Магнитный компас

/2 ниент запек прнсое Государственный коиит СССР" .,сское барц,Украинской ССР пециально орского г онструкторскоофизического и хнолог титута(5 тт) МА 1 НИ 1 Нцй КОЗОПАС ро"т ойИзобретение относится к прибо строению, а более конкретно к ус р ству приборов, измеряющих угловое положение объекта относительно вектора индукции магнитного поля с помощью элементов Холла и предназначенных для использования во всех областях, где необходимо измерять ориентацию объекта, в частности в океано" графической технике.Известен магнитный компас, содержащий закрепленный на роторе с магнитом кодовый диск, источник света, фотоэлектрические детекторы, карданов подвес, корпус, заполненный смесью воды с этиловым спиртом 1 1.Система формирует цифровой электрический сигнал, индицирующий угловое положение магнита относительно кор- пуса. Этот компас имеет сложную конструкцию и большие габариты.Известен цифровой компас на твердотельных элементах, содержащий датчик Холла и электронную часть, пред,05.82. Бюллетень Рй, 2 ания описания 30.05.82 назначенную для усиления и преобразования в цифровую форму сигналов сдатчика Холла. Причем выходные сигналы датчика Холла соответствуюткурсовому углу, который измеряется ф как угол между направлением ориентации датчика и направлением на магнитный север 123.Компас измеряет составляющие вектора индукции магнитного поля Земли,величина которых весьма мала по сравнению с индукцией постоянных магнитов, применяемых для ориентации картушки. В связи с этим для полученияприемлемой разрешающей способностииспользуется датчик Холла повышеннойчувствительности и весьма сложнаяэлектронная часть.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является датчик угловогоположения вращающегося магнита, содержащий корпус, магнит, карттоку,которая может проворачиваться относи 9322тельно оси вращения магнита, элементыХолла, расположенные на картушке симметрично относительно оси вращениямагнита, Картушка устанавливается вположение, при котором элементы Холла формируют сигнал, равный нулю, Приизменении курса транспортного средства элементы Холла формируют сигнал,характеризующий величину и направление углового отклонения картушки относительно направленного параллельно магнитному меридиану магнита 131,Однако в этом датчике, вследствиевзаимного расположения элементов Хол,ла и полюсОВ магнита, Выходной сиг 15нал нелинеен относительно косинусаугла курса, он имеет недостаточнуючувствительность,Цель изобретения - обеспечениелинейности выходных сигналов элементов Холла и повышение чувствительности.Поставленная цель достигается тем,что магнитный компас, содержащий корпус, подвижную картушку, магнит иэлементы Холла, снабжен дополнительным магнитом и оба магниты установлены на концах картушки, симметрично ееоси вращения а три взаимно-ортогональных элемента Холла, жестко закрепленына оси вращения картушки в центре симметрии зазора, образованного разноименными полюсами магнитов.Таким образом, элементы Холла помещаются в область с однородным магнитным полем, которая создается раз 35ноименными профилированными полюсами двух одинаковых магнитов вокругцентра симметрии зазора, образованного этими полюсами,40На чертеже изображен компас, видсбоку, разрез,Картушка 1 с магнитами 2 подвешенана шпиле 3 или ч, жестко закрепленной на объекте 5 с помощью сферичес 45кого или конического подпятника 6,жестко закрепленного выше центра тяжести на оси симметрии картушки 1.Три взаимно ортогональных элементаХолла 7-9 с выводами 10 жестко закреплены на оси ч, Для получения мак 50симальной чувствительности и минимального угла застоя используются магниты 2, изготовленные из материалов,обеспечивающих максимальную индукциюв зазоре и максимальный момент картушки 1.Корпус 5 заполнен жидкостью 11,например полиметилсилоксановой. В 33 4корпусе 5 оставлена полость 12 заполненная воздухом, Шпилька 13, зак-репленная на корпусе 5, предохраняет картушку от выпадания.Компас работает следующим образом.При вращении объекта относительнокартушки с магнитами, общая ось симметрии которых направлена вдоль магнитного меридиана, элементы Холлаизмеряют сигналы, пропорциональныевеличине и направлению трех составляющих вектора магнитной индукции,по которым вычисляются косинусы угловЭйлера, образованных правой декертовойсистемой с картушкой, и правой декартовой системой координат, оси которой перпендикулярны плоскости элементов Холла. По ним вычисляется сигнал, соответствующих интересующей насориентации объекта,Линейность выходных сигналов элементов Холла относительно направляющих косинусов вектора магнитной индукции и повышение чувствительности компаса достигается тем, что магнитный поток между разноименными полюсами почти полностью сосредоточен в зазоре, модуль вектора магнитной индукции постоянен, а сам вектор паралле-. лен общей оси симметрии магнитов в области размещения элементов Холла при вращении картушки,Компас полностью определяет угловое положение объекта (причем угол нутации ограничен размерами зазора и элементов Холла), отличается менее сложной конструкцией по сравнению с устройствами подобного назначения при равной разрешающей способности, имеет не высокую потребляемую мощность в случае импульсного питания элементов Холла, что позволяет применять его в автономных устройствах с ограниченным запасом электроэнергии. Выходные сигналы элементов Холла линейны относительно направляющих косинусов вектора магнитной индукции.В случае применения постоянныхмагнитов из материалов, обеспечивающих более высокую индукцию, увеличивается разрешающая способность компаса, так как уменьшается угол застоя картушки, растут выходные сигналы элементов Холла и при этом не требуется никакого изменения конструкциикомпаса,Магнитный компас, содержащий корпус, подвижную картушку, магнит и элементы Холла, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения линейности выходных сигналов элементов Холла, он снабжен дополнительным магнитом и оба магнита установлены на концах картушки симметрично оси ее, а три взаимно-ортогональных элемента Холла жестко закреплены на оси Составитель В.Васильеор Е.Лушникова Техред Ж, Кастелевич орректор Н.Сте Ре исное/56ВНИИПИ Гопо делМоске Филиал ППП "Патент", г. Ужгород роектная,каз 3741 Т судар ам из 113035, а, Ж 932233 бвращения картушки в центре симметриизазора, образованного разноименнымиполюсами магнитов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Великобритании Ю 1321212,кл, С 01 С 17/26, опублик. 27.06.732. Патент США И 3952420,кл, 6 01 С 17/28, опублик. 27.04.76.1 О 3. Патент Великобритании 11 1543895,кл, 6 01 С 17/26, опублик. 11.04.79