Хочу собрать фазовый лазерный дальномер. Дальность около пары метров, а точности в 1 сантиметр. В качестве теоретической основы использую эту статью - http://habrahabr.ru/post/213749/. Такой дальности и точности автор статьи практически достиг, так что требования реальные. Однако в его схеме не нравится долгое время измерения, я бы хотел его значительно уменьшить. Автор оригинальной статьи вместо аналогового гетероодина использует полностью цифровую обработку сигнала и поэтому у него уходит много времени на кучу усреднений и цифровых фильтров. Я же хочу сделать более аналоговую схему и таким образом надеюсь сократить время замеров до миллисекунд (а мне нужно именно такое время - я хочу крутить дальномер шаговым двигателем и составлять 2D карту местности для робота).
Насколько я понимаю, то что мне нужно, очень и очень похоже на гетероодинный радиоприёмник, так что тут должно быть много людей с нужными знаниями (сам я больше занимаюсь всё же цифровой техникой, поэтому имею некоторые пробелы в знаниях, которые нужно заполнять).
Итак, что мне нужно: кварцованный генератор на две частоты - 20 МГц и на чуть большую (допустим, 20,01 МГц, в принципе не особо принципиально, главное, чтобы ПЧ была в районе 10-20 кГц). Первой частотой буду управлять мощным транзистором, который будет управлять лазером (кстати, какой мощности мне хватит? не хочу чтобы дальномер был опасным, поэтому нужна минимальная мощность при которой получится такая дальность и точность). Затем будет фотодиод, предварительный усилитель для него. Два смесителя частот - первый смешивает две частоты с генераторов, второй частоту с генератора 20,01 МГц и частоту с фотодиода. На выходе я получу два канала по 10 кГц (или сколько будет разница частот). Между ними нужно замерить сдвиг фаз. Пока есть идея взять операционный усилитель (на низкую частоту есть много вариантов с очень малыми искажениями) и использовать его для нахождения разности сигналов (благо схемы есть). А затем нужно лишь узнать максимальную амплитуду разности, что даст нам однозначную информацию о сдвиге фаз. Например, с помощью диода и конденсатора на выходе ОУ (в таком случае конденсатор по сути сохранит максимальную амплитуду разности, которую можно совершенно не спеша замерить с помощью АЦП, перед замером МК будет разряжать конденсатор для того, чтобы результат прошлого замера не повлиял).
Некоторые схемы легко гуглятся или придумываются самостоятельно, другие нет. Пока меня больше всего интересует генераторы частот и смесители, остальное вроде проще (хотя бы тем, что там уже не ВЧ). Я нашёл схему генерации с помощью кварца, а также сдвига частоты кварца с помощью конденсатора, однако осталась несколько вопросов:
1) Для генерации частот собираюсь использовать такую схему: http://vvs.kaluga.org/radiopriem/34-kva ... rator.html - она же подойдёт для гетеродина? Можно ли в ней использовать транзистор BC547C? Можно ли ей сразу на выход подключить транзистор и управлять лазерным диодом или нужны дополнительные каскады усиления?
2) Как рассчитать какой конденсатор поставить последовательно с кварцем, чтобы сдвинуть частоту на 10 кГц?
3) Если я сделаю 3 раздельных платы - генератор 20 МГц + усилитель для лазера, фотодиод + входной усилитель, генератор 20,01 МГц + два смесителя + детектор сдвига фаз, и каждую из них помещу в свою экранирующую коробочку (разумеется, схемы будут иметь общее питание и соединены проводами, где надо), то этого будет достаточно для того, чтобы не бояться наводок?
И ещё хотелось бы простой, но надёжной схемы смесителя частот.
P.S.: Купить готовый дальномер не предлагать.
Насколько я понимаю, то что мне нужно, очень и очень похоже на гетероодинный радиоприёмник, так что тут должно быть много людей с нужными знаниями (сам я больше занимаюсь всё же цифровой техникой, поэтому имею некоторые пробелы в знаниях, которые нужно заполнять).
Итак, что мне нужно: кварцованный генератор на две частоты - 20 МГц и на чуть большую (допустим, 20,01 МГц, в принципе не особо принципиально, главное, чтобы ПЧ была в районе 10-20 кГц). Первой частотой буду управлять мощным транзистором, который будет управлять лазером (кстати, какой мощности мне хватит? не хочу чтобы дальномер был опасным, поэтому нужна минимальная мощность при которой получится такая дальность и точность). Затем будет фотодиод, предварительный усилитель для него. Два смесителя частот - первый смешивает две частоты с генераторов, второй частоту с генератора 20,01 МГц и частоту с фотодиода. На выходе я получу два канала по 10 кГц (или сколько будет разница частот). Между ними нужно замерить сдвиг фаз. Пока есть идея взять операционный усилитель (на низкую частоту есть много вариантов с очень малыми искажениями) и использовать его для нахождения разности сигналов (благо схемы есть). А затем нужно лишь узнать максимальную амплитуду разности, что даст нам однозначную информацию о сдвиге фаз. Например, с помощью диода и конденсатора на выходе ОУ (в таком случае конденсатор по сути сохранит максимальную амплитуду разности, которую можно совершенно не спеша замерить с помощью АЦП, перед замером МК будет разряжать конденсатор для того, чтобы результат прошлого замера не повлиял).
Некоторые схемы легко гуглятся или придумываются самостоятельно, другие нет. Пока меня больше всего интересует генераторы частот и смесители, остальное вроде проще (хотя бы тем, что там уже не ВЧ). Я нашёл схему генерации с помощью кварца, а также сдвига частоты кварца с помощью конденсатора, однако осталась несколько вопросов:
1) Для генерации частот собираюсь использовать такую схему: http://vvs.kaluga.org/radiopriem/34-kva ... rator.html - она же подойдёт для гетеродина? Можно ли в ней использовать транзистор BC547C? Можно ли ей сразу на выход подключить транзистор и управлять лазерным диодом или нужны дополнительные каскады усиления?
2) Как рассчитать какой конденсатор поставить последовательно с кварцем, чтобы сдвинуть частоту на 10 кГц?
3) Если я сделаю 3 раздельных платы - генератор 20 МГц + усилитель для лазера, фотодиод + входной усилитель, генератор 20,01 МГц + два смесителя + детектор сдвига фаз, и каждую из них помещу в свою экранирующую коробочку (разумеется, схемы будут иметь общее питание и соединены проводами, где надо), то этого будет достаточно для того, чтобы не бояться наводок?
И ещё хотелось бы простой, но надёжной схемы смесителя частот.
P.S.: Купить готовый дальномер не предлагать.
