Software 2023

Pour toutes la partie suivante, prière d’utiliser un ordinateur ou une tablette possédant comme système d’exploitation Windows 10 minimumn, Linux, ou MAC.

Utilisation d’Arduino

Installation de l’IDE Arduino et téléchargement des librairies associées au datalogger SETIER

1. Aller sur le lien https://www.arduino.cc/en/software, puis cliquer sur Windows Win 7 and Newer (Attention la capture d’écran ci-dessous présente une version de Arduino à un moment donnée, cette version est susceptible d’évoluer).

1. Cliquer ensuite sur Just Download afin de télécharger la version de l’IDE Arduino sélectionné.

1. Cliquer ensuite sur Enregistrer le fichier pour lancer le téléchargement de l’IDE Arduino sélectionné.

1. Aller ensuite dans téléchargements afin d’exécuter le programme.

1. Lorsque le téléchargement est terminé, ouvrir ARDUINO IDE sur votre ordinateur.

1. Copier sur internet les liens suivants, puis télécharger le fichier zip associé :

• :arduino-libraries/ArduinoLowPower.git

• arduino-libraries/SD.git

• arduino-libraries/RTCZero.git

• arduino-libraries/ArduinoModbus.git

• arduino-libraries/ArduinoRS485.git

• arduino-libraries/WiFiNINA.git

• adafruit/RTClib.git

• Seeed-Studio/Multi_Channel_Relay_Arduino_Library.git

• cmaglie/FlashStorage.git

• PaulStoffregen/OneWire.git

  

7. Lorsque l’ensemble des fichiers zip ont été téléchargés, aller sur l’IDE Arduino > Croquis > inclure une bibliothèque > Ajouter la bibliothèque .ZIP.

8. Sélectionnez une par une les différentes librairies à ajouter.

Téléchargement et Paramètres du code Arduino

Téléchargement du code

1. Ouvrir le lien suivant afin de télécharger (zip) le code Arduino (setier_datalogger_code.ino) dans le GITLAB associées au projet SETIER : https://gitlab.irstea.fr/reversaal/setier_datalogger

   

2. Dans téléchargements, trouver le dossier setier_datalogger-main.zip, puis l’extraire sur votre ordinateur/tablette le fichier télécharger afin d’accéder au code Arduino (setier_datalogger_code.ino).

   

3. Aller dans le dossier extrait précédemment, puis ouvrir avec l’IDE Arduino le code setier_datalogger_code.

   

Fichier de configuration

1. Aller à l’onglet config_file.h pour commencer la configuration de votre datalogger, selon le type de datalogger assemblé précédemment.

   

2. Choisir le nom du datalogger et l’écrire ici (par exemple, nous voulons nommer notre datalogger phy_Chi_02, donc nous allons changer TOTO_01 en phy_Chi_02). Ce nom sera celui de la connexion wifi de votre datalogger.

   

Seulement une ligne “#define Ma_Cadence” doit être décommentée, il est important de penser à commenter les lignes non utilisées. Pour cela, ajouter “//” au début des lignes non utilisées. De plus, la cadence 1 minute n’est pas compatible avec le datalogger physico-chimique.

1. Pour choisir la fréquence d’acquisition des mesures de votre datalogger, décommenter la ligne associée. Pour décommenter : supprimer “//” avant la ligne “#define Ma_Cadence” souhaitée. Par défaut, la cadence est de 1 minute. Il y a 6 différentes possibilitées de cadence : 1 minute, 5 minutes, 15 minutes, 30 minutes, 1 heure et 1 jour.

   

Seulement un seul groupe de lignes “#define TYPE_DATALOGGER” doit être décommenté, il est donc important de penser à commenter les autres lignes relatives aux data logger non souhaités.

1. Décommenter tout le groupe de lignes associées au data logger assemblé (la première partie est pour le débitmètre, la seconde est pour le physico-chimique et la troisième pour l’énergie).

   

Paramètre centrale hauteur d’eau / débitmètre

Le capteur de débit est un capteur ultrason qui mesure la distance au premier obstacle en face de sa zone d’émission. Pour les différents types de canaux Venturi, il est possible de convertir cette distance en débit à l’aide des équations associées.

1. Merci de définir “Ht_Debit_NUL”, qui correspond à la distance entre la zone d’émission ultrasonique du capteur et le fond du canal Venturi. Pour cela, mesurer cette distance puis l’écrire ci-contre en millimètres. Par défaut, la distance défini est 700mm.

   

2. Merci de définir “Profondeur_Canal”, qui correspond à la distance entre le haut et le bas du canal Venturi (en millimètres). Par défaut, la distance est de 300mm.

   

Paramètres centrale physico-chimique

1. Merci de sélectionner les capteurs qui seront utilisés. Seul un capteur pH peut être connecté sur le port A0 // Seul un capteur Redox peut être connecté sur le port A1 // Seul un capteur O2 peut être connecté sur le port A2 // Seul un capteur conductivité peut être connecté sur le port A3. Si aucun capteur n’est connecté, écrire 0 à la place de 1.

   

Paramètres centrale énergie

1. Merci de définir le capteur utilisé sur chaque port (si le capteur connecté au port A0 est un capteur 5A, écrire 5 à la place de 20). Il existe 3 types de capteurs : 5 A, 10 A et 20 A. Ici, les capteurs sur les ports A0 et A1 sont des capteurs 20 A, et sur le port A2, il n’y a pas de capteur, c’est pourquoi nous écrivons 0.

   

Téléversement du code sur le datalogger

1. Brancher le cable USB entre l’ordinateur et la carte Arduino MKR WIFI 1010 de votre datalogger.

2. Dans la fenètre “outils”, aller à “type de carte”, “Arduino SAMD (32-bits ARM Cortex-M0+)” et choisir “Arduino MKR Wifi 1010”. Si “Arduino SAMD (32-bits ARM Cortex-M0+)” n’est pas disponible, télécharger le depuis l’onglet “gestionnaire de carte”.

   

3. Dans la fenètre “Outils”, aller à “Port”, et choisir le port COM associé au branchement du datalogger (le port COM associé au branchement du datalogger se présente comme suit “COM X (Arduino MKR WIFI 1010)”.

   

4. Cliquer sur “téléverser” afin de charger le code sur la carte Arduino MKR Wifi 1010.

   

5. Dans les 30 secondes après le televersement (clignotement LED) aller dans la fenètre “Outils”, puis cliquer sur “Moniteur Série”. Si le délai de 30 secondes est dépassé, débrancher le datalogger de votre PC, puis le rebrancher, puis suivre à nouveau les étapes 4 et 5.

   

6. Attendre la fin de la première mesure. Vérifier la concordance de l’affichage des données du moniteur série avec la réalité de la station assemblée (configuration, heure …).

   

Etalonnage des capteurs (pour le datalogger Physico-chimique seulement)

This section describes how to calibrate the various physico‑chemical sensors using two or three standard solutions, an Excel calibration file, and the datalogger’s Wi‑Fi interface. The Excel file (Calibration_datalogger_physico.xlm) is available in the SETIER GitLab repository. Make sure to use fresh standard solutions for each calibration.

pH calibration

1. Take the pH sensor and rinse it with de‑mineralised water.

   

2. Dry the pH sensor with absorbent paper, ensuring the entire sensor is thoroughly dry.

   

3. Take the first standard solution and pour it into a clean beaker. Then immerse the pH probe in the beaker.

   

#. Presser le bouton poussoir afin d’activer le wifi sur votre datalogger, puis connecter votre téléphone ou votre ordinateur sur le wifi (ici, le nom de la connexion wifi est phy_Chi_02). Sur le navigateur, entrer l’adresse IP suivante : 192.168.4.1. Le Wifi n’est accessible que si la station ne mesure pas (LED éteinte).

1. On the web page, click Yes after the pH display prompt to open the pH section.

   

2. Click Start a measurement to begin a reading with the pH sensor in the first standard solution.

   

3. On your computer, right‑click the file setier_fichier_calibration and choose Properties.

   

4. In the General tab, tick the Unblock checkbox.

   

5. Click OK.

   

6. Open the Excel file setier_fichier_calibration.

   

7. When the measurement is complete, record the measured voltage in the Excel sheet (column Measured voltage (mV)) together with the theoretical value of the standard solution (column Standard solution value). In this example the standard solution has a pH of 4.

   

8. If performing a 2‑ or 3‑point calibration, repeat steps 1‑8 with the remaining standard solutions. Record the measured voltage and the theoretical standard value in the table on rows point 2 and point 3. Here the two other standards have pH 7 and 10.

9. Once all calibration points are entered in the Excel table, click “calculate pH” to compute coefficients A and B.

   

10. A calibration curve is displayed, showing coefficients A (slope) and B (offset).

    

11. Enter coefficients A and B individually on the datalogger’s web page, then click “send”. Only one coefficient may be transmitted per submission.

    

12. pH calibration is complete. You may perform a measurement in a standard solution to verify successful calibration.

Redox calibration

1. Take the redox sensor and rinse it with deionized water.

   

2. Dry the redox sensor with absorbent paper. Ensure the entire sensor is thoroughly dried.

   

3. Place the first standard solution in a clean beaker, then immerse the redox probe.

   

#. Presser le bouton poussoir afin d’activer le wifi sur votre datalogger, puis connecter votre téléphone ou votre ordinateur sur le wifi (ici, le nom de la connexion wifi est phy_Chi_02). Sur le navigateur, entrer l’adresse IP suivante : 192.168.4.1. Le Wifi n’est accessible que si la station ne mesure pas (LED éteinte).

1. On the web page, click “Yes” after “Redox display” to open the redox section.

   

2. Click “start a measurement” to begin measuring with the redox sensor in the first standard solution.

   

3. On your computer, right‑click the file setier_fichier_calibration and choose Properties.

   

4. In the General tab, tick the Unblock checkbox.

   

5. Click OK.

   

6. Open the Excel file “setier_fichier_calibration”, then open the Redox window.

   

7. When the measurement ends, record the measured voltage in the Excel sheet (column “measured voltage (mV)”) and the theoretical standard solution value (column “standard solution value”). The standard used here has a redox potential of 220 m.

   

8. If performing a 2‑ or 3‑point calibration, repeat steps 1‑8 with the remaining standard solutions. Record the measured voltage and the theoretical standard value in the table on rows point 2 and point 3. The two additional standards have redox potentials of 440 mV and 660 mV.

9. Once all calibration points are entered in the Excel table, click “calculate pH” to compute coefficients A and B.

   

10. A calibration curve appears, displaying coefficients A (slope) and B (offset). Coefficient B should be near zero.

    

11. Enter coefficients A and B individually on the datalogger’s web page, then click “send”. Only one coefficient may be transmitted per submission.

    

12. Redox sensor calibration is complete. You may conduct a measurement in a standard solution to confirm successful calibration.

Conductivity calibration

1. Take the conductivity sensor and rinse it with deionized water. Do the same for the temperature sensor.

   

2. Dry both sensors with absorbent paper. Caution: for the conductivity sensor, do not touch the platinum electrode.

   

3. Place the first standard solution in a clean beaker, then insert the conductivity and temperature probes.

   

#. Presser le bouton poussoir afin d’activer le wifi sur votre datalogger, puis connecter votre téléphone ou votre ordinateur sur le wifi (ici, le nom de la connexion wifi est phy_Chi_02). Sur le navigateur, entrer l’adresse IP suivante : 192.168.4.1. Le Wifi n’est accessible que si la station ne mesure pas (LED éteinte).

1. On the web page, click “Yes” after “Conductivity display” to open the Conductivity section.

   

2. Click “start EC measurement” to begin measuring with the conductivity‑temperature sensor in the first standard solution.

   

3. On your computer, right‑click the file setier_fichier_calibration and choose Properties.

   

4. In the General tab, tick the Unblock checkbox.

   

5. Click OK.

   

6. Open the Excel file “setier_fichier_calibration” and then open the Conductivity window.

   

7. When the measurement is complete, record the measured voltage in the Excel sheet (column “measured voltage (mV)”), the temperature recorded by the temperature sensor, and the theoretical standard value (column “standard solution value”). In this case, the standard solution is 84 µS cm⁻¹.

   

8. If performing a 2‑ or 3‑point calibration, repeat steps 1‑8 with the remaining standards. Record voltage, temperature, and the theoretical standard values in the table on rows point 2 and point 3. The two additional standards are 200 µS cm⁻¹ and 1413 µS cm⁻¹.

9. When all calibration points are entered in the Excel table, click calculate to compute coefficients A and B.

   

10. A calibration curve is displayed, showing coefficients A (slope) and B (offset).

    

11. Enter coefficients A and B individually on the datalogger’s web page, then click “send”. Only one coefficient may be transmitted per submission.

    

12. Conductivity sensor calibration is complete. You may measure a standard solution to verify successful calibration.

O2 calibration

1. Remove the O₂ sensor membrane and fill it with 0.5 mol L⁻¹ NaOH using a pipette. The membrane must be fully filled. Caution: NaOH is hazardous; wear gloves, goggles, and lab coat.

1. Re‑install the membrane on the O₂ sensor. Beware of possible NaOH overflow.

   

2. Rinse the O₂ sensor with deionized water. Perform the same rinse for the temperature sensor.

   

3. Dry both sensors with absorbent paper.

   

4. For the first calibration step, place the sensors in ambient air without light.

   

5. Presser le bouton poussoir afin d’activer le wifi sur votre datalogger, puis connecter votre téléphone ou votre ordinateur sur le wifi (ici, le nom de la connexion wifi est phy_Chi_02). Sur le navigateur, entrer l’adresse IP suivante : 192.168.4.1. Le Wifi n’est accessible que si la station ne mesure pas (LED éteinte).

   

6. On the web page, click “Yes” after “O₂ display” to open the O₂ section.

   

7. Click “start a measurement” to begin measuring with the O₂ sensor in the first standard solution.

   

8. On your computer, right‑click the file setier_fichier_calibration and choose Properties.

   

9. In the General tab, tick the Unblock checkbox.

   

10. Click OK.

    

11. Open the Excel file “setier_fichier_calibration” and then open the O₂ window.

    

12. When the measurement is finished, record the measured voltage in the Excel sheet (column “measured voltage (mV)”), the measurement altitude, and the temperature. Here the measurement was taken at 170 m above sea level with a temperature of 24 °C. The spreadsheet will automatically calculate dissolved oxygen concentration in mg L⁻¹.

    

13. For the second point, dissolve 0.15 g of sulfite in 1 L of water and wait 20 min. Sulfite deoxygenates the water. Place the sensor in the deoxygenated solution and start a measurement. Record the measured voltage on the 0 mg L⁻¹ line.

    

14. Click “calculate” to compute A and B.

    

15. A calibration curve is displayed, revealing coefficients A (slope) and B (offset).

    

16. Enter coefficients A and B individually on the datalogger’s web page, then click “send”. Only one coefficient may be transmitted per submission.

    

17. O₂ sensor calibration is complete. You may measure a standard solution to confirm successful calibration.

Utilisation du Wifi

Le datalogger est composé d’une LED permettant d’appréhender le système de fonctionnement de la centrale en temps réel. Lorsque la LED est éteinte, le système est en veille, on peut donc faire appel au Wifi via le bouton poussoir. Lorsque le système est en cours de mesure, la LED est allumée, le fait d’appuyer sur le bouton poussoir allumera donc le wifi à l’issue du cycle de mesure. Après allumage du Wifi, la LED est allumée en continue pendant 15 minutes, soit la durée pendant laquelle le Wifi restera allumé.

1. Appuyer sur le bouton poussoir afin d’activer le wifi. Chercher sur son téléphone, ordinateur ou tablette le nom du wifi (ici phy_Chi_02) et connectez vous. Le Wifi n’est accessible que si la station ne mesure pas (LED éteinte). Attention à bien penser à désactiver les données mobiles sur votre téléphone.

2. Entrer le lien suivant sur un navigateur 192.168.4.1. La page ci-contre apparait.

   

3. Selon votre type de datalogger, vous avez différentes pages qui apparaissent. Pour tous les dataloggers, vous pouvez télécharger les données enregistrées ainsi que l’historique des connexions wifi. Vous pouvez également supprimer ces derniers fichiers. Il est également possible de faire une mesure instantanée, qui ne sera par contre pas enregistrée. Pour le datalogger physico-chimique, vous pouvez effectuez la calibration de vos capteurs comme expliqué précédemment.

Utilisation application VisuSetier

The VisuSetier application allows you, after retrieving data from your datalogger, to view it as a time‑series graph of the logger’s measurements.

VisuSetier flow‑meter datalogger

The VisuSetier application directly plots water‑level and flow measurements based on the Venturi channel that holds the sensor.

1. Launch the VisuSetier application and open the “water level” section.

   

2. Open the file “Data.txt” within the application.

   

3. Enter the channel depth and the sensor‑to‑channel‑bottom distance in the corresponding cells.

   

4. Specify the Venturi channel type in the related cell (here type 2).

   

5. The next tab appears, displaying the water‑level and flow curves.

   

6. An outlier tab is available, for example when values exceed the channel depth.

   

VisuSetier physicochemical datalogger

The VisuSetier application directly plots measurements from the various physicochemical sensors.

1. Launch the VisuSetier application and open the “physicochemical” section.

   

2. Select the text file containing physicochemical sensor data. An optional calibration file can be chosen to display calibration dates on the graphs.

   

3. Display the graphs associated with each sensor.

   

Exemple de mise en place du datalogger_débit sur site

Vous trouverez ci-joint un exemple de mise en place d’un datalogger débit sur le terrain. Le boitier a été fixé sur une planche PVC préalablement percée afin de laisser passer le capteur. Les contraintes associées à ce datalogger sont essentiellement dues au surelevement du capteur. En effet, la distance de fonctionnement du capteur étant comprise entre 10 cm et 150 cm, la zone émettrice du capteur doit être surélevé de 10 cm, ce qui donne dans le cas de figure ci-contre la mise en place d’un marche-pied de 15 cm.

Le capteur est alimenté par une batterie de voiture 12V-50A. Celle-ci, chargée à 100%, permet l’acquisition de données pendant 1 mois environ, avec une cadence de une mesure par minute.

Exemple de mise en place du datalogger_Physico-chimique sur site

Vous trouverez ci-joint un exemple de mise en place d’un datalogger physico-chimique sur le terrain. Les contraintes associées à celui-ci sont souvent dues à la longueur des fils (moins de 2m pour les capteurs de conductivité et d’Oxygène dissous). Il est également important de ne pas immerger la totalité des capteurs sous l’eau (seulement leurs membranes).

Ici, chaque capteur a été fixé à une tiges métalliques, fixées elles même sur les caibotis du canal de sortie de la station. L’alimentation du datalogger se fait à l’aide d’une batterie de voiture 12V-40A branchée à l’aide de fiche banane.

Ici, on voit les 4 capteurs en position de mesures. La centrale a été recouverte par une boîte afin d’éviter tout problème dues à d’éventuelles pluies.

Exemple de mise en place du datalogger_Energie sur site

Vous trouverez ci-joint un exemple de mise en place d’un datalogger Energie sur le terrain. Les contraintes associées à celui-ci sont souvent dues à la longueur des fils d’alimentation et des capteur. S’agissant de mesures de courant, les capteurs ne sont pas étanches, et doivent donc être placées à l’abri.

Ici, Le boitier à été placé au sein d’une armoire électrique dans une station d’épuration de 90000 EH, afin de faire des mesures sur différents types de pompes, centrifugeuses… L’alimentation du capteur se fait à l’aide d’une prise branchée sur secteur, sur laquelle deux fiches bananes males ont été fixées.

Les pinces ont été placées sur 3 appareils différents, dont le courant est censé rester dans la gamme mesure des capteurs associées. L’objectif est notamment de voir la puissance de certaines pompes qui n’entre en fonctionnement que quelques minutes par heure.