Diseño de un medidor eléctrico digital de prepago

Abstract

Actualmente en el país se emplean en gran medida medidores electromecánicos para la medición del consumo de energía eléctrica residencial, en conjunto con sistemas de facturación y recaudación para el cobro de la energía consumida. Como una alternativa a estos medidores, se diseño un medidor eléctrico que incorpora tecnología digital y de prepago, es decir, un medidor electrónico de energía eléctrica que controla el suministro de electricidad a una residencia en función de la cantidad de energía comprada por el usuario en la forma de una clave encriptada de 20 dígitos. El presente trabajo describe el desarrollo de tal medidor, el cual emplea un microcontrolador, un sensor de energía, un reloj de tiempo real, un teclado, una pantalla de cristal líquido y un relevador en conjunto con un programa de computadora que genera las claves encriptadas. El microcontrolador obtiene del sensor de energía la cantidad de energía consumida por el usuario así como también mediciones de corriente, voltaje y potencia real. En base a estas mediciones calcula los valores de potencia aparente y factor de potencia que son mostrados en la pantalla de cristal líquido a petición del usuario empleando el teclado. Otras funciones realizadas por el microcontrolador son: obtener la fecha y hora del reloj de tiempo real y procesarlas para mostrarlas en la pantalla, desencriptar y verificar la autenticidad de las claves tecleadas por el usuario con el fin de abonar crédito en el medidor y mostrarlo en la pantalla, determinar en base al crédito disponible la conexión o desconexión del relevador que controla el suministro de energía al usuario, mostrar en la pantalla los mensajes que se generan cuando se teclean claves incorrectas o incompletas. Las claves encriptadas son creadas por un programa de computadora empleando el algoritmo de encriptación pública creado por Ron Rivest, Adi Shamir y Leonard Adleman mejor conocido como RSA. Cada clave encriptada contiene el número de serie del medidor así como otros datos que son necesarios para la operación del medidor y seguridad de las claves. // As of today in the country, electromechanical meters are used for the measurement of residential electric energy consumption altogether with billing and revenue systems to collect for the energy consumption. As an alternative, a meter that incorporates digital and prepayment technology was designed, that is, an electronic meter that measures and controls the flow of energy to a residence in function of the amount of energy bought by the user in the form of an encrypted 20 digit code. This work describes the development of such meter that incorporates the use of a microcontroller, an energy sensor, a real time clock, a keyboard, a liquid crystal display and a relay in conjunction with an encryption code generator computer program. The micro controller reads from the energy sensor the amount of energy consumed by the user and the values of voltage, current and real power. Then using measurements the microcontroller calculates the apparent power and power factor and then displays these values at the users request using the keyboard. Another tasks performed by the micro controller are: reading and processing the time and date from the real time clock, decrypt and verify the authenticity of the codes introduced by the user in order to add credit to the meter and display it, to determine based on the available credit the connection or disconnection of the relay that controls the provision of energy to the user, Display the messages generated when the codes keyed into the meter are incorrect or incomplete. A computer program using the encryption algorithm developed by Ron Rivest, Adi Shamir and Leonard Adleman widely known as RSA creates the encrypted codes. Each encrypted code contains the serial number of the meter and other data that are essential for the meter operation and security of the codes.