Обнаружение сигнала звонка с помощью фильтра нижних частот

Если вы хотите, чтобы был получен сигнал 300 мс при фильтрации сигнала 1,25 мс, то вам нужно отфильтровать высокочастотный сигнал, а не другой. Это означает, что выбранная вами постоянная времени слишком велика и влияет на 300 мс. Высокочастотный сигнал имеет период 1,25 мс, поэтому выберите постоянную времени более чем в 10 раз больше, скажем, 25 мс, что также более чем в 10 раз меньше 300 мс. Вот быстрый тест в LTspice:

V(a)показывает модулированный выход, V(b)показывает отфильтрованный выход с постоянной времени 22 мс и V(c)показывает восстановленный сигнал с небольшим гистерезисом 10 мВ для противодействия неидеальной фильтрации RC. Обратите внимание, что отфильтрованный сигнал имеет несколько более толстую трассу из-за остатка. Вы можете использовать фильтр Бесселя или Гаусса для получения лучших результатов, но это только усложнит задачу, и, кроме того, вам все равно потребуется восстановление сигнала, а это означает, что вы можете все упростить.

Если ваше Vccзначение равно 5 В, то сопротивление коллектора слишком велико, помните, что оптоизоляторы имеют сильную зависимость от Ic. Если это так, то попробуйте резистор 2 кОм, который будет использовать только Ic ~ 2,2 мА, и вы можете отказаться от дополнительного Rи разместить его Cнепосредственно на коллекторе (10 мкФ, адаптированное значение для постоянной времени). Тем не менее, это повысит Ic при Cразряде. В противном случае сделайте R=2k7и C=3u9(например). Не забывайте, что сигнал теперь инвертирован, поэтому я использовал инвертирующий компаратор с гистерезисом (триггер Шмитта). У меня нет TLPопто, поэтому я просто использовал все, что вы видите, адаптируйтесь к вашим потребностям. Меня сейчас нет дома, но вот попытка привести пример ( V(n004)это сигнал 300 мс):

В зависимости от того, насколько точно вы хотите обнаружить сигнал звонка, вам может потребоваться полосовая фильтрация принятого сигнала (при F = 800 Гц), а затем обнаружение его огибающей. В качестве альтернативы (и это может быть предпочтительнее) вы можете использовать перезапускаемую моностабильную схему, которая будет давать постоянный высокий выходной сигнал при активации «внутреннего сигнала». Учитывая ваш профиль звонка, этот сигнал будет исчезать примерно на 100 мс каждые 300 мс. Это определяет «огибающую» вашего сигнала вызова. Затем вам потребуется некоторая логика, чтобы определить, что форма конверта была приблизительно правильной.

Есть и другие вещи, которые нужно искать. На ум приходят микросхемы тонового декодера - LM567 много раз использовался в подобных приложениях. Или вы можете изменить свой основной сигнал 800 Гц, включив два тона, и использовать чип декодера DTMF.

Я бы использовал детектор конвертов:

Если вы выберете постоянную времени RC где-то между несущей частотой и частотой сигнала, вы получите следующий результат:

Вы можете добиться этого непосредственно с помощью микроконтроллера.

Это имеет некоторые преимущества:

• Нет необходимости во внешних компонентах.
• Нет времени отклика / задержки, вызванной фильтрацией.
• Более высокая точность.

В принципе, я понимаю, что вы хотите знать рабочий цикл ШИМ-сигнала.

Сделать это с помощью микроконтроллера довольно просто, учитывая, что ваша частота относительно низкая, для UC это не должно быть проблемой.

Вам нужен только таймер и прерывание.

• Подключите сигнал непосредственно к входу UC.
• Настройте управляемое контактом прерывание как по нижнему, так и по верхнему фронту.
• Установите таймер с известным периодом времени.

При вызове прерывания сначала считывается значение таймера, затем считывается состояние вывода (низкий или высокий).

При следующем прерывании сделайте то же самое, тогда вы узнаете, как долго контакт был высоким или низким, сделайте то же самое для другого фронта.

После того, как произошло 4 изменения фронта, вы будете точно знать, как долго он был высоким и низким, тогда вам просто нужно вычислить отношение.

Вы можете повторить это для всего сигнала длительностью 200 мс, записывая все временные параметры и вычисляя среднее значение для дальнейшего улучшения стабильности.

Соображения:

Прерывание приведет к некоторой задержке, поэтому важно сначала прочитать таймер, чтобы у вас была минимальная задержка. Вы можете использовать прерывание с высоким приоритетом, чтобы избежать блокировки другого прерывания.

Мы считаем, что задержка прерывания (с высоким приоритетом) всегда будет относительно одинаковой, а небольшие различия усредняются по сигналу длительностью 200 мс.