ネトラトのブログ

<振り子を使ったフィードバックの説明>

前回もSSTC の原理の記事を書いたのですが、昨日、とても説明しやすい方法を思い付きまして、その方法というのが[振り子]なんです！

と、いうことで、今回は振り子を使ってSSTCのフィードバックの原理を説明してみようと思います！

<前置き>

まず、なぜ振り子で説明出来るのかについて書いておきます。

一次コイルをパルスの大電流を流したときに二次側の電圧波形は振動しています。これはLC共振みたいですが分布定数回路の説もあり、ややこしいです。ですが、電気振動のような現象が起きているのは間違いないですよね。だからLC共振と同じように振り子で例えれるのではないか、ということです。

<説明>

ではその振動を説明するために次のような振り子を使った装置を作ります(現実で)

ちなみに鉄片は糸にくっついています。

では試しに重りを右に動かして離してみましょう。すると、振り子は左右に振れますね。ですが、空気抵抗などによって少しずつ減衰していきますね。これではいつか止まってしまい、あまり面白くないですね。

なので、動いてるときにエネルギーを与えてあげたいのですが、一方向に力を与えていると逆に止まってしまいますよね。なので、やりたいことは左右に動かすことですね。

しかもここで重要になるのは変位ではなく速度の符号に対応して動かすことですね。

ではこれから電磁石と速度センサーを使ってそれを実現してみましょう。

とりあえず速度センサーについてですが、これはとても理想的なセンサーで、重りが左に向かってる時に[1]を、重りが右に向かってる時に[0]を出力するものとします。

ではセンサーと電磁石を繋ぐためのパワー回路について。これは1が入力れると電圧を出力し、0の時は出力しないものとします。

準備は整ったので、今からは繋いでいきましょう。ちなみに電磁石a,bが同時にオンすることはない(意味がない)ので繋ぎ方は二通りとなります。

まずこれです。(パターンA)

この時どうなるかを装置の構成から考えてみましょう。

まず。適当に振り子を右に揺らしてみます。すると、重りが右に動いているということはセンサーの出力は[0]になります。結果、電磁石aがオンになって、鉄片は左に引き付けられます。やがて振り子は逆方向に動き、電磁石bがオンになります。

目標は重りの進行方向に引っ張るでしたね。これはその逆で進行方向の逆に引っ張っていますよね。これでは重りを止める装置になってしまいますw

と、いうことは繋ぎ方はこの逆になりますね⤵(パターンB)

まず。適当に振り子を右に揺らしてみます。すると、重りが右に動いているということはセンサーの出力は[0]になります。結果、電磁石bがオンになって、鉄片は右に引き付けられます。やがて振り子は逆方向に動き、電磁石aがオンになります。

目標は重りの進行方向に引っ張るでしたね。これはそれを達成してますね！

これで永遠の振り子が出来ましたねw

<まとめ？>

実はこの[センサー]こそがCTとかアンテナとかで、これらを使って出力を入力に戻して動作させるのが自励式なんです。

ちなみに他励式は揺らす周期が決まってる物のことを指します。

もっと深く考えるとパターンAは強力な負帰還でパターンBは正帰還だと思います(多分)

この振り子の説明をSSTCに持っていくのは難しそうですが、案外簡単です。なぜならどちらも振動しているので。つまりその振動を示す信号(電圧波形とか)と同じ位相の電気を送ってやれば良いわけですね。

ちなみにヒモはとてもやわやわです。なぜそのようなことを言うのかというと、SSTCは弱結合の共振トランスだからです。

この記事でSSTCのフィードバックの原理が分かった人がいたら幸いです。

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