Project and development of an IoT smart plug with advanced energy metering and monitoring

Orientador: Fabiano FruettDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Eficiência energética tem sido considerada um tema relevante até mesmo entre os consumidores domésticos de energia. De modo a economizar energia e, consequentemente, reduzir custos, é importante entender os hábitos referentes ao uso de energia elétrica dos usuários, bem como as características elétricas de seus eletrodomésticos. No entanto, muitas das soluções disponíveis para o que convencionou-se chamar de Casas Inteligentes (Smart- Homes, em inglês) são focadas puramente na automação residencial e não proveem informações elétricas para, de fato, planejar estratégias e técnicas para buscar a eficiência energética. Ao contrário dos dispositivos já disponíveis comercialmente, este trabalho se propõe a desenvolver uma Tomada IoT Inteligente de baixo custo que embarca funcionalidades de medição de energia não comuns a estes dispositivos. As medições elétricas referentes aos eletrodomésticos conectados à Tomada Inteligente serão acessíveis localmente e remotamente. Através da "etiquetagem elétrica" ¿ ou seja, das características elétricas que podem caracterizar determinado eletrodoméstico ¿ é possível que pesquisadores e programadores, desenvolvam técnicas de monitoramento de carga que, por sua vez, permitem aos usuários entender o consumo energético de seus eletrodomésticos. Assim, a Tomada Inteligente torna-se uma ferramenta essencial para pesquisadores estudarem o comportamento de dispositivos em um contexto de geração distribuída e cargas não lineares, além de prover aos usuários domésticos informação sobre seus eletrodomésticos e funcionalidades de automação residencial. Por fim, as funcionalidades da Tomada Inteligente foram avaliadas em três diferentes projetos que a utilizaram para medição de eletrodomésticos, integrando-a aos sistemas através de suas interfaces de comunicaçãoAbstract: Energy efficiency is being considered an important aspect even for home users. In order to save energy and reduce costs, it is equally important to understand user habits regarding their energy usage and home appliances electrical characteristics. However, most of the smart home devices focus on automation and does not provide the necessary electrical data to better plan regarding energy efficiency. In contrast to on-the-shelf devices, it is proposed to develop a low-cost Smart Plug that embeds advanced energy metering features. Measured electrical parameters are easily available locally and remotely and provide full information about attached appliances. By "labeling" connected appliances and AC power characteristics, researchers and programmers are able to develop load monitoring research that improve users knowledge about their energy usage. Thus, the developed Smart Plug becomes an essential tool for researchers to better understand appliances in a context of distributed generation and non-linear loads, as well as provides end user information about energy usage while implements affordable home automation features. The features of the Smart Plug provides electrical data of attached appliances for three different projects, which makes it possible to assure the devices` behavior regarding the metering functionalities and the communication interfacesMestradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaMestre em Engenharia Elétric