gowest/arduino-photometrics
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Aurélien Gauthier 2026-01-12 11:10:24 +01:00
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README.md
View file

@ -1,5 +1,5 @@
# Arduino-Photometrics <!-- ![CI][] --> # Arduino-Photometrics <!-- ![CI][] -->
**Arduino-photometrics** is sub-module of **Robot Go West** project. **Arduino-photometrics** is a sub-module of the [Robot Go West](LIEN_VERS_PROJET) project, developed as part of the projects at the [Cohabit Fablab](https://cohabit.fr).
The goal of this project is to collect local lighting data to train a prediction model capable of estimating the sun's position. The goal of this project is to collect local lighting data to train a prediction model capable of estimating the sun's position.
The system is structured as follows: The system is structured as follows:

22
exec/merge_photo_csv.r Normal file
View file

@ -0,0 +1,22 @@
# install.packages("ragg")
# install.packages("tidyverse")
# install.packages("ggplot2")
library(ggplot2)
library(dplyr)
setwd("~/Documents/PlatformIO/Projects/Robot_Go_West/arduino-photometrics/exec")
chemin <- "../data/photo_measures/"
fichiers <- list.files(path = chemin, pattern = "\\.csv$", full.names = TRUE)
liste_data <- lapply(fichiers, read.csv, header = TRUE)
partial_list_data <- liste_data[3:6]
photo <- do.call(rbind, partial_list_data)
csv_name <- "merged_photo_data.csv"
csv_path_name <- paste(c(chemin, csv_name), collapse = "")
write.csv2(photo, file = "merged_photo_data", sep = ",", eol = "\n", col.names = TRUE,)
write.csv(photo, csv_path_name, row.names = FALSE)

568
exec/merged_photo_data Normal file
View file

@ -0,0 +1,568 @@
"";"Epoch";"Photo_sensor0";"Photo_sensor1";"Photo_sensor2";"Photo_sensor3";"Photo_sensor4";"Photo_sensor5";"Temp_sensor0"
"1";1767614390;0;0;0;0;0;1;21
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"208";1767630803;3;1;4;0;1;10;22
"209";1767631703;4;1;4;0;2;12;21
"210";1767632603;6;2;6;0;2;17;21
"211";1767633503;9;4;8;1;4;25;21
"212";1767634403;6;3;9;1;4;18;20
"213";1767635303;8;4;13;2;7;22;20
"214";1767636203;8;5;14;3;8;23;20
"215";1767637103;8;5;14;3;8;23;20
"216";1767638003;8;5;14;3;8;23;19
"217";1767638903;8;5;14;3;8;23;19
"218";1767639803;25;2;23;0;0;23;18
"219";1767640703;0;0;23;0;0;23;18
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"452";1767850665;25;4;24;11;24;23;13
"453";1767851565;24;21;25;18;25;24;13
"454";1767852465;18;11;24;25;25;23;13
"455";1767853365;25;5;24;25;25;23;13
"456";1767854265;24;21;23;25;25;23;13
"457";1767855165;25;14;24;7;25;0;14
"458";1767856065;24;5;23;20;25;0;14
"459";1767856965;24;2;24;18;25;0;14
"460";1767857865;0;20;23;7;25;23;14
"461";1767858765;0;20;23;13;25;23;14
"462";1767859665;19;23;23;16;5;23;14
"463";1767860565;23;7;6;7;23;23;14
"464";1767861465;1;6;4;17;19;16;14
"465";1767862365;12;15;5;7;21;19;14
"466";1767863265;8;5;13;2;6;21;14
"467";1767864165;6;4;10;1;4;19;14
"468";1767865065;5;3;9;1;4;20;14
"469";1767865965;5;3;8;1;3;17;15
"470";1767866865;5;3;8;1;4;23;15
"471";1767867765;3;2;5;0;2;14;15
"472";1767868665;3;2;5;0;2;14;15
"473";1767869565;2;2;4;0;2;12;15
"474";1767870465;2;2;4;0;1;11;16
"475";1767871365;1;2;3;0;1;9;16
"476";1767872265;2;1;4;0;2;11;16
"477";1767873165;1;0;3;0;1;8;16
"478";1767874065;2;0;3;0;1;10;17
"479";1767874965;2;1;4;0;2;12;17
"480";1767875865;2;1;4;0;1;11;17
"481";1767876765;3;1;5;0;2;12;17
"482";1767877665;1;1;3;0;1;10;17
"483";1767878565;1;0;2;0;1;8;18
"484";1767879465;1;2;3;0;1;9;18
"485";1767880365;2;1;4;0;2;12;18
"486";1767881265;2;1;4;0;2;12;18
"487";1767882165;1;0;3;0;1;10;18
"488";1767883065;1;0;2;0;1;8;18
"489";1767883965;2;1;4;0;2;12;18
"490";1767884865;3;1;5;0;2;16;18
"491";1767885765;2;0;4;0;2;12;18
"492";1767886665;2;0;4;0;2;12;18
"493";1767887565;3;1;5;0;2;16;18
"494";1767888465;4;1;6;1;3;19;18
"495";1767889365;5;2;8;1;3;22;18
"496";1767890265;4;2;7;1;3;21;18
"497";1767891165;6;2;9;1;4;25;18
"498";1767892065;12;7;22;5;15;4;18
"499";1767892965;12;7;22;5;15;3;18
"500";1767893865;16;11;12;13;6;22;18
"501";1767894765;15;10;12;14;8;22;18
"502";1767895665;24;25;23;15;19;0;18
"503";1767896565;24;25;25;20;25;0;17
"504";1767897465;24;14;25;11;24;0;17
"505";1767898365;25;15;0;13;0;0;17
"506";1767899265;25;22;25;6;24;0;17
"507";1767900165;25;5;24;8;24;0;17
"508";1767901065;25;15;25;16;25;0;17
"509";1767901965;24;22;24;2;25;0;17
"510";1767902865;24;25;24;15;25;0;17
"511";1767903765;24;16;24;15;25;0;17
"512";1767904665;24;25;24;7;25;0;17
"513";1767905565;24;0;23;4;24;0;17
"514";1767906465;24;8;23;25;25;0;17
"515";1767907365;24;25;23;7;25;0;16
"516";1767908265;24;0;23;21;24;0;16
"517";1767909165;24;25;24;12;25;0;16
"518";1767910065;25;12;24;13;25;0;16
"519";1767910965;25;0;23;19;25;0;16
"520";1767911865;24;5;17;11;24;23;16
"521";1767912765;25;2;24;11;24;24;16
"522";1767913665;24;23;24;4;24;24;16
"523";1767914565;24;21;25;4;24;24;16
"524";1767915465;24;5;24;16;24;24;16
"525";1767916365;24;21;18;4;24;24;16
"526";1767917265;24;22;25;16;24;24;16
"527";1767918165;25;21;24;4;24;25;16
"528";1767919065;24;20;24;4;24;24;16
"529";1767919965;25;21;25;4;24;24;16
"530";1767920865;24;5;25;11;24;24;16
"531";1767921765;24;21;25;11;24;24;16
"532";1767922665;25;4;24;17;24;24;16
"533";1767923565;24;5;24;4;24;24;16
"534";1767924465;24;22;25;17;24;24;16
"535";1767925365;24;6;25;4;24;24;16
"536";1767926265;25;11;25;4;24;24;16
"537";1767927165;21;6;24;16;24;23;16
"538";1767928065;0;4;24;11;24;23;16
"539";1767928965;0;15;25;23;24;23;16
"540";1767929865;7;21;25;23;24;23;16
"541";1767930765;18;19;25;11;24;23;16
"542";1767931665;0;5;24;23;24;23;16
"543";1767932565;13;21;24;4;25;23;16
"544";1767933465;14;14;25;16;24;23;16
"545";1767934365;25;15;25;23;24;23;16
"546";1767935265;25;6;23;23;24;23;16
"547";1767936165;0;6;23;2;24;23;16
"548";1767937065;0;25;23;12;24;23;16
"549";1767937965;25;25;23;12;24;23;16
"550";1767938865;25;0;23;12;25;23;16
"551";1767939765;25;15;23;1;25;23;16
"552";1767940665;0;25;23;24;24;23;16
"553";1767941565;25;6;23;2;24;23;16
"554";1767942465;25;15;23;7;24;23;16
"555";1767943365;24;22;23;8;24;23;16
"556";1767944265;25;6;23;8;24;23;16
"557";1767945165;25;25;23;7;19;23;16
"558";1767946065;23;2;23;24;24;23;16
"559";1767946965;17;19;12;2;19;4;16
"560";1767947865;4;11;24;5;13;20;16
"561";1767948765;11;3;11;1;5;7;16
"562";1767949665;6;2;7;1;3;20;16
"563";1767950565;9;3;10;1;5;4;16
"564";1767951465;5;2;8;1;3;21;16
"565";1767952365;5;2;8;1;4;22;16
"566";1767953265;4;1;7;1;3;18;16
"567";1767954165;4;1;6;1;3;18;17

23
exec/plot_measures.r
View file

@ -3,11 +3,32 @@
# install.packages("ggplot2") # install.packages("ggplot2")
library(ggplot2) library(ggplot2)
library(dplyr)
setwd("~/Documents/PlatformIO/Projects/Robot_Go_West/arduino-photometrics/exec") setwd("~/Documents/PlatformIO/Projects/Robot_Go_West/arduino-photometrics/exec")
# solar <- read.csv("../data/solar_pos_data/solar_data_2026-06-01_to_2026-06-15.csv", header=TRUE) # solar <- read.csv("../data/solar_pos_data/solar_data_2026-06-01_to_2026-06-15.csv", header=TRUE)
photo <- read.csv("../data/photo_measures/arduino_data_package_auto_20260107_143141.csv", header=TRUE) # photo <- read.csv("../data/photo_measures/arduino_data_package_auto_20260107_143141.csv", header=TRUE)
# photo2 <- read.csv("../data/photo_measures/arduino_data_package_auto_20260109_102906.csv", header=TRUE)
chemin <- "../data/photo_measures/"
fichiers <- list.files(path = chemin, pattern = "\\.csv$", full.names = TRUE)
liste_data <- lapply(fichiers, read.csv, header = TRUE)
summary(liste_data)
print(typeof(liste_data))
# partial_list_data <- liste_data[1:2]
partial_list_data <- liste_data[3:6]
photo <- do.call(rbind, partial_list_data)
max_val_sensor = 254
photo <- photo %>%
mutate(across(starts_with("Photo_sensor"), ~ {
.x <- sqrt(.x)
# .x <- (.x*-1) + max_val_sensor
# .x <- as.numeric(scale(.x, center = TRUE, scale = TRUE))
}))
photo$time <- as.POSIXct(photo$Epoch) photo$time <- as.POSIXct(photo$Epoch)
ggplot(data = photo, aes(x = time))+ ggplot(data = photo, aes(x = time))+

34
exec/random_forest_predict.r
View file

@ -9,8 +9,8 @@ library(randomForest)
setwd("~/Documents/PlatformIO/Projects/Robot_Go_West/arduino-photometrics/exec") setwd("~/Documents/PlatformIO/Projects/Robot_Go_West/arduino-photometrics/exec")
# Load # Load
solar <- read.csv("../data/solar_pos_data/solar_data_2026-01-05_to_2026-01-06.csv", header=TRUE) solar <- read.csv("../data/solar_pos_data/solar_data_2026-01-05_to_2026-01-10.csv", header=TRUE)
photo <- read.csv("../data/arduino_data_package_auto_20260105_151537.csv", header=TRUE) photo <- read.csv("../data/photo_measures/merged_photo_data.csv", header=TRUE)
# Time type changes # Time type changes
photo$time <- as.POSIXct(photo$Epoch) photo$time <- as.POSIXct(photo$Epoch)
@ -33,10 +33,11 @@ photo <- photo %>%
# Transform data to improve learning during the training phase # Transform data to improve learning during the training phase
solar$sin_azimut <- sin(solar$azimut) solar$sin_azimut <- sin(solar$azimut)
# Same # Same but normalised values are square root to highlight little light variations
max_val_sensor = 254 max_val_sensor = 254
photo <- photo %>% photo <- photo %>%
mutate(across(starts_with("Photo_sensor"), ~ { mutate(across(starts_with("Photo_sensor"), ~ {
.x <- sqrt(.x)
.x <- (.x*-1) + max_val_sensor .x <- (.x*-1) + max_val_sensor
.x <- as.numeric(scale(.x, center = TRUE, scale = TRUE)) .x <- as.numeric(scale(.x, center = TRUE, scale = TRUE))
})) }))
@ -56,6 +57,7 @@ filtered_solar <- solar %>%
remove(solar) remove(solar)
# merge # merge
binded <- bind_cols(filtered_solar, photo) binded <- bind_cols(filtered_solar, photo)
@ -92,10 +94,28 @@ summary(chrono_test_data$azimut)
# Model creation # Model creation
nb_tree = 100 nb_tree = 100
random_features <- random_train_data[, c("sin_day", "sin_hour", "cos_hour", "Photo_sensor0", "Photo_sensor1", "Photo_sensor2", "Photo_sensor4", "Photo_sensor5", "Temp_sensor0")]
random_features <- chrono_train_data[, c("sin_day", "sin_hour", "cos_hour", "Photo_sensor0", "Photo_sensor1", "Photo_sensor2", "Photo_sensor4", "Photo_sensor5", "Temp_sensor0")] random_model <- randomForest(
x = random_train_data[, c("sin_day", "sin_hour", "cos_hour", "Photo_sensor0", "Photo_sensor1", "Photo_sensor2", "Photo_sensor4", "Photo_sensor5", "Temp_sensor0")],
y = random_train_data$azimut,
ntree = nb_tree
)
chrono_model <- randomForest(
x = chrono_train_data[, c("sin_day", "sin_hour", "cos_hour", "Photo_sensor0", "Photo_sensor1", "Photo_sensor2", "Photo_sensor4", "Photo_sensor5", "Temp_sensor0")],
y = chrono_train_data$azimut,
ntree = nb_tree
)
test_random_predictions <- predict(random_model, newdata = random_test_data)
test_chrono_predictions <- predict(chrono_model, newdata = chrono_test_data)
random_model <- randomForest(azimut ~ random_features, data = random_train_data, ntree = nb_tree) test_random_results <- random_test_data
chrono_model <- randomForest(azimut ~ chrono_features, data = chrono_train_data, ntree = nb_tree) test_chrono_results <- chrono_test_data
test_chrono_results$predicted_azimut <- test_chrono_predictions
test_random_results$predicted_azimut <- test_random_predictions
head(test_random_results[, c("azimut", "predicted_azimut")])
head(test_chrono_results[, c("azimut", "predicted_azimut")])

2
exec/sun_pos.r
View file

@ -9,7 +9,7 @@ lat <- 44.7912
lon <- -0.6078 lon <- -0.6078
tz <- "Europe/Paris" tz <- "Europe/Paris"
d_deb <- "2026-01-05" d_deb <- "2026-01-05"
d_fin <- "2026-01-06" d_fin <- "2026-01-10"
date_debut <- as.POSIXct(d_deb, tz = tz) date_debut <- as.POSIXct(d_deb, tz = tz)
date_fin <- as.POSIXct(d_fin, tz = tz) date_fin <- as.POSIXct(d_fin, tz = tz)

2
lib/storage/storage_interface.h
View file

@ -10,7 +10,7 @@ class Storage_interface
private: private:
static constexpr uint8_t OFFSET_MEASURES_SCH = 1, OFFSET_NB_PHOTO_SENSOR = 2, OFFSET_NB_TEMP_SENSOR = 3, OFFSET_PHOTO_MEASURES_SIZE = 4, OFFSET_TEMP_MEASURES_SIZE = 5, OFFSET_NB_MEASURES = 6, OFFSET_NEXT_PACKAGE = 8, OFFSET_START_DATA_MEASURES = 10; // unit in byte static constexpr uint8_t OFFSET_MEASURES_SCH = 1, OFFSET_NB_PHOTO_SENSOR = 2, OFFSET_NB_TEMP_SENSOR = 3, OFFSET_PHOTO_MEASURES_SIZE = 4, OFFSET_TEMP_MEASURES_SIZE = 5, OFFSET_NB_MEASURES = 6, OFFSET_NEXT_PACKAGE = 8, OFFSET_START_DATA_MEASURES = 10; // unit in byte
static constexpr uint16_t MEGA_2560_EEPROM_SIZE = 32000; static constexpr uint16_t MEGA_2560_EEPROM_SIZE = 4000; // bytes
void clear_eeprom_at(uint16_t idx); void clear_eeprom_at(uint16_t idx);

10
src/main.cpp
View file

@ -14,10 +14,11 @@ const long BAUD_RATE = 9600;
uint8_t ledPin = 2, alarm_pin = 19, decTemp = 4, nb_average_measure = 10; // nb decimal temperature printing uint8_t ledPin = 2, alarm_pin = 19, decTemp = 4, nb_average_measure = 10; // nb decimal temperature printing
const uint8_t nbPhotoSensor = 6, nbTempSensor = 1; const uint8_t nbPhotoSensor = 6, nbTempSensor = 1;
uint8_t analogPin [nbPhotoSensor] = {A0, A1, A2 ,A3 ,A5 ,A6}, schedule = 0, photo_sensor_size = sizeof(uint8_t), temp_sensor_size = sizeof(uint8_t); uint8_t analogPin [nbPhotoSensor] = {A0, A1, A2 ,A3 ,A5 ,A6}, schedule = 0, photo_sensor_size = sizeof(uint8_t), temp_sensor_size = sizeof(uint8_t);
int32_t min_res [nbPhotoSensor] = {128, 160, 193, 96, 323, 96}; // Manual measurement of personal sensors int32_t min_res [nbPhotoSensor] = {128- 30, 160-30, 193-80, 96-10, 323-180, 96-10}; // Manual measurement of personal sensors
int32_t max_res [nbPhotoSensor] = {2062273, 5554006, 784809, 4755895, 1939035, 289546}; // Manual measurement of personal sensors int32_t max_res [nbPhotoSensor] = {2062273, 5554006, 784809, 4755895, 1939035, 289546}; // Manual measurement of personal sensors
uint32_t time_sec_sum; uint32_t time_sec_sum;
bool winter = true, timestamping = true, photo_sensor = true, temp_sensor = true, awake = true; bool winter = true, timestamping = true, photo_sensor = true, temp_sensor = true, awake = true;
static byte state = true;
// Communication flag, force the arduino to listen the serial port // Communication flag, force the arduino to listen the serial port
bool serial_com = false; bool serial_com = false;
@ -71,10 +72,10 @@ void setup() {
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(alarm_pin), elapsed_time, FALLING); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(alarm_pin), elapsed_time, FALLING);
} }
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
digitalWrite(LED_BUILTIN, state);
} }
void loop() { void loop() {
static byte state = false;
if(awake){ if(awake){
DateTime now; DateTime now;
@ -154,7 +155,7 @@ void loop() {
unixTime = myRTC.now().unixtime(); unixTime = myRTC.now().unixtime();
time_sec_sum = sec + min * 60 + hour * 3600 + day * 3600 * 24; time_sec_sum = sec + min * 60 + hour * 3600 + day * 3600 * 24;
uint8_t delay_bet_measure = 1000; // one second uint32_t delay_bet_measure = 1000; // one second
uint8_t estimated_execution_time = 3; // rough estimation of execution time duration less measurement time : second uint8_t estimated_execution_time = 3; // rough estimation of execution time duration less measurement time : second
uint32_t treshold_time = 30; uint32_t treshold_time = 30;
@ -195,6 +196,9 @@ void loop() {
print_named_tab(converted_val_array[0], nbPhotoSensor, "int8_t normalised"); print_named_tab(converted_val_array[0], nbPhotoSensor, "int8_t normalised");
#endif #endif
Clock.checkIfAlarm(1); Clock.checkIfAlarm(1);
state = ~state;
digitalWrite(LED_BUILTIN, state);
} }
#ifdef DEBUG #ifdef DEBUG