Processing the quadrature signals of an interferometer using an Arduino microcontroller
The wide application of interferometers in various spheres of human activity makes its serial production, reduction of dimensions and reduction of cost of manufacturing of interferometers relevant. One of the simplest implementations of accurate displacement measurement is based on the Michelson qua...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/354599 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Data Recording, Storage & Processing |
Institution
Data Recording, Storage & Processing| _version_ | 1862315021706461185 |
|---|---|
| author | Бородін, Ю. О. Олейнік, Д. Е. Цубін, О. А. Пригун, О. В. Лапчук, А. С. Брицький, О.І. |
| author_facet | Бородін, Ю. О. Олейнік, Д. Е. Цубін, О. А. Пригун, О. В. Лапчук, А. С. Брицький, О.І. |
| author_sort | Бородін, Ю. О. |
| baseUrl_str | http://drsp.ipri.kiev.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-04-12T15:36:33Z |
| description | The wide application of interferometers in various spheres of human activity makes its serial production, reduction of dimensions and reduction of cost of manufacturing of interferometers relevant. One of the simplest implementations of accurate displacement measurement is based on the Michelson quadrature laser interferometer. Calculation of displacement by conventional methods requires significant computation power that can be implemented only on large microcircuits. One of the methods of reducing the cost and size of this class of devices is implementation of simple and effective optical signal processing methods that would allow the use of simple microcontrollers to calculate the displacement from the optical signal of the interferometer. A simple and extremely effective method for calculating displacement based on the CORDIC algorithm has been developed, which is implemented in the form of a program for a simple and cheap Arduino chip for signal processing using the example of a horizontal seismometer of the SL-220 type. Experimental studies of the effectiveness and accuracy of the method have been carried out, as well as its comparison with other more complex methods that require more powerful computing devices, in particular the processing method using LabView software implemented on a separate analog-to-digital converter. Experimental results have shown that the system on the Arduino microcontroller using the CORDIC algorithm does not lose in the accuracy of displacement measurement, and has a significant advantage at higher displacement frequencies over method using direct complex algorithm displacement evaluation using more complex and expensive microcircuits, such as the system based on NI USB 6212 + LabView and ADC AD7656 + Raspberry Pi 3. Tabl.: 1. Fig.: 10. Refs: 32 titles. |
| doi_str_mv | 10.35681/1560-9189.2025.27.3.354599 |
| first_indexed | 2026-04-13T01:00:05Z |
| format | Article |
| id | drspiprikievua-article-354599 |
| institution | Data Recording, Storage & Processing |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-04-13T01:00:05Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
| record_format | ojs |
| spelling | drspiprikievua-article-3545992026-04-12T15:36:33Z Processing the quadrature signals of an interferometer using an Arduino microcontroller Обробка квадратурних сигналів інтерферометра за допомогою мікроконтролера Arduino Бородін, Ю. О. Олейнік, Д. Е. Цубін, О. А. Пригун, О. В. Лапчук, А. С. Брицький, О.І. субнанометрові зміщення, квадратурний лазерний інтерферометр, мікроконтролер Arduino, аналогово-цифрова обробка, алгоритм CORDIC sub-nanometer displacements, homodyne quadrature laser interferometer, Arduino microcontroller, analog-to-digital processing, CORDIC algorithm The wide application of interferometers in various spheres of human activity makes its serial production, reduction of dimensions and reduction of cost of manufacturing of interferometers relevant. One of the simplest implementations of accurate displacement measurement is based on the Michelson quadrature laser interferometer. Calculation of displacement by conventional methods requires significant computation power that can be implemented only on large microcircuits. One of the methods of reducing the cost and size of this class of devices is implementation of simple and effective optical signal processing methods that would allow the use of simple microcontrollers to calculate the displacement from the optical signal of the interferometer. A simple and extremely effective method for calculating displacement based on the CORDIC algorithm has been developed, which is implemented in the form of a program for a simple and cheap Arduino chip for signal processing using the example of a horizontal seismometer of the SL-220 type. Experimental studies of the effectiveness and accuracy of the method have been carried out, as well as its comparison with other more complex methods that require more powerful computing devices, in particular the processing method using LabView software implemented on a separate analog-to-digital converter. Experimental results have shown that the system on the Arduino microcontroller using the CORDIC algorithm does not lose in the accuracy of displacement measurement, and has a significant advantage at higher displacement frequencies over method using direct complex algorithm displacement evaluation using more complex and expensive microcircuits, such as the system based on NI USB 6212 + LabView and ADC AD7656 + Raspberry Pi 3. Tabl.: 1. Fig.: 10. Refs: 32 titles. Проаналізовано перспективність застосування простих, компактних і дешевих мікросхем Arduino для обробки сигналу квадратурних інтерферометрів для визначення зміщення з субнанометровою точністю. Для обробки квадратурного сигналу розроблено простий і надзвичайно ефективний метод обчислення зміщення на основі алгоритму  CORDIC, який реалізовано у вигляді програми для простої і дешевої мікросхеми Arduino для обробки сигналу на прикладі горизонтального сейсмометра типу SL-220. Проведено експериментальні дослідження ефективності та точності методу, а також порівняння його з іншими більш складними методами, що вимагають більш потужних обчислювальних пристроїв, зокрема методу обробки із застосуванням програмного забезпечення LabView, реалізованого на окремому АЦП. Експериментальні результати показали, що система на платі Arduino із застосуванням алгоритму CORDIC не програє точності вимірювання зміщення, має значну перевагу на вищих частотах зміщень і в габаритах перед більш складними і дорогими системами визначення нанозміщень, такими як сис-тема на основі NI USB 6212 + LabView та АЦП AD7656 + Raspberry Pi 3. Інститут проблем реєстрації інформації НАН України 2025-12-23 Article Article application/pdf https://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/354599 10.35681/1560-9189.2025.27.3.354599 Data Recording, Storage & Processing; Vol. 27 No. 3 (2025); 89-97 Регистрация, хранение и обработка данных; Том 27 № 3 (2025); 89-97 Реєстрація, зберігання і обробка даних; Том 27 № 3 (2025); 89-97 1560-9189 uk https://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/354599/343186 Авторське право (c) 2025 Реєстрація, зберігання і обробка даних |
| spellingShingle | sub-nanometer displacements homodyne quadrature laser interferometer Arduino microcontroller analog-to-digital processing CORDIC algorithm Бородін, Ю. О. Олейнік, Д. Е. Цубін, О. А. Пригун, О. В. Лапчук, А. С. Брицький, О.І. Processing the quadrature signals of an interferometer using an Arduino microcontroller |
| title | Processing the quadrature signals of an interferometer using an Arduino microcontroller |
| title_alt | Обробка квадратурних сигналів інтерферометра за допомогою мікроконтролера Arduino |
| title_full | Processing the quadrature signals of an interferometer using an Arduino microcontroller |
| title_fullStr | Processing the quadrature signals of an interferometer using an Arduino microcontroller |
| title_full_unstemmed | Processing the quadrature signals of an interferometer using an Arduino microcontroller |
| title_short | Processing the quadrature signals of an interferometer using an Arduino microcontroller |
| title_sort | processing the quadrature signals of an interferometer using an arduino microcontroller |
| topic | sub-nanometer displacements homodyne quadrature laser interferometer Arduino microcontroller analog-to-digital processing CORDIC algorithm |
| topic_facet | субнанометрові зміщення квадратурний лазерний інтерферометр мікроконтролер Arduino аналогово-цифрова обробка алгоритм CORDIC sub-nanometer displacements homodyne quadrature laser interferometer Arduino microcontroller analog-to-digital processing CORDIC algorithm |
| url | https://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/354599 |
| work_keys_str_mv | AT borodínûo processingthequadraturesignalsofaninterferometerusinganarduinomicrocontroller AT olejníkde processingthequadraturesignalsofaninterferometerusinganarduinomicrocontroller AT cubínoa processingthequadraturesignalsofaninterferometerusinganarduinomicrocontroller AT prigunov processingthequadraturesignalsofaninterferometerusinganarduinomicrocontroller AT lapčukas processingthequadraturesignalsofaninterferometerusinganarduinomicrocontroller AT bricʹkijoí processingthequadraturesignalsofaninterferometerusinganarduinomicrocontroller AT borodínûo obrobkakvadraturnihsignalívínterferometrazadopomogoûmíkrokontroleraarduino AT olejníkde obrobkakvadraturnihsignalívínterferometrazadopomogoûmíkrokontroleraarduino AT cubínoa obrobkakvadraturnihsignalívínterferometrazadopomogoûmíkrokontroleraarduino AT prigunov obrobkakvadraturnihsignalívínterferometrazadopomogoûmíkrokontroleraarduino AT lapčukas obrobkakvadraturnihsignalívínterferometrazadopomogoûmíkrokontroleraarduino AT bricʹkijoí obrobkakvadraturnihsignalívínterferometrazadopomogoûmíkrokontroleraarduino |