Ứng dụng bộ lọc Kalman trong việc xử lý tín hiệu thu được từ cảm biến đo nồng độ bụi Sharp GP2Y1010AU0F

Bài báo trình bày việc áp dụng thuật toán lọc Kalman trong việc xử lý tín hiệu thu thập được từ cảm biến đo nồng độ bụi Sharp GP2Y1010AU0F. Kết quả được kiểm chứng trên một hệ thống được thiết kế gồm: Một module có nhiệm vụ thu thập và biến đổi dữ liệu thu được từ cảm biến đo nồng độ bụi; một module có nhiệm vụ xử lý và lọc dữ liệu này nhờ bộ lọc Kalman, rồi gửi dữ liệu lên máy tính thông qua giao tiếp RS232. Hai module giao tiếp không dây với nhau bằng sóng vô tuyến 2.4GHz.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng bộ lọc Kalman trong việc xử lý tín hiệu thu được từ cảm biến đo nồng độ bụi Sharp GP2Y1010AU0F P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ỨNG DỤNG BỘ LỌC KALMAN TRONG VIỆC XỬ LÝ<br /> TÍN HIỆU THU ĐƯỢC TỪ CẢM BIẾN ĐO NỒNG ĐỘ BỤI<br /> SHARP GP2Y1010AU0F<br /> A STUDY ON KALMAN FILTER IN PROCESSING SIGNALS FROM GP2Y1010AU0F DUST SENSOR<br /> Trịnh Tuấn Dương, Nguyễn Ngọc Linh*<br /> <br /> không khí gây ra. Hiện nay có rất nhiều loại cảm biến có<br /> TÓM TẮT<br /> chức năng đo nồng độ bụi không khí ví dụ như: Plant tower<br /> Bài báo trình bày việc áp dụng thuật toán lọc Kalman trong việc xử lý tín PMS3003, PMS5003, PMS7003. Các cảm biến này có thể đo<br /> hiệu thu thập được từ cảm biến đo nồng độ bụi Sharp GP2Y1010AU0F. Kết quả được nhiều loại hạt bụi với kích thước khác nhau, dùng<br /> được kiểm chứng trên một hệ thống được thiết kế gồm: Một module có nhiệm vụ nguyên lý laser nên kết quả tương đối chính xác. Tuy nhiên<br /> thu thập và biến đổi dữ liệu thu được từ cảm biến đo nồng độ bụi; một module có có nhược điểm là giá thành cao và khó mua ở Việt Nam.<br /> nhiệm vụ xử lý và lọc dữ liệu này nhờ bộ lọc Kalman, rồi gửi dữ liệu lên máy tính Một loại cảm biến nồng độ bụi khác là Sharp GP2Y1010AU0F<br /> thông qua giao tiếp RS232. Hai module giao tiếp không dây với nhau bằng sóng có ưu điểm là giá thành rẻ, phổ biến nhưng nhược điểm là<br /> vô tuyến 2.4GHz. dùng nguyên lý đo bằng hồng ngoại nên chịu ảnh hưởng<br /> Từ khóa: Cảm biến nồng độ bụi Sharp GP2Y1010AU0F, bộ lọc Kalman, xử lý rất nhiều bởi nhiễu dẫn đến kết quả đo đạc biến động lớn<br /> tín hiệu. gây khó khăn trong việc quan sát của người dùng cũng<br /> như hạn chế khả năng áp dụng trong các loại thiết bị tự<br /> ABSTRACT<br /> động như máy lọc không khí tự chế. Vì vậy, việc xử lý tín<br /> This paper presents the application of using Kalman filtering to filter the hiệu từ cảm biến này trước khi sử dụng là việc cần thiết.<br /> data which collected from Sharp GP2Y1010AU0F dust level sensor. A real system Bài báo trình bày kết quả thu thập dữ liệu và lọc nhiễu cho<br /> combined by two modules which communicate with each other through a cảm biến nồng độ bụi Sharp GP2Y1010AU0F bằng bộ lọc<br /> 2.4GHz radio frequency line is designed to applied the method. One module Kalman. Kết quả thực nghiệm được kiểm chứng thông<br /> collects and transforms data while the other one filters data with a Kalman filter qua việc thiết kế, chế tạo các module đo đạc sử dụng cảm<br /> then transfers this data to PC. biến này.<br /> Keywords: Sharp GP2Y1010AU0F dust level sensor, Kalman filter, processing 2. THU THẬP VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU CẢM BIẾN<br /> signal.<br /> 2.1. Thiết kế module thu thập dữ liệu từ cảm biến và<br /> truyền nhận dữ liệu<br /> Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> *<br /> Email: nlnguyen@vnu.edu.vn<br /> Ngày nhận bài: 15/9/2019 Cảm biến Module Module<br /> thu thập Wireless tiếp nhận PC<br /> Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 22/10/2019 nồng độ<br /> bụi dữ liệu dữ liệu<br /> Ngày chấp nhận đăng: 20/12/2019<br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của hệ thống<br /> 1. GIỚI THIỆU Hệ thống được thiết kế gồm 2 module sử dụng vi điều<br /> khiển Arduino. Module xử lý dữ liệu có nhiệm vụ thu thập<br /> Chất lượng không khí là một vấn đề nhận được rất<br /> tín hiệu từ cảm biến theo nguyên lý biến đổi ADC, rồi gửi<br /> nhiều chú ý trong thời gian gần đây đặc biệt là tại các<br /> dữ liệu qua giao tiếp vô tuyến sang module nhận dữ liệu.<br /> thành phố lớn do tình trạng ô nhiễm không khí ngày càng<br /> ra tăng. Trong khi đó ở nước ta, các trạm quan trắc chất Module nhận dữ liệu tiếp nhận dữ liệu, lọc nhiễu, biến<br /> lượng không khí còn ít và mới chỉ cung cấp đư ...