Monitore e Registre Energia com Arduino – Guia Passo a Passo (Dr. Wattson)

Componentes e Materiais

• 1x Arduino UNO
• 1x Placa Dr. Wattson Energy Monitoring Board (baseada no MCP39F521)
• 1x Caixa acrílica para Dr. Wattson
• 1x Módulo MicroSD Adafruit (breakout)
• 1x LED genérico + resistor 220Ω
• 1x Botão tátil Adafruit

Sobre o Projeto

Monitor de energia AC preciso e registrador de dados em cartão SD (formato CSV). Usa a placa Dr. Wattson (MCP39F521) que mede tensão, corrente, potência ativa/reativa/aparente, fator de potência e frequência – isolada da rede por transformadores. Botão inicia/para log; LED indica gravação. Rotação de arquivos: DATA00.CSV a DATA99.CSV.

Configuração (Setup)

Dr. Wattson em caixa acrílica com conectores IEC e terminais spade para segurança. Corrente máxima 12A, calibrado para 4A (range dinâmico 4000:1 mede até 1mA – ideal para standby). Plugue na tomada, dispositivo na caixa.

Circuito

• MicroSD (SPI): CLK→13, MISO→12, MOSI→11, CS→10 (padrão)
• Botão: Pino 4, pull-up interno, lógica invertida (LOW=pressionado). Biblioteca Button de Jack Christensen (debounce 20ms).
• Dr. Wattson (I2C): SCL→A5, SDA→A4, VIN→5V, GND→GND, 3.3V→3.3V. Endereço I2C padrão 0x74 (configurável via jumpers).
• LED indicador: Pino 9 + resistor 220Ω.

Sketch Principal (Trechos Chave)

// Inicialização SD e Dr. Wattson
if (!SD.begin(CHIP_SELECT)) { /* erro */ }
wattson.begin(); // endereço 0x74 padrão

// Cria novo arquivo DATAxx.CSV
char filename[] = "DATA00.CSV";
for (uint8_t i=0; i<100; i++) {
  filename[4] = i/10 + '0';
  filename[5] = i%10 + '0';
  if (!SD.exists(filename)) break;
}

// Loop principal
void loop() {
  myBtn.read();
  if (myBtn.wasReleased()) {
    readData = !readData;
    digitalWrite(LED, readData);
  }
  if (readData) {
    UpbeatLabs_MCP39F521_Data data;
    UpbeatLabs_MCP39F521_FormattedData fData;
    int ret = wattson.read(&data, NULL);
    unsigned long ms = millis();
    if (ret == SUCCESS) {
      wattson.convertRawData(&data, &fData);
      // Grava CSV: timestamp, corrente, potência ativa, reativa, aparente
      File f = SD.open(filename, FILE_WRITE);
      if (f) {
        f.print(ms); f.print(",");
        f.print(fData.currentRMS); f.print(",");
        f.print(fData.activePower); f.print(",");
        f.print(fData.reactivePower); f.print(",");
        f.println(fData.apparentPower);
        f.close();
      }
    }
  }
}

Análise no Excel

Arquivos CSV importam diretamente no Excel. Adicione cabeçalhos: timestamp, currentRMS, activePower, reactivePower, apparentPower. Gráficos mostram picos de partida (ex: lâmpada CFL 14W pico 17W/0.21A, estabiliza em 14.2W/0.18A).

Conclusão e Recursos Avançados

Dr. Wattson permite experimentos com dados reais de energia. Recursos avançados: rotinas de calibração, detecção de cruzamento por zero (ZCD), eventos (sobrecorrente, sobrepotência, sag/surge), customização de range (burden resistors, CT), múltiplos Dr. Wattson no mesmo barramento I2C.

• Biblioteca Dr. Wattson: GitHub upbeatlabs/drwattson
• Biblioteca Button: GitHub JChristensen/Button
• Manual do usuário e exemplos no GitHub.