MicroPythonのPWM制御を使って鉛バッテリーの充電器を作る

from volt import MilliVolt
from machine import Pin, I2C, Timer, PWM
from ssd1306 import SSD1306_I2C
from ina219 import INA219

SHUNT_OHMS = 0.1
VDIV_R1 = 1000   # 分圧抵抗1kΩ
VDIF_R2 = 10000  # 分圧抵抗10kΩ
VHIS = 0.1       # ヒステリシス電圧
TRANS_TLD = 10   # 状態遷移の閾値
PWM_FREQ = 50000 # PWM周波数
DUTY_INIT = 750  # デューティ比初期値
DUTY_STEP = 4    # PWM周波数100kHz時のデューティ比解像度は256なので
DUTY_LIM = 900   # duty比の上限

class SolarCharger(object):
    def __init__(self, pin_adc, i2c, pin_pwm, vend = 14.5, imax = 2000, vfloat = 13.5):
        # 測定用オブジェクト
        self.in_adc = MilliVolt(pin_adc)       # 内蔵ADC(入力電圧)
        self.in_adc.atten(MilliVolt.ATTN_6DB)
        self.coef_adc = (VDIV_R1+VDIF_R2)/(VDIV_R1*1000) # 電圧の変換係数
        self.out_ina = INA219(SHUNT_OHMS, i2c) # INA219(出力電圧/電流)
        self.out_ina.configure()
        # 目標電圧/電流
        self.imax = imax # 最大電流(mA)
        self.vend = vend # 終止電圧(V)
        self.vfloatub = vfloat # フロート充電電圧上限(V)
        self.vfloatlb = vfloat - VHIS # フロート充電電圧上限(V)
        # PWM設定
        self.duty = DUTY_INIT
        self.pwm = PWM(pin_pwm, freq=PWM_FREQ, duty=self.duty)
        # 各種変数の初期化
        self.pwon = 0;
        self.state = 0 # 0:バルク充電, 2:フロート充電, -1:電源無し
        self.transcnt = 0

    def charge_control(self, disp):
        # 電圧/電流測定
        in_v = self.in_adc.get()*self.coef_adc
        out_v = self.out_ina.voltage()
        out_mi = self.out_ina.current()
        # 電源検出
        if in_v < out_v:
            self.state = -1
            self.duty = 0
        else:            
            if self.state < 0:
                self.state = 0
                self.duty = DUTY_INIT
                self.transcnt = 0
        # 状態別のPWM制御
        ddelta = 0
        if self.state == 0: # バルク充電
            if out_mi > self.imax:
                ddelta = -DUTY_STEP
            else:
                ddelta = DUTY_STEP
            self.transcnt = self.transcnt+1 if out_v > self.vend else 0
            if self.transcnt > TRANS_TLD:
                # TRANS_TLD回連続で超えたらフロート充電に移行
                self.transcnt = 0
                self.state = 1
        elif self.state == 1: # フロート充電
            if self.vfloatub < out_v:
                ddelta = -DUTY_STEP
            elif self.vfloatlb > out_v:
                ddelta = DUTY_STEP
        # duty比チェック&PWM設定
        if ddelta != 0:
            self.duty += ddelta;
            if self.duty > DUTY_LIM:
                self.duty = DUTY_LIM
            elif self.duty < 0:
                self.duty = 0
        self.pwm.duty(self.duty)
        # ディスプレイに各種測定値を表示する
        disp.fill(0)
        disp.text('Vin:%.2fV' % in_v, 0, 0);
        disp.text('Vout:%.2fV' % out_v, 0, 8);
        disp.text('Iout:%.2fmA' % out_mi, 0, 16);
        disp.text('Duty:%d' % self.duty, 0, 24);
        disp.text('State:%d' % self.state, 0, 32);
        disp.show()

if __name__ == '__main__':
    i2c = I2C(0)
    oled = SSD1306_I2C(128, 64, i2c)
    scharger = SolarCharger(Pin(35), i2c, Pin(2))

    tim0 = Timer(0)
    tim0.init(period=200, callback=lambda t:scharger.charge_control(oled))