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phtg:bp:ch3:datacollection [2024-05-15 09:05] – angelegt hofphtg:bp:ch3:datacollection [2024-05-31 07:42] (aktuell) – [Python: Datei Ein- und Ausgabe] hof
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-asdf+## Data Collection 
 + 
 +<html><script type="module" src="https://bottom.ch/ksr/ed/bottom-editor.js"></script></html> 
 + 
 +Keine Batterie hält ewig - nun möchten wir wissen, wie lange unsere Batterie Strom liefert, und wieviel Energie wir praktisch nutzen konnten, bis sie leer ist. Aus der Physik wissen wir, dass $Spannung\cdot{}Strom$ die Leistung unserer Batterie (bzw. die Leistungsaufnahme der Leuchte) ergibt. Wenn wir die Leistung über die ganze Lebensdauer unseres Systems aufzeichnen, wissen wir, wieviel Arbeit die Batterie insgesamt geleistet hat. 
 + 
 +### Ziel 
 +Schreibe Python-Code wie folgt. Falls die nötigen Python-Kenntnisse noch nicht vorhanden sind, folgst du den untenstehenden Tutorials. 
 + 
 +  * Datei `batterie.csv` im Schreibmodus öffnen. 
 +  * Eine Schleife ausführen, die alle zehn Sekunden die Strom- und Spannungswerte ausliest. 
 +  * Für jede Lesung wird eine Zeile (en. _record_) in die Datei geschrieben im folgenden Format: 
 +  
 + `<timestamp>, <spannung>, <strom>` 
 + 
 +  * also zum Beispiel (für eine Messung von $U = 1.37V$ und $I = 300mA$): 
 +  
 + `2024-06-13 14:08:37.375, 1.37, 0.3` 
 + 
 +<nodisp 0> 
 +++++Lösung| 
 +<code python> 
 +from datetime import datetime 
 +import time 
 +from gdx import gdx 
 + 
 +gdx = gdx.gdx() 
 +  
 +gdx.open(connection='usb') 
 +gdx.select_sensors() 
 +gdx.start() 
 + 
 +interval = 10  # Miss alle 10s 
 +with open('batterie.csv', 'w') as outfile: 
 +    # Kopfzeile der Tabelle schreiben 
 +    outfile.write('Zeitstempel,Spannung,Strom\n') 
 + 
 +    while True: 
 +        timestamp = datetime.now() 
 +        measurements = gdx.read()  # Liste von Messwerten 
 +        if measurements == None: 
 +            break 
 +        voltage = measurements[0] 
 +        current = measurements[1] 
 +     
 +        # Wir messen, bis die Spannung unter 0.05V fällt 
 +        if voltage < 0.05: 
 +            break 
 +         
 +        line = f'{timestamp},{voltage},{current}\n' 
 +        outfile.write(line)  
 +         
 +        time.sleep(interval) 
 + 
 +gdx.stop() 
 +gdx.close() 
 +</code> 
 +++++ 
 +</nodisp> 
 + 
 +### Tutorials 
 +#### Python: Sensoren auslesen 
 + 
 +**Einmalig** muss in Python die `godirect` Bibliothek installiert werden ([Anleitung](https://vernierst.github.io/godirect-examples/python/#install-the-vernier-godirect-module)). Führe auf der Kommandozeile bzw. im Terminal folgenden Befehl aus: 
 +<code bash> 
 +pip3 install godirect 
 +</code> 
 + 
 +Anschliessend hat Python Zugriff auf die verwendeted _godirect_ Sensoren. Der folgende Code liest 5 Messwerte vom via USB angeschlossenen Sensor und gibt sie auf der Konsole aus: 
 + 
 +<code python> 
 +from gdx import gdx 
 +gdx = gdx.gdx() 
 +  
 +gdx.open(connection='usb') 
 +gdx.select_sensors() 
 +gdx.start()  
 +  
 +for i in range(5): 
 +    measurements = gdx.read() 
 +    if measurements == None:  
 +        break  
 +    print(measurements) 
 + 
 +gdx.stop() 
 +gdx.close() 
 +</code> 
 + 
 +##### Aufgabe 
 +Schliesse deinen Spannungs-Sensor an und führe obigen Code aus. Die gemessene Spannung sollte nahe bei null sein. 
 +#### Python: Datei Ein- und Ausgabe 
 + 
 +Wie lesen wir Daten in einer Text-Datei? 
 + 
 +<code python> 
 +# Opens a file for writing (and closes it again after the 'with'). 
 +with open('dateiname.csv', 'w') as outfile: 
 +    for i in range(10): 
 +        line = 'Zeile ' + str(i) + '\n' 
 +        outfile.write(line) 
 +</code> 
 + 
 +Beachte: 
 +   * Wenn Dateien gelesen oder geschrieben werden, müssen sie beim Betriebssystem reserviert werden. Mit `with` wird sichergestellt, dass die Datei nicht offen bleibt sondern nach dem Lesevorgang wieder geschlossen wird. 
 +   * Die Datei (hier 'dateiname.csv') muss sich im gleichen Ordner befinden wie die Python-Datei. 
 +   * `'w'` bedeutet *write*, also, dass die Textdatei nicht nur gelesen sondern auch beschrieben wird. 
 +   * `str()` verwandelt die Zahl in einen Text. 
 +   * `'\n'` ist der ASCII-Code für einen Zeilenumbruch. 
 + 
 +##### Aufgabe 
 +Beschreibe eine Datei mit einigen Zeilen. Es ist ungünstig, mehr als einige zehntausend Zeilen zu schreiben... 
 + 
 + 
 +#### Python: Schlafen 
 +Wir wollen nur alle zehn Sekunden einen neuen Record schreiben, aber der Computer ist viel schneller. Zwischen den Messungen schlafen wir also: 
 + 
 +<html><bottom-editor>import time 
 +duration = 3 
 +print(f'Hello, I will sleep for {duration} seconds!') 
 +time.sleep(duration) 
 +print('Yawn, just woke up!') 
 +</bottom-editor></html> 
 + 
 +##### Aufgabe 
 + 
 +Führe den obigen Code aus. Ändere ihn so ab, dass der Schlaf nur noch $2.5s$ dauert! 
 + 
 +#### Python: Zeitstempel formatieren 
 + 
 +Zeitstempel können aus der `datetime` Bibliothek geholt werden: 
 + 
 +<html><bottom-editor>from datetime import datetime 
 + 
 +print(datetime.now()) 
 +</bottom-editor></html> 
 + 
 +Mit Python f-Strings können mehrere Argumente praktisch in einen String gepackt werden: 
 + 
 +<html><bottom-editor>from datetime import datetime 
 +timestamp = datetime.now() 
 +planet = 'Alderaan' 
 +magnitude = 'great' 
 +print(f'At {timestamp}, there was a {magnitude} disturbance in the Force on planet {planet}!') 
 +</bottom-editor></html> 
 + 
 +##### Aufgabe 
 + 
 +Ändere den Code so ab, dass eine _small_ disturbance auf dem Planet _Coruscant_ rapportiert wird. 
 + 
 +(Du weisst nicht, was mit _Alderaan_ oder _Coruscant_ oder der [[https://starwars.fandom.com/wiki/Disturbance_in_the_Force|Disturbance in the Force]] gemeint ist? -> [[wpde>Star Wars]] schauen bis zur nächsten Lektion!) 
 + 
 +#### CSV-Format 
 +Unsere Log-Datei ist im [[wpde>CSV_(Dateiformat)|Comma-Separated-Values]] Format gespeichert: Die Daten sind ganz ähnlich gespeichert wie in einer Tabelle und können auch mit Excel und Sheets geöffnet werden. Jede Zeile entspricht einer Zeile der Tabelle; die Spalten sind meist mit Kommas voneinander getrennt. Manchmal werden aber auch Semikolons oder ein Tabulator (`\t`) als Trennzeichen verwendet. 
 + 
 +Oft werden in der ersten Zeile die Namen der abgespeicherten Werte festgelegt: 
 + 
 +<code csv> 
 +Zeitstempel,Spannung,Strom 
 +2024-06-13 14:08:37.375, 1.37, 0.301 
 +2024-06-13 14:08:47.105, 1.35, 0.295 
 +... 
 +</code> 
 + 
 +##### Aufgabe 
 + 
 +Schreibe Code, der drei Zeilen ähnlich wie oben in eine CSV-Datei schreibt. Verwende f-Strings um die drei Werte auszugeben.
  • phtg/bp/ch3/datacollection.1715763933.txt.gz
  • Zuletzt geändert: 2024-05-15 09:05
  • von hof