Цифровой компас

(ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВ Ъ 1(56) Авторское свидетельство СССР У 1219922, кл, С О 1 С 22/00, 1984.Авторское свидетельство СССР Иф 581371, кл. О 01 С 7/32, 1975. (54) ЦИФРОВОЙ КОМПАС(57) Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано в спорте, медицине, строительстве и других областяхтехники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей засчет измерения расстояний и площадей.Компас содержит генератор 1 пилообразного тока, магниточувствительиыйдатчик 2, компараторы 3, 8, 11, 16.В состав компаса входят также счетчики 6, 14 импульсов, регистры 7, 15,триггеры 9, 17, 19; Вычислитель 20осуществляет обработку поступающихданных, результаты поступают на индикатор 21, 2 ил.Изобретение относится к навигационному приборостроению и может бытьприменено на подвижных объектах,ориентируемых по магнитному полюземли в спорте, медицине, строительстве и других областях техники,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей цифрового компаса . за счет одновременно о 10измерения расстояний и площадей,На фиг.1 изображена структурнаясхема цифрового компаса; на фиг.21временные диаграммы, поясняющие работу цифрового компаса. 15Цифровой компас состоит из последовательно соединенных управляемогогенератора 1 пилообразного тока,магниточувствительного датчика 2, горизонтально расположенного в кардан- Юном подвесе и выполненного в видедвух ортогонально установленных элементов Холла, первого коипаратора.3, первого элемента ИЛИ 4, гервогопреобразователя 5 фаза-интервал, 25первого счетчика 6, первого регистра7, последовательно соединенных второго компаратора 8 и первого триггера9. Кроме того, цифровой компас содержит формирователь 10 импульсов, по- ЗОследовательно соединенные третий компаратор 11, второй элемент Ю 1 И 12,второй преобразователь 13 фаза-интервал, второй счетчик 14, второй регистр 15, последовательно соецнненные 35четвертый компаратор 16 и второй триггер 17, последовательно соединенные1датчик 18 пути, третий триггер 19,вычислитель 20 и индикатор 2.Цифровой компас работает следующим 4 Ообразом. Разрешающий импульс с вычислителя 20 (фиг.2 а) обнуляет все счетчики и триггеры и запускает управляемый генератор 1 пилообразного тока, который возбуждает магниточувствнтельный датчик 2 (фиг.2 б). В зависимости от напряженности и направления иагнитнсго поля выходное напряжение иа выходе магниточувствительного датчика 2 (фиг.2 в) определяется соотношениемгде Е- Эйс Холла, мв;Н- постоянная Холла, зависящаяот типа полупроводниковогоматериала;1, - управляющий ток, иА; В, - индукция магнитного поля,тг.лЙ - толщина пластины, мм.Если принять вектор напряженности магнитного поля за единицу, то проекции вектора по .осям координат Х и У будут равны синусу и косинусу угла между вектором напряженности магнитного поля и осью абсцисс декартовой системы координат, Вычисление синуса и косинуса производится по двум идентичныи каналам Х и У. Рассмотрим работу канала У. В зависимости от полярности напряжения с первого выхода иагниточувствительного датчика 2 работает или первый (фиг,2 г), или второй (фиг.2 д) компаратор, с выхода которого перепад напряжения поступает на вход первого элемента ИЛИ 4 (фиг.2 е и фиг.2 з), фаза перепада на выходе которого определяется моментом совпадения пилообразного напряжения с выхода магниточувствительного датчика 2 (фиг.2 в) и опорного напряжения на одном иэ компараторов 3 или 8, устанавливаемых в процессе настройки, Перепад напряжения с выхода первого элемента ИЛИ 4 поступает на первый вход первого преобразователя 5 фаза-интервал (фиг.1), с выхода кото- рога импульсы поступают на счетный вход первого счетчика 6 (фиг.1). Амплитуда проекции вектора напряженности магнитного поля на ось У преобразуется в первом преобразователе 5 фаза-интервал (фиг.1) во временной интервал, заполненный счетными импульсами. Начало этого временного интервала определяется моментом совпадения напряжений на одном иэ компараторов 3 или 8 (фиг.1), а конец временного интервала определяется передним фронтом импульса формирователя импульсов 10.На выходе первого счетчика 6 образуется цифровой код, численно равный синусу угла между вектором напряженности магнитного поля и осью ОХ и значению ординаты Д У.После окончания пилообразного импульса управляемого генератора 1 пилообразного тока запускается формирователь 10 импульсов, передний фронт импульса которого переписывает информацию с первого счетчика 6 в первый регистр 7. Сюда же в мпадший разряд записывается логическая единица с выхода первого триггера 9(4) 1= ш Е д ( я - сумма пОХЕ дУя - сумма пО)(ш - масштаб роекций на ось роекций на ось где оэффициент. ления крат я определения н(фиг.2 л), который запускается перепадом с выхода второго компаратора 8 (фиг.2 д), Цифровой код числа аУ с выхода первого регистра 7 считывается вычислителем 20. Аналогично работает и канал Х.Датчик 18 пути формирует после каждого отрезка пути импульс, запускающьщ третий триггер 19, логический уровень которого запускает программу вычислителя 20 (фиг.1, фиг.2 п и фиг.2 р), Через время Л 1, определяемое программой, вычислитель 20 с первого выхода выдает импульс, запускающий управляемый генератор 1 пилообразного тока и обнуляющий ьсе счетчики и триггеры. Через время Х, опрецеляемое длительностью пилообразного импульса генератора 1 пилообразного тока, импульс с выхода формирователя 10 запускает вычислитель 20 для выполнения программы вычислений Через Для определения пройденного расстояния:3., =шп, (3) где и - количество отсчетов датчикапути;ш - масштабный коэффициент, зависящий от конструкции датчика пути,Для определения кратчайшего расстояния от исходной точки: 6время Т , зависящее от времени выполнения программы вычислений вычислителем 20, на индикатор 21 выдаются результаты вычислений со второго выхода вычислителя 20. При прекращении движения цифрового компаса относительно земли или 1 О при повороте на месте, с выхода датчика 18 пути импульсов не будет итриггер 19 останется в 1 гулеяом состоянии. Тогда через время Тз, определяемое частотой поступления импульсов от датчика пути 18. вычислитель20 со своего первого выхода принудительно запускает угравляемый генератор 1 пилообразного тока, обнуляетвсе счетчики и триггеры и цикл пов торяется,Вычислитель 20 вычисляет следуюшие функции:Для определения магнитного курса: го расстояния от исходной точ1515050 аСоставитель В,Ярыч едактор А.Ревин Техред Л.Олийнык Корректор А.Обруча акаэ 6215/40 Тираж б 83 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10