Một trong những phương pháp được sử dụng thì phô hồng ngoại là một trong những phương pháp quang phô hap thụ phân tử.. Nhằm có cái nhìn tổng quan về các phương pháp phân tích cũng như là
Trang 1ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH
TRUONG DAI HOC CONG NGHE THONG TIN
KHOA Ki THUAT MAY TINH
TRAN HOANG THIEN PHU
HOANG MINH NGHIA
Application of NIR Spectroscopy to predict meat product quality
KY SU Ki THUAT MAY TINH
TP HO CHÍ MINH, 2022
Trang 2ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
KHOA KĨ THUAT MAY TÍNH
TRAN HOANG THIEN PHU — 18521250
HOANG MINH NGHĨA - 18521141
KHOA LUAN TOT NGHIEP
UNG DUNG PHAN TICH QUANG PHO CAN HONG
NGOẠI TRONG KIEM ĐỊNH CHAT LUQNG
SAN PHAM THIT
Application of NIR Spectroscopy to predict meat product quality
KY SU KĨ THUAT MAY TÍNH
GIANG VIEN HUONG DAN
TS PHAM QUOC HUNG
TP HO CHÍ MINH, 2022
Trang 3THONG TIN HOI DONG CHAM KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP
Hội đồng cham khóa luận tốt nghiệp, thành lập theo Quyết định số 526/QD-DHCNTT
ngày 19 tháng 07 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ Thông tin.
Trang 4LỜI CẢM ƠN
KHOA KĨ THUẬT MAY TÍNH
TRUONG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THONG TIN - ĐHQG TP HO CHÍ MINH
Bốn năm học đại học là một hành trình dài va không ít gian nan, tuy gian nan nhưng thật
sự đó là khoảng thời gian rất quý giá đối với chúng em Tại đây, chúng em được nhà trường,
bạn bè, đặc biệt là thầy cô trong khoa Kĩ thuật máy tính giúp đỡ rất nhiều Đặc biệt em xin
cảm ơn thầy TS Phạm Quốc Hùng đã luôn theo dõi, hướng dẫn và có những lời khuyêncực kỳ bồ ich trong suốt thời gian chúng em thực hiện khóa luận
Em cũng xin cảm quý thầy cô trong khoa đã tận tình giảng dạy và truyền đạt cho em những
kiến thức trong suốt bốn năm qua, tất cả đều là những kiến thức quý giá và chắc chắn sẽ
luôn đồng hành cùng chúng em trong suốt hành trình phía trước
Mặc dù nhóm đã cố gang hoàn thiện bài báo cáo khóa luận tốt nghiệp một cách tốt nhất
nhưng chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự cảm thông cũng
như những chia sẻ góp ý quý báu của thầy cô dé chúng em ngày càng hoàn thiện ban thân
hơn.
Một lân nữa em xin chân thành cảm ơn!
TP Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 06 năm 2022
Đại diện nhóm
Trần Hoàng Thiên Phú
Trang 5TOM 6V V8 €);0)20900000007 |ÿ090100115 |Chương 1: Tổng 00600 1
1.1 Tổng quan đề tài -¿-:- 52c S22 2E12E122121127111717121211211 1111111111111 re 1
1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài NUGC 5: 5 + + *++sEEsereseeeereseeree 3
1.2.1 Công nghệ NIR trong định lượng, giám sát chat lượng sản phẩm 3
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoai HƯỚC 5 + + E E331 E*2EE+EEEEkEEskEsrkkrrkkeree 3 1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nue - - - 5 << E1 EE*kE+#kEEEskEEskEsekkeskkesse 5
1.2.3 Những điểm mới của đề tài -¿- 25s SsSE‡EkeEEEEEEE 2112112112111 2111111 cxe 61.3 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiÊn CỨU 5 5 + + £++£++vE+s+eeeeeeeeereeessee 6
1.3.1 Mục tiêu nghiên CỨU - - - -G Sc 1132318931151 11911111 TH HH 6
1.3.2 Khách thể, đối tượng nghiên Cứu -2- 2-22 +E£+E£+E£££++EE+Ex+Exerxerxerxee 6
1.3.3 Phạm vi nghién CỨU - - + 1911119311911 9 11 9g 7 1.4 Phương pháp nghiên CỨU ó6 E121 1911 1191191111 ng ng ng rớt 7
ISWiiuro00oi0‹0‹ 1 8
Bi lod eee 8 1.5.2 KO Kan eee 9
Chương 2: Cơ sở lý thuy@te ccccccccccccsssessssssessssssecssesssssssssssssecsuessecsuessecsusssscsusssessuessecsseeseeeees 9
2.1 Cơ sở lý thuyết về bức xạ quang phô - 2+ 52 £+££E£+EE£EE+EE+EEerkerkerkerxrred 9
2.2 Điều kiện hấp thục bức xạ hồng ngoại - 2 2 2s x+EE£Et£Ee£EzErxezrerree 10
2.3 Cơ sở lý thuyết về dai bước sóng của chất béo -2¿©s x++cx+zxezrxerseer 13
2.4 Cơ sở lý thuyết về các giao thức và thành phan trong hệ thống trong hệ thống 14
2.4.1 Raspberry 4 DI sàn HH TH HH HH kh 14
"ĐÀ ¡0000 P':N" 19
2.4.3 Sensor AS72Ó5X LcLQ TQ HH HT ng HT re 21
Chương 3: Phân tích hệ thống - 2-2-2 2E +E£+E££E£EE£2EE£EEEEESEEEEEEEEEEEEEEEEErEkrrrrrkee 30
3.1 Sơ đồ khối hệ thống và mô hình kết nối - 2-22 s+£+£++£E£+Exzxzerxrrzee 30
3.2 Phân tích phần cứng - ¿2£ + ++£+EE+2E£+EEtEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrrkrrrkerrree 31
3.2.1 Khối điều khiển và phân tích dữ liệu - 2-2 2+£+E£+£++E£+£++zx+rxsrxee 323.2.2 Khối cảm biến - ¿2+ St StSt+E9E9E5E8512E5E5E1115121151511111211111111121112111 115112 EeE 33
Trang 63.2.3 Khối NQUON oo eceeececsessessesssesssssessessessessessessessessessussessussusssessessessessessessessesseseeaess 34
3.2.4 Khối nguồn phat Xa ccceccccsesssecssessesssessecssessesssessesssessesssecsuessecssessesssessessseesesees 34
3.2.5 Khối hiển thị va phím - ¿2 2 2+E£+EE+EE£EESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrrkerrer 363.3 Phân tích phần mềm ¿2 2£ SE+EE£EE£EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrkrek 37
3.3.1 Lưu đồ giải thuật kết nối nút bam, đèn halogen, cảm biến 37
3.3.2 Lưu đồ giải thuật giữa nút bam, mô hình máy học, và màn hình 393.4 Mô hình 3D của thiết bị, -¿ 2-©25£2SE2EEEEEE2112211711211211211211 211.11 42
Chương 4: Thu thập dữ liỆU - - G6 2c 313321311911 351E911 111 1111111 11111 1 1 1H net 44
4.1 Phương pháp thu thập mẫu - ¿+ 2 2S SE£SE£E££E£EE£EEEEEEEEEEEEErEerkerxrrerrerxrrs 44
4.2 Bộ dữ liệu -©2-©222+2E2EE12E1122112211221221127121111.11111 11.11.1111 eee 44
4.3 Chuan héa dit 1n + 44
Chương 5: Mô hình toán hỌC - s6 2c + 3231931891191 91 111111911111 1 1 1H ng rệt 46
5.1 Multiple Linear Regression đối với dit liệu Spectroscospy - -: - 465.2 Toán học về Multiple Linear Regression (MLR) . 5-55 S<£<+ccxssersseesse 465.3 Các bước đề phân tích dit liệu - ¿2 2 2 2+EE+EE£EE£EEEEEEEEEEEEEEEEvrkrrkerkees 47Churong 830.460: n8 50
6.1 Giao din Hién thi 00 Ẻ8a - 506.2 Dữ liệu huấn LSM ceccesescecsessecsessecsecsuesuesscsssssessessessecsessessessesssssesssessesseeseeseess 51
6.2.1 Mô tả cơ DAM eeescecssesssesssessssssssesseeessesssesssesssesssesssesssvessisessessuesssecssesssecsseceseeess 5I
6.2.2 Mô tả chỉ tiẾC - 22-55-52 2E 2E 2212112212112111211211211111 2111111111111 eye 52
6.3 Mô tả quy trình thực nghiỆm - - - G6 22 222113111531 E951 5111 1119 11v ng hư 53
6.4 Phương pháp đánh Gia oo eee eeceeeseeeeeeseeeceeseeeeeseeseeeseeseceseeseceeeeseceeeeaeeeeeeaeeees 54
6.4.1 MSE 56c 2 21 2 1221211221111211 211 11 11 T1 11 1 T1 1g 54 50:2 4311 55
160 56
6.5 Kết quả thực nghiệm ¿2 2 E£SESE£EE£EE£EEEEEEEEE2E12E12E17171717121 211212 ce 57
6.5.1 Kết quả do đạt với bộ dữ liệu validation chia trước - s++-<++s+2 576.5.2 Két quả do dat trên các mẫu dữ liệu thực TỂ St TEEEE112111121111 111111 606.5.3 Ứng dụng thiết bị đo đạt thực tẾ - ¿2-22 2+2<+EE+EE£EEeEEeEEerEerkrrerrerrree 656.5.4 Tốc độ đo đạt của thiết bị - ¿5c +ESEEESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEESESErErrkrkrkrrrree 69
Trang 76.6 Đánh giá kết quả - - ¿5£ £+SE+SE+EEEEEEEEEEEEEEE21121121121121121171111111 11.1111 c0 70
6.6.1 Những Mục tiêu đạt ẨƯỢC - 2Á SH TH HH HH HH gi nưệp 70
6.6.2 Phân tích những khó khăn và khuyết điểm của nghiên cứu - 70Chương 7: Kết luận và hướng phát triỀn + 2 2 2£ + E£EE+EE+EE£EEeEEEEZEezEzrerreee 71
r5 na A.: <- 71
I0? n0 88 71TÀI LIEU THAM KHẢO 6 SE EEE+EEEEEEEEEESEEEEEEKEEEEEEEEEEETEEEEEEEEETEETEErkrirrkee 72
Trang 8Hình 1.
DANH MỤC HÌNH ANH
1 Thiết bị phân tích thành phần mẫu Tango FT-NIR của hãng tập đoàn Bruker) 4 Hình 2 1: Biéu đồ tỉ lệ hap thụ của 2 loại xúc xích Chorizo và Salchichon trong dải bước
sóng 400 — 2500 nIm - - 2 << 3 1191111 HH Họ TH 13 Hình 2 2: Raspberry Pi 4 - G1 HH HH nh 15
Hình 2 3 Sơ đồ Pinout của Raspberry Pi 4 ¿- ¿2+ ++EE+E++EE£EEeEEEEEErEerkrrerrkrreee 15 Hình 2 4: Hệ điều hành Raspbian +- 2° 5£ S£+E£+E2E£2EE2EEEEESEEEEEEEEEEEEEEEEErrrrrrkrreee 17
Hình 2 5: Kết nối Raspberry Pi 4 với máy tính bằng VNC -¿ ©5+©cxcsee 18
Hình 2 6: Bóng đèn halogen PiiÏIpS - 5 5c 3232213211311 E E131 E11 ExEkrrkrre 20
Hình 2 7: Dai bước sóng đèn halogen có thé tạo ra - 2-2 5 ++£E£E+zEczz+rzrxee 21
Hình 2 8: Module cảm biến quang AS7265X 2- + 2£ ©E£2E£+E2E22EE2EE2EE2EEcrxerxeri 22
Hình 2 9: Sơ đồ khối của cảm biến AST265X : 2-©2¿22+©+222++EE+2ExerErerxerrrrrxrres 23
Hình 2 10: Độ nhạy của cảm biến AS72651 với các dải bước sóng - .: - 24
Hình 2 11 Độ nhạy của cảm biến AS72652 đói với các dải bước sóng -. - 26
Hình 2 12: Độ nhạy của cảm biến AS72653 đối với các dải bước sóng - - 28
Hình 3 1: Sơ đồ khối kết nối hệ thong 30 Hình 3 2: Mô hình kết nói hệ thong 2-2 2£ ++EE££E££E££E££EE£EE£EE£EE+EEerxerxeei 31 Hình 3 3: Raspberry Pi 4 LH HT TH HH HH nh 33 Hình 3 4: Nguồn tổ ong 12V-3A -¿-2¿-©2+22+ 22122212 22112211271127112711 2112112112 34
Hình 3 5: Nguồn Raspberry Pi 4 SV/3A ooo ee ố ốố ẻ e 35
Hình 3 6: Module Relay 5V kích hoạt MUC CaO «s23 E21 39 EESsEsseeskkerke 35 Hình 3 7: Màn hình MHS-3.5inch ¿- 2-52 192E9SE£EEEEEEEEEEEE2E211211211211211 221 xe 36 Hinh 3 8: Nuit bam bat 0 BS 37
Hình 3 9: Mô hình điều khién halogen, cảm biến bằng nút DAM -: 37
Hình 3 10: Lưu đồ lập trình cho nút bam, đèn halogen và cảm biến - 38
Hình 3 11: Mô hình giao tiếp giữa nút bam, raspbery pi và màn hình 40
Hình 3 12: Lưu đồ lập trình cho nút bam, màn hình và mô hình máy học Al Hình 3 13: Thiết kế chi tiết của thiết bị -2¿25¿22+222E22EEE2EEEvEEEEEEErrrxrrrkrrrkrrrrree 42 Hình 3 14: Bản vẽ 3D của thiẾt bị - St EEk‡EEEEEEEEKEEEEEEEEEEEEEEEEEEESEEkErkerkrrrrkee 43 Hình 5 1: Sơ đồ giải thuật dự đoán một mô hình - + +55 +++s£+++esexeerseersers 49 Hình 6 1: Giao diện giữa người dùng và thiẾt Đị 5 5c Sc 2E 2E 2121122122111 re 50 Hình 6 2: Giao diện hiển thị các thông số của mẫu 2-2 + s£+££x+zz+x+zz+zxez 51 Hinh 6 3: Théng KE cla DO Ait EU MA ẢẦ 52
Hình 6 4: Quy trình dự đoán va dánh giá thực nghiệm .- 5 5 + £++++vsseesee 53 Hình 6 5: Biểu đồ định nghĩa MSE w ccsccecscsssesscessesssessesssessssssesssessesssessesseessesssesseesseeseen 55 Hình 6 6: Độ tương quan giữa giá tri thật va giá tri dự đoán của bộ dữ liệu validation 59
Hình 6 7: RMSE va MAE của các loại mẫu khác nhau của bộ dữ liệu validation 60
Trang 9Hình 6 8: Độ tương quan giữa giá tri thật va giá tri dự đoán của bộ dữ liệu thực tẾ 63
Hình 6 9: RMSE và MAE của các loại mẫu khác nhau của bộ dữ liệu thực tế 64
Hình 6 10: Giao điện bắt đầu trên thiết bị thực tẾ ¿-¿- + + Sk+EeEE+EeEtkerereerereexee 65
Hình 6 11: Mẫu được đặt vào 09i020i5 001177 66
Hình 6 12: Thiết bị với vỏ nhựa, phủ lớp sơn đen dé chống nhiễu ánh sáng 67
Hình 6 13: Giao diện hiển thi kết quả đo đạt lên man hình - 2-2 2s s22: 68
Hình 6 14: Thời gian đo đạt ngoài thực tẾ ¿- 2£ 2+E++EE+EE£EEtEEEEEerEerkrrerrerreee 69
Trang 10DANH MỤC BANG
Bảng 1: Các phương pháp phân tích và kiểm tra chất lượng thực phẩm ¬— 2Bảng 2: Ưu điểm của AS7265x ¿2252222221221 EE1E715217171711211111211211211 2111111 xe 22Bảng 3: Đặc tính quang học của cảm biến AS7265 2-©22¿©22+22+2cxczzxsrxcee 24
Bang 4: Đặc tính quang học của cảm biến AS72652 2-2522 ++2E+£E+£E2zzzzczxee 26
Bang 5: Dac tính quang học của cam biến AS72653 :- 2c 2k2 2tr 28Bảng 6: Thống kế chi tiết mẫu dữ liệu - 2-2-2 5£ ©S£+EE£2EE£EEt2EEEEEE2EEvExeerrrrreer 52Bảng 7: Thống kê kết quả dự đoán của mô hình - 2-2 ++22++2zx++zxzzx++zxeez 57Bang 8: Điểm R2_ Score, MAE, MSE ccccccccsssssssecsssececsesscsesecsesucarscecsvsecsvsecarsneavaeacaneeens 59
Trang 11DANH MỤC TU VIET TAT
STT Kí hiệu Chữ viết đầy đủ
1 AFOV Average Field of View
2 BLE Bluetooth Low Energy
3 DPI Dots Per Inch
4 FWHM Full Width Half Max
5 GPCLK General Purpose Clock
6 I2C Inter-Integrated Circuit
7 MAE Mean Absolute Error
8 MSE Mean Square Error
9 MLR Multiple Linear Regression
10 NIRS Near-infrared spectroscopy
11 PCM Pulse-code modulation
12 PoE Power over Ethernet
13 PWM Pulse-width modulation
14 RMSE Root mean square error
15 SDCard Secure Digital card
16 SDIO Secure Digital Input Output
17 SPI Serial Peripheral Interface
18 UART Universal Asynchronous
Receiver/Transmitter
19 REB Remote Frame Buffer
20 Wacc Wavelength Accuracy
21 VNC Virtual Network Computing
Trang 12TOM TAT NGHIÊN CỨU
MỞ ĐẦU
Hóa học phân tích là một phần của khoa học hóa học, phân tích thực phẩm là một
bộ môn thuộc phân tích các mẫu, đặc biệt là các mẫu thực phẩm cho phép ta xác định nhanhchóng các mẫu phân tích chứa hàm lượng rất nhỏ và độ chính xác cao Đề phân tích thựcphẩm như ngày nay người ta sử dụng rất nhiều phương pháp như phân tích hóa sinh, phântích hình ảnh cấu trúc, và phương pháp quang Trong đó là phương pháp quang là phương
pháp được sử dụng phô biến bởi kĩ thuật này được coi là an toàn và tốt vì không sử dụng hóa chất, không ảnh hưởng tới sức khỏe cho người phân tích Một trong những phương pháp được sử dụng thì phô hồng ngoại là một trong những phương pháp quang phô hap thụ
phân tử.
Nhằm có cái nhìn tổng quan về các phương pháp phân tích cũng như là cung cấpmột công cụ hữu hiệu trong học tập và nghiên cứu nhóm đã chọn đề tài “Ung dụng phân
tích quang phổ cận hồng ngoại trong kiểm định chất lượng sản phẩm thịt? dé tìm hiểu về
nguyên tắc phân tích bằng phô hồng ngoại và những ứng dụng của nó trong kỹ thuật phân
tích hàm lượng các chất
Chương 1: Tổng quan
1.1 Tổng quan đề tài
Thực phẩm đóng vai trò thiết yếu đối với sự phát triển của con người Chính vì vậy
chúng ta cần phải có những phương pháp dé kiểm định và đánh giá chất lượng thực phẩm.
1
Trang 13Hiện tại các thiết bị kiểm định chất lượng sản phẩm trên thị trường có chi phí đắt
đỏ, ngoài ra dé định lượng được sản phẩm cần trải qua các quy trình phức tap, cần phảidùng các thiết bị lớn, thiếu tính cơ động hoặc phải phân tích trong phòng thí nghiệm, và
điêu đó sẽ phá hủy câu trúc của mẫu.
Nhận thấy được sự cần thiết và tiềm năng đó, nhóm đã lựa chọn đề tài “Ứng dụngphân tích quang phổ cận hồng ngoại trong kiểm định chất lượng sản phẩm thịt” làm chủ đề
nghiên cứu.
Bảng 1: Các phương pháp phân tích và kiểm tra chất lượng thực phẩm
Phương pháp Nội dung công nghệ Ưu điềm Nhược điểm
Phân tích dựa trên
hình ảnh cấu trúc
của mau [1][2]
Các mẫu sé được
chụp ảnh phân lớp MRI, sau đó sẽ
xạ ngược lại sẽ
được cảm biên thu.
nhanh chóng, đơn giản cho người
dùng, giá thành rẻ
Phương pháp hóa Mẫu sẽ được xử lý Ít tốn kém hơn so mất thời gian, chưa
sinh truyền thống bằng phương pháp | với phương pháp kế yếu tố con người
[2] tách răn và lỏng, trên có thể gây sai sót,
sau đó dùng liệu phải xâm lắn mau
trình hóa học phù sản pham
hợp đề xác định
thành phần chất cần
đo
Phương pháp phân | Các mẫu sẽ được | Tốc độ phân tích Chi phí sản phâm
trên thị trường hiện tại khá cao
Trang 14Phân tích dữ liệu hơn, phân tích được
thu được từ cảm nhiều chấtbiến dé định lượng
thành phần chất cần
đo
1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.2.1 Công nghệ NIR trong định lượng, giám sát chất lượng sản phẩm
Trong mẫu thịt có các liên kết hóa học C-H, O-H và N-H, khi ta chiếu chùm tia bức
xạ điện từ ở dải bước sóng nhất định đi qua các mẫu, các liên kết đó sẽ hấp thụ các bướcsóng này tạo ra quang phô tương ứng [7] Quang phố nhận được liên quan tới các đặc tính
hóa học và vật lý của các phân tử hữu cơ trong các mẫu Phân tích các dữ liệu thu được đó
có thê ước tính được thông tin bao gồm chỉ số và thành phần Đây được coi là một trong
những công nghệ mang tính bước ngoặc trong việc kiểm định chất lượng sản phẩm trong
công nghiệp.
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Hiện đang phát triển và phát triển với tốc độ cao ở các nước châu âu và Mỹ Nhiềucông ty sản xuất chip lớn trên thế giới tham gia vào công cuộc phát triển phần cứng lẫnphần mềm khi thấy nhẫn tinh năng vận dụng cao vào cuộc sống như Texas Instrusment
(Mỹ), Sparkfun, và Adafruit (My).
Nhiều sản phẩm nghiên cứu và có tính ứng dụng cao được đưa vào thị trường phổ
biên ở các nước phát triên và đang phát triên
Chủ đề này là một trong những chủ đề hàng đầu đối với các viện nghiên cứu quốc
tế Những sản phẩm với công nghệ NIR spectroscopy được ứng dụng rộng rãi vào các van
đề như: Đánh giá chất lượng thực phẩm, kiểm tra nồng độ axit trong đất nông nghiệp, và
đo nồng độ đường trong máu không xâm lấn
3
Trang 15Trên là máy phân tích thành phần mẫu dựa trên công nghệ NIRS đến từ tập đoànBruker [8], nha sản xuất dung cụ khoa hoc của Mỹ dùng cho nghiên cứu phan tử va vat
liệu, cũng như phân tích ứng dụng và công nghiệp.
Những tính năng của thiết bị:
e Kiểm tra nguyên liệu đầu vào
e Phân tích đi kèm quy trình
e Kiêm tra sản phâm cuôi cùng
e Phát hành phân tích
Lĩnh vực ứng dụng:
e Ngành công nghiệp thực pham và nước giải khát
e Sản xuất thức ăn chăn nuôi
e© Dược phẩm và công nghệ sinh học
Trang 16e Công nghiệp hóa chất và hóa dầu
e Ngành công nghiệp polyme
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Near Infrared Spectroscpoty là chủ đề nghiên cứu phô biến ở quốc tế nhưng tại ViệtNam thì công nghệ NIRS mới được tiếp cận gần đây Mặc dù là một chủ đề nghiên cứumới nhưng với tính năng ứng dụng thực tiễn khiến nhiều đơn vị trong nước gồm các doanh
nghiệp lẫn trường đại học chọn đây là giải pháp cho dự án của mình
Một trong những công ty tiên phong hàng đầu về công nghệ này như (Upscience
Lab Solution) cung cấp giải pháp trong kiểm soát nguyên liệu và thức ăn chăn nuôi (pháttriển dịch vụ 2018) Ngoài ra hiện tại một số trường đại học tại Việt Nam cũng bắt đầunghiên cứu về công nghệ này như Trường Đại học Công nghệ thông tin
Gần đây các cuộc hội thảo về nền công nghiệp 4.0 đã đề cập tới những cơ hội pháttriển những dự án lớn tại thị trường Việt Nam với vốn đầu tư từ nước ngoài Đây cũng là
một trong những thuận lợi dé công nghệ NIRS tiếp tục có cơ hội phát triển tại Việt Nam
Bên cạnh những thuận lợi thì vẫn còn nhiều bat cập về đối tượng nghiên cứu đó là:
- Thiết bị có giá thành cao (thiết bị chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài)
- Tai liệu và mã nguồn từ các nhà cung cấp phan cứng còn khá hạn chế
- Khan hiếm phan cứng phục vụ cho nghiên cứu ở thị trường Việt Nam
- Tinh cơ động của các thiệt bi còn hạn chê
Trang 171.2.3 Những điểm mới của đề tài
- _ Thiết kế chế tạo thiết bị với giá thành rẻ
- Khao sát đặc điểm đối với các sản phẩm tại Việt Nam
- Tinh cơ động cua thiét bi cao
- Toc độ do cao.
1.3 Mục tiêu, đối tượng va phạm vi nghiên cứu
1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tong quát:
- _ Nghiên cứu sâu về công nghệ Near Infrared Spectroscopy về cơ sở lý thuyết và xây
dựng mô hình ứng dụng.
- _ Xây dựng bộ đữ liệu và mô hình dự đoán nồng độ chất béo trong sản phẩm
- Phan tích hệ thống bao gồm các cảm biến AS7265x, Raspberri Pi 4, nguồn phát,
màn hình Oled raspberry PI.
Mục tiêu cụ thể:
- Nghiên cứu tài liệu, các bài báo về công nghệ NIRs
- Xây dựng bộ dataset cho mô hình dự đoán.
- Thiết bị có tính di động cao
- Độ chính xác của thiết bị khi dự đoán trên 70%
- Do mẫu không xâm lắn (không tách ran và lỏng)
1.3.2 Khách thể, đối tượng nghiên cứu
Khách thé nghiên cứu:
- Ly thuyết mỗi quan hệ giữa phân tử hữu cơ và bức xạ nhiệt
- Cac đối tượng cần cho hệ thống:
- Nghiên cứu thiết kế công suất nguồn phát tạo ra các bức xạ cần thiết
- _ Nghiên cứu quan lí nguôn và cung cap nguôn cho hệ thông
6
Trang 18- _ xây dựng bộ dữ liệu cho hệ thống
- Phuong pháp xử lý nhiễu thông số bức xạ của hệ thong
Đối tượng nghiên cứu:
- _ Xây dựng mô hình máy hoc dự đoán thành phan phan trăm chat béo trong sản phẩm
từ thịt.
- Lap trình mô hình trên máy tính nhúng Raspberry pi.
- _ Nguồn phát xạ halogen có dai bước sóng từ 450nm đến 1000nm
- Pau thu AS7265x có thé thu được các bước sóng từ 350nm đến 1000nm
- Kiém nghiệm thiết kế dựa trên thông số trên sản phẩm thị trường
1.3.3 Phạm vi nghiên cứu
- Xây dựng dựng hệ thống nhúng định lượng được chất béo của sản phẩm từ thịt gồm:
xúc xích, chả lụa, và lạp xưởng.
- _ Xây dụng thiết bị với tốc độ phản hồi đưới 10 giây
- Khao sát thiết bị với các mẫu sản phâm với độ chính xác lớn hơn 70%
- Tao ra thiết bị có tinh ứng dụng thực tiễn, giá rẻ, có tính kế thừa dé dé dang nghiên
cứu và phát triển thêm trên thiết bị
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Nội dung 1: Tìm hiểu về công nghệ NIRS và cơ sở lý thuyết
- Tim hiểu về cơ sở lý thuyết của bức sóng Near Infrared Spectroscopy
- Tim hiểu về lý thuyết sự tương tác giữa các phan tử hữu cơ đối với các bức
xạ có bước sóng khác nhau.
Nội dung 2: Tìm hiểu về nguồn phát xạ dùng cho hệ thống
- Tim hiểu về nguồn phát xa Halogen
- Tim hiểu về nguồn phát xa LED
- So sánh các đặc điểm của 2 nguồn phát xạ
- Tim hiểu về phương pháp điều chỉnh công suất cho nguồn
7
Trang 19Nội dung 3: Tìm hiểu về máy tính nhúng Raspberry Pi 4
- _ Hệ điều hành cho Raspberry Pi
- Lap trình nhúng trên Raspberry Pi
Nội dung 4: Tìm hiéu về cảm biến quang AS7265x
- Phuong pháp xử lý dit liệu cảm biến
- _ Các tính năng của cảm biến
Nội dung 5: Phương pháp thu thập dữ liệu
- _ Nghiên cứu cách bồ trí mô hình thu thập dữ liệu
- _ Nghiên cứu các thông số của dữ liệu
Nội dung 6: Mô hình máy học
- _ Tiền xử lý đữ liệu thô
- Chuan hóa dữ liệu
- M6 hình dự đoán
- _ Tối ưu kết qua
Nội dung 7: Xây dựng giao diện
- _ Nghiên cứu Tinker Python cho xây dựng giao diện hiên thị
- _ Nghiên cứu sử dụng màn hình Oled Raspberry Pi 4 3.5 Inch
Nội dung 7: Báo cáo
1.5 Thuận lợi, khó khăn
1.5.1 Thuận lợi
- St dụng máy tính nhúng Raspberry Pi với mã nguồn mở được đóng góp rất nhiều
từ cộng đông trong nước và quôc tê
Trang 20- _ Có những giải pháp giải quyết van đề khi được sự góp ý của các giảng viên hướng
dân
1.5.2 Khó khăn
- Thiếu thiết bị chuẩn để có kết quả đối chiếu và thu thập thông số cho bộ dữ liệu
mẫu.
- Linh kiện điện tử về Near Infrared Spectroscopy tai thị trường Việt Nam rất khan
hiếm, phải nhập từ quốc tế và mat nhiều thời gian cho việc thông quan đơn hang
- _ Là một trong những đề tài nghiên cứu đầu tiên tại trường đại học nên thiếu đi những
kiên thức kê thừa va mat nhiêu thời gian dé tìm hiệu.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2.1 Cơ sở lý thuyết về bức xạ quang phố
Năm 1800, William Hershel đã phát hiện ra sự ton tại của bức xạ nhiệt ở ngoài vùng
phổ của ánh sáng nhìn thấy và ông đặt tên cho nó là bức xạ hồng ngoại (Infrared - IR) Đây
là đải bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng từ 0,75 đến 1000 nm và ông cũng đãchứng minh được rằng bức xạ này tuân theo những qui luật của ánh sáng nhìn thấy Ké từ
mốc lịch sử đó đến nay, trong lĩnh vực này nhân loại đã đạt được những bước phát triển
đáng kẻ
Về nguồn phát xạ: Vào nửa đầu thế kỷ 19 đã tìm ra những định luật đầu tiên về bức
xạ nhiệt, đầu thế kỷ 20 đã hoàn thành các qui luật của bức xạ không kết hợp Trong những
Trang 21năm 1920-1930 đã tạo ra các nguồn IR nhân tạo, phát hiện ra hiệu ứng điện phát quang
làm cơ sở dé tạo ra các nguồn phát xa IR (các diodes phát quang).
Về detectors (dùng để phát hiện IR): Năm 1830 các detectors đầu tiên theo nguyên
lý cặp nhiệt điện (thermopile) ra đời Năm 1880 ra đời quang trở cho phép tăng đáng ké độnhạy phát hiện IR Từ năm 1870 đến 1920, các detectors lượng tử đầu tiên theo nguyên lýtương tác bức xạ với vật liệu ra đời (với các detectors này bức xạ được chuyền đổi trực tiếp
sang tín hiệu điện chứ không phải thông qua hiệu ứng nhiệt do bức xạ sinh ra) Từ năm
1930-1944 phát triển các detectors sulfure chì (PbS) phục vụ chủ yếu cho các nhu cầu quân
sự Từ năm 1930-1950 khai thác vùng IR từ 3 đến 5 mm bằng các detectors Antimonium
Indium (InSb) và từ 1960 bắt đầu khai thác vùng IR từ 8 đến 14 mm bằng các detectors
Tellure de Cadmium Mercure (HgTeCd).
Trên thé giới IR đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực: Như ứng dụng trong chế tạo
các thiết bị quang điện tử trong đo lường - kiểm tra trong lĩnh vực thực phẩm, các thiết bị
chân đoán và điều trị trong y tế, trong các hệ thông truyền thông, các hệ chỉ thị mục tiêutrong thiên văn, trong điều khiển các thiết bị vũ trụ và trong những năm gần đây, chúngcòn được sử dụng dé thăm dò tài nguyên thiên nhiên của trái đất và các hành tinh khác, débảo vệ môi trường Đặc biệt, nó có những ứng dụng rất quan trọng trong lĩnh vực quân sự
Các ứng dụng quân sự cua IR đòi hỏi các detectors phải có độ nhậy cao, dap ứng nhanh,
phải mở rộng dai phổ làm việc của detectors và dải truyền qua của vật liệu quang học Cuốichiến tranh thế giới lần thứ hai nhờ ứng dụng IR người ta đã chế tạo được bom quang -điện tự điều khiến, các hệ thong điều khiến hỏa lực trên cơ sở biến đổi quang - điện, cácthiết bị nhìn đêm cho vũ khí bộ binh, các bộ điện đàm IR và sau thế chiến lần thứ hai đãtạo ra nhiều hệ thống điều khiến tên lửa không đối không, không đối dat, và đất đối không
2.2 Điều kiện hấp thục bức xạ hồng ngoại
Phương pháp phân tích theo phố hồng ngoại là một trong những kĩ thuật phân tíchrất hiệu quả Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phương pháp phố hồng ngoạivượt hơn những phương pháp phân tích cấu trúc khác (nhiễu xạ tia x, và cộng hưởng từ
10
Trang 22điện tử) là phương pháp này cung cấp thông tin về cấu trúc phân nhanh, không đòi hỏi các
phương pháp tính toán phức tạp
Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản : các hợp chất hóa học có khả năng hấp thụchọn lọc bức xạ hồng ngoại Sau khi hấp thụ các bức xạ hong ngoại, các phan tử của cáchợp chất hóa học đao động với nhiều vận tốc dao động và xuất hiện đải phô hấp thụ gọi làphé hấp thụ bức xạ hồng ngoại
Các phổ khác nhau có mặt trong hồng ngoại tương ứng với những nhóm chức năng đặc trưng và các liên kết có trong phân tử hợp chất hóa học Bởi vậy phổ hồng ngoại của
một hợp chất hóa học coi như “đấu vân tay”, có thé căn cứ vào đó dé nhận dạng chúng
Phổ hap thụ hồng ngoại là phố đao động quy vì khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại thì
cả chuyền động dao động và chuyên động quay đều bị kích thích Bức xạ hồng ngoại có
hấp thụ bức xạ hồng ngoại, phân tử đó phải đáp ứng các yêu cầu sau:
s* Độ dài sóng chính xác của bức xa:
Một phân tử hấp thụ bức xạ hồng ngoại chỉ khi nảo tần số đao động tự nhiên củamột phan tử (tức là các nguyên tử hay các nhóm nguyên tử tạo thành phân tử đó) dao độngcùng tần số của bức xạ tới
Vi dụ: Tần số dao động tự nhiên của phân tử HCL là 8,7.1013 s1
_ 3 “|
vr 8,710 ————=?289cm
(3109.
11
Trang 23Thực nghiệm cho thấy răng khi cho các bức xạ hồng ngoại chiếu qua mẫu HCI và
phân tích bức xạ truyền qua bằng một quang phô kế hồng ngoài, người ta nhận thấy rằng
phần bức xạ có tần số 8,7.1013 s1 đã bị hấp thụ, trong khi các tần số khác được truyền qua.
Vậy tần số 8,7.10'3 s! là tần số đặc trưng cho phân tử HCL Sau khi hap thụ bước sóng
chính xác của bức xạ hồng ngoại (năng lượng bức xạ hồng ngoại đã bị tiêu tốn) phân tửdao động có biên độ tăng lên Điều kiện này chỉ áp dụng chặt chẽ cho phân tử thực hiện
chuyền động dao động điều hòa.
“+ Lưỡng cực điện:
Một phần tử chỉ hấp thụ bức xạ hồng ngoại khi nào sự hấp thụ đó gây nên sự biếnthiên momen lưỡng cực của chúng Một phần tử được gọi là có lưỡng điện từ khi ở cácnguyên tử thành phan của nó có điện tích (+) và điện tích (-) rõ rệt
Khi phân tử lưỡng cực được giữ trong một điện trường (như khi phân tử được giữ trong một dòng IR), điện trường đó sẽ tác động các lực lên các điện tích trong phân tử Các
điện tích ngược nhau sẽ chịu các lực theo chiều ngược nhau, điều đó sẽ dẫn đến sự táchbiệt hai cực tăng hoặc giảm Vì điện trường của bức xạ hồng ngoại làm thay đổi độ phâncực của chúng một cách tuần hoàn, khoảng cách giữa các nguyên tử tích điện của phân tửcũng thay đôi một cách tuần hoàn
Khi các nguyên tử tích điện này đao động, chúng hấp thụ bức xạ hồng ngoại Nếuvận tốc dao động của các nguyên tử tích điện trong phần tử lớn, sự hấp thụ bức xạ mạnh
sẽ có đám phổ hấp thụ mạnh, ngược lại nếu vận tốc dao động của các nguyên tử tích điệntrong phân tử nhỏ, đám phố hap thụ hồng ngoại yếu Theo điều kiện này thì các phan tử có
2 nguyên tử giống nhau sẽ không xuất hiện phổ dao động Vi dụ Oa và Na không xuất hiệnphố hap thụ hồng ngoại Đó cũng là một điều may mắn, nếu không người ta phải loại bỏhết không khí ra khỏi máy quang phô kế hồng ngoại Tuy nhiên trong không khí có CO2
và hơi nước (H20) có khả năng hap thụ tia hồng ngoại nhưng có thé được khác phục bằngthiết bị thích hợp
12
Trang 242.3 Cơ sở lý thuyết về dải bước sóng của chất béo
Absorbance (log IVR)
Wavelength (nm)
Hình 2 1: Biểu đồ ti lệ hấp thu của 2 loại xúc xích Chorizo và Salchichon trong dải bước sóng 400 — 2500 nm
Hình trên là một biéu đồ về độ hap thụ ở các dải bước sóng visible (khả kiến) vàNIR trên 2 mẫu xúc xích Chorizo và Salchichon [9] Có thé thay rằng các thành phần hữu
cơ trong 2 loại xúc xích này tương tác với dai bước sóng từ 400 — trên 2000 nm Các điểm
mà tại đó độ hấp thụ của 2 loại xúc xích nay đạt cực tri là 460 nm, 984 nm, 1210 nm, 1452
nm, 1726 nm, 1760 nm, 1938 nm, 2308 nm và 2348 nm Tuy nhiên với các bước sóng xung
quanh 460, bước sóng này tương tác mạnh với tính chất màu sắc của mẫu nên nhóm không
sử dụng những kênh bước sóng trong phạm vi quanh 460 này Với những bước sóng trên
1000nm nhóm nghiên cứu gặp khó khăn trong việc tiếp cận các loại cảm biến có thé thu
được bước sóng trong phạm vi này, điều này cũng là một khó khăn và tạo nên những thách
thức lớn hơn bởi nhóm không có nhiều sự lựa chọn bước sóng Trên cơ sở đó nhóm sẽ chọn
ra các mức bước sóng phù hợp dé áp dụng trong dé tài này từ 600 — 1000 nm, những bướcsóng này có ý nghĩa hơn trong việc xác định nồng độ chất béo bởi đây là những bước sóngchất béo có độ hấp thụ tương đối
13
2500
Trang 252.4 Cơ sở lý thuyết về các giao thức và thành phần trong hệ thống trong hệ thống
2.4.1 Raspberry 4 pi
2.4.1.1 Giới thiệu raspberry pi 4
Raspberry Pi là từ để chỉ các máy tinh bo mạch đơn (hay còn gọi là máy tính nhúng)kích thước chỉ băng một thẻ tín dụng, được phát triển tại Anh bởi Raspberry Pi Foundationvới mục đích ban đầu là thúc day việc giảng dạy về khoa học máy tính cơ bản trong cáctrường học và các nước đang phát trién
2.2.1.2 Ưu điểm của Raspberry Pi
Raspberry Pi rat dé sử dung vì nó là một máy tinh rat nhỏ Bat ky giải pháp nào yêu
cầu phần cứng với hệ điều hành đều có thể sử dụng RPi và việc sử dụng nó phổ biến trong các giải pháp tự động cho tự động hóa gia đình, trợ giúp trong hệ thống mạng và vô số ứng
dụng khác.
Ưu điểm chính của RPi là nó là một máy tính bỏ túi và rất rẻ Bạn có toàn bộ hệ thốngLinux và bạn có thể phát triển bên trong giống như phát triển trên bat kỳ máy tính xách tayhoặc máy tính để bàn truyền thống nào
- Dễ sử dụng
- Họ có một hệ điều hành, với tất cả những lợi thế mà điều này mang lại
- Gia thành rẻ
- Kich thước nhỏ
- Chung có các chân đầu vào / đầu ra và chúng cũng có thể được kết nối với các thành
phần điện tử khác, chăng hạn như cảm biến, đèn LED, v.v
14
Trang 26GPIO24 ID_SD and ID_SC PINS:
GPIO25 These pins are reserved for HAT ID EEPROM.
GPIO16.
GPIO20, GPIO21
DO NOT USE these pins for anything other than attaching an I2C ID EEPROM Leave unconnected if ID EEPROM not required.
Trang 27- Tuy chon RAM 1, 2 và 4 Gigabyte LPDDR4
- Giai ma phan cứng H.265 (HEVC) (lên đến 4Kp60)
- Giải mã phan cứng H.264 (lên đến 1080p60)
- _ Đồ họa 3D VideoCore VI
- H6 trợ đầu ra hiển thị HDMI kép lên đến 4Kp60
Interfaces:
- Mang LAN wireless 802.11 b/g/n/ac
- Bluetooth 5.0 với BLE
- 1xSDCard
-_ Công 2xmicro-HDMI hỗ trợ màn hình kép lên đến độ phân giải 4Kp60
- 2xUSB2ports
- 2xUSB3ports
- Céng Ethernet 1xGigabit (hỗ tro PoE với PoE HAT bồ sung)
- _ Công camera IxRaspberry Pi (MIPI CSI 2 làn)
- _ Công hiển thị 1xRaspberry Pi (MIPI DSI 2 làn)
- 28x người dùng GPIO hỗ trợ các tùy chọn giao diện khác nhau:
Trang 28Raspbian là một hệ điều hành máy tính dựa trên Debian cho Raspberry Pi Có một
số phiên bản của Raspbian bao gồm Raspbian Stretch và Raspbian Jessie Từ năm 2015,
nó đã được Raspberry Pi Foundation chính thức cung cấp như là hệ điều hành chính cho
gia đình máy tính bang don Raspberry Pi Raspbian được tao ra bởi Mike Thompson va
Peter Green như một dự án độc lập Ban dựng ban đầu được hoàn thành vào tháng 6 năm
2012 Hệ điều hành vẫn đang được phát triển tích cực Raspbian được tối ưu hóa cao chocác CPU ARM hiệu suất thấp của dòng Raspberry Pi
VNC (Virtual Network Computing) là một công nghệ kĩ thuật dùng dé chia sẻ giao
diện màn hình từ xa (remote desktop sharing) VNC sẽ giúp người dùng hiển thị được màn
hình của máy tính hoặc hệ thống ở xa ngay trên máy tính local của người dùng và có théđiều khién thao tác qua kết nói mạng Rất tiện lợi cho những người quản tri viên di xa, có
thể truy cập màn hình máy tính từ xa dé quản lý khi đang du lịch chăng hạn Trong đề tài
17
Trang 29này chúng tôi dùng VNC để truy cập vào hệ điều hành trên raspberry pi dé tiến hành lậptrình cho hệ thống.
VNC hoạt động theo cơ chế client/server và sử dụng giao thức VNC Giao thứcVNC khá đơn giản, giao thức này chỉ phục vụ một mục đích duy nhất đó là truy cập kênhgiao diện đồ hoạ của máy tính người dùng từ xa qua mạng
Giao thức VNC được thiết kế dựa trên ý tưởng của Remote Frame Buffer (RFB).VNC Client (viewer) sẽ chia sẻ các input như (ban phim, di chuyên chuột, và click chuột)
Hình 2 5: Kết nối Raspberry Pi 4 với máy tính bang VNC
- Công cụ Putty:
18
Trang 30PuTTY được hiểu là phần mềm sử dụng dé điều khiển server thông qua mạng
internet, Nó hỗ trợ nhiều giao thức mạng, bao gồm SCP, SSH, Telnet, rlogin PuTTY ban
đầu được viết dành riêng cho hệ điều hành Windows, nhưng hiện nay nó đã được viết chonhiều hệ điều hành khác như Unix, hệ điều hành MacOS, Symbian, Windows Mobile vàandroid PuTTY không phải chữ viết tắt nào trong tiếng anh PuTTY được sử dụng dé điềukhiển VPS
PuTTY được viết và được duy trì chủ yếu bởi Simon Tatham và hiện đang là phầnmềm phiên bản beta
Tinh năng:
PuTTY hỗ trợ nhiều biến thé trên "các thiết bi đầu cuối" từ xa an toàn, và cung cấpcho người dùng trình điều khiến các SSH với khóa mã hóa, các giao thức, thuật toán mã
hóa thay thế như 3DES, Arcfour, Blowfish, DES, và khóa công khai xác thực Các lớp giao
tiếp mạng hỗ trợ IPv6, và các giao thức SSH hỗ trợ các chương trình nén openssh bị trìhoãn Nó cũng có thé được sử dụng với các kết nối công nối tiếp trong mang LAN
PuTTY đi kèm với dòng lệnh SCP và SFTP khách hang, được gọi là "PSCP" và
"psftp" tương ứng, và Plink, một công cụ kết nối đòng lệnh, được sử dụng cho các phiên
Trang 31Hình 2 6: Bóng đèn halogen Philips
Đèn có thé phát xạ ra các bước sóng trong dai từ 350 — hơn 3000 nm [10] Dai bước
sóng này bao gồm các trị số bước sóng mà các phân tử hữu cơ trong các sản phẩm từ thịt
có tỉ số hấp thụ cao (Mục 2.3)
20
Trang 32Relative Intensity
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Wavelength (nm)
Hình 2 7: Dai bước sóng đèn halogen có thé tạo ra
Hình trên là biéu do về dai bước sóng mà bóng đèn halogen có thê phát với dải bước
sóng từ 300 — hơn 3000 nm, dải bước sóng này bao gôm cả phân đoạn 400 — 1000 nm mà nhóm áp dụng được nêu ở mục 2.3
2.4.3 Sensor AS7265x
2.4.3.1 Giới thiệu về AS7265x
Chipset AS7265x bao gồm ba thiết bị cảm biến AS72651 với khả năng chính, AS72652 vàAS72653 Các cảm biến đa quang có thé được sử dụng dé xác định quang phô trong phạm
vi từ khả kiến đến NIR Mỗi thiết bị trong số ba thiết bị cảm biến đều có 6 bộ lọc quanghọc độc lập trên thiết bị có phan ứng quang phổ được xác định trong phạm vi từ 410nmđến 940nm với FWHM là 20nm AS72651, kết hop voi AS72652 (phan ứng quang phô từ560nm đến 940nm) và AS72653 (phan ứng quang phô từ 410nm đến 535nm) tạo thành bộchip cảm biến đa phô 18 kênh AS7265x
21
Trang 332.4.3.2 Ưu điểm của AS7265x
Bảng 2: Uu điểm của AS7265x
Giải pháp thiết lập chip quang phổ 18
kênh nhỏ gọn
Bộ 3 chip bao gom thiét bi chinh cung cap
18 kênh hiên thi và NIR từ 410nm đên
940nm, mỗi kênh có FWHM 20nm
Giao thức giao tiếp Uart hoặc I2C
Bộ lọc khả kiến được thực hiện bởi bộ lọc
nhiều silicon
Không cân bô sung thêm các tín hiệu khác
Khả năng truy cập với bộ kĩ thuật sô ADC
16 bit
Trình điều khiên LED có thể lập trình
2.7V tới 3.6V cho giao thức I2C
Gói nhỏ, mạnh mẽ, với khẩu độ tích hợp Gói LGA 20 chân 4,5mm x 4,7mm x
2,5mm -40 ° C dén 85 ° C pham vi nhiét
độ
22
Trang 35AS72651, 6-Channel Spectral Response
Hình 2 10: Độ nhạy của cảm biến AS72651 với các dai bước sóng
Bên trên là độ biêu đô về độ nhạy của cảm biên AS72651 Cảm biên này có sự phản hoi tương đôi cao đôi với các bước sóng kênh R, S, T, U, V, và W tương ứng với 610nm,
680nm, 730nm, 760nm, 810nm và 860nm.
Bang 3: Đặc tinh quang hoc của cảm biến AS72651
Symbol | Parameter Test Channel | Min | Typ | Max Unit
Condition (nm)
R Channel R Soi dét 610 35 count/( W/cm?)
S Channel S Sợi đốt 680 35 count/(u W/cm?)
T Channel T Soi đốt 730 35 count/(u W/cm?)
U Channel U Soi dét 760 35 count/(u W/cm?)
V Channel V Sợi đốt 810 35 count/(u W/cm?)
W Channel W Sợi đốt 860 35 count/(u W/cm?)
24
Trang 36FWHM | Full Width 20 nm
Half Max Wacc | Wavelength +10 -10 nm
Accuracy dark Dark GAIN = 5 counts
Channel 64 Counts tint
= 165 ms
AFOV Average T amp +20.5 deg
Field of = 25°C View
Bang trên chứa các giá trị đặc tính quang hoc của AS72651 Phan Test Condition có đề cậptới việc cảm biến này hoạt động tốt đối với môi trường của đèn sợi đốt, trong đề tài nàynhóm chọn bóng đèn halogen (mục 2.4.2) phù hợp với tính chất này của cảm biến Kết hợpcùng những phân tích về bước sóng áp dung trong dé tài này (mục 2.3), đối với cảm biến
này, nhóm chon 5 bước sóng ở kênh S, T, U, V, và W tương ứng 680nm, 730nm, 760nm, 810nm và 860nm.
25
Trang 37wñ tÐÔ 0® © Gi + nà h Œ ñ e (Ô CÔ O CjI 6ñ tì h Ơa HH CV s Ô 0 G ä m hà h TON €6 D0 OVA
mm m “+ s tet + #€ Lư th th n (Ð (Ô (Ô (Ô (ĐÔ (Ô Bm mm h h @ @ @ @ 0œ @ G Ca ñãaG@ G
Wavelength (A, nm)
Hình 2 II Độ nhạy của cảm biến AS72652 đối với các dải bước sóng
Bên trên là độ biêu đô về độ nhạy của cảm biên AS72651 Cảm biên này có sự phản hoi tương đôi cao đôi với các bước sóng kênh G, H, I, G, K, và L tương ứng với 560nm, 585nm, 645nm, 705nm, 900nm và 940nm.
Bang 4: Đặc tính quang học của cám biến AS72652
Symbol | Parameter Test Channel | Min | Typ | Max Unit
Trang 38AFOV Average T amp +20.5 deg
Field of = 25°C View
Bang trên chứa các giá tri đặc tính quang hoc cua AS72652 Từ bang này va những phan
tích trong mục 2.3, nhóm đã chọn ra 4 kênh bước sóng của cảm biến này gồm kênh I, J, K
va L tương ứng 645nm, 705nm, 900nm và 940nm.
27
Trang 39Hình 2 12: Độ nhạy của cam biến AS72653 đối với các dải bưóc sóng
Bên trên là độ biéu đồ về độ nhạy của cảm biến AS72653 Cảm biến này có sự phản hồi
tương đối cao đối với các bước sóng kênh A, B, C, D, E và L tương ứng với 410nm, 430nm,
Trang 40E Channel E 5600K 510 35 count/(u W/cm?)
F Channel F White 535 35 count/(u W/cm?)
FWHM | Full Width 20 nm
Half Max Wacc | Wavelength +10 -10 nm
Field of
View
Với những phân tích trong mục 2.3 chỉ ra rang với các bước sóng trong phạm vi 460nmchỉ phản ánh về màu sắc của mẫu, chính vì vậy nhóm quyết định không dùng những bướcsóng trong cảm biến AS72653 này Nhóm chỉ sử dụng 2 cảm biến chính là AS72651 và
AS72652.
29