/
pmtk
/
Epstein
Обзор
Документация
Войти
/
pmtk
/
Epstein
Код
Запросы
0
Задачи
Вики
Пакеты
0
Релизы
0
Аналитика
main
epsteintest.py
348 строк
19 KB
Stepan Martyushov
тестовый модуль
07 июл 2025, 16:28
07 июл 2025, 16:28
0b42c03
Код
Авторство
О чём код?
import time, os, sys from PyQt5.QtWidgets import QMainWindow, QApplication from PyQt5.uic import loadUi import epscalc, traceback # from scipy import stats from scipy.signal import medfilt import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from pico3204D import Picoscope3204D class EpsteinFrameUI(QMainWindow): ''' Константы ''' TIMEBASE = 127 # 1252 - 10 μs, 127 - 1 μs MAX_ATTEMPTS = 5 # Число попыток добраться до целевого значения NUMBER_OF_SAMPLES = 25*100000 # Базовое число сэмплов в настройках, x10 для измерения STARTAMP = 3500000 # 3500000 заданная амплитуда в мкВ AMPSTEP = 200000 # Стартовый шаг изменения амплитуды генератора в мкВ Ch_A_START = 4 # 50mV предел канала А для начала Ch_B_START = 5 # 200mV для канала B # 0 == PS3000A_10MV: ±10 mV - нет # 1 == PS3000A_20MV: ±20 mV - нет # 2 == PS3000A_50MV: ±50 mV # 3 == PS3000A_100MV: ±100 mV # 4 == PS3000A_200MV: ±200 mV # 5 == PS3000A_500MV: ±500 mV # 6 == PS3000A_1V: ±1 V # 7 == PS3000A_2V: ±2 V # 8 == PS3000A_5V: ±5 V # 9 == PS3000A_10V: ±10 V # 10 == PS3000A_20V: ±20 V def __init__(self): super(EpsteinFrameUI, self).__init__() loadUi("epsdesign.ui", self) # Применяем стиль CSS qssFile="epsdesign.css" with open(qssFile,"r") as fqss: self.setStyleSheet(fqss.read()) # Список конфигураций self.cBox_conf.addItems(['1','2','3']) # график self.graphWidget.setBackground('w') self.lists2zero() # обнуление списков с результатами серии измерений # Обработчики событий на кнопки self.pBtn_init.clicked.connect(self.init_pico) self.pBtn_start.clicked.connect(self.start) self.pBtn_save.clicked.connect(self.save) self.pBtn_clear.clicked.connect(self.clear_interface) def init_pico(self): ''' Инициализация осциллографа Picoscope3204D и подключение портов и генератора ''' if not hasattr(self, 'picoscope'): self.picoscope = Picoscope3204D() # Подключение портов self.limitA = self.Ch_A_START self.limitB = self.Ch_B_START self.picoscope.initialize_ports( channelA_range=self.limitA, channelB_range=self.limitB ) # Старт генератора self.freq = int(self.lEd_f.text().replace(',','.')) # частота генератора, Гц self.amp = self.STARTAMP #500000 начальная амплитуда в мкВ self.picoscope.setup_generator(frequency=self.freq, amplitude=self.amp) def _message(self, message: str): ''' Вывод сообщений в консоль и статусбар ''' print(f'{message}\n') self.statusBar.showMessage(message) def _get_limits(self, max) -> int: ''' Выбор подходящего предела измерений по максимальной амплитуде сигнала ''' if max < 50: return 2 if max < 100: return 3 if max < 200: return 4 if max < 500: return 5 if max < 1000: return 6 if max < 2000: return 7 if max < 5000: return 8 if max < 10000: return 9 return 10 def start(self): ''' Начать измерения по кнопке ''' self._message("Начало измерений") ''' Получение параметров из интерфейса ''' self.freq = int(self.lEd_f.text().replace(',','.')) # частота генератора, Гц target_B = float(self.lEd_B.text().replace(',','.')) # целевая магнитная индукция, Тл configNumber = int(self.cBox_conf.currentText()) # номер конфигурации катушек # Параметры пластины x = float(self.lEd_x.text().replace(',','.'))/1000 # толщина, мм в м y = float(self.lEd_y.text().replace(',','.'))/1000 # ширина, мм в м N = int(self.lEd_N.text().replace(',','.')) # количество слоев ro = float(self.lEd_ro.text().replace(',','.')) # плотность материала sampleParameters = [x, y, N, ro] self.lbl_Bmax.clear() self.lbl_powerLosses.clear() self.init_pico() # Реинициализация каналов и генератора # Начальные параметры для метода маятника amp_step = self.AMPSTEP # начальный шаг амплитуды direction = 1 # направление изменения (1 - увеличение, -1 - уменьшение) attempts = 1 nWaves = 1 secondMax = False max_attempts = self.MAX_ATTEMPTS # максимальное количество итераций try: # Метод маятника для достижения целевой индукции while attempts < max_attempts: self.picoscope.initialize_ports(channelA_range=self.limitA, channelB_range=self.limitB) self.picoscope.setup_generator(frequency=self.freq, amplitude=self.amp) # Сбор данных samples = int(nWaves * self.NUMBER_OF_SAMPLES / self.freq) self.data = self.picoscope.read_data(max_samples=samples, sample_rate=self.TIMEBASE) # Проверка пределов измерения limits_check = self.picoscope.check_limits(self.data) if limits_check == 1 and self.limitA < 10: self.limitA += 1 self._message(f"Увеличиваем предел измерения канала A - {self.limitA}") continue elif limits_check == 2 and self.limitB < 10: self.limitB += 1 self._message(f"Увеличиваем предел измерения канала B - {self.limitB}") continue elif limits_check != 0: self._message("Достигнут предел измерения") break ''' # Расчет текущей индукции runParameters = [self.data, self.freq, 0, configNumber, sampleParameters] result = epscalc.run(runParameters) current_B = result[0] self._message(f"Попытка {attempts}: Амплитуда={self.amp}, Шаг={amp_step}, Bmax={round(current_B, 6)} Тл") if abs(current_B - target_B) / target_B < 0.01: # Стоп, если полученная амплитуда в пределах процента от искомой break if abs(current_B - target_B) / target_B < 0.05: # Если полученная амплитуда рядом с искомой - увеличиваем точность nWaves = min(nWaves + 1, 5) print(f'Число сэмплов точности - {nWaves}') # Логика маятника if (current_B < target_B and direction > 0) or (current_B > target_B and direction < 0): # Продолжаем движение в том же направлении self.amp += direction * amp_step if (direction * self.amp) >= 4000000: self.amp = direction * 4000000 self._message("Достигнут максимум генератора (4V)") # если возвращаемся сюда второй раз, то больше не надо if secondMax: break else: secondMax = True else: # Меняем направление и уменьшаем шаг direction *= -1 self._message('Разворот маятника') nWaves = min(nWaves + 1, 5) print(f'Число сэмплов точности - {nWaves}') amp_step = max(amp_step // 2, 1000) # Уменьшаем шаг, но не меньше минимального self.amp += direction * amp_step attempts += 1 ''' # Тестовое измерение на большом количестве периодов и увеличенном пределе измерения self._message("Выполняем тестовое измерение...") self.limitA = min(self.limitA + 1, 10) self.limitB = min(self.limitB + 1, 10) self.picoscope.initialize_ports(channelA_range=self.limitA, channelB_range=self.limitB) nWaves = 5 # Число сэмплов увеличиваем в 5 раз от настроечного self.picoscope.setup_generator(self.freq, amplitude=self.amp) samples = int(nWaves * self.NUMBER_OF_SAMPLES / self.freq) self.data = self.picoscope.read_data(max_samples=samples, sample_rate=self.TIMEBASE) # Усреднение каналов тока (ch_A) и напряжения (ch_B) медианой и скользящим средним window_size_med = 49 self.data['ch_A_med'] = medfilt(self.data['ch_A'], kernel_size=window_size_med) self.data['ch_B_med'] = medfilt(self.data['ch_B'], kernel_size=window_size_med) window_size_roll = 99 self.data['ch_A'] = self.data['ch_A_med'].rolling(window=window_size_roll, center=True).mean() self.data['ch_B'] = self.data['ch_B_med'].rolling(window=window_size_roll, center=True).mean() self.data.fillna({'ch_A': self.data['ch_A_med'], 'ch_B': self.data['ch_B_med']}, inplace=True) self.data.drop(['ch_A_med', 'ch_B_med'], axis=1, inplace=True) # Выбираем пределы каналов согласно максимумов ch_A_absmax = max(self.data['ch_A'].max(), abs(self.data['ch_A'].min())) self.limitA = self._get_limits(ch_A_absmax) # print(f'Предел по каналу A - {self.limitA}') ch_B_absmax = max(self.data['ch_B'].max(), abs(self.data['ch_B'].min())) self.limitB = self._get_limits(ch_B_absmax) # print(f'Предел по каналу B - {self.limitB}') # Финальное измерение на большом количестве периодов self._message("Выполняем основное измерение...") self.picoscope.initialize_ports(channelA_range=self.limitA, channelB_range=self.limitB) nWaves = 10 # Число сэмплов увеличиваем в 10 раз от настроечного self.picoscope.setup_generator(self.freq, amplitude=self.amp) samples = int(nWaves * self.NUMBER_OF_SAMPLES / self.freq) self.data = self.picoscope.read_data(max_samples=samples, sample_rate=self.TIMEBASE) # Выключаем генератор self.picoscope.stop_generator() self._message("Основное измерение выполнено, генератор остановлен") # Усреднение каналов тока (ch_A) и напряжения (ch_B) медианой и скользящим средним window_size_med = 49 self.data['ch_A_med'] = medfilt(self.data['ch_A'], kernel_size=window_size_med) self.data['ch_B_med'] = medfilt(self.data['ch_B'], kernel_size=window_size_med) window_size_roll = 99 self.data['ch_A'] = self.data['ch_A_med'].rolling(window=window_size_roll, center=True).mean() self.data['ch_B'] = self.data['ch_B_med'].rolling(window=window_size_roll, center=True).mean() self.data.fillna({'ch_A': self.data['ch_A_med'], 'ch_B': self.data['ch_B_med']}, inplace=True) self.data.drop(['ch_A_med', 'ch_B_med'], axis=1, inplace=True) print(f'Предел канала A - {self.picoscope.POWER_RANGE[self.limitA]}, при максимуме амплитуды - {self.data.ch_A.abs().max()}') print(f'Предел канала B - {self.picoscope.POWER_RANGE[self.limitB]}, при максимуме амплитуды - {self.data.ch_B.abs().max()}') # Финальный расчет runParameters = [self.data, self.freq, 1, configNumber, sampleParameters] result = epscalc.run(runParameters) self.Bmax = result[0] self.H = result[1] self.B = result[2] self.powerLosses = result[3] # Вывод результатов self.lbl_Bmax.setText(f'Индукция - {round(self.Bmax, 6)} Тл') self.lbl_powerLosses.setText(f'Потери - {round(self.powerLosses, 6)} Вт/кг') self._message(f'Финальный результат: Индукция - {round(self.Bmax, 6)} Тл; Потери - {round(self.powerLosses, 6)} Вт/кг') # Сохранение данных гистерезиса self.listOfH.append(self.H) self.listOfB.append(self.B) self.BmaxList.append(round(self.Bmax, 6)) self.PowerLossList.append(round(self.powerLosses, 6)) self.plotData() # Проверка достижения целевой индукции if abs(self.Bmax - target_B) / target_B > 0.05: # допуск 5% self._message(f"Целевая индукция не достигнута. Получено {round(self.Bmax, 6)} Тл при цели {target_B} Тл") else: self._message(f"Измерение успешно завершено: Индукция - {round(self.Bmax, 6)} Тл; Потери - {round(self.powerLosses, 6)} Вт/кг'") except Exception as e: self._message(f"Ошибка при измерениях: {str(e)}") print(f"Ошибка: {traceback.format_exc()}") def save(self): ''' Обработка нажатия кнопки "Сохранить результат" ''' try: # self.picoscope.save_data(self.data, self.freq, self.amp) dataDir = 'data' filename = time.strftime("%Y-%m-%d_%H-%M") os.makedirs(dataDir, exist_ok = True) self.data.to_csv(os.path.join(dataDir, f"rawdata_{filename}@{self.freq}Hz_{int(self.amp/1000)}mV.csv")) self.saveImg() self._message('Данные сохранены') self.clear_interface() except Exception as e: self._message(f"Что-то пошло не так при сохранении: {e}") def plotData(self): ''' Вывод графика в GUI ''' styles = {'color': 'black', 'font-size': '12px'} self.graphWidget.setLabel('left', "B", **styles) self.graphWidget.setLabel('bottom', "H", **styles) self.graphWidget.showGrid(x = True, y = True) self.graphWidget.setXRange(min(self.H), max(self.H)) self.graphWidget.setYRange(min(self.B), max(self.B)) self.pltData = self.graphWidget.plot(x = self.H, y = self.B, pen = 'b')#, symbol = 'o') def saveImg(self): ''' Сохранение картинки графика ''' graphDir = 'graph' filename = time.strftime("%Y-%m-%d_%H-%M") os.makedirs(graphDir, exist_ok = True) # plt.plot(self.H, self.B, linewidth = 0.3, color = 'orange') plt.grid(visible = True, which = 'both', axis = 'both', color = 'grey', linestyle = ':', linewidth = 0.5) plt.xlabel("H") plt.ylabel("B") columnLabels = ['B', 'P'] data = list(zip(self.BmaxList, self.PowerLossList)) for H, B in zip(self.listOfH, self.listOfB): plt.plot(H, B, linewidth = 0.3, color = 'orange') plt.text(min(self.H), (self.Bmax - 0.2), f'f = {self.freq} Гц, Bmax = {round(self.Bmax, 2)} Тл, P = {round(self.powerLosses, 2)} Вт/кг', fontsize=7, bbox={'facecolor':'yellow','alpha':0.2}) plt.text(min(self.H), (self.Bmax - 0.4), f'Конфигурация обмоток № {int(self.cBox_conf.currentText())}', fontsize=5, bbox={'facecolor':'yellow','alpha':0.2}) plt.text(min(self.H), (self.Bmax - 0.6), f'Количество слоев N = {int(self.lEd_N.text().replace(',','.'))}', fontsize=5, bbox={'facecolor':'yellow','alpha':0.2}) tab = plt.table(cellText = data, colWidths = [0.1]*2, colLabels = columnLabels, colColours = ['yellow']*2, loc = 'lower right') tab.set_fontsize(10) plt.savefig(os.path.join(graphDir, f"{filename}@{self.freq}Hz.jpg"), dpi = 600) plt.close() def clear_interface(self): ''' Очистка поля графика и текстовых полей ''' self.graphWidget.clear() # очистка графика self.lbl_Bmax.clear() self.lbl_powerLosses.clear() self.lists2zero() # очистка списков с результатами измерений def lists2zero(self): ''' Очистка списков с результатами измерений ''' self.listOfH = [] # все величины H для построения графиков при сохранении результата self.listOfB = [] # все величины В для построения графиков при сохранении результата self.BmaxList = [] # все величины Вм для построения графиков при сохранении результата self.PowerLossList = [] # все величины потерь для построения графиков при сохранении результата if __name__ == "__main__": app = QApplication(sys.argv) try: epstein = EpsteinFrameUI() epstein.show() # epstein.init_pico() sys.exit(app.exec_()) except Exception as e: print(f"Критическая ошибка: {e}") finally: if hasattr(epstein, 'picoscope') and epstein.picoscope: epstein.picoscope.close() print("Picoscope успешно закрыт")