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#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Wed May 22 16:09:59 2024
@author: Clathi
"""
import serial
import serial.tools.list_ports
import time
import numpy as np
from datetime import datetime
import matplotlib.pyplot as plt
import os
def port_connexion(br , portIN) :
"""
Établit la connexion au port série.
Parameters
----------
br : int
Flux de données en baud.
portIN : string
Identifiant du port série sur lequel le script doit lire des données.
Returns
-------
port : string
Identifiant du port série sur lequel le script doit lire des données.
s : serial.tools.list_ports_common.ListPortInfo / string
Objet Serial sur lequel on peut appliquer des fonctions d'ouverture, de lecture et de fermeture du port série affilié. En cas d'échec de connexion, 's' sera une chaîne de caractères "erreur".
"""
if portIN == '' :
ports = list(serial.tools.list_ports.comports())
else :
ports = [portIN]
i = 0
conn = False
while conn == False :
try :
port = ports[i]
if portIN == '' and (port.manufacturer == 'Arduino (www.arduino.cc)' or port.serial_number == '85035323234351504260'):
port = port.device
port = (port).replace('cu','tty')
s = serial.Serial(port=port, baudrate=br, timeout=5)
conn = True
print('Connexion établie avec le port', port)
else :
s = serial.Serial(port=port, baudrate=br, timeout=5)
conn = True
print('Connexion établie avec le port', port)
except :
i += 1
if i >= len(ports) :
print("/!\ Port de connexion non détecté. Merci de rétablir la connexion non établie : connexion au processeur dans les réglages avant utilisation.")
s = 'error'
portIN = ''
conn = True
pass
return port , s
def pH_sensor(nb_inter , time_inter , s) :
"""
Mesure du voltage du pH-mètre et de la température.
Parameters
----------
nb_inter : int
Nombre de valeurs utilisées pour constituer une mesure (une mesure correspond à la moyenne de toutes les valeurs prélevées).
time_inter : float
Temps d'intervalle entre chaque prélèvement de valeur au sein d'une mesure.
s : serial.tools.list_ports_common.ListPortInfo
Objet Serial sur lequel on peut appliquer des fonctions d'ouverture, de lecture et de fermeture du port série affilié.
Returns
-------
list_pH : list
valeurs de voltages liées au pH et utilisées pour une mesure.
list_temperatures : list
valeurs de températures utilisées pour une mesure.
"""
try :
s.close()
s.open()
time.sleep(1)
except :
pass
list_temperatures ,list_pH = [] , []
err = 0
progression , restant = '' , int(nb_inter)
for i in range(nb_inter) :
try :
values = s.readline().decode()
values = values.split(";")
temperature = float(values[0])
list_temperatures.append(temperature)
pH = float(values[1])
list_pH.append(pH)
progression += '*'
except :
err += 1
progression += '!'
restant -= 1
barre = progression + restant * ' '
print(f'\r[{barre}]',flush=True, end='')
time.sleep(time_inter) ## Time interval
print('\n',err,f'problème(s) de lecture sur {nb_inter} mesures.\n')
if err == nb_inter :
print('/!\ Un problème systématique semble empêcher la mesure. Veuillez vérifier la connexion à l\'appareil dans les paramètres.')
return list_pH , list_temperatures
def measurement(a , b , nb_inter , time_inter, s) :
"""
Mesure unique ou en série et enregistrement éventuel des données.
Parameters
----------
a : float
Pente de régression linéaire entre pH et voltage mesuré.
b : float
Ordonnée à l'origine de régression linéaire entre pH et voltage mesuré.
nb_inter : int
Nombre de valeurs utilisées pour constituer une mesure (une mesure correspond à la moyenne de toutes les valeurs prélevées).
time_inter : float
Temps d'intervalle entre chaque prélèvement de valeur au sein d'une mesure.
s : serial.tools.list_ports_common.ListPortInfo
Objet Serial sur lequel on peut appliquer des fonctions d'ouverture, de lecture et de fermeture du port série affilié.
Returns
-------
None.
"""
print('Voulez-vous enregistrer les données (format csv) ? (y/n)')
data_rec = input('>>> ')
valid = False
while valid == False :
try :
nb_mesure = int(input("Nombre de mesures à effectuer : "))
valid = True
except :
print('/!\ Saisie invalide, veuillez saisir un nombre entier.')
if nb_mesure != 1 :
valid = False
while valid == False :
try :
time_mesure = float(input("Intervalle de temps entre deux mesures (en sec) : "))
except :
time_mesure = -9999
pass
if time_mesure-time_inter*nb_inter >= 0:
valid = True
else:
print(f"/!\ L'intervalle doit être supérieur ou égal à {time_inter*nb_inter} sec.")
LIST_DATES = []
LIST_TEMP , LIST_TEMPSTD = [] , []
LIST_PH , LIST_PHSTD = [] , []
for mesure in range(nb_mesure) :
LIST_DATES.append(datetime.now().strftime("%m/%d/%Y %H:%M:%S"))
list_pH , list_temperatures = pH_sensor(nb_inter,time_inter,s)
list_pH = np.array(list_pH)
a , b = float(a) , float(b)
list_pH = a*list_pH + b
pH , pHstd = np.mean(list_pH) , np.std(list_pH)
temp , tempstd = np.mean(list_temperatures) , np.std(list_temperatures)
temp , tempstd = np.round(temp,2) , np.round(tempstd,4)
pH , pHstd = np.round(pH,2) , np.round(pHstd,4)
LIST_TEMP.append(temp)
LIST_TEMPSTD.append(tempstd)
LIST_PH.append(pH)
LIST_PHSTD.append(pHstd)
print(f'mesure nº{mesure+1}/{nb_mesure},',LIST_DATES[-1])
print(f' Température : {temp} °C \n pH moyen : {pH} (écart-type : {pHstd})\n')
if nb_mesure != 1 :
time.sleep(time_mesure-time_inter*nb_inter)
data = np.array([LIST_DATES , LIST_PH , LIST_PHSTD , LIST_TEMP , LIST_TEMPSTD]).T
if data_rec == 'y' or data_rec == 'Y' :
np.savetxt('mesure_pH_' + datetime.now().strftime("%m-%d-%Y_%Hh%Mm%Ss")
+ '.csv', data, delimiter=',', fmt='%s',
header= 'Date de mesure,pH,écart-type pH,Température,écart-type température')
return
def fn_settings(portIN , s , br , nb_inter , time_inter) :
"""
Configuration des paramètres modifiables par l'utilisateur.
Parameters
----------
portIN : string
Identifiant du port série sur lequel le script doit lire des données.
s : serial.tools.list_ports_common.ListPortInfo
Objet Serial sur lequel on peut appliquer des fonctions d'ouverture, de lecture et de fermeture du port série affilié.
br : int
Flux de données en baud.
nb_inter : int
Nombre de valeurs utilisées pour constituer une mesure (une mesure correspond à la moyenne de toutes les valeurs prélevées).
time_inter : float
Temps d'intervalle entre chaque prélèvement de valeur au sein d'une mesure.
Returns
-------
portIN : string
Identifiant du port série sur lequel le script doit lire des données.
s : serial.tools.list_ports_common.ListPortInfo
Objet Serial sur lequel on peut appliquer des fonctions d'ouverture, de lecture et de fermeture du port série affilié.
br : int
Flux de données en baud.
nb_inter : int
Nombre de valeurs utilisées pour constituer une mesure (une mesure correspond à la moyenne de toutes les valeurs prélevées).
time_inter : float
Temps d'intervalle entre chaque prélèvement de valeur au sein d'une mesure.
"""
print("Configurer le port de connexion : P \nChanger le flux (baudrate) : B \nChanger le temps et la fréquence de mesure : T")
setting = input('>>> ')
if setting == 'P' or setting == 'p':
print('Saisissez le chemin du port (pour tester toutes les connexions périphériques de l\'ordinateur, laissez le champ vide)')
port_name = input('>>> ')
try :
portIN , s = port_connexion(br, port_name)
except Exception as inst :
print("/!\ Echec de l'opération.")
print('Erreur :',inst)
pass
elif setting == 'B' or setting == 'b' :
try :
br = int(input('Saisissez le nouveau baudrate : '))
portIN , s = port_connexion(br, portIN)
print('Paramètre enregistré.')
except :
print('/!\ Saisie invalide.')
pass
elif setting == 'T' or setting == 't' :
try :
time_measurement = float(input('Saisissez la durée d\'une mesure (sec) : '))
nb_inter = int(input('Saisissez le nombres de valeurs composant une mesure : '))
time_inter = time_measurement / nb_inter
print("Une mesure comprend désormais ",nb_inter," valeurs, espacées entre elles de ",time_inter," secondes.\n")
except :
print('/!\ Saisie invalide.')
pass
else :
print('/!\ Saisie invalide.')
return portIN , s, br , nb_inter , time_inter
def calibration(nb_inter , time_inter, s):
"""
Étalonnage assisté du voltage en fonction du pH.
Parameters
----------
nb_inter : int
Nombre de valeurs utilisées pour constituer une mesure (une mesure correspond à la moyenne de toutes les valeurs prélevées).
time_inter : float
Temps d'intervalle entre chaque prélèvement de valeur au sein d'une mesure.
s : serial.tools.list_ports_common.ListPortInfo
Objet Serial sur lequel on peut appliquer des fonctions d'ouverture, de lecture et de fermeture du port série affilié.
Returns
-------
a : float
Pente de régression linéaire entre pH et voltage mesuré.
b : float
Ordonnée à l'origine de régression linéaire entre pH et voltage mesuré.
"""
valid = False
while valid == False :
try :
nb_samples = int(input("Nombre d'étalons : "))
valid = True
except :
print('/!\ Saisie invalide, veuillez saisir un nombre.')
X , Y = [] , []
for sample in range(nb_samples) :
valid = False
while valid == False :
try :
y = float(input('pH du tampon numéro ' + str(sample+1) + '/' + str(nb_samples)+ ' : '))
valid = True
except :
print('/!\ Saisie invalide, veuillez saisir un nombre.')
print('Mesure en cours, veuillez patientez ',time_inter*nb_inter,' secondes')
values , temp = pH_sensor(nb_inter , time_inter, s)
x = np.mean(values)
temp = np.mean(temp)
if y == 4 or y == 7 or y == 10:
print('Voulez-vous ajuster le pH en fonction de la température ? (y/n)')
answer = input('>>> ')
if answer == 'y' or answer == 'Y' :
y = pH_temp_adjust(y,temp)
X.append(x)
Y.append(y)
a , b = np.polyfit(X, Y, 1)
R = np.corrcoef(X,Y)
print('Calibration faite, valeurs de a et b :')
print(a , b)
print('Coefficient de corrélation (R^2) : ' , R[0,1])
try :
plt.figure()
plt.scatter(X,Y)
x_axis = np.linspace(np.min(X),np.max(X),100)
plt.plot(x_axis,a*x_axis+b,'--')
plt.xlabel('Voltage (u.a.)')
plt.ylabel('pH')
plt.show()
except :
pass
return a , b
def pH_temp_adjust(pH , temp) :
"""
Ajustement du pH étalon en fonction de la température par interpolation linéaire.
Parameters
----------
pH : int
pH de la solution étalon.
temp : float
température mesurée de la solution.
Returns
-------
pH_adjusted : float
pH interpolé en fonction de correspondances entre pH et températures connues.
"""
## tables of values | source : HANNA intruments, Buffer solutions | uncertainties : ± 0.01 pH @ 25°C
TEMPERATURES = np.arange(0,100,5)
pH_4 = np.array([4.01,4.00,4.00,4.00,4.00,4.01,4.02,4.03,4.04,4.05,4.06,4.08,4.09,4.11,4.12,4.14,4.16,4.17,4.19,4.20])
pH_7 = np.array([7.13,7.10,7.07,7.05,7.03,7.01,7.00,6.99,6.98,6.98,6.98,6.98,6.98,6.99,6.99,7.00,7.01,7.02,7.03,7.04])
pH_10 = np.array([10.32,10.25,10.18,10.12,10.06,10.01,9.96,9.92,9.88,9.85,9.82,9.79,9.77,9.76,9.75,9.74,9.74,9.74,9.75,9.76])
if pH == 4:
pH_adjusted = np.interp(temp,TEMPERATURES,pH_4)
elif pH == 7:
pH_adjusted = np.interp(temp,TEMPERATURES,pH_7)
elif pH == 10:
pH_adjusted = np.interp(temp,TEMPERATURES,pH_10)
return pH_adjusted