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title: "energy monitor firmware"
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published: "2026-03-06"
language: "en"
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source: "WIZnet Makers (https://maker.wiznet.io/)"
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# energy monitor firmware

> pzem energy monitor firmware

Original author: ALSTOM (source: https://github.com/technyon/pzemctl)

## Article

## 1. Introduction

에너지 소비 모니터링은 스마트 홈, 산업 설비, 에너지 관리 시스템(EMS)에서 매우 중요한 요소입니다.
특히 **3상 전력(Three-Phase Power)**을 사용하는 환경에서는 각 상(Phase)의 전압, 전류, 전력, 에너지 소비를 **개별적으로 측정**하는 것이 중요합니다.

이 프로젝트의 목표는
**3상 전력을 측정하고 네트워크를 통해 데이터를 전송하여IoT 플랫폼에서 실시간으로 에너지 사용량을 모니터링하는 것**입니다.

### 시스템 주요 특징

3개의 PZEM-004T를 이용한 **3상 전력 측정W5500 Ethernet**을 통한 유선 **네트워크** 연결

**MQTT 프로토콜**을 통한 측정 **데이터 전송**

SSD1306 OLED 디스플레이로 로컬 상태/데이터 표시

웹 인터페이스 및 다양한 **MQTT 기반 IoT 플랫폼**과의 연동 가능

이를 통해 **Home Assistant**, **Node-RED**, 기타 IoT 플랫폼과 연동하여
**실시간 에너지 모니터링 시스템**을 손쉽게 구축할 수 있습니다.

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## 2. Required Components

| Component | Description |
| --- | --- |
| Arduino Mega 2560 | 메인 컨트롤러 |
| PZEM-004T × 3 | 전력 측정 모듈(3상) |
| W5500 Ethernet Module | 유선 LAN 연결 |
| SSD1306 OLED Display (Optional) | 로컬 데이터 표시 |
| Push Buttons (Optional) | 메뉴 / UI 제어 |
| LEDs (Optional) | 상태 표시 |
| Relay Module (Optional) | 외부 장치 제어 |
| AC Current Transformer | 전류 측정용 CT |
| 3D Printed Enclosure | 하드웨어 보호 케이스 |

> ⚠️ **주의사항**
> PZEM-004T 모듈은 **AC 메인 전압과 직접 연결**되므로
> 반드시 **전기 안전 규정**을 준수해야 합니다.
> 잘못 연결하면 **감전** 또는 **화재** 위험이 있습니다.

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## 3. Hardware Setup

시스템 전체 구조는 아래와 같이 구성됩니다.

![](https://maker.wiznet.io/upload/ckeditor5/801485771%5F1773047825%2Epng)

PZEM-004T (Phase A)
│
PZEM-004T (Phase B)
│
PZEM-004T (Phase C)
│
UART
│
Arduino Mega
│
SPI
│
W5500
│
Ethernet
│
MQTT Broker
│
Home Assistant /
Node-RED 등

### 데이터 흐름

각 상에 연결된 **PZEM-004T** 모듈이 전압/전류/전력/에너지 데이터를 측정

측정된 데이터는 **UART**를 통해 Arduino Mega로 전송

Arduino Mega에서 데이터를 수집 및 가공

**W5500 Ethernet 모듈**을 통해 **MQTT 서버(Broker)**로 데이터 전송

**Home Assistant / Node-RED / 대시보드** 등에서 데이터를 시각화 및 로깅

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## 4. Interface Explanation

### 4-1. UART (PZEM-004T Communication)

PZEM-004T 모듈은 **UART(직렬 통신)**을 사용합니다.
Arduino Mega는 **여러 개의 하드웨어 시리얼 포트**를 제공하므로,
3개의 PZEM 모듈을 각각 독립된 포트에 연결할 수 있습니다.

예시 매핑:

`Serial1` → Phase A

`Serial2` → Phase B

`Serial3` → Phase C

**UART 특징**

TTL 레벨 직렬 통신

기본 속도: **9600 baud**

`TX / RX` 핀 쌍을 이용한 양방향 통신

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### 4-2. SPI (W5500 Ethernet)

W5500은 **SPI 기반 Ethernet Controller**입니다.
Arduino와는 SPI 버스를 통해 통신하며, TCP/IP 처리를 하드웨어에서 담당합니다.

**SPI 특징**

Full-duplex 통신

비교적 높은 전송 속도

Arduino용 Ethernet 라이브러리에서 지원

**SPI 신호선**

`MOSI`

`MISO`

`SCK`

`CS` (Chip Select)

**Arduino Mega에서의 SPI 핀 매핑**

`MISO` → Pin **50**

`MOSI` → Pin **51**

`SCK` → Pin **52**

`CS` → Pin **53** (프로젝트에 따라 변경 가능)

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### 4-3. I2C (SSD1306 Display)

SSD1306 OLED 디스플레이는 **I2C 인터페이스**를 사용합니다.

**I2C 특징**

두 개의 신호선만 필요

`SDA` (데이터)

`SCL` (클록)

하나의 버스에 **여러 I2C 장치**를 병렬 연결 가능 (주소로 구분)

**Arduino Mega I2C 핀**

`SDA` → Pin **20**

`SCL` → Pin **21**

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## 5. Use Cases & Market Potential

이 시스템은 다양한 **산업 및 IoT 환경**에 적용할 수 있습니다.

### 5-1. 스마트 홈

가정 전체의 **실시간 전력 사용량 모니터링**

피크 타임/요금제에 맞춘 **스마트 에너지 관리**

개별 구역/분전반별 전력 분석

### 5-2. 산업 설비

공장 설비별 **전력 사용량 분석**

기계/라인 단위 **에너지 효율 관리**

설비 이상 징후(비정상 소비 패턴) 조기 탐지

### 5-3. 데이터 센터

랙 / 존 / 룸 단위 전력 소비 분석

과부하 방지 및 **부하 분산 전략 수립**

에너지 비용 최적화 및 PUE 개선 지원

### 5-4. IoT 플랫폼 연동

MQTT를 기반으로 다양한 플랫폼과 쉽게 연동 가능합니다.

**Home Assistant**: 대시보드/자동화 연동

**Node-RED**: 플로우 기반 데이터 처리 및 알림

**AWS IoT / Azure IoT**: 클라우드 기반 장기 데이터 저장 및 분석

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## 6. Conclusion

이 프로젝트는 **Arduino Mega**, **PZEM-004T**, **W5500 Ethernet**을 조합하여
**LAN 기반 3상 에너지 모니터링 시스템**을 구현하는 방법을 제시합니다.

### 핵심 장점

**안정적인 유선 Ethernet 통신MQTT 기반**으로 다양한 IoT 플랫폼과 손쉬운 통합

3개의 PZEM 모듈을 이용한 **3상 전력 실시간 모니터링**

하드웨어/소프트웨어 구조가 단순해 **확장성**과 **재사용성**이 높음

특히 **W5500**을 사용하면 Wi-Fi 대비 노이즈와 간섭에 강하고,
산업 현장이나 전기실과 같이 전파 환경이 좋지 않은 곳에서도
**안정적인 네트워크 통신**을 유지할 수 있습니다.

따라서 이 시스템은:

스마트 홈 에너지 관리

공장/빌딩의 에너지 사용량 분석

IoT 기반 에너지 모니터링/제어 시스템

등 **다양한 응용 분야**에서 활용 가능한 실용적인 솔루션입니다.

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Source: https://maker.wiznet.io/Sunny_/projects/energy-monitor-firmware/