Was ist ein digitaler Kompass? Wie funktioniert ein elektronischer Kompass?
Einleitung: Wir alle kennen den traditionellen Feng-Shui-Kompass. Wir sehen oft Feng-Shui-Meister, die einen traditionellen Kompass halten, um Feng Shui zu messen! Wissen Sie, was ein elektronischer Kompass ist? Was ist ein digitaler Kompass? Wie funktioniert ein elektronischer Kompass? Lassen Sie uns unten gemeinsam mehr darüber erfahren! Wenn Sie weitere Artikel und Inhalte zum Thema Kompass erfahren möchten, schauen Sie sich schnell die anderen Spezialthemen zum Thema Kompass an, die Herr Shui Mo sorgfältig für Sie vorbereitet hat. Alles, was Sie wissen möchten, finden Sie dort!Elektronischer KompassDer elektronische Kompass, auch als Digitalkompass bekannt, wird unter modernen technologischen Bedingungen häufig als Navigationsinstrument oder Lagesensor verwendet. Im Vergleich zu herkömmlichen Kompassen mit Zeiger- oder kardanischer Aufhängung verbrauchen elektronische Kompasse wenig Energie, sind klein, leicht, hochpräzise und können miniaturisiert werden. Ihre Ausgangssignale können nach der Verarbeitung digital angezeigt werden. Sie können nicht nur zum Zeigen verwendet werden, sondern ihre digitalen Signale können auch direkt an den Autopiloten gesendet werden, um das Manövrieren des Schiffs zu steuern. Derzeit wird der dreiachsige digitale Magnetkompass mit Strapdown-Reluktanz häufig verwendet. Dieser Kompass bietet die Vorteile von Erschütterungs- und Vibrationsschutz, hoher Kursgenauigkeit, elektronischer Kompensation von Störfeldern und kann in die Steuerschleife zur Datenverknüpfung integriert werden. Daher wird er häufig in der Luft- und Raumfahrt, Robotik, Navigation, autonomen Fahrzeugnavigation und anderen Bereichen eingesetzt.Wie funktioniert ein elektronischer Kompass?Der dreidimensionale elektronische Kompass besteht aus einem dreidimensionalen magnetoresistiven Sensor, einem zweiachsigen Neigungssensor und einer MCU. Der dreidimensionale magnetoresistive Sensor wird zur Messung des Erdmagnetfelds verwendet, und der Neigungssensor dient zur Kompensation, wenn sich das Magnetometer nicht in horizontaler Lage befindet. Die MCU verarbeitet die Signale des Magnetometers und des Neigungssensors sowie die Datenausgabe und die Weicheisen- und Harteisenkompensation. Das Magnetometer verwendet drei zueinander senkrechte magnetoresistive Sensoren, und der Sensor in jeder Achsenrichtung erkennt die Stärke des Geomagnetfelds in dieser Richtung. Der Sensor in Vorwärtsrichtung wird als x-Richtungssensor bezeichnet, der den Vektorwert des Geomagnetfelds in x-Richtung erkennt; der Sensor in Links- oder y-Richtung erkennt den Vektorwert des Geomagnetfelds in y-Richtung; der Sensor in Abwärts- oder z-Richtung erkennt den Vektorwert des Geomagnetfelds in z-Richtung. Die Empfindlichkeit des Sensors wurde in jeder Richtung entsprechend der Vektorkomponente des Geomagnetfelds in dieser Richtung optimal eingestellt, mit sehr geringer Empfindlichkeit in der Querachse. Das vom Sensor erzeugte analoge Ausgangssignal wird verstärkt und zur Verarbeitung an die MCU gesendet. Der Magnetfeldmessbereich beträgt ±2 Gauss. Durch die Verwendung eines 12-Bit-A/D-Wandlers kann das Magnetometer Magnetfeldänderungen von weniger als 1 mGauss auflösen. Mit dieser hohen Auflösung können wir die magnetische Feldstärke in X- und Y-Richtung von 200-300 mGauss genau messen, unabhängig davon, ob es sich um eine Aufwärtsänderung am Äquator oder einen niedrigeren Wert am Nord- und Südpol handelt.Der Orientierungswert lässt sich anhand der beiden Vektorwerte des Erdmagnetfelds in X- und Y-Richtung ermitteln: Azimut = arcTan(Y/X) Diese Beziehung ist nur gültig, wenn der Detektor parallel zur Bodenoberfläche ist. Wenn das Instrument geneigt ist, wird die Genauigkeit des Azimutwerts stark beeinträchtigt. Die Größe des Fehlers hängt von der Position des Instruments und der Größe des Neigungswinkels ab. Um die Auswirkungen dieses Fehlers zu verringern, wird ein zweiachsiger Neigungssensor zur Messung der Nick- und Rollwinkel verwendet. Der Nickwinkel ist als Winkeländerung von vorne nach hinten definiert, während der Rollwinkel die Winkeländerung von links nach rechts ist. Der elektronische Kompass wandelt und berechnet die Nick- und Rollwinkeldaten und „zieht“ die Vektoren des Magnetometers in den drei Achsen aus ihrer ursprünglichen Position wieder in die horizontale Position. Die Standardumrechnungsformel lautet wie folgt: Xr=Xcosα+Ysinαsinβ-Zcosβsinα Yr = Ycosβ + Zsinβ Dabei sind Xr und Yr die in horizontale Positionen umzurechnenden Werte. α ist der Steigungswinkel β ist der Neigungswinkel. Aus den obigen drei Berechnungsformeln können wir erkennen, dass der Vektor der Z-Achse in der gesamten Kompensationstechnologie eine sehr wichtige Rolle spielt. Um diese Werte richtig nutzen zu können, müssen die Nick- und Rollwerte stets aktuell sein. Zur Messung des Nick- und Rollwinkels wird ein Keramikmatrix-Elektrolytsensor mit zweiachsigem weitem linearen Bereich, hoher Auflösung und niedrigem Temperaturdriftkoeffizienten verwendet. Der Rollwinkelwert wird durch den Temperatursensor auf der Platine kompensiert. Merkmale des elektronischen Kompasses1. Dreiachsiger Magnetowiderstandseffekt-Sensor misst planares Geomagnetfeld mit zweiachsiger Neigungskompensation.2. Schnelle und hochpräzise A/D-Umwandlung. 3. Die integrierte Temperaturkompensation minimiert den Temperaturdrift bei Neigungs- und Ausrichtungswinkeln. 4. Ein interner Mikroprozessor berechnet den Winkel des Sensors zum magnetischen Norden. 5. Mit einfachen und effektiven Anweisungen zur Benutzerkalibrierung. 6. Mit Nullpunktkorrekturfunktion. 7. Die äußere Schalenstruktur ist wasserdicht und nicht magnetisch. Das Prinzip eines elektronischen Kompasses besteht darin, das Erdmagnetfeld zu messen. Wenn es in der Umgebung, in der er verwendet wird, andere Magnetfelder als die Erde gibt und diese Magnetfelder nicht wirksam abgeschirmt werden können, ist die Verwendung des elektronischen Kompasses sehr problematisch. Zu diesem Zeitpunkt können Sie nur die Verwendung eines Gyroskops zur Bestimmung der Richtung in Betracht ziehen. Zusammenfassung: Das Obige ist eine Einführung in die Prinzipien und Funktionen elektronischer Kompasse! Das Aufkommen des elektronischen Kompasses zeigt auch, dass die Entwicklung und der Fortschritt von Wissenschaft und Technologie der Verbesserung der traditionellen Kultur förderlich sind! Ich hoffe, der obige Inhalt ist für Sie hilfreich! |
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