Электромагнитный компас. Компас – что это такое, как выглядит, как работает, для чего нужен, история, приложение компас

Что следует знать про электронный компас

Магнитный компас принадлежит к т.н. «четырём великим китайским изобретениям» — и в дальнейшем, наряду с квадратном и астролябией, предопределил наступление эпохи великих географических открытий. Однако ничто неизменное не вечно — и простейшее устройство на базе намагниченного кусочка ферромагнетика в XXI веке постепенно уступило место электронным приборам. Каковы же основные функции и преимущества последних?

Как устроен типичный электронный компас

Основой всех моделей служит малогабаритный цифровой магнитометр, позволяющий производить высокоточные измерения геомагнитного поля. Данные с него с помощью аналогово-цифрового преобразователя конвертируются в цифровую форму, после чего обрабатываются микропроцессором с помощью специализированного встроенного программного обеспечения (например, цифровых фильтров). Конкретные схемы цифровых компасов могут существенно различаться в зависимости от назначения устройства (например, любительское или профессиональное), но практически у всех моделей можно выделить ряд общих блоков и узлов, а именно:

  • два канала, производящих измерение напряжённости магнитного поля Земли по осям X и Y;
  • отдельный канал для определения угла наклона компаса;
  • встроенный микропроцессор;
  • блок памяти;
  • блок интерфейса;
  • индикатор (цифровой, графический или оба сразу);
  • источник питания.

Если электронный компас будет работать на быстро перемещающихся объектах (например, таких как катера или самолёты), то в его конструкцию добавляются цифровые акселерометры, служащие для определения проекций ускорения носителя. Кроме того, в случае летательных аппаратов вроде квадрокоптеров или вертолётов (объектов, активно меняющих своё направление движения как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости), в конструкцию обычно также добавляется лазерный гироскоп, посредством которого можно определить динамические координаты объекта в пространстве. Попутно заметим, что типичный электронный компас позволяет определять азимут с точностью до 0.1 углового градуса.

Основные преимущества электронного компаса

Электронный (цифровой) компас по сравнению со своим аналоговым собратом гораздо более ударопрочен и виброустойчив. Однако с пользовательской точки зрения он наиболее интересен теми сервисными/компенсационными функциями, которые реализованы в его встроенном программном обеспечении. Сюда относятся автоматический учёт фактического месторасположения (магнитного склонения), автокомпенсация влияния локальных внешних полей, возможность установки/записи маршрута и т.д. Де-факто электронные компасы являются неотъемлемой частью практически всех представленных на рынке высокоточных автономных навигационных систем. Отметим, что для неподготовленного пользователя выбор конкретной модели электронного компаса может стать весьма нетривиальной задачей — и поэтому здесь будет особенно полезно воспользоваться техническими консультациями специалиста, могущего пояснить специфические особенности каждой модели и рекомендовать те из них, что наиболее полно отвечают актуальным нуждам пользователя.

Читайте также:  Ночевка в лесу на дереве. Как самому устроить ночлег на дереве

Электромагнитный компас

Электромагнитный компас является «развёрнутым» электрогенератором, в котором магнитное поле Земли играет роль статора, а одна или несколько рамок с обмотками — ротора. Соотношение напряжений, наводимых в обмотках при движении в магнитном поле, показывает курс, либо одна обмотка устанавливается под заранее заданным углом к продольной оси самолёта или корабля, и для поддержания курса пилоту или рулевому следует рулём направления удерживать стрелку на нуле.

Преимущество электромагнитного компаса перед обычным магнитным — в отсутствии девиации от ферромагнитных деталей транспортного средства, так как они неподвижны относительно обмоток и не наводят в них токов.

Для работы простого варианта электромагнитного компаса с индикатором в виде гальванометра требуется быстрое движение, поэтому первое применение электромагнитный компас нашёл в авиации.
Гирокомпас

Гирокомпас — прибор, указывающий направление на земной поверхности; в его состав входит один или несколько гироскопов. Используется почти повсеместно в системах навигации и управления крупных морских судов; в отличие от магнитного компаса его показания связаны с направлением на истинный географический (а не магнитный) Северный полюс. Обычно гирокомпас применяется как опорное навигационное устройство в судовых рулевых системах с ручным или автоматическим управлением, а также при решении различных задач иного рода, например, для определения точного направления при наводке орудия боевого корабля. Морской гирокомпас, как правило, очень тяжел; в некоторых конструкциях вес гироскопического ротора превышает 25 кг. Для нормальной работы гирокомпаса необходимо устойчивое основание, не испытывающее ускорений и фиксированное относительно земной поверхности, причём скорость его перемещения должна быть пренебрежимо мала по сравнению со скоростью суточного вращения Земли на данной широте.

Принцип действия

Предположим, что гирокомпас находится на экваторе, а ось вращения его гироскопа совпадает с направлением запад — восток; она сохраняет свою ориентацию в пространстве в отсутствие воздействия внешних сил. Но Земля вращается, совершая один оборот в сутки. Так как наблюдатель, находящийся рядом, вращается вместе с планетой, он видит, как восточный конец (E) оси гироскопа поднимается, а западный (W) опускается; при этом центр тяжести шара смещается к востоку и вверх (позиция б). Однако сила земного притяжения препятствует такому смещению центра тяжести, и в результате её воздействия ось гироскопа поворачивается так, чтобы совпасть с осью суточного вращения Земли, то есть с направлением север — юг (это вращательное движение оси гироскопа под действием внешней силы называется прецессией). Когда ось гироскопа совпадет с направлением север — юг (N — S, позиция в), центр тяжести окажется в нижнем положении на вертикали и причина прецессии исчезнет. Поставив метку «Север» (N) на то место шара, в которое упирается соответствующий конец оси гироскопа, и, соотнеся ей шкалу с нужными делениями, получают надёжный компас. В реальном гирокомпасе предусмотрены компенсация девиации компаса и поправка на широту места. Действие гирокомпаса зависит от вращения Земли и особенностей взаимодействия ротора гироскопа с его подвесом.

Читайте также:  Как завязывать темляк на нож змейка схема. Как сплести темляк для ножа?

2)Буссоль (фр. boussole, компас) может означать:

· (геодезич.) — прибор, служащий для измерения магнитных азимутов, т. е. горизонтальных углов междунаправлением свободно висящей магнитной стрелки и прямыми, проводимыми на земной поверхности.Устройство и употребление Б. основано на свойстве свободно висящей магнитной стрелки располагаться помагнитному меридиану. Зная склонение магнитной стрелки в данном месте в момент наблюдения, Б. даствозможность определить направление полуденной линии в этом месте. Простейшее устройство Б.следующее: на середине медной линейки утвержден компас, по которому отсчитываются магнитныеазимуты; на концах линейки, для удобства наведения на предмет, прикреплены два диоптра (см. Диоптры).Снизу линейки, в середине ее, прикреплена трубка, которой Б. надевается на штатив, состоящий издеревянного треножника и подставки, которая позволяет как приводить Б. в горизонтальное положение, так исообщать ей движение в горизонтальной плоскости. Диоптры могут быть заменены зрительной трубой (Б.Брейтгаупта). В горизонтальное положение Б. приводится или по магнитной стрелке, или при помощиуровня. Средняя точность измерения горизонтальных углов Б. есть 15′, так что Б. не может бытьупотребляема для точных съемок.

· В военном деле — прибор для топографической привязки и управления артиллерийским огнём, представляющий собою соединение компаса с угломерным кругом и оптическим приспособлением.

· Использующийся в морском деле компас — пеленгатор является разновидностью буссоли.

· Буссоль (пролив) — пролив в Тихом океане.

· В измерительной технике — часть устройства измерения углов, например в инклинометрах.

3)Магнитным азимутом Am направления называется горизонтальный угол, измеряемый по ходу часовой стрелки (от 0 до 360 градусов) от северного направления магнитного меридиана до определяемого направления. Магнитные азимуты определяются на местности с помощью угломерных приборов, у которых имеется магнитная стрелка (компасов и буссолей). Использование этого простого способа ориентирования направлений невозможно в районах магнитных аномалий и магнитных полюсов.

Читайте также:  Азбука морзе sos светом. Азбука Морзе СОС



ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here