battery_tester.ino

   1 #include <LightChrono.h>
   2 #include <Chrono.h>
   3
   4 const float APPARENT_SHUNT_RESISTANCE = 0.453;
   5 const float VOLTAGE_REFERENCE = 2.494;
   6
   7 float ampseconds = 0;
   8 float wattseconds = 0;
   9
  10 const int digits[] = {2, 3, 4, 5};
  11 const int segments[] = {6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13};
  12
  13 const bool one[7] = {false, true, true, false, false, false, false};
  14 const bool two[7] = {true, true, false, true, true, false, true};
  15 const bool three[7] = {true, true, true, true, false, false, true};
  16 const bool four[7] = {false, true, true, false, false, true, true};
  17 const bool five[7] = {true, false, true, true, false, true, true};
  18 const bool six[7] = {true, false, true, true, true, true, true};
  19 const bool seven[7] = {true, true, true, false, false, false, false};
  20 const bool eight[7] = {true, true, true, true, true, true, true};
  21 const bool nine[7] = {true, true, true, true, false, true, true};
  22 const bool zero[7] = {true, true, true, true, true, true, false};
  23
  24 const bool U[7] = {false, true, true, true, true, true, false};
  25 const bool A[7] = {true, true, true, false, true, true, true};
  26 const bool E[7] = {true, false, false, true, true, true, true};
  27
  28 unsigned char display_state = 0;
  29
  30 Chrono timer;
  31 Chrono debounce;
  32 Chrono blank_timer;
  33
  34 float shunt_voltage = 0;
  35 float shunt_current = 0;
  36 float battery_voltage = 0;
  37 float amps_in_period = 0;
  38 float watts_in_period = 0;
  39 float mamphours = 0;
  40 float mwatthours = 0;
  41
  42
  43 void writeDigit(char d, char val, bool dec) {
  44     const bool *segs;
  45     switch (val) {
  46         case 0:
  47             segs = zero;
  48             break;
  49         case 1:
  50             segs = one;
  51             break;
  52         case 2:
  53             segs = two;
  54             break;
  55         case 3:
  56             segs = three;
  57             break;
  58         case 4:
  59             segs = four;
  60             break;
  61         case 5:
  62             segs = five;
  63             break;
  64         case 6:
  65             segs = six;
  66             break;
  67         case 7:
  68             segs = seven;
  69             break;
  70         case 8:
  71             segs = eight;
  72             break;
  73         case 9:
  74             segs = nine;
  75             break;
  76     }
  77     for (int i = 0; i < 7; ++i) {
  78         if (segs[i]) {
  79             digitalWrite(segments[i], HIGH);
  80         } else {
  81             digitalWrite(segments[i], LOW);
  82         }
  83     }
  84     if (dec) {
  85       digitalWrite(segments[7], HIGH);
  86     }
  87     digitalWrite(digits[d], LOW);
  88     delay(1);
  89     digitalWrite(digits[d], HIGH);
  90     digitalWrite(segments[7], LOW);
  91 }
  92
  93 void writeLetter(char d, const bool val[]) {
  94     for (int i = 0; i < 7; ++i) {
  95         if (val[i]) {
  96             digitalWrite(segments[i], HIGH);
  97         } else {
  98             digitalWrite(segments[i], LOW);
  99         }
 100     }
 101     digitalWrite(digits[d], LOW);
 102     delay(1);
 103     digitalWrite(digits[d], HIGH);
 104 }
 105
 106 void showNumber(float number) {
 107     int n = number;
 108     writeDigit(0, (n/1000U) % 10, false);
 109     writeDigit(1, (n/100U) % 10, false);
 110     writeDigit(2, (n/10U) % 10, false);
 111     writeDigit(3, n % 10, false);
 112 }
 113
 114 void showVoltage(float volts) {
 115     int cvolts = volts * 100;
 116     writeDigit(0, (cvolts/100U) % 10, true);
 117     writeDigit(1, (cvolts/10U) % 10, false);
 118     writeDigit(2, cvolts % 10, false);
 119     writeLetter(3, U);
 120 }
 121
 122 void showCurrent(float current) {
 123     int camp = current * 100;
 124     writeDigit(0, (camp/100U) % 10, true);
 125     writeDigit(1, (camp/10U) % 10, false);
 126     writeDigit(2, camp % 10, false);
 127     writeLetter(3, A);
 128 }
 129
 130 void showWh(float watthours) {
 131   int w = watthours;
 132   writeDigit(0, (w/1000U) % 10, true);
 133   writeDigit(1, (w/100U) % 10, false);
 134   writeDigit(2, (w/10U) % 10, false);
 135   writeLetter(3, E);
 136 }
 137
 138
 139 void setup() {
 140     // put your setup code here, to run once:
 141     Serial.begin(9600);
 142     analogReference(EXTERNAL);
 143
 144     for (int i = 0; i < 4; ++i) {
 145         pinMode(digits[i], OUTPUT);
 146         digitalWrite(digits[i], HIGH);
 147     }
 148     for (int i = 0; i < 8; ++i) {
 149         pinMode(segments[i], OUTPUT);
 150         digitalWrite(segments[i], LOW);
 151     }
 152
 153     pinMode(15, OUTPUT);
 154     digitalWrite(15, LOW);
 155
 156     pinMode(19, INPUT_PULLUP);
 157     pinMode(20, INPUT_PULLUP);
 158     pinMode(21, INPUT_PULLUP);
 159 }
 160
 161 void loop() {
 162
 163
 164     if (timer.hasPassed(1000)) {
 165         unsigned long passed = timer.elapsed();
 166         timer.restart();
 167         battery_voltage = readVoltage(A0);
 168
 169         if (battery_voltage < 0.8) {
 170             blank_timer.restart();
 171         } else {
 172             shunt_voltage = readVoltage(A1);
 173             shunt_current = shunt_voltage/APPARENT_SHUNT_RESISTANCE;
 174
 175
 176             amps_in_period = shunt_current * passed/1000;
 177             watts_in_period = amps_in_period * battery_voltage;
 178
 179             ampseconds += amps_in_period;
 180             wattseconds += watts_in_period;
 181             mamphours = ampseconds/3.6;
 182             mwatthours = wattseconds/3.6;
 183         }
 184     }
 185     if (debounce.hasPassed(300) && !digitalRead(19)) {
 186         display_state = (display_state + 1) % 4;
 187         debounce.restart();
 188     } else if (blank_timer.hasPassed(200)) {
 189         switch (display_state) {
 190           case 0:
 191             showNumber(mamphours);
 192             break;
 193           case 1:
 194             showVoltage(battery_voltage);
 195             break;
 196           case 2:
 197             showCurrent(shunt_current);
 198             break;
 199           case 3:
 200             showWh(mwatthours);
 201             break;
 202         }
 203     }
 204 }
 205
 206 float readVoltage(int pin) {
 207
 208     int val = 0;
 209     for (int i = 0; i < 4; ++i) {
 210         val = val + analogRead(pin);
 211         delay(0.5);
 212     }
 213
 214     return (val / 4) * VOLTAGE_REFERENCE/1023.0;
 215 }