Хочу попробовать сделать небольшой фазовый светодальномер. Почитал про них пару книг, попытки других людей собрать. В вкратце опишу суть устройства. Светодиод, либо лазер модулируется амплитудой генератором ВЧ на 15 мГц испуская узкий луч. Отраженный сигнал от стены принимается линзой и фотодиодом и усиливается (так понимаю нужен усилитель с автоматич. регулировкой усиления и учетом сдвига фазы на разных усилениях?) далее есть два сигнала. Сигнал от генератора высокой частоты и принятый усиленный сигнал от стены идут на фазометр.
Измеряя фазу сигнала получаем расстояние до 10 метров. Точность замера зависит от точности фазометра.
Возник вопрос, как измерять фазу?
Итого наверно самый важный вопрос в этой схеме: Как поточней в цифровой форме замерять разность фазы двух 15 мГц сигналов, первый из которых сильный, и гуляет по амплитуде ( взят напрямую из схемы), второй очень слабый и сильно гуляет по амплитуде.
Я так понимаю для обеих сигналов нужны два усилителя с автоматич регулировкой усиления? Но фазы могут уплыть от разных усилителей и коэф. Усиления. Может подавать оба сигнала(очень разной амплитуды) на один фотодиод оптически, а после усилителя с АРУ и наверно компаратора будут прямоугольные импульсы разной длительности? Но все это на 15 мГц. Возможно ли смешать на одном фотодиоде 3 оптических сигнала( чтобы не запускать ВЧ в схему приема)?Например первый сигнал ВЧ сильный, второй очень слабый принятый, третий 14,9 мГц гетеродинирования( читал фазометры любят низкие частоты)?
Как попроще, и правильней сделать? Что будет лучше прямоугольник либо синус для фазометра, и какой его взять сюда? А дальше наверно поиск типовых схем( схема усилителя фотодиода с АРУ и учетом фазы, схема фазометра и т.д).
Быстродействующий усилитель сигнала фотодатчика думаю без регулировки усиления. Просто выставить КУ, чтобы работал достаточно надежно на макс. дистанции. Можно снабдить полосовым фильтром на 15МГц, чтобы помехи не усиливались. Цифровой фазовый детектор на элементах XOR. Он даст импульс по длительности равный разности фаз. Дальше длину его посчитать либо микроконтроллером либо ПЛИС. Но ПЛИС или быстрая логика думаю будет лучше т.к. импульсы на такой частоте весьма короткими получаются.
Только-то вник в суть книги, нужна точность лучше 0.1 градус для 360 град. Выходит для 15 МГц 1 градус точности это отсчет 360*15=5,4ГГц Для желательных 0.1 градус точности, 360/0.1=3600 значений, 15МГц*3600=54 ГГц Выходит без гетеродинирования никак?
Давно читал. Первое что сделал это погуглил готовое и ничего… Был еще реверс инжиниринг готового дальномера Бош 8 метров 40 замеров/сек. Хотелось бы порядка 5 000 000 замеров/сек для сканера 360 градусов. Чем больше помалу вникаю в это дело, тем больше склоняюсь что фазовый дальномер не потянет наверно такую скорость, остаеться триангуляционный, и схемы есть и прототипы. Хотя странно, вроде частоты по меркам 2014 года никакие, и всеравно нет образцов готовых, жаль гуру тема не интересна, а аматоры утонут в литературе + нет опыта…Оказывается первый дальномер был в 1936 году, думал на микросхемах 2014 можно легко повторить не дорогой и довольно точный. Да и пару человек пыталось сделать, но облом.А другие в унизительной форме говорят что там вообще радиозвонок пару деталей инвертор и интегратор вот и все, но это слова. А те кто делал в железе, как вы кинули ссылку с хабра, обломались на 2 метрах и 0.5 сек замера. Хотя по идее фазовые должны в реальном времени считать расстояние точней триангуляционных.
А существуют ли способы замера фазы на 15 МГц при точности 0.1 градус при частоте измерений 5 МГц?
Т.е фаза каждого колебания ВЧ сигнала, выходит для 12 бит это 180 мегабит данные? Или хотя бы каждые 3 колебания, это для 12 бит - это 60 мегабит\сек данные. По-моему утопия…Хотя наверно реально для Гуру, и скорости такие не фантастика. По идее мгновенный замер фазы возможен только в аналоговом сигнале, т.к на счет импульсов нет времени и быстродействия на таких частотах. По идее наверно нужно два отдельных канала с аналоговым сигналом, одинаковой амплитуды и формы, а замер фазы это проход через ноль
Открыта удобная площадка с выгодными ценами, поставляющая весь ассортимент продукции, производимой компанией MEAN WELL – от завоевавших популярность и известных на рынке изделий до новинок. MEAN WELL.Market предоставляет гарантийную и сервисную поддержку, удобный подбор продукции, оперативную доставку по России.
На сайте интернет-магазина посетители смогут найти обзоры, интересные статьи о применении, максимальный объем технических сведений.
Продукция MOSO предназначена в основном для индустриальных приложений, использует инновационные решения на основе более 200 собственных патентов для силовой электроники и соответствует международным стандартам. LED-драйверы MOSO применяются в системах наружного освещения разных отраслей, включая промышленность, сельское хозяйство, транспорт и железную дорогу. В ряде серий реализована возможность дистанционного контроля и программирования работы по заданному сценарию. Разберем решения MOSO
подробнее>>
Без гетеродинирования можно применить ФАПЧ как в петлевых синтезаторах. Разности фаз будет соответствовать напряжение ошибки с выхода детектора, которое подаётся на вход ГУН. Т.е. к примеру сначала мы подаём эталонный сигнал, ждём пока устаканится ФАПЧ, делаем замер. Потом тоже самое с принятым сигналом. Разность фаз - дельта напряжения, котору можно померить доступным низкоскоростным микроконтроллером с АЦП. Но т.к. ФАПЧ имеет задержки, то для очень быстрых измерений такая методика не пойдёт. Большой скорости реально добиться если напрямую оцифровать сигнал с усилителя фотодетектора и далее его фильтровать и детектировать сигнальным процессором/ПЛИС. Достать все детали и не разориться и собрать воедино на коленке сейчас вполне реально. Только там начинается реальная математика.
Речь наверное идёт про сдвиг фазы между 2-мя сигналами. Засечь момент перехода через 0 в нужную сторону одного сигнала, начать считать время, засечь момент перехода через 0 второго сигнала в ту же сторону, оставновить счётчик. Хоть на каждом периоде сигнала 15 МГц можно делать (можно и чаще). Только для точности 0,1 градус понадобится генератор и счётчик с частотой в 3600х15 МГц = 54 ГГц. Если измерять в течении 3-х периодов (как раз требуемые 5 МГц) то частота будет в 3 раза меньше, всего 18 ГГц. На практике частота должна быть ещё выше, т.к. методическая погрешность может достигать 2 дискрета счётчика, а ведь будут и другие составляющие погрешности. Так что способ-то есть, но реализация под вопросом. Мне известно о существовании серийно выпускаемых м/с ЭСЛ делителей с частотой работы до 14 ГГц но одними делителями тут не обойтись.
Пересчитал на более адекватный уровень и намного медленней, точность фазы тогда 0.5 градуса, 12 битное число, это 196 Мгц импульсы для счета фазы, вроде для ПЛИС реально а может есть другие варианты?
“Лидар IBМ использует простой аналоговый фазовый дискриминатор непрерывного действия и имеет высокую угловую разрешающую способность, на практике ограниченную только быстродействием процессора” В самом низу, Системы машинного зрения. https://ru.wikipedia.org/wiki/Лидар И это 94 год, неужели нельзя сделать такое сегодня? “использует простой аналоговый фазовый дискриминатор непрерывного действия” Не подскажете что это за фазометр такой?Схемы?
Есть вроде метод проще, хоть и грубей, зато вроде реальный и не дорогой по идее. “использует простой аналоговый фазовый дискриминатор непрерывного действия” Гляньте плз пост viewtopic.php?f=3&t=107460
Скорее всего речь идёт об перемножении сигналов. Можно начать с упрощённого варианта на одном ключе (работает в диапазоне 0-180 градусов) или собрать схему на триггерах такую или такую - идея одна и та же. Но теперь надо измерять полученное напряжение с достаточной точностью, да и постоянная времени фильтра не нулевая. И чем шире будет полоса фильтра, тем больше будет шумов. Что-то на форуме популярны дальномеры стали.
Не совсем ясно, причем здесь привязка к 15 мгц. Лазерный дальномер ( конкретнее, цифровая его часть ) делается из наблюдения за распостранением света - ок. 300 т.км в 1 сек, т.е. за 1 нс свет ( он же электрический сигнал ) идет 33 см. Например, импульс продетектировался приемником спустя 10 нс после выдачи лазерным диодом - получаем примерную длину хода ( туда и обратно ) = 3, 3 метра. ( Или по прямой - 165 см. ). Цифровые дальномеры выпускались в СССР примерно с 1960 г. - на основе грузовичка с отапливаемой будкой. Результат выводился на ИН-1 - в метрах. Основное применение - армейское ( для стрельб ). Конкретней, можно просто измерять время между выдачей импульса, и его приходом на детектор ( условно ). Если собирать на импортной комплектухе - можно взять счетчики, извесные в СССР как КР531ИЕ17 ( 74F169 ), соединить парочку-тройку последовательно, при инициализации записывать в них значение прекоррекции счета ( т.е. фактическую задержку излучателя и приемника ) и подавать счетный импульс 30 мгц - до момента, когда придет сигнал с фотодетектора. Точность отсчета - 33 нс, или 33нс х 33см = ( приблизительно ) 5 метров ( расстояние до мишени ). Если применять серию ЭСЛ, результат можно улучшить до 2-3 метров. Если правильную ПЛИС - до 1 - 1.5 метра ( ? ). Если позволяют размеры конструктива, точность можно существенно повысить и на стареньких советских ИС - сделать набор детектирующих узлов ( цепочкой ), соединив их отрезками коаксиального кабеля фиксированной длины ( например, по 33 см. ( эфф. ). Таким образом, можно недорогими средствами получить разрешение времени детектирования порядка 1 нс ( 33 см общего хода луча ).
Маньяк ИС, попытайся вникнуть в суть обсуждения: ТС ведет речь о фазовом измерении дальности а ты про импульсное измерение. Почитай, наконец, статью на хабре по приведенной в начале ветки ссылке - недоумений и убавится.
А есть лазеры выдающие импульс порядка 1 нс и не дорогие? По-моему это оптоволоконный лазер…
Маньяк ИС писал(а):
Основное применение - армейское
Времяпролетные методы нереально быстрые, думаю это только для очень дорогих микросхем. https://ru.wikipedia.org/wiki/Лидар#med ... ussian.gif А вообще не знаю почему в книгах отговаривают от времяпролетного метода. КР531ИЕ17- около 20 мгц счет? 74F169 90 Мгц Но как принять и сгенерировать наносекундный импульс света на фотодиод, похоже тут не хватит чувствительности, нужен фотоэлектронный умножитель? Вакуумный фотоэлемент?
Маньяк ИС писал(а):
соединить парочку-тройку последовательно
Походу и одного с головой, даже может от СССР.
bolek писал(а):
ТС ведет речь о фазовом измерении дальности
Любой ТС всегда за, если решение проще, думал фазовый проще. Но мне почему-то не вериться в наносекундные импульсы на практике…
bolek писал(а):
Есть частотная модуляция - там для демодуляции используется частотный детектор, есть фазовая модуляция - там фазовый детектор.
intern235: Тут или время или деньги. А чтобы еще и нормально работало... Я бы пожертововал деньгами, если не для "от скуки". А если от скуки - повторить проект с хабра.
P.S. С наносекундами лучше не связываться, не выйдет толку в простых условиях.
Странно, я искал светодальномеры…но даже не подумал тупо набрать дальномер Но там ТС хочет медленней и всего на 2 метра. Я уже написал там ссылки как и где и что, наверно это решит его задачу с готовыми схемами.
innokenty писал(а):
Скорее всего речь идёт об перемножении сигналов.
А мне кажется, разгадка находиться в самом названии. “использует простой аналоговый фазовый дискриминатор непрерывного действия” “Простой” значит скорей всего на пассивных элементах. “Аналоговый” значит не использует логику ТТЛ. “Дискриминатор” значит преобразующее изменение контролируемого параметра в напряжение например. Рис. 2. Вариант схемы фазового дискриминатора с доп. катушкой связи L3 http://www.radiolamp.ru/shem1/pages/181/
Вопрос философский: если учесть, что частота сигнала f является производной по времени от фазы сигнала f и, наоборот, фаза сигнала является интегралом по времени от частоты сигнала. Так что можно интегрированием или дифференцированием переходить от одного к другому. Я в связнЫх (радиоприемных) делах не силен: практическим проектированием и использованием не занимался, помню только по институтскому курсу радиоприемников. Возможно, про это лучше спросить в другом тематическом разделе viewforum.php?f=28
intern235: P.S. С наносекундами лучше не связываться, не выйдет толку в простых условиях.
Я тоже так думаю. Это для лабораторий. Хотя из интереса прикинул механический модулятор на вращающихся призмах для наносекундного импульса 100% модуляции
Схема замечательная. У меня даже есть в приёмнике фестиваль её реализация. Подозреваю что возможен существенный дрейф, из-за которого ухудшится распознавание малых фазовых сдвигов. И самое неприятное - чувствительность к амплитуде подаваемых сигналов. А быстродействующая АРУ сильно крутит фазу.
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 249
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения
Вход
Регистрация
Правила
FAQ
Поиск
