¿cómo funcionan los medidores de consumo de energía (Ah, kWh)?

No se requiere una MCU para realizar este tipo de medición. El STC3100 es un simple contador de coulomb con interfaz I2C que mide el estado de carga de una batería. Funciona integrando la corriente medida dentro / fuera de la batería a lo largo del tiempo y proporcionando el resultado en una forma que puede ser leída por el procesador.

He utilizado este dispositivo en un par de productos y encuentro los resultados mejor de lo que hubiera pensado teniendo en cuenta las grandes variaciones en la corriente de carga que se pueden ver, en mi caso, la corriente de carga varía en al menos 4 órdenes de magnitud. Los errores debidos al muestreo de la corriente variable parecen cancelarse con el tiempo.

Ah se mediría con un contador de culombio, básicamente lo que dijiste, midiendo la corriente e integrándolo numéricamente con el tiempo.

En cuanto a kWh, puede medir la corriente y el voltaje, multiplicarlos para obtener energía, y nuevamente, integrar numéricamente esto con el tiempo para obtener kWh

El vatímetro mecánico es esencialmente un motor con voltaje y bobinas de detección de corriente. La velocidad del motor es proporcional a la multiplicación de la tensión por la corriente. En caso de que si la multiplicación da un resultado negativo, el motor girará hacia atrás.

En la práctica, sí, una MCU hará mediciones individuales de corriente y voltaje y asumirá un promedio durante el período de tiempo.

Dependiendo de la frecuencia de las mediciones y de cómo se filtran los voltajes antes de digitalizar, obtendrá algo que está muy, muy cerca de la verdad.

El consumo de energía de CC es bastante simple, como han dicho otros. Muestras el voltaje y la corriente a intervalos regulares, los interpolas y los integras para lograr un consumo total de energía.

Los medidores de energía de CA como el Kill-A-Watt tienen que hacer un poco más, porque con los sistemas de CA
current * voltage != power para cargas reactivas.

Básicamente, lo que el dispositivo debe hacer es muestrear a una frecuencia mucho mayor que la del operador de CA durante un corto período de tiempo e integrar el producto del voltage * current para ese período. Esto permite que el dispositivo tenga en cuenta cualquier diferencia de fase entre la corriente y el voltaje.

El proyecto Tweet-a-Watt tiene más información, aunque no es un gran ejemplo, ya que están muestreando a una frecuencia demasiado lenta para obtener resultados altamente precisos.

La energía consumida por las cargas eléctricas o los aparatos se puede medir con un medidor de energía de tipo Inducción. El principio básico que gobierna el funcionamiento del medidor de energía es el mismo que el del vatímetro (instrumentos de medición de potencia), excepto que en un medidor de energía se usa un mecanismo de conteo o registro que explica el intervalo de tiempo durante el cual se está utilizando el medidor, i. e, potencia integrada sobre un
Tiempo que da la energía consumida. En medidor de energía tenemos un rotativo. Disco de aluminio que gira debido al par de torsión ejercido en él (el par se produce debido a la interacción entre el flujo y la corriente de Foucault inducida en el disco). El par de rotación es proporcional a la potencia consumida. Para tener una velocidad constante de rotación, se debe frenar. se instala un imán que permite que el disco gire con una velocidad constante que es directamente proporcional a la potencia consumida. Dado que se utiliza un mecanismo de grabación (que consiste en la disposición de engranajes, bastidores y piñones), que proporciona la integral de Pdt, i. e la energía consumida que es igual al número total de revoluciones (integral de No. de revoluciones × dt). Por lo tanto, al conocer el número de revoluciones y la constante de energía del medidor, podemos calcular la energía consumida.