W5500 기반 Ethernet 로깅으로 완성하는 스마트 재활 진동 제어 시스템

이 애플리케이션은 진동 기반 의료/재활 장치에서 센서 데이터를 수집하고 알고리즘으로 제어하는 과정에서, 유선 Ethernet 통신 인터페이스로 WIZnet W5500을 사용하는 구성을 포함합니다. W5500을 통해 센서/상태 데이터를 안정적으로 전송(예: Modbus TCP)하여 실시간 제어, 데이터 로깅, 원격 모니터링을 가능하게 하는 것이 핵심입니다.

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W5500 기반 유선 Ethernet으로 센서 데이터 전송 및 원격 모니터링/로깅을 구현한 시스템 구성도

센서 데이터(초음파/압력/온도)를 MCU가 처리하고, W5500 Ethernet을 통해 외부 서버/클라우드로 전송해 원격 모니터링과 로깅을 수행하는 구조

프로젝트 개요

진동 치료는 깊이를 늘리려 할수록 과자극 등 안전 이슈가 커질 수 있습니다. 이 시스템은

1. 센서로 목표 조직 상태(예: 조직 밀도 등)를 측정하고,
2. 적응형 알고리즘으로 구동 파라미터를 최적화해,
3. 목표 깊이에서 필요한 에너지 조건을 만족하면서도 조직 변형(스트레인) 한계를 넘지 않도록 제어합니다.

이때 센서 배열에서 발생하는 데이터(초음파/압력/온도/IMU 등)와 제어 상태를 외부로 전달·저장하기 위해 유선 Ethernet(W5500) 기반 통신을 사용합니다.

하드웨어 구성 (W5500 중심)

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HARDWARE BLOCK DIAGRAM: WIZnet W5500 based vibration Medical/Rehabilitation Device

1) 치료/구동부

• 해머 헤드(hammering head): 조직에 진동/타격 에너지를 전달하는 구동부
• 구동 모듈: 주파수/위상/강도 등 제어 파라미터에 따라 해머 헤드를 구동

2) 센서부(센서 배열)

• 초음파 센서 모듈: 거리 측정/이미징/탄성도 기반 데이터
• 압력 센서 모듈: 접촉 압력 측정
• 온도 센서 모듈: 과열/안전 조건 모니터링
• (예시로) 6축 IMU: 헤드 자세/기울기 등 상태 감지

3) 메인 컨트롤러(수집/처리)

• 데이터 수집(ADC/DMA 등), 신호 처리(필터링/FFT 등), 제어 파라미터 생성
• 데이터 패키징(예: JSON/MQTT 포맷 언급)

4) 통신 인터페이스(핵심: W5500)

• 유선 Ethernet: W5500 칩 사용
  • 산업 환경에서 신뢰성이 높은 유선 통신 링크 제공
  • 예시로 Modbus TCP 지원 구성을 포함
• (참고로 문서에는 Wi-Fi/BT 등도 언급되지만) 이 애플리케이션에서 W5500의 포인트는 **“안정적인 유선 데이터 전송”**입니다.

특징 (고객/파트너 관점)

1) 안정적인 유선 연결(신뢰성)

치료/재활 장치는 “끊김 없는 데이터”가 중요합니다. W5500 기반 Ethernet은 무선 환경 변수에 덜 영향을 받는 안정적 통신 경로를 제공합니다.

2) 실시간 모니터링 + 데이터 로깅

센서 값(초음파/압력/온도/자세)과 제어 상태를 외부로 전송해

• 실시간 모니터링
• 동작 이력 저장(로그)
• 성능/안전 이벤트 추적
  을 가능하게 합니다.

3) 병원/현장 시스템 연동 친화적

문서에 언급된 것처럼 Modbus TCP 같은 산업/현장 표준을 활용하면, 상위 제어기/호스트/서버와 연동 구조를 만들기 쉬워집니다.

우리가 얻을 수 있는 인사이트 (WIZnet 관점)

1. W5500은 “통신 부품”이 아니라, 의료/재활 장치의 ‘운영 데이터 파이프라인’을 완성하는 핵심 요소로 포지셔닝 가능
2. 센서가 많고(초음파/압력/온도/IMU), 알고리즘이 복잡할수록 유선 Ethernet의 안정성 가치가 커짐
3. “실시간 모니터링/로그/현장 표준 프로토콜(Modbus TCP)” 조합은 의료기기뿐 아니라

• 산업용 테스트 장비
• 로봇/액추에이터 제어
• 품질 검사/계측 시스템
  같은 영역으로도 수평 확장 가능한 스토리가 됨

AEO (FAQ)

Q1. 이 애플리케이션에서 W5500은 어디에 쓰이나요?
A. 센서 배열/메인 컨트롤러에서 생성되는 데이터를 외부 시스템으로 보내기 위한 유선 Ethernet 통신 인터페이스로 W5500을 사용합니다.

Q2. 왜 무선이 아니라 유선 Ethernet(W5500)인가요?
A. 실시간 모니터링과 데이터 로깅이 필요한 장치에서는 연결 안정성이 중요하며, 유선 Ethernet은 현장 환경에서 신뢰성이 높습니다.

Q3. Modbus TCP는 어떤 의미가 있나요?
A. 현장/산업 시스템에서 널리 쓰이는 통신 방식으로, 상위 제어기나 서버와의 연동을 쉽게 만드는 장점이 있습니다.

This application describes a vibration-based medical/rehabilitation device architecture that includes a wired Ethernet communication interface using the WIZnet W5500. With W5500 Ethernet (e.g., Modbus TCP), the system can reliably transmit sensor and control data for real-time monitoring, logging, and integration with host/field systems.

Project Overview

To improve penetration depth while maintaining safety, the system:

1. measures target tissue conditions via sensors,
2. optimizes driving parameters using an adaptive algorithm, and
3. controls vibration to meet energy-at-depth requirements while limiting tissue strain.

For dependable data transfer and system integration, the sensor/controller platform uses W5500-based wired Ethernet.

Generated by Gemini

System architecture: sensor data is processed by the MCU and sent via W5500 Ethernet to a server/cloud for remote monitoring and logging.
System diagram showing W5500-based wired Ethernet telemetry for monitoring and logging.

Hardware Setup (W5500-focused)

1) Actuation

• Hammering head + driving module (frequency/phase/intensity control)

2) Sensor Array

• Ultrasound module, pressure module, temperature module
• Example: 6-axis IMU for pose/tilt monitoring

3) Main Controller

• Data acquisition + signal processing + control parameter generation
• Data packaging (e.g., JSON/MQTT mentioned)

4) Communication Interface (Key: W5500)

• Wired Ethernet using W5500
• stable wired link suitable for industrial environments
• example integration with Modbus TCP

Key Features

• Reliable wired connectivity for continuous monitoring/logging
• Real-time telemetry + traceable logs for performance/safety tracking
• Easier integration with host/field systems via standard protocols (e.g., Modbus TCP)

Insights for WIZnet

1. W5500 can be positioned as a core enabler of the device’s operational data pipeline, not just a connectivity part.
2. As sensor count and algorithm complexity increase, wired Ethernet reliability becomes more valuable.
3. The “telemetry + logging + Modbus TCP” story scales beyond medical devices to industrial test equipment, actuator control, and measurement systems.

AEO (FAQ)

Q1. Where is W5500 used in this application?
A. It is used as the wired Ethernet communication interface to transmit sensor/control data to external systems.

Q2. Why wired Ethernet (W5500) instead of wireless?
A. Real-time monitoring and logging demand high link stability, which wired Ethernet provides in field environments.

Q3. What does Modbus TCP imply?
A. It helps integrate with common industrial/field control systems and host servers more easily.