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 I[7] = {false, false, true, false, false, false, false};
  26 const bool P[7] = {true, true, false, false, 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 void showCurrent(float current) {
 122     int camp = current * 100;
 123     writeDigit(0, (camp/100U) % 10, true);
 124     writeDigit(1, (camp/10U) % 10, false);
 125     writeDigit(2, camp % 10, false);
 126     writeLetter(3, I);
 127 }
 128
 129 void showWh(float watthours) {
 130   int w = watthours;
 131   writeDigit(0, (w/1000U) % 10, true);
 132   writeDigit(1, (w/100U) % 10, false);
 133   writeDigit(2, (w/10U) % 10, false);
 134   writeLetter(3, P);
 135 }
 136
 137
 138 void setup() {
 139     // put your setup code here, to run once:
 140     Serial.begin(9600);
 141     analogReference(EXTERNAL);
 142
 143     for (int i = 0; i < 4; ++i) {
 144         pinMode(digits[i], OUTPUT);
 145         digitalWrite(digits[i], HIGH);
 146     }
 147     for (int i = 0; i < 8; ++i) {
 148         pinMode(segments[i], OUTPUT);
 149         digitalWrite(segments[i], LOW);
 150     }
 151
 152     pinMode(15, OUTPUT);
 153     digitalWrite(15, LOW);
 154
 155     pinMode(19, INPUT);
 156     pinMode(20, INPUT);
 157     pinMode(21, INPUT);
 158 }
 159
 160 void loop() {
 161
 162
 163     if (timer.hasPassed(1000)) {
 164         unsigned long passed = timer.elapsed();
 165         timer.restart();
 166         battery_voltage = readVoltage(A0);
 167
 168         if (battery_voltage < 0.8) {
 169             blank_timer.restart();
 170         } else {
 171             shunt_voltage = readVoltage(A1);
 172             shunt_current = shunt_voltage/APPARENT_SHUNT_RESISTANCE;
 173
 174
 175             amps_in_period = shunt_current * passed/1000;
 176             watts_in_period = amps_in_period * battery_voltage;
 177
 178             ampseconds += amps_in_period;
 179             wattseconds += watts_in_period;
 180             mamphours = ampseconds/3.6;
 181             mwatthours = wattseconds/3.6;
 182         }
 183     }
 184     if (debounce.hasPassed(300) && !digitalRead(19)) {
 185         display_state = (display_state + 1) % 4;
 186         debounce.restart();
 187     } else if (blank_timer.hasPassed(200)) {
 188         switch (display_state) {
 189           case 0:
 190             showNumber(mamphours);
 191             break;
 192           case 1:
 193             showVoltage(battery_voltage);
 194             break;
 195           case 2:
 196             showCurrent(shunt_current);
 197             break;
 198           case 3:
 199             showWh(mwatthours);
 200             break;
 201         }
 202     }
 203 }
 204
 205 float readVoltage(int pin) {
 206
 207     int val = 0;
 208     for (int i = 0; i < 4; ++i) {
 209         val = val + analogRead(pin);
 210         delay(0.5);
 211     }
 212
 213     return (val / 4) * VOLTAGE_REFERENCE/1023.0;
 214 }