DataLogger
pour Arduino
Notice
d’utilisation
I
– Introduction et crédits
DataLogger pour
Arduino est un logiciel autonome pour Windows permettant de récupérer
des données numériques (issues de capteurs par exemple)
envoyées via le port série par une carte Arduino ou
tout autre dispositif respectant le protocole (configurable).
Ce logiciel a été
développé initialement par B@tto en
Visual Basic, et je l’ai repris pour améliorer ses
fonctionnalités, et particulièrement :
langue en
Français ;
graphique
imprimable ;
graphique
zoomable ;
graphique
redimensionné en plein écran ;
récupération
de données sur des réels ;
données
exportables en .csv...
II – Côté Arduino
Le programme
Arduino doit suivre le même protocole que celui utilisé
par le logiciel, à savoir un caractère spécifique
(préfixe configurable) au début de chaque ligne de
données, un caractère de séparation des données
(séparateur configurable) sur une ligne. Ce protocole permet
de dissocier les données des capteurs, qui seront intégrées
au graphique, des données de dialogue, qui s’afficheront
sur le logiciel.
L’exemple
ci-dessous nous montre comment envoyer deux données réelles,
la première avec une décimale et la seconde avec trois
décimales via le port série, avec les caractères
« X » comme préfixe et « , »
comme séparateur de données :
//Préfixe
protocolaire pour reconnaître une ligne de données
const
char Prefixe = 'X' ;
//Séparateur
des données dans une ligne
const
char Separateur = ',' ;
int
x = 0;
void
setup()
{
//Ouverture
du port de série à la vitesse maximale
Serial.begin(115200);
}
void
loop()
{
//Dans
l'exmple on envoie les valeurs de 100.sin x et 100.cos x
float
s = sin(x*PI/180)*100; //Calcul
de 100.sin x
float
c = cos(x*PI/180)*100; //Calcul
de 100.cos x
//Début
de la transmission
Serial.print(Prefixe);
//Préfixe d'une ligne
Serial.print(Separateur);
//Séparateur entre chaque donnée
Serial.print(s,1);
//100.sin x avec une décimale
Serial.print(Separateur);
//Séparateur entre chaque donnée
Serial.println(c,3);
//100.cos x avec trois décimales
//println
car c'est la dernière donnée de la ligne
delay(50);
//Ce
délai (en ms) permet de définir la fréquence
d’envoi des données
(échantillonnage)
x+=2;
}
Remarque :
il est interdit de prendre le point comme séparateur des
données, ou comme préfixe, car c’est le
séparateur décimal par défaut d’Arduino !
Il ne faut bien entendu pas choisir de caractère numérique
(0-9), ni le signe « - ».
III – Au lancement du logiciel
La
première fenêtre qui s’ouvre permet de configurer
la communication série entre le logiciel et Arduino, et de
définir le protocole.
① Sélection
du port (la carte Arduino doit être raccordée, le port
série correspondant apparaît dans la liste)
② Sélection
de la vitesse de transmission (sélectionner la même que
celle configurée dans le programme Arduino)
③ Reset sur
connection : cocher cette case permet de redémarrer la
carte Arduino (Reset) lors du clic sur le bouton « Connection »
④ Rafraîchir
permet de relancer un scan des ports série disponibles si
parfois vous aviez oublié de raccorder votre carte Arduino au
PC avant de lancer le logiciel
⑤ Séparateur
et Préfixe : configure le séparateur de données
sur une ligne de données et le préfixe de ligne de
données. Ne choisir ni le point, ni un caractère
numérique !
⑥ Nbre de
capteurs : permet de définir combien au maximum de
données vont transiter sur une ligne de données,
correspondant au nombre de capteurs à datalogger. De 1 à
8.
⑦ Connection :
connecte le logiciel à la carte Arduino, ferme cette fenêtre
et ouvre la suivante.
IV
– Acquisition des données
La fenêtre
suivante permet d’acquisition, le tracé, la sauvegarde
et l’impression des données. Elle permet également
d’afficher les messages de dialogue entre la carte Arduino et
le PC. Si tout s’est bien passé à l’étape
précédente, le message
apparaît en bas de la fenêtre.
Acquisition :
L’acquisition
peut se faire manuellement (durée non définie) ou être
programmée sur une durée déterminée (en
secondes, minutes, heures, jours). Le bouton « Départ »
démarre l’acquisition, le bouton « Arrêt »
la stoppe.
Un nouveau clic sur
le bouton « Départ » après avoir
fait une première acquisition relance une acquisition en
effaçant les données précédentes.
Le
bouton « Données » permet d’afficher
la table des données de l’acquisition en cours.
Un
copier-coller de cette table de données vers un tableur est
possible.
Remarque :
le
temps est toujours affiché en secondes.
Le bouton « Reset Arduino »
permet de redémarrer la carte Arduino pendant une acquisition.
Console :
Ce composant permet
de dialoguer avec Arduino.
Toutes les données
envoyées par la carte Arduino et ne comportant pas de préfixe
sont interprétées par le logiciel comme des éléments
de communication et s’afficheront dans la console avec le
préfixe [RX].
Il est également
possible d’envoyer des caractères à la carte
Arduino en les saisissant dans la console puis en cliquant sur le
bouton « Envoyer ». La carte Arduino ne les
interprétera que si vous l’avez programmée en
conséquence.
Cocher la case
« Afficher tout » permet de visualiser toutes
les lignes reçues, y compris les lignes de données.
Le bouton
« Effacer » n’efface que les
communications affichées dans la console. Cela n’affecte
pas les données.
Le graphique :
Le
graphique se met à jour en temps réel lors de
l’acquisition des données. Il faut pour cela cocher au
moins un des capteurs à afficher.
A l’aide de
la souris, il est possible de faire un zoom sur la zone graphique,
aussi bien pendant l’acquisition qu’après.
Attention :
si un zoom est réalisé pendant l’acquisition,
alors la mise à jour dynamique du graphique est stoppée.
Après avoir
réalisé un zoom, des barres de défilement x et y
apparaissent.
Les boutons placés à
l’extrémité des barres de défilement
permettent de faire un zoom arrière sur l’axe concerné.
Le bouton
« Imprimer » ouvre une boîte de dialogue
d’impression du graphique (les barres de défilement ne
seront pas imprimées en cas de zoom).
Le bouton
« Sauvegarder » permet d’exporter TOUTES
les données en .csv, format récupérable par un
tableur. Le bouton « Données » vu
précédemment permet un copier-coller direct des données
dans un tableur, mais pas obligatoirement toutes.
Les valeurs :
L’onglet
« Valeurs » permet d’afficher les données
reçues sous forme de « BarGraphe » afin
d’observer dans certains cas l’évolution des
mesures.
Les
cases « Min » et « Max »
sont à saisir manuellement avec les valeurs minimale et
maximale que sont sensés renvoyer les capteurs.
Pendant
l’acquisition, le bargraphe évolue en fonction de la
valeur reçue pour chaque capteur, la valeur instantanée
est indiquée à gauche du bargraphe.
V
– Remarques techniques :
Sur
la communication série
La communication
série entre Arduino et un PC est configurée par défaut
avec :
1 bit start
8 bits de
données,
sans parité,
avec un bit
stop.
Un caractère
envoyé via la port série nécessite l’envoi
de 10 bits.
Une fin de ligne
est caractérisée par les caractères
Carriage
Return (code ASCII 13) +
Line Feed
(code ASCII 10)
Dans l’exemple
qui a été retenu pour cette notice, une ligne de
données pouvait contenir au maximum 19 caractères :
« X,-100.0,-100.000 » + CR + LF (16 en vérité
car les fonctions sin et cos utilisées ici ne peuvent pas être
simultanément égales à -1).
Une ligne de
données nécessite l’envoi de 190 bits via le port
série.
La fréquence
d’envoi des données maximale qui pourra être
obtenue dépendra de la vitesse de communication choisie :
à 115
200 bits/s (bauds) on peut envoyer jusqu’à 606 lignes
par seconde ;
à 9
600 bauds, ce nombre d’échantillons descend à
50.
Sur
la conversion analogique numérique
Une conversion
Analogique – Numérique sur un Arduino n’est pas
instantanée, elle prend environ 110 µs. Ce temps de
latence est à prendre en compte pour évaluer
l’échantillonnage du dispositif d’acquisition.
La conversion
s’effectue sur une résolution de 10 bits (1024 points),
donc renvoie un entier compris entre 0 et 1023. La précision
de la conversion est de 1/1024 de la pleine échelle des
tensions : 4,88 mV pour 5 V, 3,22 mV pour 3,3 V.
