amplidyna
Amplidyne to przestarzały wzmacniacz elektromechaniczny wynaleziony przed II wojną światową przez Ernsta Alexandersona . Składa się z silnika elektrycznego napędzającego generator prądu stałego . Wzmacniany sygnał jest doprowadzany do uzwojenia pola generatora , a jego napięcie wyjściowe jest wzmocnioną kopią prądu pola. Amplidyne był używany w przemyśle w serwomechanizmach i systemach sterowania dużej mocy, do wzmacniania sygnałów sterujących małej mocy w celu sterowania potężnymi silnikami elektrycznymi , Na przykład. Obecnie jest w większości przestarzały.
Jak działa amplidyna
Amplidyna zawiera silnik elektryczny , który obraca generator na tym samym wale. W przeciwieństwie do zwykłego generatora silnikowego , celem amplidyny nie jest generowanie stałego napięcia, ale generowanie napięcia proporcjonalnego do prądu wejściowego, aby wzmocnić wejście w zastosowaniach, w których wymagana jest wysoka moc wyjściowa. Silnik dostarcza energię, obracając generator ze stałą prędkością, a sygnał do wzmocnienia jest doprowadzany do uzwojenia wzbudzenia generatora . Im wyższy prąd przyłożony do uzwojenia, tym silniejsze pole magnetyczne a tym samym wyższe napięcie wyjściowe generatora. Tak więc napięcie wyjściowe generatora jest wzmocnioną kopią przebiegu prądu przyłożonego do uzwojenia wzbudzenia. W typowym generatorze szczotki obciążające są ustawione prostopadle do strumienia pola magnetycznego. Aby przekonwertować generator na amplidynę, szczotki obciążenia są połączone ze sobą, a sygnał wyjściowy jest pobierany z innego zestawu szczotek, które są równoległe do pola. Pędzle prostopadłe są teraz nazywane pędzlami „kwadraturowymi”. Ta prosta zmiana może zwiększyć wzmocnienie o czynnik 10 000 lub więcej.
Pasmo przenoszenia amplidyny jest ograniczone do niskich częstotliwości, nie radzi sobie nawet z częstotliwościami audio, więc jej zastosowanie ogranicza się do wzmacniania sygnałów sterujących o niskiej częstotliwości w procesach przemysłowych.
Historycznie rzecz biorąc, amplidyny były jednymi z pierwszych wzmacniaczy, które generowały bardzo dużą moc (dziesiątki kilowatów), umożliwiając precyzyjną kontrolę sprzężenia zwrotnego ciężkich maszyn. Lampy próżniowe o rozsądnych rozmiarach nie były w stanie zapewnić wystarczającej mocy do sterowania dużymi silnikami, ale obwody lamp próżniowych napędzające wejście amplidyny można było wykorzystać do wzmocnienia małych sygnałów do mocy potrzebnej do napędzania dużych silników. Podejście to stosowano we wczesnych ( czasach II wojny światowej ) systemach śledzenia broni i radarach.
Amplidyny są obecnie przestarzałą technologią, zastąpioną nowoczesnymi półprzewodnikowymi urządzeniami elektronicznymi mocy , takimi jak tranzystory MOSFET i IGBT , które mogą wytwarzać moc wyjściową w zakresie kilowatów.
Stosować w systemach sterowania mocowaniem pistoletu
Amplidyna została po raz pierwszy użyta w marynarce wojennej Stanów Zjednoczonych w systemach serwo do sterowania silnikami elektrycznymi obracającymi mocowania dział morskich, aby wycelować broń w cel. Układ (schemat po prawej) jest systemem sterowania ze sprzężeniem zwrotnym , w którym sygnał sprzężenia zwrotnego z czujnika reprezentującego aktualną pozycję pistoletu jest porównywany z sygnałem sterującym reprezentującym żądaną pozycję, a różnica jest wzmacniana przez generator amplidyny w celu obrócenia pistoletu. silnik do mocowania pistoletu. Składniki to:
- transformator sterujący synchronizacją ;
- wzmacniacz ; _
- generator silnikowy amplidyne, który jest podobny do napędu sterującego Ward Leonard ;
- oraz nadążny silnik prądu stałego, który napędza ładunek, który ma być ustawiony.
Rozdział 10 podręcznika Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych Naval Ordnance and Gunnery, tom 1 (1957) wyjaśnia działanie amplidyny:
- „Transformator synchroniczny otrzymuje sygnał rozkazu, który wskazuje elektrycznie, jakie powinno być położenie obciążenia. Wirnik synchronicznego transformatora sterującego jest obracany przez wałek napędowy, który jest przestawiony na obciążenie i w ten sposób wskazuje położenie obciążenia faktycznie jest. Synchro porównuje rzeczywistą pozycję obciążenia z pozycją zamówioną, a jeśli te dwie pozycje się nie zgadzają, generuje sygnał prądu przemiennego, który jest przesyłany do wzmacniacza. Różnica kątowa między dwoma pozycjami nazywana jest błędem, a sygnał do wzmacniacza jest sygnałem błędu. Sygnał błędu wskazuje swoją charakterystyką elektryczną rozmiar i kierunek błędu. Jeśli nie ma błędu, mówi się, że system jest zgodny, a sygnał błędu wynosi zero.
W szczególności faza wyjścia transformatora sterującego (w fazie ze źródłem zasilania synchronicznego lub faza przeciwna) zapewniała polaryzację sygnału błędu. Demodulator czuły na fazę, z synchronizowanym zasilaniem AC jako punktem odniesienia, generował sygnał błędu DC o wymaganej polaryzacji.
Aplikacje
Amplidyny były początkowo używane w windach elektrycznych i do kierowania działami morskimi oraz w radarach artyleryjskich przeciwlotniczych, takich jak SCR-584 w 1942 r. [ Potrzebne źródło ] Później używane do sterowania procesami w hutach . [ potrzebne źródło ]
Używany do zdalnego sterowania prętami kontrolnymi we wczesnych projektach atomowych okrętów podwodnych ( S3G Triton ). [ potrzebne źródło ]
Systemy sterowania lokomotyw spalinowo-elektrycznych . Wczesne lokomotywy ALCO do przełączania dróg wykorzystywały tę technologię.
Liniowa pompa indukcyjna prądu przemiennego do sody wtórnej w EBR-II .