Mesure de déphasage

[invitec6f28411]

Bonjour à tous,

Je souhaiterais mesurer à l'aide d'un circuit (pas à l'oscilloscope) le dephasage entre deux signaux sinusodiaux.
Apres quelques recherches, il semblerait que l'utilisation d'un multiplieur et d'un filtre passe bas pourrait me donner une tension image de mon déphasage à un coefficient pres (ce qui serait parfait)

Seulement lorsque je simule le circuit (avec pspice) je n'arrive pas avoir cette fameuse tension

J'ai créé le dephasage à l'aide d'un montage déphaseur, multiplié le signal d'entrée et le le signal de sortie, mis un filtre RC en sortie du multiplieur, et j'obtiens finalement une tension continue qui ne varie pas lorsque je change la valeur de la resistance du montage dephaseur.
Je pense d'ailleurs que cette tension est le simple produit des composantes continues des signaux que je multiplie..

Voila, en esperant que quelqu'un puisse m'eclairer car je suis un peu perdu

Merci d'avance

(Voici les courbes que j'obtiens avec en jaune le signal d'entrée, en violet le signal déphasé, en vert le produit des des signaux, et en rouge la tension de sortie apres le filtre :
http://img29.imageshack.us/img29/6780/courbes.jpg
et le schema du circuit :
http://img40.imageshack.us/img40/7609/circuit.jpg )
-----

[calculair]

Bonjour,

En effet si tu faits le produit de 2 signaux sinusoidaux à la même frequence

ACos wt x Bcos (wt +a ) = 1/2AB ( cos(2wt +a ) + cos (-a) ) et en filtrant il te reste le terme 1/2 AB cos (-a)

Il faut maitriser les amplitudes A et B et il faut que les 2 signaux soient à la même freqience.

Dans ton exemple les signaux ne sont pas à la même frequence, le resultat apres filtrage sera = 0

[louloute/Qc]

Autre solution numérique : tu détectes les passages par zéro des deux signaux par des comparateurs et tu te montes une porte logique A et non B.

[invitec6f28411]

Merci de vos réponses,

J'ai bien compris qu'il fallait que mes deux signaux soient de meme frequence, ce que je ne comprend pas c'est pourquoi il ne le sont pas ? Le montage dephaseur n'implique pas un changement de frequence, je dois juste avoir un dephasage entre mes deux signaux sans changement d'amplitude et de frequence ? D'ailleurs sur les courbes on a plutot l'impression que ce sont les memes frequences

Louloute/Qc l'ideal serait que je n'utilise que des composants qu'on retrouve dans des lycées donc tout ce qui est porte logique, mircrocontroleur serait à eviter. Et puis je ne connait pas grand chose la dessus

[A voir en vidéo sur Futura]

[louloute/Qc]

Ce n’est pas du matériel rare, mais si tu n’as pas de comparateur, des AOPs feront l’affaire pour détecter les passages par zéro ; ensuite une porte logique A et non B peut se faire avec diodes, transistors ou AOPs

[invitec6f28411]

En fait j'ai accès a des AOPs, resistances, condensateurs, pour les diodes je crois qu'il n'y a que des DEL
Si avec ca je peux realiser le circuit dont tu parles ca m'interesse
Aurais tu des sites où je pourrais trouver ce type de circuit ?
Je comprends (a peu pres) le principe du circuit mais je ne vois pas trop comment le realiser concretement

Sinon j'ai multiplié deux signaux de meme frequence et déphasés sous pspice et j'obtiens toujours le meme resultat à savoir une tension nul a la sortie du filtre..
Je commence à douter des valeurs prises pour la resitance et le condensateur. Pour un signal de frequence de 5kHz quelles valeurs pourraient convenir ?

[invitec6f28411]

Je viens de voir que quelqu'un a reussi a faire exactement ce que je veux ici


est ce que quelqu'un peut me dire ce qui cloche avec mon circuit ?

merci encore

[louloute/Qc]

Si tu veux obtenir le résultat en simulation, mets des comparateurs et des portes logiques ; si tu veux ça dans la vraie vie, je ne peux pas croire qu’il n’y a pas quelques diodes 1N4148, 1N 914 ou même des 1N400X qui traînent.

As-tu des LM339 (comparateurs en boîtier DIL 14pins) ?

As-tu des TL072 ou TL071 ou TL082 ou TL081 ; à défaut as-tu des LM324. Tous AOP

As-tu des 4011 quadruple NAND gate ?

[invitec6f28411]

Ou veux que je mette des comparateurs et des portes logiques dans le circuit que j'ai fait dans ma simulation ? je comprends pas trop la, logiquement seul le multiplieur et le filtre suffisent non ?

Sinon je suis incapable de te dire quel type d'AO je dispose, ce sont de simples AO avec V+, V-, Vs +15 et -15
Je pense qu'on a des diodes (désolé on en utilise pas souvent c'est pour ca que ca m'est sorti de la tete)

Pour le 4011 je n'en ai pas c'est sur mais si il est vraiment indispensable je peux peut etre m en procurer un par mes propres moyens sans passer par le lycée

Sinon tu n'aurais pas une esquisse du circuit auquel tu penses histoire que je me fasse une idée de ce qui m'attend ? Je suis un peu dans le flou la

Sinon pour le multiplieur c'est pour toi une solution à oublier dans le cas réel ?

Merci

[louloute/Qc]

Essayons d’être clair :

1) veux-tu un circuit pour un simulateur ou un circuit à monter ?
2) Si c’est un circuit à monter, tu cherches à mesurer des déphasages de circuits R-C ou R-L ou R-L-C ? à quelle fréquence ?

[invitec6f28411]

Bonjour

En fait je cherche a realiser ce circuit, sauf que n'ayant pas accés au materiel avant aujourd'hui j'avais décidé de le simuler pour voir un peu ce que ca donne avant de le realiser

Par contre je pourrais eventuellement simuler plus tard des circuits " plus gros" mais le plus important pour moi est de resaliser un circuit qui mesure un dephasage

En fait je cherche a mesure des dephasages entre des signaux issues d'emetteur et recepteur à ultrasons, donc j'utilise une frequence de l'ordre de 40kHz

J'ai a un disposition un module d'emission qui peut envoyer en continue ou en salves des ultrasons à 40kHz et un recepteur associé dont le signal est une sinusoide avec une amplitude plus faible et un dephasage

Voila pour mon projet, merci encore

[Tropique]

Avec un multiplieur, tu as l'inconvénient que l'amplitude de sortie va non seulement dépendre de la phase, mais aussi de l'amplitude de chacun des signaux.
Il est probablement plus simple de les passer dans un comparateur, pour les transformer en carré, puis dans un comparateur de phase qui peut être une simple porte XOR p.ex.
Voici un exemple, avec deux signaux à 40KHz, l'un de phase fixe, et l'autre steppé par pas de 45°.
PhiComp1 montre le signal variable, et PhiComp2 le résultat après un filtrage passe-bas rudimentaire.

[PA5CAL]

Bonjour

Est-il bien certain que c'est le déphasage que tu veux mesurer, et non un retard ?

Pour rappel, sur un capteur US aérien à 40kHz, un déphasage de 360° représente une distance de 8,6 mm en réception directe et seulement 4,3 mm en réflexion.

Il est donc très probable que le déphasage mesuré ne soit que le modulo d'un déphasage supérieur à plusieurs périodes.

Or, la représentation d'un déphasage à l'aide d'une tension unique n'est possible que pour sur une plage inférieure à 360°, en en ayant préalablement défini les limites.

Par exemple, un déphasage compris entre -179° et +179° peut être représenté par une tension de sortie comprise entre -10V et +10V. Dans ce cas, il existe une discontinuité de la tension de sortie autour de ±180°. Un déphasage de +181° redonnera -10V, soit la même tension qu'à -179°, et un déphasage de ±180° donnera une tension de sortie instable.

/            ^ U         
             |             
      /|     |    /|       
     / |     |   / |       
    /  |     |  /  |       
   /   |     | /   |       
  /    |     |/    |      /
-/-----+-----/-----+-----/--> φ
/      |    /|     |    /  
       |   / |     |   /   
       |  /  |     |  /    
       | /   |     | /     
       |/    |     |/      
     -180°   |   +180°

On peut également représenter un déphasage compris entre 0° et 180° par une tension comprise entre -5V et +5V, et un déphasage compris entre -180° et 0° également par une tension comprise entre -5V et +5V. Dans ce cas, la tension de sortie évolue de manière continue, et il n'y plus d'instabilité de la tension de sortie. En revanche, on ne peut pas distinguer un déphasage +φ d'un déphasage -φ .

/             ^ U         
             |           
     -180°   | +90°        
    ^  :     |  ^          
   / \ :     | / \         
  /   \:     |/   \       /
-/-----\-----/-----\-----/--> φ
/       \   /|     :\   /  
         \ / |     : \ /   
          v  |     :  v    
        -90° |   +180°

Pour éviter ce problème dans le cas où l'on souhaite mesurer un déphasage sur 360°, pour représenter un déphasage φ on utilise deux tensions du type précédent correspondant à deux angles en quadrature, soit respectivement φ et φ+90° par exemple.

/             ^ U1        
             |           
     -180°   | +90°        
    ^  :     |  ^          
   / \ :     | / \         
  /   \:     |/   \       /
-/-----\-----/-----\-----/--> φ
/       \   /|     :\   /  
         \ / |     : \ /   
          v  |     :  v    
        -90° |   +180°

             ^ U2        
             |           
        -90° | +90°        
          :  |  :          
 ^        :  ^  :        ^
/ \       : /|\ :       / \
   \      :/ | \:      /
----\-----/--+--\-----/-----> φ
     \   /   |   \   /  
      \ /    |    \ /   
       v     |     v    
     -180°   |   +180°

Que cherches-tu à obtenir ? Par quoi va être utilisée la mesure de déphasage ?

[invitec6f28411]

Merci de vos reponses, mais il y a pas mal de choses que je ne comprend pas :

Tropique, tout d'adord je crois que je n'ai pas d'AOPs comme ceux utilisés dans ton circuit, les miens ne possedent que 5 pattes, serait il possible de faire le meme circuit avec ce type d'AOP ?

Ensuite, je ne vois pas à quoi correspond réellement la tension Vout que tu mesures, quelle est la loi qui lie cette tension a mon déphasage ?

PA5CAL, en fait je veux mesurer le retard (qui est pour moi la meme chose que le déphasage) entre les deux signaux pour en deduire la distance separant l'emetteur du recepteur ( il s'agit donc d'un telemetre à ultrason)
Sachant que je souhaite réaliser une " simple" modélisation electronique de cet appareil, je vais me limiter à de petites distance ( quelques dizaines de centimetres), aussi je pense que je n'aurait pas de problemes de cas limite avec des dephasages depassant les 360°

L'objet de ma question est justement de trouver un moyen pour mesurer ce retard à l'aide d'un circuit

Derniere question, comment obtiens-t-on les tensions en fonction du dephasage que tu as dans tes courbes, si je pouvais avoir un circuit me donnant ce type de courbe ce serait parfait

Merci encore

[PA5CAL]

PA5CAL, en fait je veux mesurer le retard (qui est pour moi la meme chose que le déphasage) entre les deux signaux pour en deduire la distance separant l'emetteur du recepteur ( il s'agit donc d'un telemetre à ultrason)
Sachant que je souhaite réaliser une " simple" modélisation electronique de cet appareil, je vais me limiter à de petites distance ( quelques dizaines de centimetres), aussi je pense que je n'aurait pas de problemes de cas limite avec des dephasages depassant les 360°

L'objet de ma question est justement de trouver un moyen pour mesurer ce retard à l'aide d'un circuit

Il y a une grande différence entre mesurer un retard et mesurer un déphasage.

Comme il s'agit ici de mesurer une distance de quelques dizaines de centimètres, ce qui correspond à un déphasage de plusieurs milliers ou dizaines de milliers de degrés, il est hors de question de se limiter à une simple mesure de phase sur 360° au mieux.

Comme je viens de l'indiquer, une distance de 8,6 mm correspond à un déphasage de 360°. Une distance de 20 cm correspond donc à un déphasage de... 8372° ! Or l'information recueillie par mesure du déphasage n'est valable que modulo 360°. Ainsi la distance de 20 cm correspond à une phase mesurée de 92°, phase qui est donc la même que pour une distance de 20,86 cm, ou 19,14 cm, ou 18,28 cm, ou 17,42 cm, ou 16,56 cm, ou 15,7 cm, etc. ...

Bref, il est impossible de déterminer la distance avec un tel dispositif mesurant uniquement le déphasage.


Quant au télémètre à ultrasons, c'est un problème qui a déjà été traité plusieurs fois sur le forum.

Tu peux par exemple lire cette discussion (en cas de problème, le schéma du circuit a été re-mis en pièce jointe dans le dernier post, tout à la fin).

[invitec6f28411]

C'est bizarre pourtant lors des TP de terminales je me souviens que l'on mesurait le retard entre deux signaux, et en faisant varier la distance séparant l'emetteur du recepteur, on obtenait apres une serie de mesure la vitesse du son dans l'air ?

Dans mon cas en connaissant la vitesse du son dans l'air, je pensait trouver la distance à partir de la mesure des retard

Je voulais m'affranchir de la mesure "classique" de l'oscilloscope, à l'aide d'un circuit, mais apparemment ce n'est pas possible

Merci pour le lien mais je l'avais déjà vu, seulement j'avais trouvé le schema trop compliqué pour une "simple" modelisation d'un retard

Il semblerait que cette modélisation ne soit pas si simple que ça, merci encore de ta réponse

[PA5CAL]

C'est bizarre pourtant lors des TP de terminales je me souviens que l'on mesurait le retard entre deux signaux, et en faisant varier la distance séparant l'emetteur du recepteur, on obtenait apres une serie de mesure la vitesse du son dans l'air ?

Dans mon cas en connaissant la vitesse du son dans l'air, je pensait trouver la distance à partir de la mesure des retard

Ton TP devait probablement utiliser des ondes sonores audibles, et non des ultrasons. Dans ce cas, on vérifiant probablement que la distance à mesurer était inférieure à la longueur d'onde, et que le retard correspondait donc directement au déphasage.

Par exemple, pour un son à 440 Hz (i.e. le "LA" qu'on entend quand on décroche le téléphone) un déphasage de 360° correspond à une distance de 78 cm.

[invitec6f28411]

Non il s'agissait bien d'ultrasons
Voici le TP dont je parle
http://e.m.c.2.free.fr/ultrasons.htm

[PA5CAL]

Pour déterminer la distance, il s'agit bien de mesurer le retard et non le déphasage.

Pour ce faire, on utilise une émission intermittente, et on repère le début des trames à l'émission et à la réception. Le temps qui les sépare est le temps de propagation, qu'il faut multiplier par la célérité pour obtenir la distance parcourue.

La mesure de phase n'est d'aucune utilisé dans l'affaire.

Dans le TP, elle n'est utilisée que pour déterminer la célérité à partir d'une variation de la distance entre l'émetteur et le récepteur.


.