y rendimiento de la energía para reducir su consumo.

JUSTIFICACIÓN.

Los dispositivos electrónicos resistivos consumen una muy alta cantidad de energía la cual en muy pocas aplicaciones es controlada, una plancha de ropa es el ejemplo más común de este inexistente control de energía.

• ENCUESTA REALIZADA EN EL ENCEVI.

En la Primera Encuesta Nacional Sobre Consumo De Energéticos De Viviendas Particulares (ENCEVI) realizada por el INEGI en 2018 se obtuvo el porcentaje del total de viviendas que usan una plancha de ropa siendo este el 62% de las viviendas del país (20.2 millones).

Fig. 8. Tabla de Tiempo y Porcentaje de uso de una plancha en uso doméstico.

• CONSUMO DE POTENCIA POR HORA.

Siendo consistes que una plancha normal, puede tener una potencia entre los 1000W y 1500W. Si se considera una plancha normal que consume 1200W y esta se utiliza aproximadamente 1 hora al día el consumo bimestral puede llegar a ser muy elevado:

1,200 = 1,2kWh tiempo =1 hora Días = 60 días
En un mes es: 1,2kW x 1hora x 60 días
Total 72kWH.

Teniendo un gasto de $70.272 pesos bimestrales.

Se estaría gastando una muy alta cantidad de energía la cual mediante el sistema de control de energía propuesto podríamos controlarla para reducir dicho consumo pudiendo ahorrar o reducir un aproximado de 30% a 40% del consumo.

Un dato impactante es que alrededor del 60% de las quemaduras se producen en el medio doméstico, de las cuales el 6.5% son causadas por quemaduras de planchas domésticas.

Se regulará la potencia de la siguiente forma:

Fig. 9. Tabla de Tiempo y Potencia suministrada a la plancha de ropa.

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