Mis on loop Gain?

Loop-võimendus on termin, mida kasutatakse parameetri võimenduse kohta, kui osa ahelas või süsteemis oleva seadme väljundist tagastatakse seadmele sisendina. On olemas negatiivse ja positiivse ahela võimendussüsteemid. See tagasisidemehhanism on oluline juhtimistehnikana keemiliste protsesside juhtimises, tootmisliinides, elektroonilistes vooluringides ja bioloogilistes süsteemides.

Kõlari krigisemine, kui mikrofon on sellele suunatud, illustreerib kontrolli alt väljuvat ahela võimendust. Mikrofon võtab kõlarist heli ja saadab selle tagasi võimendisse, mis suurendab heli ja saadab selle uuesti kõlarist välja. Tsükli jätkudes on signaal suurem kui kõlari töösisendvahemik ja häirivad heliprobleemid.

Negatiivse tagasiside korral liigub teave tagurpidi. Sisendvood jõuavad töötlemisetappi, toimub protsess või muutus ning väljundparameetrit mõõdetakse ja võrreldakse seadepunkti ehk soovitud väärtusega. Tehakse ülesvoolu reguleerimine ja tsükkel kordub. See on suletud ahela võimenduse tagasisidesüsteem.

Positiivne tagasiside, mida nimetatakse ka edasisuunamiseks, tekib siis, kui sisendvoo parameetreid mõõdetakse enne protsessi ja kontrollerit reguleeritakse enne protsessi algust. Mõlemal süsteemil on eelised ja tavaliselt kombineeritakse need tagasiside kontrolleri abil teabe edastamiseks edasisuunamiskontrollerile. Edasisuunaline kontroller töötleb neid andmeid koos sisendvoo parameetrite andmetega reguleerimise tegemiseks.

Seda kombineeritud juhtimissüsteemi näitab vedelikuvoo kuumutamine seatud temperatuurini, juhtides vedelikku läbi soojusvaheti. Sissetuleva vedeliku temperatuur ja voolukiirus saadetakse edasisuunamise kontrollerile. Allavoolu temperatuur saadetakse tagasiside kontrollerile, mis võrdleb seda seadeväärtusega. Edasisuunamise kontroller muudab tagasiside kontrolleri nõutavat muudatust praeguse vastuvõetava teabega. Seda kombineeritud suletud ahela võimenduse juhtimissüsteemi kasutades välditakse kuumutatud vedeliku temperatuuri kõikumisi ja ülejäänud protsess kulgeb sujuvamalt.

Kombineeritud edasi-tagasiside juhtimissüsteemi võiks nimetada puhvriks, kuna see töötab konstantse väljundväärtuse hoidmiseks. Operatsioonivõimendi on elektrooniline seade, mis teeb sama asja. See aktsepteerib kahte sisendit ja sellel on üks väljund, mis läheb olenevalt sisendite erinevusest kas kõrgeks või madalaks. Teatud operatsioonivõimendite konstruktsioon põhjustab ühe sisendi väärtuse ümberpööramise või märgi muutmise ja seejärel saadetakse väljund ühe sisendina tagasi. Eesmärk on tasakaalustada mõlemad sisendid sama väärtusega.
Avatud ahela võimendus viitab juhtimismehhanismile, mis ei kasuta süsteemi käitumise juhtimiseks protsessiteavet. Operatsioonivõimendit võib iseloomustada kui avatud ahela võimendusseadet, kuid see on paigutatud suuremasse tagasiside juhtimissüsteemi, mis on suletud. See toimib vooluringis puhverdusseadmena.

Tootmine kasutab suletud ahela võimenduse tagasisidesüsteeme, kuigi sageli käsitsi protsesside kaudu. Statistilise protsessijuhtimise alus on veel üks tagasisidesüsteemi väljendus. Bioloogilised süsteemid kasutavad võimendusahela kontrolli, alates rakuhingamise kontrollist kuni tervete ökosüsteemide tasakaaluni.