วัดแรงดันไฟและแบตเตอรี่ด้วย ESP32: Battery & Solar Monitoring

/*
 * ESP32 Voltage Sensor - Basic Code
 * วัดแรงดันไฟฟ้าด้วย ESP32 ผ่าน Voltage Divider
 *
 * Hardware:
 * - R1 = 30 kΩ (ตัวต้านทานบน)
 * - R2 = 10 kΩ (ตัวต้านทานล่าง)
 * - Vin เข้าที่ R1
 * - Vout จากจุดเชื่อมต่อ R1 กับ R2 เข้า GPIO34
 *
 * Author: CynoIoT
 * Date: March 2026
 */

// ตั้งค่าขา ADC
const int voltagePin = 34;  // GPIO34 (ADC1_CH6) - รองรับ ADC เมื่อใช้ WiFi

// ค่าคงที่สำหรับคำนวณ
const float R1 = 30000.0;   // 30 kΩ
const float R2 = 10000.0;   // 10 kΩ
const float REFERENCE_VOLTAGE = 3.3;  // แรงดันอ้างอิงของ ESP32
const int ADC_RESOLUTION = 4095;      // ความละเอียด ADC 12-bit (0-4095)

void setup() {
  Serial.begin(115200);  // เปิด Serial Monitor
  delay(1000);

  Serial.println("\n\n=== ESP32 Voltage Sensor ===");
  Serial.println("Starting voltage measurement...");
  Serial.println("--------------------------------");

  // ตั้งค่าความละเอียด ADC (เริ่มต้นที่ 12-bit)
  analogReadResolution(12);  // 0-4095
  analogSetAttenuation(ADC_11db);  // รองรับแรงดัน 0-3.3V
}

void loop() {
  // อ่านค่าจาก ADC
  int adcValue = analogRead(voltagePin);

  // คำนวณแรงดันที่ขา ADC (Vout)
  float adcVoltage = (adcValue * REFERENCE_VOLTAGE) / ADC_RESOLUTION;

  // คำนวณแรงดันจริง (Vin) จากสูตร Voltage Divider
  // Vin = Vout * (R1 + R2) / R2
  float inputVoltage = adcVoltage * (R1 + R2) / R2;

  // แสดงผลบน Serial Monitor
  Serial.println("\n--- Voltage Reading ---");
  Serial.print("ADC Raw Value: ");
  Serial.print(adcValue);
  Serial.print(" / ");
  Serial.println(ADC_RESOLUTION);

  Serial.print("ADC Voltage: ");
  Serial.print(adcVoltage, 3);
  Serial.println(" V");

  Serial.print("Input Voltage: ");
  Serial.print(inputVoltage, 3);  // แสดง 3 ตำแหน่งทศนิยม
  Serial.println(" V");

  // ตรวจสอบระดับแบตเตอรี่ (สำหรับแบตเตอรี่ 12V)
  if (inputVoltage > 12.6) {
    Serial.println("⚡ Battery: Fully Charged (100%)");
  } else if (inputVoltage > 12.0) {
    Serial.println("🔋 Battery: Good (75-100%)");
  } else if (inputVoltage > 11.6) {
    Serial.println("⚠️ Battery: Medium (50-75%)");
  } else if (inputVoltage > 11.0) {
    Serial.println("🔴 Battery: Low (25-50%) - Consider charging!");
  } else {
    Serial.println("🚨 Battery: Critical (<25%) - Charge immediately!");
  }

  delay(2000);  // วัดทุก 2 วินาที
}

/*
 * ESP32 Advanced Battery Monitor
 * ระบบตรวจสอบแบตเตอรี่แบบละเอียด
 *
 * Features:
 * - Moving Average Filter (ลด Noise)
 * - Percentage Calculation
 * - Low Battery Alert
 * - Data Logging (สามารถบันทึกลง SD Card ได้)
 *
 * Author: CynoIoT
 * Date: March 2026
 */

// ตั้งค่าขา ADC
const int voltagePin = 34;

// ค่าคงที่สำหรับคำนวณ
const float R1 = 30000.0;
const float R2 = 10000.0;
const float REFERENCE_VOLTAGE = 3.3;
const int ADC_RESOLUTION = 4095;

// การตั้งค่าแบตเตอรี่ (แก้ตามประเภทแบตเตอรี่ของคุณ)
// ตัวอย่างสำหรับ 12V Lead Acid Battery
const float BATTERY_FULL = 12.6;    // 100% - แบตเตอรี่เต็ม
const float BATTERY_EMPTY = 10.5;   // 0% - แบตเตอรี่หมด
const float LOW_BATTERY_THRESHOLD = 11.0;  // แจ้งเตือนเมื่อ < 25%

// Moving Average Filter
const int SAMPLE_SIZE = 10;  // จำนวน Sample สำหรับเฉลี่ย
float voltageBuffer[SAMPLE_SIZE];
int bufferIndex = 0;

// LED แสดงสถานะ
const int ledOK = 2;      // LED สีเขียว (ในตัว ESP32)
const int ledWarning = 4; // LED สีเหลือง/แดง (ต่อภายนอก)

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);

  // ตั้งค่า LED
  pinMode(ledOK, OUTPUT);
  pinMode(ledWarning, OUTPUT);
  digitalWrite(ledOK, HIGH);   // เปิด LED เริ่มต้น
  digitalWrite(ledWarning, LOW);

  Serial.println("\n\n=== ESP32 Battery Monitor ===");
  Serial.print("Battery Type: 12V Lead Acid");
  Serial.print(" | Full: ");
  Serial.print(BATTERY_FULL);
  Serial.print("V | Empty: ");
  Serial.print(BATTERY_EMPTY);
  Serial.println("V");
  Serial.println("--------------------------------");

  // ตั้งค่า ADC
  analogReadResolution(12);
  analogSetAttenuation(ADC_11db);

  // เริ่มต้น Buffer
  for (int i = 0; i < SAMPLE_SIZE; i++) {
    voltageBuffer[i] = 0.0;
  }
}

float readVoltage() {
  // อ่านค่า ADC หลายครั้งเพื่อเฉลี่ย (Reduce Noise)
  float sum = 0;
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    int adcValue = analogRead(voltagePin);
    float adcVoltage = (adcValue * REFERENCE_VOLTAGE) / ADC_RESOLUTION;
    float inputVoltage = adcVoltage * (R1 + R2) / R2;
    sum += inputVoltage;
    delay(10);
  }

  return sum / 5;  // ค่าเฉลี่ย
}

float getMovingAverage(float newVoltage) {
  // บันทึกค่าใหม่ลงใน Buffer
  voltageBuffer[bufferIndex] = newVoltage;
  bufferIndex = (bufferIndex + 1) % SAMPLE_SIZE;  // วนกลับไปเริ่มต้น

  // คำนวณค่าเฉลี่ย
  float sum = 0;
  for (int i = 0; i < SAMPLE_SIZE; i++) {
    sum += voltageBuffer[i];
  }

  return sum / SAMPLE_SIZE;
}

float calculatePercentage(float voltage) {
  // คำนวณเปอร์เซ็นต์จากแรงดัน
  float percentage = ((voltage - BATTERY_EMPTY) / (BATTERY_FULL - BATTERY_EMPTY)) * 100.0;

  // จำกัดค่าระหว่าง 0-100%
  if (percentage < 0) percentage = 0;
  if (percentage > 100) percentage = 100;

  return percentage;
}

void displayBatteryStatus(float voltage, float percentage) {
  Serial.println("\n📊 Battery Status");
  Serial.println("====================");

  // แสดงแรงดันไฟ
  Serial.print("Voltage: ");
  Serial.print(voltage, 3);
  Serial.println(" V");

  // แสดงเปอร์เซ็นต์
  Serial.print("Capacity: ");
  Serial.print(percentage, 1);
  Serial.println("%");

  // แสดง Bar Graph
  int bars = (int)(percentage / 5);  // 1 bar = 5%
  Serial.print("Status: [");
  for (int i = 0; i < 20; i++) {
    if (i < bars) {
      Serial.print("█");
    } else {
      Serial.print("░");
    }
  }
  Serial.println("]");

  // แสดงสถานะ
  if (percentage >= 75) {
    Serial.println("✅ Status: EXCELLENT");
    digitalWrite(ledOK, HIGH);
    digitalWrite(ledWarning, LOW);
  } else if (percentage >= 50) {
    Serial.println("👍 Status: GOOD");
    digitalWrite(ledOK, HIGH);
    digitalWrite(ledWarning, LOW);
  } else if (percentage >= 25) {
    Serial.println("⚠️ Status: LOW - Consider charging");
    digitalWrite(ledOK, LOW);
    digitalWrite(ledWarning, HIGH);
  } else {
    Serial.println("🚨 Status: CRITICAL - Charge NOW!");
    digitalWrite(ledOK, LOW);
    digitalWrite(ledWarning, HIGH);
  }

  // ประมาณการใช้งานที่เหลือ
  if (percentage >= 75) {
    Serial.println("⏱️ Est. Runtime: 8+ hours");
  } else if (percentage >= 50) {
    Serial.println("⏱️ Est. Runtime: 4-8 hours");
  } else if (percentage >= 25) {
    Serial.println("⏱️ Est. Runtime: 1-4 hours");
  } else {
    Serial.println("⏱️ Est. Runtime: < 1 hour");
  }
}

void loop() {
  // อ่านแรงดัน
  float rawVoltage = readVoltage();

  // กรอง Signal ด้วย Moving Average
  float filteredVoltage = getMovingAverage(rawVoltage);

  // คำนวณเปอร์เซ็นต์
  float percentage = calculatePercentage(filteredVoltage);

  // แสดงผล
  displayBatteryStatus(filteredVoltage, percentage);

  // เช็ค Low Battery
  if (filteredVoltage < LOW_BATTERY_THRESHOLD) {
    Serial.println("\n🔔 LOW BATTERY ALERT!");
    Serial.println("⚠️ Please charge your battery soon!");
    // สามารถเพิ่มการแจ้งเตือนอื่นๆ เช่น Buzzer, Email, Line Notify
  }

  delay(5000);  // อัปเดตทุก 5 วินาที
}

/*
 * ESP32 Battery Monitor + CynoIoT Integration
 * ส่งข้อมูลแบตเตอรี่ไปยัง CynoIoT Platform
 *
 * ตัวอย่างนี้ใช้ HTTP/MQTT ในการส่งข้อมูล
 * แก้ไขตาม API ของ CynoIoT ที่คุณใช้
 */

#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>

// WiFi Credentials
const char* ssid = "YOUR_WIFI_SSID";
const char* password = "YOUR_WIFI_PASSWORD";

// CynoIoT Credentials
const char* cynoiotToken = "YOUR_DEVICE_TOKEN";
const char* cynoiotServer = "api.cynoiot.com";  // ตรวจสอบจากเอกสาร CynoIoT

// Voltage Sensor Setup
const int voltagePin = 34;
const float R1 = 30000.0;
const float R2 = 10000.0;
const float REFERENCE_VOLTAGE = 3.3;
const int ADC_RESOLUTION = 4095;

unsigned long lastSendTime = 0;
const unsigned long SEND_INTERVAL = 60000;  // ส่งทุก 60 วินาที

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);

  // เชื่อมต่อ WiFi
  Serial.println("\n=== ESP32 Battery Monitor + CynoIoT ===");
  Serial.print("Connecting to WiFi");
  WiFi.begin(ssid, password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  Serial.println("\n✅ WiFi Connected!");
  Serial.print("IP Address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  // ตั้งค่า ADC
  analogReadResolution(12);
  analogSetAttenuation(ADC_11db);
}

float readBatteryVoltage() {
  int adcValue = analogRead(voltagePin);
  float adcVoltage = (adcValue * REFERENCE_VOLTAGE) / ADC_RESOLUTION;
  float inputVoltage = adcVoltage * (R1 + R2) / R2;
  return inputVoltage;
}

void sendToCynoIoT(float voltage, float percentage) {
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("⚠️ WiFi not connected. Skipping data send.");
    return;
  }

  HTTPClient http;

  // สร้าง JSON payload (ตัวอย่าง - แก้ตาม API ของ CynoIoT)
  String payload = "{";
  payload += "\"voltage\": " + String(voltage, 3) + ",";
  payload += "\"percentage\": " + String(percentage, 1) + ",";
  payload += "\"timestamp\": " + String(millis());
  payload += "}";

  // ส่งข้อมูล
  String url = String("https://") + cynoiotServer + "/api/v1/devices/data";
  http.begin(url);
  http.addHeader("Content-Type", "application/json");
  http.addHeader("Authorization", "Bearer " + String(cynoiotToken));

  int httpResponseCode = http.POST(payload);

  if (httpResponseCode > 0) {
    Serial.print("✅ Data sent to CynoIoT. Response: ");
    Serial.println(httpResponseCode);
    String response = http.getString();
    Serial.println(response);
  } else {
    Serial.print("❌ Error sending data: ");
    Serial.println(httpResponseCode);
  }

  http.end();
}

void loop() {
  unsigned long currentTime = millis();

  // อ่านและส่งข้อมูลทุกๆ SEND_INTERVAL
  if (currentTime - lastSendTime >= SEND_INTERVAL) {
    lastSendTime = currentTime;

    // อ่านแรงดัน
    float voltage = readBatteryVoltage();

    // คำนวณเปอร์เซ็นต์ (สำหรับ 12V Lead Acid)
    float percentage = ((voltage - 10.5) / (12.6 - 10.5)) * 100.0;
    if (percentage < 0) percentage = 0;
    if (percentage > 100) percentage = 100;

    // แสดงผลบน Serial Monitor
    Serial.println("\n📊 Battery Reading");
    Serial.print("Voltage: ");
    Serial.print(voltage, 3);
    Serial.println(" V");
    Serial.print("Percentage: ");
    Serial.print(percentage, 1);
    Serial.println(" %");

    // ส่งไป CynoIoT
    Serial.println("📤 Sending to CynoIoT...");
    sendToCynoIoT(voltage, percentage);
  }

  delay(100);
}