[실무] 무선 모니터링용 WIFI 모듈의 구현

※ 개인적은 스터디를 위한 글로써, 관련된 공부, 연구를 하시는 분들에게는 지식공유 차원으로 도움이 될 것으로 생각됩니다.

 

참고자료

https://www.dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeId=NODE08762276

논문 : WiFi 통신 기반 태양광 발전 스트링 무선 모니터링용 PV-WiFi 모듈의 구현 - 정진두, 이일우

 

※ 위 논문을 기반으로 아날로그 신호를 센싱하는 회로 설계를 수행하였습니다.

본 논문에서는 PV-Wifi Wireless Transmission Module을 설계하였으며, 태양광 발전을 무선으로 실시간 모니티링이 가능하도록 한 모듈입니다. 그리고 모니터링 방법으로는 스트링별 발전 상태를 모니터링하는 ACMTs 방법이 있는데, 본 논문에서는 WiFi 통신으로 ACMTs(Adjacent String Comparison Measurement Techniques)에 적용하여 스트링 태양광 발전을 선으로 편리하게 모니터링하는 기능을 제공하는 스트링 무선 모니터링 모듈의 구현에 관해 기술하고 있습니다.

 

Block Diagram

Analog Sensor Wifi Wireless Transmission Module Diagram

 

 

요즘 Ti 에서 나오는 IC 나 Microchip에서 나오는 ic 등을 봐도 사실 설계의 전체 Scheme 은 비슷한 것으로 보인다. 컨트롤을 위한 MCU 가 있고, Wifi Processing 및 PHY를 위한 ic 가 있다.

여기서 MCU는 Atmega328로 Wifi 모듈과 인터페이스 및 아날로그 센서 신호  ADC 를 수행하는 역할이고, EPS8266으로 Wifi 를 구현하였다.

 

MCU(ATmegra328)회로도

 

위 회로도는 MCU의 회로도만 표현되어있으며, Bootloader 메모리 연결은 SPI 통신으로 되어있고, 그 외에 전원 공급을 위한 회로 및 센서부의 회로는 생략되었다.

 

ESP32 회로도

 

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 위에는 ESP8266 WiFi 처리부에 관한 회로도를 보여준다. 센서로부터 스트링 정보 수집 모듈과의 WiFi 신호 송수신은 SMA 커넥터에 안테나를 연결해서 인터페이스 하도록 설계되어 있다.

그리고 ATmega328(MCU)로부터 PV 스트링 정보를 전달받거나 ESP8266 프로그래밍 파일을 업로드하기 위해 ESP8266  UART 통신을 사용하게 된다. 스위치 SW6로 표기된 Selection Interface 블록은 ESP8266 프로그래밍 파일을 업로드하거나 ATmega328 MCU 처리부와 UART 통신할 때 어떤 기능을 선택할지에 관해 설정하는 기능을 한다. ESP8266 칩 UART 포트와 연결된 E_TX, E_RX 선이 EXT_RXD, EXT_TXD와 연결되면, ESP8266 프 로그래밍 파일을 업로드할 수 있는 상태가 된다. 그렇지 않고 E_TX, E_RX 선이 ATmeag328 칩과 연결된 D2, D3 선과 연결되면, ESP8266 칩이 ATmega328 칩과 UART로 통신하는 평소 동작 상태가 된다.

 

프로그래밍

지금까지는 HW 설계에 대한 내용이었고, 프로그래밍은 하드웨어로 EPS 시리즈와 Atmega 시리즈를 사용하였으므로, 기본으로 제공되는 라이브러리를 활용하면 쉽게 구현할 수 있다.

코딩에 대한 부분은 본 논문을 참조하도록 한다.