Modulerad fyrkant till sinus?

[Henry]

Har en ren fyrkantsvåg ej PWM men som har en fritt varierande frekvens upp och ner från 0 Hz upp till gissningsvis några fåtal kHz och det är den varierande överlagrande frekvensen jag vill ha omvandlad till hyfsad ren sinus som i sig kommer att ligga på en 1kHz som mest. Det hela är alltså starkt påminnande om vanlig FM modulering.

Dock är ju i detta fall bärvågsfrekvensen extremt låg och går inte långt ifrån hand i hand med den överlagrade frekvensen så att vid 0 input är bärvågsfrekvensen också 0 Hz men vid några kHz är den överlagrade frekvensen lägre men säg kanske några 100 Hz eller så.


Hade då först tankar på någon enkel FM demodulerings historia men dessa arbetar ju normalt med sinus som input och en mycket hög bärvågsfrekvens som således är lätt att filtrera bort och ta ut resten men som då säkerligen skapar problem med mycket låga bärvågsfrekvenser så detta går väl bort, så det står still vad jag kan använda för detta.

Vanliga filter och/eller någon opamp går ju att få ut sinus från fyrkant men när det skiljer så här pass i frekvens upp och ned lär det väl bli problem och förmodligen än mer när den överlagrade frekvensen skall tas ut?

Programmering av tex något IC eller dylikt är inte vägen jag vill gå utan jag hade tänkt mig något enkelt analogt för detta som rimligtvis borde fungera.

Någon som möjligen har insikter i demodulering och har något tips på vad som ev skulle kunna funka för detta?

[YD1150]

Hur blir det med en CMOS 4046 PLL krets som får låsa till signalen?

[xxargs]

Att gå från 0 Hz till ~ 1 kHz ger många oktaver i omfång, vilket gör lösning lågpassfiltrering svårhanterlig. - hur snabbt rör sig frekvens upp och ned ?? - det är också en faktor att räkna med då att hantera nära 0 Hz också gör att reaktionen vid förändring blir långsam.

Det går inte att sätta en offset så att lägsta frekvens är 10 eller 100 Hz?

Hur ren sinus skall du ha, 4046 har förvisso en VCO men knappast någon som ger sinus ut och filtreringsproblemet är kvar.

möjligen är att ta (styr)signalen till 4046:s interna VCO och styra en sinus-VCO och/eller en spänningsstyrd filter

kommer ihåg sedan länge sedan att det gick göra mycket skumt med OTA-operationsförstärkare som LM13700 när det gäller VCO, filter mm. - kanske kika i dess appnötter där...

[hcb]

Faslåsningsalternativet låter bra (men med xxargs' brasklapp).
Lock-in-förstärkare har PLLer med mycket brett omfång för referenssignalen, men de schema jag har över en sådan kan nog inte klassas som "enkel analog lösning".

[Icecap]

Som jag läser det är det två frekvenser i samma pulståg. Båda går ifrån 0 Hz och den ena går till ett par hundrade Hz medan den andra kan gå till ett par kHz. Det är den lägre frekvens som ska plockas ut och göras till sinus.

Steg ett är ju att separera frekvenserna, något som inte är helt trivialt. Jag ser för mig en hel del bearbetning i en µC men lyckas man med det är det inte så svårt att låta samma µC fixa sinusformen via en D/A-omvandlare.

[Henry]

Icecap: Helt rätt, detta är dock kanske lite mer avancerat än jag hade hoppats på. Mikroprocessorer är sedan inte min starka sida så mycket därför så långt som möjligt med analogt.

-----

En PLL kan ju ev vara en bra idé hade inte en tanke på det, trodde sedan inte heller att de kunde låsa mot så låg frekvens när det var blandat med nästan samma frekvens, det var intressant om möjligt.

Tja det hade ev gått som så att sätta en lägsta på säg 10 eller 100 Hz Hz men det finns tyvärr en risk för 0 Hz men i så fall korta tider. Frekvensen ändrar sig inte snabbt alls det handlar om i runda drag mellan 0 - 5 ggr i sekunden.

Kollade på nämnda kretsar och de såg absolut intressanta ut och jo den där dubbla opamp historian kunde verkligen del udda grejer, den var fräck.

Med enkel analog lösning är något som innefattar max säg en 15 - 20 komponenter för detta, om möjligt eller ej låter jag vara osagt.

Har annars precis haft tankarna på om inte något så enkelt som följande i princip rakt av: en kondensator, diod och en resistor parallellt över kondensatorn och/eller lite elektronik involverad där fyrkantsignalen då är kopplad mer eller mindre direkt till kondingen, före dioden, för att enbart laddas upp av fyrkanten.

Den höga frekvensen styrs ju till 100% av den låga så när frekvensen då är låg laddas kondensatorn upp långsamt och håller en låg spänning som är baserad på kondensatorns värde och resistansen som laddar ur den hela tiden. När frekvensen är hög så hinner den inte laddas ut lika snabbt vilket gör att spänningen stiger = avkodad sinusliknande signal ut? Detta är nu bara tankar.

Nästan som en VCO fast inte riktigt. Annars hade man kanske kunnat mata en VCO med spänningen från ovan och att jag korrelerat av frekvensen på dess utgång att motsvarande matcha rätt frekvens på ingången så att den inte blivit för hög eller för låg. Men det känns dock som att det ev hade kunnat bli lite jobb med den delen att få VCO:n utgång att matcha exakt rätt frekvens på utgången som var den låga frekvensen vilket är det jag är ute efter.

[4kTRB]

Ett alternativ skulle kunna vara ett LP-filter med variabel
brytfrekvens. Går att ordna med en potentiometer som
väljer brytfrekvens. Men eftersom man inte vill ratta
själv så kan man låta ett följeservo dra i potten.
Inte så svårt att omvandla frekvens till en spänning
som styr följeservot. Och det går få till ett hyfsat snabbt
servo också.

[Henry]

Funktionabelt som så kanske, men hade nog dock helst velat ha servot utbytt till något elektriskt. Det hela är dock också lite känsligt för vibrationer så även av den anledningen.

Men jag tror jag fått en del bra infallsvinklar på detta nu och det är tyvärr kanske inte så lätt men jag får testa en del. Tack boys!

[RoPa]

Menar du att du har en frekvensmodulerad signal där bärvågsfrekvensen går från typ 0-1000Hz med en modulerad signal i frekvensspannet 0-1000Hz?
Rent teoretiskt kommer det inte att fungera för det går inte att modulera en frekvens med en frekvens som ligger över hälften.
Det finns då ingen möjlighet att skilja ut vad som är faktisk frekvens och vad som är spegelfrekvensen.

Jag tycker att det låter som en väldigt underlig lösning och antingen fattar jag inte vad som ska uppnås eller så är det inte rätt beskrivet.
... dessutom undrar jag varför det ska konverteras mellan fyrkant och sinus?

Om du menar att du har en bärvåg som kan moduleras mellan 0-1000Hz och ska överföra en signal så spelar det ingen roll vilken vågform bärvågen har, frekvensen på den kommer följa amplituden av den burna signalen, så om den är sinus in i modulatorn kommer den vara sinus ut ur demodulatorn, oavsett om bärvågen är fyrkant.

[Henry]

Ser nu att frekvensområdet för bärvågen förstås inte stämmer riktigt, märkligt att jag inte tänkte på det. Bärvågsfrekvensen kommer alltid att vara högre än den modulerade men hur mycket vet jag inte än men gissningsvis minst en faktor 10 kanske tom 20 men absolut inte bara dubbelt men de kommer oavsett att variera hand i hand, ingen fast frekvens för bärvågen. De allra lägsta delarna av den modulerade signalen sedan säg runt 40 Hz och under kommer ej att vara behövliga så de kommer att tas bort.

Så det rätta skall vara en bärvågsfrekvens på tex 10kHz och den modulerande signalen på tex 1000 Hz.

Det kommer förstås alltså inte att vara en bärvågsfrekvens på 1000 Hz och den modulerade samtidigt på tex 1000 eller 500 Hz utan det kommer att vara större skillnad än så mellan dessa, som sagt en 10 ggr eller så. Spannet jag nämnde kommer förstås då även det att vara större för bärvågen med samma där gissningsvis en faktor 10+ det är bara det att jag inte vet exakt än förrän vid test men det ligger lite framåt, är bara i planeringsstadiet just nu.


Det handlar inte heller helt om normal FM-modulering i mitt fall eftersom inte bärvågsfrekvensen är fast och mycket hög utan istället fast förankrad i den överlagrade modulerande signalen med säg tex bara en faktor 10. Så vid tex 1 Hz insignal är säg tex bärvågen 10 Hz, vid 10 Hz in är bärvågen 100 Hz osv.

Både amplituden på bärvågen och således även den överlagrade signalen ligger konstant på det samma tex 5V och inget mellanting då det ju är en frekvensmodulerad fyrkantsignal som förstås inte ändrar sig i amplitud, annars hade det varit enkelt att få ut den modulerade delen.


Det jag nämner i denna tråd är alltså ingen signal som jag skall skapa utan en som jag kommer att ta emot och som har de egenskaperna jag beskrivit i tråden så dess beskaffenhet är alltså inget jag kan göra något åt.

Signalen är alltså en ren ej PWM men frekvens modulerad fyrkantsvåg där bärvågsfrekvensen på säg en max 10kHz är säg runt en 10 - 20 ggr högre i frekvens eller så än den överlagrade signalen. Denna signal skall sedan demoduleras och den överlagrade signalen tas ut som kommer att vara i fyrkantsform och skall helst omvandlas till sinus och med exakt samma frekvens som den överlagrade signalen.

Jag vet inte direkt någon typ av demodulator som kan fixa detta rakt av, därav denna tråd.

[Icecap]

Det är i grunden inte fråga om bärvåg med modulering, det är istället två frekvenser som har ett inbördes förhållande och som är blandat ihop.

Hade de varit med större skillnad i frekvens kunde det nog ha lösts men med båda som börjar vid 0 Hz blir det extremt svårt.

Dina bekymmer om att omvandla signalerna till sinus känns lite löjliga, den biten är nämligen det enklaste av det hela, det absolut svåraste är att separera frekvenserna.

[Henry]

Att rent generellt omvandla fyrkant med fast frekvens till utgående sinus med samma frekvens är givetvis en barnlek och har inte påstått något annat om just den delen. Att i detta fall däremot omvandla en kraftigt frekvensskiftande fyrkant till exakt samma utgående sinus och helst utan större distorsion är inte lika lätt som jag förstått det och hittar inga direkta bra konkreta exempel på det på nätet även om jag nyligen såg något som jag skall testa för att se hur utgången ser ut vid skiftning av ingående fyrkantfrekvens även om det inte var gjort för det.

Denna del med omvandlingen till sinus är givetvis oavsett mindre komplex än att separera frekvenserna men därför inte nödvändigtvis sagt att det skulle vara extremt enkelt och även om du skulle tycka det är löjligt så är det ändå oavsett något som måste göras.

Nej du har rätt i det avseendet att det inte är som bärvåg med modulering som tex FM, som jag också skrivit, utan har mer skrivit modulering och dylikt så det är lättare att visa på vad som är vad och även hänga med på de olika delarna.

[RoPa]

Jag tycker inte det låter som att det finns någon modulering över huvudtaget mellan de två signalerna.
däremot verkar det som om de båda varierar i frekvnes baserat på samma orsak, den ena mellan 0-1K och den andra mellan 0 och 10K.

Fråga, följer de varandra totalt? är det alltid samma faktor mellan?

Om de sedan är två 5V fyrkant så kommer det att bli mellan 0-5-10V steg när de överlagras.
Eftersom de två signalernas modulationsområde överlappar varandra finns ingen filterlösning förutom adaptiva filter men det kräver mer än en analog lösing (om den inte ska göras väldigt avancerad).
Med en digital lösning krävs det bara två komparatorer och en liten processor så är det klart.

Den som lade ihop signalerna med målet att någon annan skulle ta isär dem borde tänka om.
Om de istället varit olika i amplitud, 5v respektive 2,5V hade de väldigt enkelt kunnas separeras från varandra, oavset deras frekvens.

En fyrkant kan inte omvandlas till sinus utan vetskap om frekvensen, men som sagt, med adaptiva filter går även det.

Kan du inte fråga efter vad du vill ha löst? Visa en bild på signalen in och en på signalen som du vill ha ut?
Så här långt i tråden har vi ännu inte börjat hitta en lösing utan fokuserat på att försöka förstå vad det är för signal du har och vad du vill göra med den, känns inte så produktivt...

[Henry]

Trodde det skulle räcka med förklaringen då jag inte ville göra det mer komplicerat och behöva skriva så mycket mer men då det visst inte var tillräckligt så handlar det hela om interferometri där ljuset från ena axeln från en interferometer riktas mot en yta som kommer att röra sig inom ovan nämnda frekvensområde runt en 0 - 1000 Hz men som jag inte helt vet exakt än eftersom det som sagt är just detta som skall testas. Så än en gång är det ingen signal som jag eller någon annan har tillverkat som så utan det är fysikens lagar som är orsaken och inget jag kan göra något åt som jag nämnde innan.

Det återkastade ljuset kommer sedan att skapa ett interferensmönster som pga uppbyggnaden av interferometern kommer att röra sig över sensorn där signalen från denna sedan omvandlas till 1 och 0 på ett enkelt sätt.

Rörelsen av interferensmönstret över sensorn skapar då förstås en frekvens som kommer att vara i korrelation till rörelsen på den uppmätta ytan då ju snabbare den rör sig desto fler antal referensfingrar per tidsenhet och således en högre frekvens och alltid högre i frekvens än rörelsens frekvens och då vara överlagrad på detta interferensmönster i form av frekvensskiftning av den samma.

Amplituden på rörelsen kan ändra sig men inte nämnvärt så relationen mellan interferensmönstret och den överlagrade rörelsen i sig kan vara större men det kommer ligga inom en 10 - 20 ggr högre frekvens uppskattar jag men vet ej helt eftersom jag inte vet hur mycket ytan kommer att röra sig då det är just detta som skall testas.

Anledningen till sinus ut är för att det kommer även att lyssnas på ändringen och det lär inte låta speciellt bra med fyrkant.

[superx]

Hm... det låter klurigt.

Hur kan man förvänta sig att intensitetsmönstret ser ut för en cykel av rörelsen? Om det t.ex. är ett pulståg med 50% duty cycle så kommer det bli svårt att avgöra vilken frekvens som som genererade signalen. 100 Hz rörelse och 20 pulser per cykel kommer ju ge samma signal som 200 Hz rörelse och 10 pulser per cykel. Eller fattar jag fel?

Måste du göra om den detekterade signalen till 0 och 1? Om du vill göra detta analogt borde det vara bättre att behålla ett kontinuerligt mått på den mottagna ljusintensiteten i form av en spänning, även om denna inte är linjär eller perfekt på alla sätt och vis.