Wiznet makers

English Version

Project Overview: The "Traffic Controller" of Heat

A solar thermal system doesn't work just by having panels on the roof. It requires precise control of 'Heat Movement': moving hot fluid to the storage tank, reheating it when it cools, and distributing it for domestic use.

'Centralina Solare' acts as the brain managing this flow. Think of it as a "Traffic Light for Energy."

Panels are hot? → Turn on the pump to move water to the tank.

Tank is full? → Divert the flow to a secondary tank (via a 3-Way Valve).

Internet Connection? → Report current temperature and status to the server (Home Assistant) via the WIZnet W5500.

This device allows users to check if "the water is heated to 50°C" from their living room smartphone, without having to descend into a dark basement.

2. WIZnet Chip Focus: Why W5500 over WiFi?

The most notable feature of this project is the choice of Wired Ethernet (W5500) over Wireless (WiFi). From WIZnet's perspective, this is a highly logical and exemplary design choice.

🚩 The Pain Point

Solar controllers and boiler systems are typically installed in basements, mechanical rooms, or inside thick metal cabinets. These environments are essentially "Graveyards for Wireless Signals." If WiFi disconnects or becomes unstable, the user loses the ability to monitor the heating system's critical status.

💡 The W5500 Solution

The designer solved this by integrating the WIZnet W5500 Ethernet Controller.

Hardware TCP/IP Stability: The W5500 handles internet protocols via hardwired logic. While the main MCU (e.g., ESP32) focuses on pump control and temperature calculations, the W5500 ensures seamless data communication.

SPI Interface: It connects to the MCU using few pins via SPI, leaving plenty of GPIOs available for temperature sensors and relay controls.

Industrial Reliability: It guarantees stable 24/7 MQTT data transmission via a wired LAN, even in the electrical noise and harsh conditions of a mechanical room.

3. Technical Deep Dive

This section analyzes the core technology blocks for engineers and developers.

A. Control Logic & Communication

MCU: The brain of the system. It reads temperature sensor values and calculates ΔT (Delta T: the temperature difference between the collector and the tank). If the difference exceeds the setpoint, the pump is activated.

Ethernet (W5500): Connects to the MCU via SPI. using the MQTT protocol, it transmits On/Off status, Current Temperature, and Error Messages to the upper-level system (OpenHAB, Home Assistant).

B. Power Control Stage

TRIAC Control: Instead of mechanical relays, TRIACs are used to control AC motor loads like pumps. This ensures a longer lifespan (no mechanical wear) and includes Zero-crossing detection circuits to minimize switching noise.

Galvanic Isolation: The high-voltage side (220V) and the low-voltage side (Control unit) are completely isolated using Optocouplers, protecting the W5500 and MCU from electrical surges.

C. Sensor Interface

Temperature Sensing: Analog inputs are used to monitor temperatures at multiple points (Solar Panel, Main Tank, Secondary Tank) in real-time.

4. Value & Potential Derivatives

This project demonstrates the power of WIZnet solutions in the context of "IoT Retrofitting for Analog Systems."

💎 WIZnet Value Proposition

Industrial IoT (IIoT) Suitability: Although a home project, the design specifications (Isolation, Wired Communication, TRIAC control) are close to industrial standards. It proves the W5500 is suitable for Mission Critical facility monitoring where failure is not an option.

MCU Independence: By using the W5500, users can "add-on" robust internet capabilities to any MCU they prefer, whether it's an 8-bit AVR or a high-performance 32-bit ARM.

🚀 Derivative Projects

Based on this design, the concept can be expanded into the following industrial solutions:

Smart Farm Nutrient Control: Applying the pump control logic to remotely control water and nutrient supply systems in greenhouses via Ethernet.

Factory Cooling Monitor: Monitoring coolant temperatures in factory equipment, controlling circulation pumps, and sending immediate alarms to a central control room in case of anomalies.

UPS Battery Room Management: Reliably monitoring temperature and status in underground battery rooms where wireless signals are weak or non-existent.

한글 버전

1. 프로젝트 개요: 태양열 시스템의 "교통 정리"

태양열(Thermal) 에너지 시스템은 단순히 패널만 있다고 작동하지 않습니다. 뜨거워진 물을 저장 탱크로 옮기고, 식으면 다시 데우고, 가정용 온수로 보내는 **'열(Heat)의 이동'**을 아주 정밀하게 제어해야 합니다.

**'Centralina Solare'**는 바로 이 열의 흐름을 제어하는 두뇌 역할을 합니다. 쉽게 비유하자면, **"에너지 교차로의 신호등"**과 같습니다.

집열판이 뜨거워지면? → 펌프를 돌려 물을 탱크로 보냅니다.

탱크가 꽉 차면? → 보조 탱크로 경로를 바꿉니다(3-Way 밸브).

인터넷 연결? → WIZnet W5500을 통해 현재 온도와 상태를 서버(Home Assistant)로 보고합니다.

일반 사용자는 이 장치를 통해 지하실에 내려가지 않고도 거실이나 스마트폰에서 "아, 지금 태양열로 물이 50도까지 데워졌구나"를 확인할 수 있게 됩니다.

2. WIZnet Chip Focus: 왜 WiFi가 아닌 W5500인가?

이 프로젝트에서 가장 주목해야 할 점은 무선(WiFi)이 아닌 **유선 이더넷(W5500)**을 선택했다는 것입니다. 위즈네트의 관점에서 이것은 매우 타당하고 모범적인 설계입니다.

🚩 현장의 문제점 (Pain Point)

태양열 컨트롤러나 보일러 시스템은 주로 지하실, 기계실, 혹은 두꺼운 금속 배전반 안에 설치됩니다. 이러한 환경은 **'무선 신호의 무덤'**입니다. WiFi 연결이 끊기거나 불안정해지면, 사용자는 난방 시스템의 상태를 모니터링할 수 없게 됩니다.

💡 W5500의 솔루션 (Solution)

설계자는 WIZnet W5500 이더넷 컨트롤러를 탑재하여 이 문제를 해결했습니다.

하드웨어 TCP/IP의 안정성: W5500은 인터넷 통신 프로토콜을 칩 자체에서 하드웨어적으로 처리합니다. 메인 MCU(ESP32 등)가 펌프 제어와 온도 계산에 집중하는 동안, W5500은 끊김 없는 데이터 통신을 전담합니다.

SPI 인터페이스: 적은 수의 핀으로 MCU와 연결되어, 남는 핀들을 온도 센서나 릴레이 제어에 할당할 수 있게 해줍니다.

산업용 신뢰성: 기계실의 노이즈나 열악한 환경에서도 유선 LAN을 통해 24시간 안정적인 MQTT 데이터 전송을 보장합니다.

3. 핵심 기술 분석 (Technical Deep Dive)

이 섹션에서는 엔지니어와 개발자를 위해 시스템의 핵심 기술을 블록별로 분석합니다.

A. 제어부 (Control Logic) & 통신

MCU: 시스템의 두뇌입니다. 온도 센서 값을 읽어 ΔT(델타 T: 집열판과 탱크의 온도 차이)를 계산합니다. 차이가 설정값 이상이면 펌프를 가동합니다.

Ethernet (W5500): SPI 통신을 통해 MCU와 연결됩니다. MQTT 프로토콜을 사용하여 On/Off 상태, 현재 온도, 에러 메시지를 상위 시스템(OpenHAB, Home Assistant)으로 전송합니다.

B. 전력 제어부 (Power Stage)

TRIAC 제어: 펌프와 같은 AC 모터 부하를 제어하기 위해 릴레이 대신 TRIAC을 사용했습니다. 이는 기계적 마모가 없어 수명이 길고, Zero-crossing detection(영전위 검출) 회로를 포함하여 스위칭 노이즈를 최소화했습니다.

Galvanic Isolation: 고전압(220V) 부과와 저전압(제어부) 사이를 **포토커플러(Optocoupler)**로 완벽하게 절연하여, W5500과 MCU가 전기적 쇼크로 파손되는 것을 방지합니다.

C. 센서 인터페이스

온도 감지: 아날로그 입력을 통해 여러 지점(태양열 패널, 메인 탱크, 보조 탱크)의 온도를 실시간으로 감지합니다.

4. 위즈네트 측면의 가치와 확장 가능성

이 프로젝트는 **"기존 아날로그 설비의 IoT 전환(Retrofit)"**이라는 측면에서 위즈네트 솔루션의 강력함을 보여줍니다.

💎 WIZnet의 가치 (Value Proposition)

Industrial IoT (IIoT) 적합성 증명: 가정용 프로젝트지만, 설계 사양(절연, 유선 통신, 트라이악 제어)은 산업용에 가깝습니다. W5500이 단순 취미용을 넘어, 실패하면 안 되는(Mission Critical) 설비 모니터링에 적합함을 보여줍니다.

MCU 독립성: W5500을 사용함으로써, 사용자는 8비트 AVR이든 고성능 32비트 ARM이든 상관없이 원하는 MCU에 인터넷 기능을 '애드온(Add-on)' 할 수 있습니다.

🚀 파생 가능한 프로젝트 (Derivatives)

이 설계를 기반으로 다음과 같은 산업용 솔루션으로 확장이 가능합니다.

스마트 팜 양액기 제어: 태양열 펌프 제어 로직을 응용하여, 비닐하우스의 물과 양분을 공급하는 펌프 시스템을 이더넷으로 원격 제어.

공장 냉각수 모니터링: 공장 설비의 냉각수 온도를 체크하고 순환 펌프를 제어하며, 이상 발생 시 중앙 관제실로 즉시 경보 전송.

UPS 배터리실 관리: 무선이 잘 터지지 않는 지하 배터리실의 온도 및 상태를 유선망으로 안정적으로 감시.