Lisser un signal analogique

Lors de l’acquisition d’un signal analogique en provenance d’un capteur, les valeurs sont souvent très fluctuantes, et ces fluctuations ne sont pas toujours significatives : ce sont des bruits, des parasites, des vibrations, voire des erreurs de mesure ou de communication …

Afin de garantir la stabilité du système il est alors nécessaire de lisser ces valeurs.

Différentes méthodes de lissage peuvent être employées …

Moyenne glissante

Principe

Moyenne glissante sur 4 valeurs consécutives d’une série

C’est une moyenne calculée tour à tour sur N valeurs consécutives d’une série de valeurs : pour chaque échantillon de mesure, on calcul la moyenne des N-1 échantillons précédents et de l’échantillon courant :

Programme

Sans bibliothèque :

/*
  Lissage : moyenne glissante
  source : http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Smoothing
*/


// Définition du nombre d'échantillons
// pour le calcul de la moyenne glissante
const int nEchantillons = 20;

int echantillon[nEchantillons];    // un tableau pour stocker les échantillons lus
int indice = 0;                    // l'indice de l'échantillon courant
float total = 0;                   // la somme des échantillons mémorisés
float moyenne = 0;                 // la moyenne des échantillons mémorisés

int inputPin = A0;

void setup() {
  // Initialisation du port série
  Serial.begin(9600);
  // On remplit le tableau d'échantillons avec des 0
  for (int i = 0; i < nEchantillons; i++) {
    echantillon[i] = 0;
  }
}

void loop() {
  // Soustraction de l'echantillon précédent
  total = total - echantillon[indice];
  
  // Lecture du capteur
  echantillon[indice] = analogRead(inputPin);
  Serial.print(echantillon[indice]);
  
  // Ajout du dernier echantillon
  total = total + echantillon[indice];
  
  // Incrémentation de l'indice
  indice++;
  // si on est à la fin du tableau ...
  if (indice >= nEchantillons) {
    // ...retour au début
    indice = 0;
  }

  // calcul de la moyenne
  moyenne = total / nEchantillons;


  Serial.print(",");
  Serial.println(moyenne);
  delay(1);
}

Source : http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Smoothing

Avec la bibliothèque RunningAverage :

/*
  Lissage : moyenne glissante
  source : https://github.com/RobTillaart/Arduino/tree/master/libraries/RunningAverage
*/

#include "RunningAverage.h"

RunningAverage MoyGliss(20);  // objet "Moyenne Glissante" avec nombre d'échantillons pour le calcul
int compteur = 0;             // un compteur d'échantillons
float moyenne = 0;            // la moyenne glissante des échantillons

int inputPin = A0;

void setup(void) 
{
  // Initialisation du port série
  Serial.begin(9600);
  // Initialisation de l'objet "Moyenne Glissante"
  MoyGliss.clear();
}

void loop(void) 
{
  // Lecture du capteur
  int echantillon = analogRead(inputPin);
  
  // Ajout de l'échantillon à l'objet "Moyenne Glissante"
  MoyGliss.addValue(echantillon);
  
  // Récupération de la moyenne glissante
  moyenne = MoyGliss.getAverage();
  
  // Affichage des résultats
  Serial.print(echantillon);
  Serial.print(",");
  Serial.println(moyenne);
  
  // Incrémentation du compteur
  compteur++;
  // Effacement de l'historique pour éviter les débordements
  if (compteur == 300)
  {
    compteur = 0;
    MoyGliss.clear();
  }
  
  delay(1);
}