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".AMPLIFICATEURS POUR DISPOSITIFS D'ASSERVISSEMENT".
La présente invention concerne les dispositifs amplificateurs utilisables dans les chaines d'asservissement, et plus particulièrement un dispositif amplificateur présentant des caractéristiques d'amortissement convenables. On utilise des dispositifs d'asservissement notamment dans le cas où l'on désire reproduire, en un point éloigné, la position angulaire d'un arbre tournant .C'est le cas par exemple dans certains systèmes radar dans lesquels il est nécessaire de synchroniser le balayage d'un indicateur du type P.P.I. sur la rotation d'une antenne entrainée par un moteur. Un système d'asservissement connu comprend un générateur Selsyn dont le sta- tor est connecté de façon à créer un champ, tournant ensynchronisme avec l'antenne.
Dans le récepteur selsyn, le signal recueilli à la sortie est nul lorsque le rotor occupe une position donnée par rapport au champ sta- torique, le signal de sortie pour toute autre position du rotor étant fonc- tion du déphasage angulaire de celui-ci par rapport au champ statorique.
Cette tension de sortie, qui sera désormais appelée tension d'erreur, est amplifiée dans un dispositif approprié alimentant un étage de puissance qui entraîne un moteur connecté mécaniquement à l'arbre moteur. Ce moteur est également connecté mécaniquement au rotor du récepteur selsyn.
Il est particulièrement intéressant d'utiliser un moteur diphasé, puisque l'on dé- sire une réponse fonction du signe de l'erreur. La tension d'erreur est appliquée, par l'intermédiaire d'un amplificateur, au moteur de façon à entraîner le rotor du récepteur selsyn dans une direction telle que l'er- reur diminue
Par suite de l'inertie mécanique et de certains autres facteurs inhérents au système, l'ensemble de la chaine d'asservissement à tendance à dépasser la position d'équilibre exacte, de sorte qu'il se produit des oscillations notableso On a préconisé certains dispositifs d'amortissement tels que le pont de Wein ou les circuits en To Ces deux types de circuit
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sont sensibles à la fréquence, ce qui constitue un inconvénient.
De même, les dispositifs d'amortissement mécaniques, tels que les systèmes de relais ayant pour objet de supprimer l'alimentation de façon que l'arbre prenne sa position d'équilibi correctement, se sont révélés peu satisfaisants.
La présente invention a pour objet une chaîne amplificatrice, utilisable dans un systèm 'asservissement, constituée d'éléments de faible encombrement et de prix de revient peu élevé. Conformément à l'in- vention ,l'impédance de sortie de l'aplificateur de tension d'erreur est très faible de façon que la commande du moteur se fasse avec un amortisse- ment notable. Ce résultat est obtenu en utilisant une chaîne de contre- réaction, judicieusement disposée sur la chaîne d'amplification.
L'invention sera bien comprise en se reportant à la description suivante et aux figures qui l'accompagnent, données à titre d'exemple non limitatif et dans lesquelles : - la figure 1 représente d'une façon schématique un dispositif d'asservissement conforme à l'invention; - la figure 2 représente d'une façon plus détaillée la partie de l'amplificateur conforme à l'invention.
On a représenté sur la figure 1 un tube cathodique 1, utilisé en vue d'une représentation suivant le mode PPI. On reconnait en la la bo- bine déflectrice connectée mécaniquement à un moteur diphasé 2 d'entraîne- ment. Un différentiel 3 est disposé entre le moteur 2 et la bobine déflec- trice de façon qu'elle soit entraînée à une vitesse convenable. L'un des enroulements, 4 du moteur 2 est réuni à une source d'alimentation convena- 'ble, le secteur par exemple. Le rotor 7 du générateur selsyn 6 est alimen- té par cette source. L'antenne 8 entraîne dans sa rotation le rotor 7, son mouvement est commandé, de toute façon appropriée, par exemple par un mo- teur Sa. On a représenté en 9 le stator de l'émetteur selsyn. On sait que la phase et l'amplitude de la tension induite dans le stator sont fonction des positions relatives du stator et du rotor.
Ainsi qu'il est de pratique courante,le stator 9 de l'émetteur selsyn est connecté au stator 13 du récepteur 10 dont le rotor est en contact mécanique avec la bobine déflec- trice la. On a disposé entre le récepteur selsyn et la bobine, un arbre 11 et des engrenages 12 convenablement calculés. Le champ magnétique crée par le stator.13 du récepteur émetteur est identique au champ magnétique qui a-établit dans l'émetteur selsyn.
La tension induite aux bornes du rotor 11 dépend donc des positions relatives des rotors 7 et 11 respecti- vement'de l'émetteur et du récepteur selsyn, elle est nulle lorsque les positions angulaires de ces deux éléments coïncident, et constitue, dans le cas contraire, la tension d'erreur qui alimente l'amplificateur 14. Le signal amplifié est transmis à un étage de sortie constitué par le tube 15 de puissance, comportant une anode 16, une grille de commande 17 et une cathode 18.
La tension d'erreur est appliquée à la grille 17 par l'intermé- diaire du condensateur 28 et de la résistance 19.Lâ polarisation du tube 15 est assurée en choisissant convenablement la valeur de la résistance 20 con- nectée entre le point commun à 28 et 19, et un point convenable de l'impé- dance cathodique, constituée par les résistances 21 et 22. Le signal de sor- tie alimente la bobine 5, par l'intermédiaire du condensateur 23. Celle-ci est shuntée par les résistances 24 & 25 disposées en série, ainsi que par le condensateur 26 destiné à améliorer le facteur de puissance du moteur 2 entraînant la bobine la par l'intermédiaire du différentiel 3.
Conformément à-l'invention, une fraction du signal appliqué à l'enroulement 5 est renvo- yée sur le circuit d'entrée de l'amplificateur 14 par l'intermédiaire du conducteur 27.
La figure 2 représente le circuit amplificateur 14 et l'étage de puissance, avec plus de détails. La tension d'erreur apparaissant dans le récepteur selsyn 10 est transmise, par l'intermédiaire d'un circuit dépha- seur 30, à la grille 32 d'un tube 31. Ce circuit déphaseur est calculé de façon que la tension d'erreur issue du selsyn soit appliquée à l'enroulement 5 du moteur 2 avec un déphasage de 90 par rapport à la tension d'alimenta-
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tion de l'enroulement 4 du même moteur. Bien que ce circuit soit sensible à la fréquence sa sélectivité est beaucoup plus faible que celle d'un point de Wein ou d'un circuit en T.
La tension d'alimentation de l'anode 33 est four- nie par une source convenable, représentée par la borne +B, par l'intermédi- aire de la résistance anodique 35 et de la résistance 36. Le signal de sortie du tube 31, recueilli sur son anode 33, est appliqué à la grille 39 du tube 40 par l'intermédiaire du condensateur 37 et de la résistance 38. Les résis- tances 38 et 38a établissent la tension de polarisation convenable du tube 40; la tension d'alimentation anodique est transmise au tube 40 par l'inter- médiaire de la résistance 43 et du condensateur de de découplage 44 destiné à atténuer les composantes haute fréquence qui pourraient prendre naissance dans le circuit. La cathode 42 est réunie à la masse par l'intermédiaire de la résistance de polarisation 45.
L'anode 41 est couplée, par l'intermédiaire du condensateur 28 et de la résistance, 19, à la grille 17 du tube 15. L'ano- de de ce tube est réunie directement à la source d'alimentation anodique.
La cathode 18 est réunie à la masse, par l'intermédiaire des résistances 21 & 22. La tension de polarisation de la grille 17 est appliquée à celle-ci par l'intermédiaire des résistances 20 & 19, connectées entre la grille d'une part, et le point commun aux résistances cathodiques 21 & 22 d'autre part.
Le signal de sortie, apparaissant aux bornes des résistances 21 & 22, est appliqué à l'enroulement 5 du moteur 2, par l'intermédiaire du condensateur 23 ainsi qu'il a été dit plus haut. La tension de réaction est prise en un point de la'résistance 25 et appliquée à la cathode 34 du tube 21 par l'in- . termédiaire du conducteur 27 et de la résistance 46. Le conducteur 27 sera de préférence disposé sous un écran 29 réuni à la masse. Une partie du signal appliqué à l'enroulement 5 est ainsi réinjectée sur un étage précédent sous forme de tension de contreréaction. Il est possible ainsi de régler l'impédan- ce de sortie de l'amplificateur en déplaçant le curseur le long de la résis- tance 25. Plus la tension de contre-réaction est importante, plus l'impédan- ce de sortie de l'amplificateur est faible.
Il est bon de noter toutefois, qu'une augmentation du taux de contre-réaction se traduit par une diminution globale du gain de l'amplificateur, d'où une diminution de la sensibilité.
Il est ainsi possible de choisir un point particulier correspondant à un fonctionnement satisfaisant. On peut choisir un condensateur de couplage 23 de capacité relativement faible. En effet, tout déphasage introduit par ce condensateur apparait dans la tension de contre-réaction réinjectée à l'en- trée de l'amplificateur et se trouve corrigée par celle-ci.
Le montage qui vient d'être décrit comporte donc trois étages amplificateurs. Sur la cathode du premier étage est appliquée la tension de contre-réaction constituée par une fraction de la puissance alimentant l'en- roulement 5 du moteur. Le second étage joue le rôle d'un simple amplifica- teur à gain élevé. Les résistances cathodiques de ces deux étages ne sont pas découplées, de façon qu'il s'établisse un certain taux de contre-réac- tion dans chacun dé ceux-ci.
Conformément à l'invention, l'impédance de sortie de l'amplifi- cateur de tension d'erreur alimentant l'enroulement 5 du moteur 2, est très faible. Cette condition est nécessaire pour assurer un transfert correct de l'énergie à l'enroulement du moteur. En effet, il est bien connu qu'un moteur diphasé fonctionnant sur 50 périodes nécessite une puissance très faible pour fournir un couple donné, cette puissance étant d'un ordre de grandeur différent de la puissance fournie par l'étage amplificateur. L'ex- périence a montré qu'une grande partie de la puissance fournie par celui-ci n'était pas transmise à l'enroulement du moteur, par suite du mauvais rende- ment du transformateur de couplage.
Il est bien connu que le circuit équi- valent à un transformateurbasse fréquence,est constitué par l'impédance de l'en- roulement primaire'shuntée par l'impédance, ramenée au primaire, de la char- ge du secondaire. A 50 périodes, une inductance primaire de 100 Henrys con- stitue une impédance parallèle de 37.000 ohms. Lorsque l'on se borne à une puissance de sortie faible, cette impédance en parallèle constitue une frac- tion notable de la charge totale du transformateur. Or, il est bien connu que l'inductance du primaire d'un transformateur, destiné à conduire des courants intenses, est rarement supérieure à 20 Henrys.
Cette impédance peut
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être augmentée en accordant le primaire du transformateur à l'aide d'un con- densateur en parallèle, mais cela augmente d'une façon considérable l'impé- dance de la source d'alimentation. Lorsque cette solution est adoptée, un moteur diphasé une fois en route, se comporte comme un moteur monophasé et la rotation continue bien après que le signal de commande ait disparu.
Lorsque le moteur fonctionne en moteur monophasé, l'enroulement auxiliaire 4 alimenté par la source de tension alternative, induit un certain signal dans l'enroulement 5. Si cet enroulement se trouve pratiquement court cir- cuité, la tension induite donne naissance à des courants qui créent un champ magnétique s'opposant au mouvement du rotor du moteur. Lorsque ce courant est suffisamment intense, le rotor est brusquement freiné. Cependant, si ce courant est réduit par l'adjonction d'une impédance disposée en série avec l'enroulement 5, le flux de freinage peut être insuffisant pour arrê- ter le moteur. Il est donc essentiel que l'impédance de sortie de l'étage amplificateur, c'est-à-dire l'impédance connectée à l'enroulement 5 soit faible. Cela est réalisé conformément à l'invention ainsi qu'on l'a montré plus haut.
On obtient donc un freinage presque immédiat du moteur une fois que celui-ci a été mis en rotation sous l'influence d'un signal de commande.