Магнітний компас

Союз Советских (П) (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)3аявлено 2 6 . 0 2 . 8 0 (2S) 2 8 9 0 6 8 3 / 1 8 - 1 0 с присоединением заявки J4fe (51 )М. КлТ G 01 С 17/26 Государственный комитет (23)Приоритет СССР по делан изобретений Опубликовано 3 0 . 0 5 . 8 2 . Бюллетень № 20 и открытий Д а т а опубликования описания 3 0 . 0 5 . 8 2 (72) Автор изобретении (53) УДК 538.7** (088.8) С.Г.Буйнов Специальное констру'кторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН Украинской ССР (71) Заявитель МАГНИТНЫЙ КОМПАС * I Изобретение относится к приборостроению, а более конкретно к устройству 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 океанографической 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]. Система формирует цифровой электрический сигнал, индицирующий угловое положение магнита относительно корпуса. Этот компас имеет сложную конструкцию и большие габариты. Известен цифровой компас на твердотельных элементах, содержащий датчик Холла и электронную часть, пред 10 15 назначенную для усиления и преобразования в цифровую форму сигналов с датчика Холла. Причем выходные сигналы датчика Холла соответствуют курсовому углу, который измеряется как угол между направлением ориентации датчика и направлением на магнитный север І2]. Компас измеряет составляющие вектора индукции магнитного поля Земли, величина которых весьма мала по сравнению с индукцией постоянных магнитов, применяемых для ориентации каргушки. В связи с этим для получения приемлемой разрешающей способности используется датчик Холла повышенной чувствительности и весьма сложная электронная часть. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является датчик углового положения вращающегося магнита, содержащий корпус, магнит, картушку, которая может проворачиваться относи 332233 4 корпусе 5 оставлена полос гь 12, затеяьно оси вращения магнита, элементы полненная воздухом. Шпилька 13, закХолла» расположенные на картушке симрепленная на корпусе 5, предохраняметрично относительно оси вращения ет картушку от вьіпічаїия. магнита. Картушка устанавливается в Компас эаботзег следующим образом. положение, при котором элементы ХолПри вращении объекта относительно ла формируют сигнал, равный нулю. При картушки с магнитами, общая ось симизменении курса транспортного средметрии которых направлена вдоль магства элементы Холла формируют сигнал, нитного меридиана, элементы Холла характеризующий величину и направлеизмеряют сигналы, пропорциональные ние углового отклонения картушки отвеличине и направлению трех составносительно направленного параллельляющих вектора магнитной индукции, но магнитному меридиану магнита [31по которым вычисляются косинусы углов Однако в этом датчике, вследствие Эйлера, образованных правой декертовой взаимного расположения элементов Холсистемой с картушкой, и правой декаропа и полюсов магнита, выходной сиг15 товой системой координат, оси котонал нелинеен относительно косинуса рой перпендикулярны плоскости элеугла курса, он имеет недостаточную ментов Холла. По ним вычисляется сигчувствительность. нал , соответствующих интересующей нас Цель изобретения - обеспечение ориентации объекта. линейности выходных сигналов элементов Холла и повышение чувствительности . Поставленная цель достигается тем, что магнитный компас, содержащий корпус, подвижную картушку, магнит и 25 элемента Холла, снабжен дополнительным магнитом и оба магниты установлены на концах картушки, симметрично ее оси вращения а три взаимно-ортогональных элемента Холла, жестко закреплены на оси вращения карі ушки в центре сим- 30 метрии зазора, образованного разноименными полюсами магнитов. Таким образом, элементы Холла помещаются в область с однородным магнитным попем, которая создается раз- 35 ноименными профилированными полюса* ми двух одинаковых магнитов вокруг центра симметрии зазора, образованного этими полюсами. 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 параллелен 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 способ40 ности, имеет не высокую потребляемую мощность в случае импульсного питания элементов Холла, что позволяет применять его в автономных устройствах с ограниченным запасом эле45 ктроэнергии. Выходные сигналы элементов Холла линейны относительно направляющих косинусов вектора магнитной индукции. На чертеже изображен компас, вид сбоку, разрез. Картушка 1 с магнитами 2 подвешена на шпиле 3 или h, жестко закрепленной на объекте 5 с помощью сферического или конического подпятника 6, жестко закрепленного выше центра тяжести на оси симметрии картушки 1. Три взаимно ортогональных элемента Холла 7~9 с выводами 10 жестко закреплены на оси 4. Для получения мак- 50 В случае применения постоянных симальной чувствительности и минималь магнитов из материалов, обеспечиваюного угла застоя используются магнищих более высокую индукцию, увеличиты 2, изготовленные из материалов, вается разрешающая способность компаобеспечивающих максимальную индукцию са, так как уменьшается угол застоя в зазоре и максимальный момент кар55 картушки, растут выходные сигналы тушки 1 . элементов Холла и при этом не требуется никакого изменения конструкции Корпус 5 заполнен жидкостью і 1, компаса. например полиметилсилоксановой. В 932233 вращения картушки в центре симметрии Формула изобретения зазора, образованного разноименными Магнитный компас, содержащий корполюсами магнитов. пус, подвижную картушку, магнит и Источники информации, элементы Холла, о т л и ч а ю щ и й принятые во внимание при экспертизе с я тем, что, е целью обеспечений 1. Патент Великобритании № 1321212, линейности выходных сигналов элеменкл. G 01 С 17/26, опублик. 27.06.73. тов Холла, он снабжен дополнительным 2. Патент США № 3952^20, магнитом и оба магнита установлены кл. G 01 С 17/28, опублик. 27.0^.76, на концах картушки симметрично оси 3. Патент Великобритании № 15^3895, ее, а три взаимно-ортогональных элекл. G 01 С 17/26, опублик. 11.0^.79 мента Холла жестко закреплены на оси (прототип) . Редактор Е.Лушникова Составитель В.Васильев Техред Ж. Кастелевич Заказ 37^1/56 Тираж 61*» ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035» Москва, К-35, Раушская наб., д. Корректор Н.Стец Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,