Regulator
DIY Arduino consumption regulator build to use excess solar power for auxiliary 'summer' heating. The solar power data are retrieved over SunSpec Modbus TCP. Io
☀️ 남는 태양광 전력을 활용하는 스마트 전력 조절기
Arduino + WIZnet 기반 에너지 자동화 프로젝트
태양광 발전 시스템을 운영하다 보면 시간대에 따라 발전량과 소비량이 크게 달라집니다.
특히 낮 시간에는 발전량이 소비량을 초과하면서 잉여 전력이 발생하는 경우가 많습니다.
이 전력을 단순히 전력망으로 보내는 대신,
집 안에서 유용하게 활용할 수 있다면 어떨까요?
이번 프로젝트는 Arduino와 WIZnet 네트워크 기능을 활용하여
👉 남는 태양광 전력을 자동으로 감지하고, 히터 등 부하에 실시간으로 분배하는 스마트 전력 제어 시스템을 소개합니다.
📌 프로젝트 개요
이 프로젝트는 태양광 인버터에서 발전 데이터를 읽어 현재 소비 전력과 비교한 뒤,
남는 전력을 계산하고 그만큼 히터 출력으로 소비하도록 자동 제어합니다.
단순히 “켜고 끄는” 제어가 아니라
👉 실시간으로 전력 흐름을 조절하는 에너지 관리 시스템입니다.
핵심 기능
- 태양광 발전량 실시간 수집 (Modbus TCP)
- 소비 전력 측정
- 잉여 전력 자동 계산
- AC 위상 제어 기반 히터 출력 조절
- 웹 / IoT 기반 모니터링
- 로그 저장 및 상태 표시
⚙️ 시스템 전체 구조
│
├─ 전류 센서 (소비 측정)
├─ Triac 제어 (히터)
└─ 웹 UI / 로그 / IoT
🔌 주요 구성 요소
| 구성 요소 | 역할 |
|---|---|
| Arduino | 전체 제어 로직 실행 |
| WIZnet Ethernet | 인버터 통신 및 웹 서버 |
| 태양광 인버터 | 발전량 데이터 제공 |
| 전류 센서 | 실시간 소비 전력 측정 |
| Triac dimmer | AC 전력 제어 |
| 히터 | 잉여 전력 소비 장치 |
| SD 카드 (옵션) | 로그 저장 |
🌐 WIZnet 적용 포인트
이 프로젝트의 핵심은 단순 센서 제어가 아니라 네트워크 기반 데이터 처리입니다.
WIZnet을 활용하면:
- 안정적인 TCP/IP 통신 구현
- Modbus TCP 기반 인버터 데이터 수집
- 웹 서버를 통한 실시간 상태 확인
- 장시간 운용에서도 안정적인 연결 유지
👉 즉,
“센서 프로젝트” → “네트워크 기반 에너지 관리 시스템”으로 확장됩니다.
🔄 동작 원리 (Step-by-Step)
1. 발전량 데이터 수집
인버터에서 현재 발전량을 Modbus TCP로 읽어옵니다.
2. 소비 전력 측정
전류 센서를 통해 실제 소비 전력을 측정합니다.
3. 잉여 전력 계산
이 값은 계속 변하기 때문에 실시간으로 업데이트됩니다.
4. 히터 출력 제어
잉여 전력만큼 히터 출력을 조절합니다.
전력이 많이 남으면 → 출력 증가
전력이 적게 남으면 → 출력 감소
👉 결과적으로 전력 낭비 없이 자동 소비
⚡ 핵심 기술: AC 위상 제어
이 프로젝트의 중요한 포인트는 Triac 기반 AC 위상 제어입니다.
일반적인 ON/OFF 제어가 아니라:
AC 파형의 일부만 전달
실효 전력(평균 전력)을 조절
👉 장점
- 세밀한 전력 제어 가능
- 잉여 전력에 정확히 대응
- 효율적인 에너지 사용
💡 활용 시나리오
이 시스템은 다양한 환경에서 활용할 수 있습니다.
🏠 가정용
- 온수 탱크 가열
- 바닥 난방 보조
- 전기 히터 자동 제어
🏭 소형 설비
- 작업장 난방
- 농장/온실 열 관리
- 산업용 잉여 전력 활용
👉 핵심 아이디어:
“버려지는 전기를 유용한 에너지로 전환”
🧩 시스템 구성 상세
🧠 제어 로직
- 실시간 전력 계산
- 자동/수동 모드 지원
- 안정적인 출력 제어 알고리즘
🌐 네트워크 기능
- Modbus TCP 통신
- 웹 기반 상태 확인
- JSON API 제공
- IoT 플랫폼 연동 가능
📊 모니터링
- CSV 로그 저장
- Telnet 출력
- LED / 버튼 인터페이스
- 알림 (부저)
🚀 확장 아이디어
이 프로젝트는 다양한 방향으로 확장 가능합니다.
- Home Assistant 연동
- 클라우드 데이터 수집
- AI 기반 전력 예측
- 다중 부하 제어 시스템
- 배터리 시스템 연동
🧠 이 프로젝트의 의미
이 프로젝트는 단순한 Arduino 예제를 넘어:
👉 재생 에너지 + 네트워크 + 임베디드 제어가 결합된 실용적인 시스템
특히 WIZnet 관점에서는:
- 네트워크 중심 구조
- 실제 활용 가능한 시나리오
- 반복 적용 가능한 설계
- 높은 확장성
을 모두 갖춘 사례입니다.
🧾 마무리
Regulator 프로젝트는 “남는 전기를 어떻게 쓸 것인가”라는 현실적인 문제를
네트워크와 임베디드 기술로 해결한 좋은 사례입니다.
특히 WIZnet을 활용하면
단순 제어를 넘어 안정적인 에너지 관리 시스템으로 발전시킬 수 있습니다.