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4. Modos de operación del RouterController

4.1 Descripción general de los modos

RouterController soporta 6 modos de operación, cada uno optimizado para un escenario de uso específico.

Tabla de modos

Modo	Enum	Control del dimmer	Control P_grid	Sensores requeridos	Aplicación
OFF	0	0% (fijo)	❌ No	-	Mantenimiento, apagado
AUTO	1	Automático	✅ P_grid → 0	Corriente de red	Enrutador solar estándar
ECO	2	Semiautomático	⚠️ Solo importación	Corriente de red	Prevención de exportación
OFFGRID	3	Automático	❌ No	Corriente solar	Sistemas aislados
MANUAL	4	Fijo	❌ No	-	Tarifa nocturna, pruebas
BOOST	5	100% (fijo)	❌ No	-	Calentamiento forzado

4.2 Modo OFF (0) – Desactivado

Descripción

Apagado completo del control del dimmer. Se utiliza para mantenimiento, depuración o cuando no se requiere control de carga.

Algoritmo

cpp

void RouterController::processOffMode() {
    // Dimmer always 0%
    if (m_status.dimmer_percent != 0) {
        applyDimmerLevel(0);
    }
    m_status.state = RouterState::IDLE;
}

Parámetros

Sin parámetros configurables.

Sensores requeridos

No se requieren sensores (las mediciones continúan pero no se utilizan).

Comportamiento

Nivel del dimmer: 0% (constante)
P_grid: No controlado
Estado: IDLE
Mediciones: Continúan (PowerMeterADC funciona)
Interfaz web: Disponible
Comandos serie: Funcionan

Cuándo usar

✅ Mantenimiento del dispositivo
✅ Prueba de sensores sin control
✅ Depuración del sistema
✅ Desconexión temporal de la carga

Ejemplo de uso

cpp

// Via code
RouterController& router = RouterController::getInstance();
router.setMode(RouterMode::OFF);

// Via Serial
set-mode 0

// Via REST API
POST /api/mode
{"mode": 0}

4.3 Modo AUTO (1) – Enrutador solar automático

Descripción

Modo principal del enrutador solar. Equilibra automáticamente la potencia de red (P_grid) a cero, redirigiendo el exceso de energía solar a la carga en lugar de exportarlo a la red.

Algoritmo

cpp

void RouterController::processAutoMode(float power_grid) {
    // Goal: P_grid → 0
    // Proportional control with configurable gain

    float error = -power_grid;  // Invert: export = positive error

    // Check if within balance threshold
    if (fabs(power_grid) <= balance_threshold) {
        // Within threshold - hold current level
        return;
    }

    // Proportional control
    float delta = error / control_gain;
    m_target_level += delta;

    // Apply new level (clamped to 0-100%)
    applyDimmerLevel(m_target_level);
}

Comportamiento según el signo de P_grid

Situación	P_grid	Error	Delta	Acción
Exportación a la red	< 0 (negativo)	> 0 (positivo)	> 0	Aumentar dimmer → más carga
Importación de la red	> 0 (positivo)	< 0 (negativo)	< 0	Disminuir dimmer → menos carga
Equilibrio	≈ 0 (dentro del umbral)	≈ 0	0	Mantener nivel actual

Parámetros

control_gain (Kp)

Descripción: Coeficiente del controlador proporcional. Determina la velocidad de respuesta a los cambios de P_grid.

Fórmula: delta = error / control_gain

Rango: 10.0 - 1000.0

Predeterminado: 200.0

Impacto:

Kp menor (más rápido):
✅ Respuesta rápida a los cambios
❌ Posibles oscilaciones
Ejemplo: Kp = 50 → rápido, pero inestable
Kp mayor (más lento):
✅ Control suave
✅ Estabilidad
❌ Respuesta lenta
Ejemplo: Kp = 500 → lento, pero estable

Recomendaciones:

python

System Type              | Recommended Kp | Comment
-------------------------|----------------|------------------------
Stable grid              | 150 - 250      | Optimal
Unstable grid            | 300 - 500      | Increase for stability
Fast clouds              | 100 - 150      | Decrease for responsiveness
High inertia heater      | 200 - 400      | Medium values

balance_threshold

Descripción: Umbral de equilibrio en Watts. Si |P_grid| < umbral, el sistema se considera equilibrado.

Rango: 0.0 - 100.0 W

Predeterminado: 10.0 W

Impacto:

Umbral menor:
✅ Equilibrio más preciso (P_grid más cercano a 0)
❌ Más ajustes (desgaste del TRIAC)
Umbral mayor:
✅ Menos ciclos de conmutación
❌ Equilibrio menos preciso

Recomendaciones:

python

Load Power               | Recommended Threshold
-------------------------|----------------------
< 500 W                  | 5 - 10 W
500 - 1500 W             | 10 - 20 W
> 1500 W                 | 20 - 50 W

Sensores requeridos

Mínimo:

✅ Current Grid (requerido) – para la determinación de P_grid
✅ Voltage (recomendado) – para el cálculo de potencia

Opcional:

⚪ Current Load – para monitoreo de consumo
⚪ Current Solar – para monitoreo de generación

Ejemplos de operación

Ejemplo 1: Excedente solar

python

Initial state:
  P_solar = 3000 W
  P_house = 800 W
  P_grid = -2200 W (export!)
  Dimmer = 0%

After 10 seconds (Kp=200):
  error = -(-2200) = +2200
  delta = 2200 / 200 = +11% per iteration
  → Dimmer gradually increases

After 30 seconds:
  Dimmer ≈ 70% (~1400 W to heater)
  P_grid ≈ -800 W (still exporting)
  → Continues to increase

After 60 seconds (stabilization):
  Dimmer = 95% (~1900 W)
  P_grid ≈ -5 W (within 10W threshold)
  → Balance achieved ✅

Ejemplo 2: Una nube cubre el sol

python

Stable state:
  P_solar = 2500 W
  P_grid = 0 W (balance)
  Dimmer = 80% (~1600 W)

Cloud:
  P_solar = 500 W (sharp drop)
  P_grid = +1100 W (import!)

  error = -1100
  delta = -1100 / 200 = -5.5%
  → Dimmer decreases by 5.5%

After 5 seconds:
  Dimmer ≈ 50% (~1000 W)
  P_grid ≈ +100 W (close to balance)

After 10 seconds:
  Dimmer = 30% (~600 W)
  P_grid ≈ +5 W (within threshold)
  → New balance achieved ✅

Configuración a través de interfaces

cpp

// Via code
router.setMode(RouterMode::AUTO);
router.setControlGain(200.0f);
router.setBalanceThreshold(10.0f);

// Via Serial
set-mode 1
set-kp 200
set-threshold 10

// Via REST API
POST /api/mode
{"mode": 1}

POST /api/config
{"control_gain": 200.0, "balance_threshold": 10.0}

4.4 Modo ECO (2) – Economía (Anti-Exportación)

Descripción

Modo de prevención de exportación. Evita exportar electricidad a la red, pero permite la importación. Se utiliza cuando la exportación no es rentable o está prohibida.

Algoritmo

cpp

void RouterController::processEcoMode(float power_grid) {
    // Goal: P_grid >= 0 (avoid export, allow import)

    if (power_grid > balance_threshold) {
        // IMPORTING from grid - reduce load
        float error = -power_grid;

        // Slower response: increase gain by 1.5x
        float delta = error / (control_gain * 1.5f);
        m_target_level += delta;

        applyDimmerLevel(m_target_level);
    } else {
        // EXPORTING or BALANCED - hold current level
        // Do not increase load aggressively
    }
}

Diferencias con AUTO

Aspecto	AUTO	ECO
Exportación	Impedida (dimmer aumenta)	Permitida (dimmer no aumenta)
Importación	Impedida (dimmer disminuye)	Permitida (dimmer disminuye lentamente)
Velocidad de respuesta	Rápida (Kp)	Más lenta (Kp × 1,5)
Objetivo	P_grid = 0	P_grid ≥ 0

Comportamiento

P_grid > umbral (importación):
Disminuir lentamente el dimmer
Velocidad: Kp × 1,5 (más lento que AUTO)
P_grid < 0 (exportación):
NO aumentar el dimmer
Mantener el nivel actual
P_grid ≈ 0:
Mantener el nivel actual

Parámetros

Iguales que AUTO:

control_gain – afecta la velocidad de disminución durante la importación
balance_threshold – umbral para la determinación del equilibrio

Sensores requeridos

✅ Current Grid (requerido)
✅ Voltage (recomendado)

Cuándo usar

✅ Sin contrato de exportación a la red
✅ Tarifa de exportación desfavorable (< costo de importación)
✅ Restricción técnica de exportación
✅ Protección contra exportación con red inestable

Ejemplo de operación

python

Initial state:
  P_solar = 2000 W
  P_house = 1000 W
  P_grid = -1000 W (export 1 kW)
  Dimmer = 0%

In ECO mode:
  → Dimmer does NOT increase
  → P_grid remains -1000 W (export continues)

  Result: Excess goes to grid (acceptable in ECO)

After 1 hour (cloud):
  P_solar = 500 W
  P_house = 1000 W
  P_grid = +500 W (import!)

  → Dimmer slowly decreases (if it was enabled)
  → After some time P_grid ≈ 0

4.5 Modo OFFGRID (3) – Aislado de la red

Descripción

Modo para sistemas autónomos con paneles solares y baterías, sin conexión a la red. Utiliza el exceso de energía solar para la carga.

Algoritmo

cpp

void RouterController::processOffgridMode(const Measurements& meas) {
    float power_solar = meas.power_active[CURRENT_SOLAR];
    float power_load = meas.power_active[CURRENT_LOAD];

    if (power_solar > balance_threshold) {
        // Solar generation available
        float available_power = power_solar * 0.8f;  // 80% safety margin

        if (available_power > power_load + balance_threshold) {
            // Can increase load
            float delta = (available_power - power_load) / (control_gain * 2.0f);
            m_target_level += delta;
        } else if (available_power < power_load - balance_threshold) {
            // Need to reduce load
            m_target_level -= 5.0f;  // Gradual decrease
        }

        applyDimmerLevel(m_target_level);
    } else {
        // No solar generation - reduce load to minimum
        m_target_level -= 10.0f;  // Faster decrease
        applyDimmerLevel(m_target_level);
    }
}

Características

NO utiliza P_grid (el sensor de red puede estar ausente)
Utiliza P_solar para determinar la potencia disponible
Conservador: 80% de la potencia disponible (protección de batería)
Prioridad: Carga principal → Baterías → Calentador

Parámetros

control_gain – afecta la velocidad de aumento de carga
balance_threshold – potencia solar mínima para la activación
Margen de seguridad: 0,8 (80%) – codificado fijo

Sensores requeridos

Mínimo:

✅ Current Solar (requerido) – para la determinación de generación
✅ Voltage (recomendado)

Opcional:

⚪ Current Load – para un control más preciso
❌ Current Grid – NO requerido (puede estar ausente)

Cuándo usar

✅ Sistemas aislados de la red
✅ Paneles solares + baterías
✅ Sin conexión a la red
✅ Maximizar el uso de energía solar

Ejemplo de operación

python

Daytime (sunny):
  P_solar = 1500 W
  P_house = 800 W (from battery/solar)
  P_load (dimmer) = 0 W

  available_power = 1500 * 0.8 = 1200 W

  → Can turn on heater
  → Dimmer gradually increases to ~60% (1200 W)
  → Battery is not discharging (enough solar)

Evening (sunset):
  P_solar = 200 W (dropping)
  available_power = 200 * 0.8 = 160 W
  P_load = 800 W (heater was on)

  → Too little solar
  → Dimmer quickly decreases (10% per iteration)
  → After several iterations: Dimmer = 0%
  → Battery is saved for main load

Night:
  P_solar = 0 W
  → Dimmer = 0%
  → Heater is off

4.6 Modo MANUAL (4) – Manual

Descripción

Nivel fijo del dimmer establecido por el usuario. Sin control automático.

Algoritmo

cpp

void RouterController::processManualMode() {
    // Fixed level set by user
    if (m_status.dimmer_percent != m_manual_level) {
        applyDimmerLevel(m_manual_level);
    }
    m_status.state = RouterState::IDLE;
}

Parámetros

manual_level – nivel del dimmer (0-100%)

Sensores requeridos

No se requieren sensores (las mediciones continúan para monitoreo).

Cuándo usar

✅ Tarifa nocturna (establecer 100% para la noche)
✅ Pruebas de carga
✅ Mantenimiento de temperatura (establecer 50%)
✅ Depuración del sistema

Ejemplo de uso

cpp

// Set 75%
router.setMode(RouterMode::MANUAL);
router.setManualLevel(75);

// Via Serial
set-mode 4
set-manual 75

// Via REST API
POST /api/mode
{"mode": 4}

POST /api/manual
{"level": 75}

Escenario: Tarifa nocturna

bash

# 23:00 - night tariff starts (cheap)
set-mode 4
set-manual 100  # Full power

# 07:00 - night tariff ends
set-mode 1      # Switch to AUTO

4.7 Modo BOOST (5) – Calentamiento forzado

Descripción

Dimmer fijo al 100%. Potencia máxima a la carga.

Algoritmo

cpp

void RouterController::processBoostMode() {
    // Always 100%
    if (m_status.dimmer_percent != 100) {
        applyDimmerLevel(100);
    }
    m_status.state = RouterState::AT_MAXIMUM;
}

Parámetros

Sin parámetros configurables (siempre 100%).

Sensores requeridos

No requeridos.

Cuándo usar

✅ Calentamiento rápido del calentador de agua
✅ Aprovechamiento de tarifa económica
✅ Modo de emergencia

Advertencias

⚠️ ADVERTENCIA:

Alto consumo de red
Posible sobrecalentamiento de la carga
Monitorear la temperatura manualmente
No dejar sin supervisión

Ejemplo de uso

cpp

// Enable BOOST
router.setMode(RouterMode::BOOST);

// Return to AUTO after 2 hours
delay(2 * 60 * 60 * 1000);
router.setMode(RouterMode::AUTO);

4.8 Cambio entre modos

Cambio seguro

Al cambiar de modo, RouterController:

Registra el cambio de modo
Reinicia el estado interno
Aplica el nuevo algoritmo

cpp

void RouterController::setMode(RouterMode mode) {
    if (m_status.mode == mode) {
        return;  // No change
    }

    RouterMode old_mode = m_status.mode;
    m_status.mode = mode;

    ESP_LOGI(TAG, "Mode changed: %d -> %d",
             static_cast(old_mode),
             static_cast(mode));

    // Reset state for new mode
    m_status.state = RouterState::IDLE;
}

Recomendaciones de cambio

Transiciones seguras:

python

OFF ↔ AUTO      ✅ Safe
OFF ↔ MANUAL    ✅ Safe
AUTO ↔ ECO      ✅ Safe (similar algorithms)
MANUAL ↔ BOOST  ✅ Safe

Precaución:

python

AUTO → BOOST    ⚠️ Sharp power spike
OFFGRID → AUTO  ⚠️ Different sensors

Secuencias de comandos

bash

# Example 1: Morning transition
set-mode 0        # OFF - pause
# ... system check ...
set-mode 1        # AUTO - start operation

# Example 2: Testing
set-mode 4        # MANUAL
set-manual 25     # 25% for test
# ... observation ...
set-manual 50     # 50%
# ... observation ...
set-mode 1        # Return to AUTO

4.9 Configuraciones mínimas de sensores

Para cada modo

Modo	Sensores requeridos	Opcional	Nota
OFF	-	-	Sensores no utilizados
AUTO	Voltage, Current Grid	Current Load, Current Solar	Grid necesario para P_grid
ECO	Voltage, Current Grid	Current Load, Current Solar	Grid necesario para P_grid
OFFGRID	Voltage, Current Solar	Current Load	Grid NO requerido
MANUAL	-	Voltage, Current Grid	Solo para monitoreo
BOOST	-	Voltage, Current Grid	Solo para monitoreo

Configuración mínima (enrutador solar)

Para los modos AUTO/ECO:

python

ADC0: GPIO35, VOLTAGE_AC,    enabled=true   ← Required
ADC1: GPIO36, CURRENT_GRID,  enabled=true   ← Required
ADC2: -,      NONE,           enabled=false
ADC3: -,      NONE,           enabled=false

Dimmer1: GPIO19, enabled=true               ← Required
ZeroCross: GPIO18, enabled=true             ← Required

Resultado:

✅ Medición de P_grid (para equilibrio)
✅ Control del dimmer
❌ Sin monitoreo solar/carga

Configuración completa

python

ADC0: GPIO35, VOLTAGE_AC,     enabled=true
ADC1: GPIO39, CURRENT_LOAD,   enabled=true
ADC2: GPIO36, CURRENT_GRID,   enabled=true
ADC3: GPIO34, CURRENT_SOLAR,  enabled=true

Dimmer1: GPIO19, enabled=true
Dimmer2: GPIO23, enabled=true (optional)
ZeroCross: GPIO18, enabled=true

Resultado:

✅ Monitoreo completo del sistema
✅ Todos los modos soportados
✅ Análisis detallado

4.10 Configuración de parámetros a través de interfaces

Por comandos serie

bash

# Mode switching
set-mode 0          # OFF
set-mode 1          # AUTO
set-mode 2          # ECO
set-mode 3          # OFFGRID
set-mode 4          # MANUAL
set-mode 5          # BOOST

# AUTO/ECO parameters
set-kp 200          # Set Kp = 200
set-threshold 10    # Balance threshold 10 W

# MANUAL parameters
set-manual 75       # Set 75%

# Save
config-save         # Save to NVS

Por REST API

bash

# Set mode
curl -X POST http://192.168.4.1/api/mode \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"mode": 1}'

# Set parameters
curl -X POST http://192.168.4.1/api/config \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{
    "control_gain": 200.0,
    "balance_threshold": 10.0
  }'

# Set MANUAL level
curl -X POST http://192.168.4.1/api/manual \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"level": 75}'

Por interfaz web

Abrir el panel de control: http://192.168.4.1/
Seleccionar modo (6 botones)
Para MANUAL: mover el deslizador
Click "Apply"

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4. Modos de operación del RouterController

4.1 Descripción general de los modos

Tabla de modos

4.2 Modo OFF (0) – Desactivado

Descripción

Algoritmo

Parámetros

Sensores requeridos

Comportamiento

Cuándo usar

Ejemplo de uso

4.3 Modo AUTO (1) – Enrutador solar automático

Descripción

Algoritmo

Comportamiento según el signo de P_grid

Parámetros

control_gain (Kp)

balance_threshold

Sensores requeridos

Ejemplos de operación

Ejemplo 1: Excedente solar

Ejemplo 2: Una nube cubre el sol

Configuración a través de interfaces

4.4 Modo ECO (2) – Economía (Anti-Exportación)

Descripción

Algoritmo

Diferencias con AUTO

Comportamiento

Parámetros

Sensores requeridos

Cuándo usar

Ejemplo de operación

4.5 Modo OFFGRID (3) – Aislado de la red

Descripción

Algoritmo

Características

Parámetros

Sensores requeridos

Cuándo usar

Ejemplo de operación

4.6 Modo MANUAL (4) – Manual

Descripción

Algoritmo

Parámetros

Sensores requeridos

Cuándo usar

Ejemplo de uso

Escenario: Tarifa nocturna

4.7 Modo BOOST (5) – Calentamiento forzado

Descripción

Algoritmo

Parámetros

Sensores requeridos

Cuándo usar

Advertencias

Ejemplo de uso

4.8 Cambio entre modos

Cambio seguro

Recomendaciones de cambio

Secuencias de comandos

4.9 Configuraciones mínimas de sensores

Para cada modo

Configuración mínima (enrutador solar)

Configuración completa

4.10 Configuración de parámetros a través de interfaces

Por comandos serie

Por REST API