Електронний компас

1. Електронний компас, що складається з першого датчика Холла, стабілізатора струму, першого підсилювача, пристрою індикації, у якому перший і другий струмові входи першого датчика Холла з'єднані, відповідно, з першим і другим виходами стабілізатора струму, третій і четвертий холлівські виходи першого датчика Холла з'єднані з входами першого підсилювача, який відрізняється тим, що введені другий датчик Холла, перший і другий струмові виходи якого з'єднані, відповідно, з першим і другим виходами стабілізатора струму, другий підсилювач, входи якого з'єднані відповідно з третім і четвертим холлівськими виходами другого датчика Холла, перший і другий перетворювачі "напруга-код", входи яких з'єднані, відповідно, з виходами першого і другого підсилювачів, перший і другий формувачі знака, перший і другий входи першого формувача знака з'єднані, відповідно, з виходом першого підсилювача і третім виходом стабілізатора струму, перший і другий входи другого формувача знака з'єднані, відповідно, з виходом другого підсилювача і третім виходом стабілізатора струму, вимірювач модуля, пристрій ділення, дешифратор, функціональний перетворювач, причому перший і другий входи вимірювача модуля з'єднані, відповідно, з виходами першого і другого перетворювачів "напруга-код", перший і другий входи пристрою ділення з'єднані, відповідно, з першим входом і виходом вимірювача модуля, вихід пристрою ділення через дешифратор з'єднаний з входом функціонального перетворювача, першу, другу, треттю і четверту схеми І, причому перші входи першої і другої схем І з'єднані з першим виходом першого формувача знака, другі 2 (19) 1 3 47353 Винахід, що пропонується, належить до галузі навігаційних і радіолокаційних вимірювань і може бути використаний для створення навігаційних приладів, заснованих на використанні магнітного поля Землі, які можуть бути застосовані на рухомих платформах (об'єктах), які переміщуються на водній поверхні (кораблі, катера, яхти, лодки), у повітряному просторі (літаки, вертольоти, повітряні кулі), на земній поверхні (машини, танки). Одним із головних навігаційних параметрів є курс об'єкта, знання якого необхідне для вирішення задач навігації і керування рухомими об'єктами. Курсом К є кут в горизонтальній площині поміж напрямком меридіана NS (географічного або магнітного) і напрямком головної подовжньої осі об'єкта (корма - ніс). Для визначення курсу рухомого об'єкта використовуються прилади, засновані на різних фізичних принципах. Найбільше застосування знайшли пристрої, в яких використовується дія магнітного поля Землі. Простий магнітний компас [1], який складається із магнітної системи (стрілки), яка установлюється на механічних опорах, є одним з найдавніших пристроїв, які використовувалися для визначення курсу рухомого об'єкта на водній і земній поверхні. Недоліком цього приладу є низька надійність роботи і точність вимірювання курсу при установці приладу на нестабілізованій платформі відносно горизонта. Аналогом електронного компасу є магнітний дистанційний компас, який наведено у [2], стр 167 - 240, який складається з двох основних частин магнітного давача напрямку меридіану і дистанційної передачі кута поворота. Магнітний давач напрямку меридіану складається із картушки, в якій розміщується поплавок з магнітною системою на механічних опорах, який підвішується у подвійному карданному підвісі. Картушка розміщується в корпусі компаса, який заповнюється рідиною. Давач кута дистанційної слідкуючої системи розміщується у картушці на осі магнітної системи. Виходи давача кута через токоз'ємні кільця з'єднані з виходом корпуса компасу. Друга - виконавча частина дистанційної слідкуючої системи складається з пристрою автоматичного відпрацювання кута поворота і пристрою індикації. Магнітний дистанційний компас, працює таким чином. Магнітна система картушки компаса, яка розміщується на механічних опорах, під дією магнітного поля Землі займає положення магнітного меридіану. Коли платформа (об'єкт), на якому установлено компас змінює курс, магнітна система під дією магнітного поля Землі змінює своє кутове положення відносно корпуса компасу. Під'ємна сила рідини, у якій розміщується картушка, компенсує значну частину маси картушки, зменшуючи силу тертя в опорах подвійного карданного підвісу. Це кутове положення за допомогою давача дистанційної слідкуючої системи, який знаходиться в картушці компасу, передається на виконавчу частину дистанційної слідкуючої системи, яка відпрацьовує нове кутове положення. Кут курсу відобра 4 жається на пристрої індикації у діапазоні кутів 0° £ K £ 360°. Магнітний дистанційний компас має такі недоліки: - велика поворотка похибка, яка виникає при виконанні розворотів (віражів) внаслідок нахилу картушки відносно горизонта разом з платформою (об'єктом); - похибка обумовлена силами тертя, які діють в опорах картушки. Похибка має значну величину внаслідок малої величини питомої ваги установчого момента; - похибка від зміщення центра тяжіння картушки відносно точки опори, виникає при наявності прискорення, при наборі швидкості і еволюціях об'єкта; - похибка від розвороту картушки рідиною, яка заповнює корпус компасу (силами в'язкого тертя рідини), яка у свою чергу розкручується корпусом компасу при еволюціях об'єкта. Похибка залежить від довготривалості і кутової швидкості об'єкта і може складати від одного до десятків градусів. - незалежні і залежні коливання картушки, які виникають під дією вібрацій об'єкта при його переміщенні на водній поверхні, у повітряному просторі. Вібрації при русі з постійним курсом досягають 3 - 5°, що затр удняє підрахунок курсу. В статті [3] розглянута можливість використання давача на ефекті Холла для вимірювання Курсу К. За прототип обрано вимірювач курсу, який реалізує цей принцип, складається з давача Холла, стабілізатора струму, підсилювача і пристрою індикації, у якому перший і другий струмові виходи давача Холла з'єднані з виходами стабілізатора струму, третій і четвертий холлівськи виходи давача Холла з'єднані відповідно з першим і другим входами підсилювача, вихід якого з'єднано з пристроєм індикації. Робота вимірювача курсу проходить таким чином. Коли на давач Холла діє магнітне поле Землі, на виході давача виникає напруга u1 = K1SI0BrcosK, де K1 - коефіцієнт перетворення давача Холла, S - чутли вість давача Холла до індукції Вr; I0 - стр ум живлення стабілізатора струму; Вr - горизонтальна складова індукції магнітного поля Землі. Сигнал u1 після підсилення підсилювачем надходить на пристрій індикації. Недоліком пристрою є неможливість вимірювання поточних значень кутів К в діапазоні кутів 0° £ K £ 360°. Це обумовлено тим, що функція типу А = cos a не забезпечує однозначного вимірювання кутів, т. я. a = arccos(±a) має знак "+", a = arccos(180 ± a) має знак "-". Задачею винаходу є підвищення надійності і точності вимірювання компасу на стабілізованих і нестабілізованих відносно горизонта платформах (об'єктах). Для підвищення надійності роботи і точності вимірювання на стабілізованих і нестабілізованих платформах (об'єктах) у компас, який складається з першого давача Холла, стабілізатора струму, першого підсилювача, пристрою індикації, у якому перший і другий струмові входи пер 5 47353 6 шого давача Холла з'єднано відповідно з першим і першого давача Холла з'єднані відповідно з пердругим виходами стабілізатора струму, третій і шим виходом стабілізатора струму і першим стручетвертий холлівськи виходи першого давача Хомовим входом другого давача Холла, др угий лла з'єднані відповідно з першим і другим входами струмовий вхід якого з'єднано з другим виходом першого підсилювача додатково запроваджено стабілізатора струму. другий давач Холла, перший і другий струмові Підвищення надійності роботи і точності вимівиходи якого з'єднано відповідно з першім і другим рювання курсу досягається за рахунок вимірюванвиходами стабілізатора струму, другий підсилюня ортогональних компонент Вy, В x і модуля горивач, входи якого з'єднані відповідно з третім і четзонтальної складової Вr індукції магнітного поля вертим холлівськими виходами другого давача By cos a= Холла, перший і другий перетворювачі "напругаBr код", входи яких з'єднані відповідно з виходами Землі; вимірювання функцій і першого і другого підсилювачів, перший і другий By формувачі знака, перший і другий входи першого a = arccos Br у діапазоні кутів 0° £ K £ 90°, виформувача знака з'єднані відповідно з виходом першого підсилювача і третім виходом стабілізазначення номера квадранта, обчислення курсу тора струму, перший і другий входи другого форзгідно формулам K = a; Κ = 180° - a; Κ = 180° + a; мувача знака з'єднані відповідно з виходом другоK = 360° - a відповідно для I, II, III, ІV квадрантів. го підсилювача і третім виходом стабілізатора Застосування названих відмітних ознак зі зв'яструму, вимірювач модуля, пристрій ділення, дезками поміж ними в други х аналогічних пристроях шифратор, функціональний перетворювач, перавторам невідомо, тому відповідає критерію "ноший і другий входи вимірювача модуля з'єднані, визна". відповідно з виходами першого і другого перетвоЗабезпечення запропонованого пристрою норювачів "напруга-код", перший і другий входи привою сукупністю ознак для виконання поставленої строю ділення з'єднані відповідно з першим вхозадачі дозволяє стверджувати, що вони є необхіддом і виходом вимірювача модуля, вихід пристрою ними і достатніми для досягнення нового технічноділення через дешифратор з'єднано з входом фуго результату, а запропонований пристрій відповінкціонального перетворювача, першу, другу, тредає умовам патентоздатності, так як він є новим, тю і четверту схеми І, перші входи першої і другої має винахідницький рівень та промислове застосхем І з'єднані з першим виходом першого формусування.. вача знака, другі входи яких з'єднані відповідно з Сутність винаходу пояснюється кресленнями, першим і другим виходами другого формувача де: знака, перші входи третьої і четвертої схем І з'єд- на фіг.1 наведена блок-схема електронного нані з другим виходом першого формувача знака, компаса; другі входи яких з'єднані з відповідно з першим і - на фіг.2 наведена часова діаграма роботи другим виходами другого формувача знака, обчиформувача керуючих сигналів 20; слювач курсу, перший, другий, третій, четвертий, - на фіг.3 наведена блок-схема формувача п'ятий входи і ви хід якого з'єднані відповідно з визнака 8; ходами першої, другої, третьої, четвертої схем І, - на фіг.4 наведена блок-схема вимірювача функціонального перетворювача, першим входом модуля 14; пристрою індикації, формувач керуючих сигналів, - на фіг.5 наведена система відліку кутів; перший вихід якого з'єднано з третім входом вимі- на фіг.6 наведена блок-схема обчислювача рювача модуля, третім входом пристрою ділення, курсу 18; шостим входом обчислювача курсу, другим вхо- на фіг.7 наведена блок-схема формувача кедом пристрою індикації, другий ви хід формувача руючи х сигналів 20; керуючих сигналів з'єднано з другими входами Електронний компас (фіг.1) складається з перетворювачів "напруга-код", третій, четвертий, першого і другого давачів Холла 1, 2, стабілізатоп’ятий, шостий виходи формувача керуючи х сигра струму 3, першого і другого підсилювачів 4, 5, налів з'єднані відповідно з четвертим входом виміпершого і другого перетворювачів "напруга-код" 6, рювача модуля, четвертим входом пристрою ді7, першого і другого формувачів знака 8, 9, перлення, сьомим входом обчислювача курсу і третім шої, другої, третьої і четвертої схем І 10 - 13, вимівходом пристрою індикації. рювача модуля 14, пристрою ділення 15, дешифПерший і другий давачі Холла виконані кожен ратора 16, функціонального перетворювача 17, у вигляді тонкої пластинки із напівпровідника у обчислювача курсу 18, пристрою індикації 19, фоформі паралелепіпеда з трьома парами взаємнормувача керуючих сигналів 20. перпендикулярних граней, грані перетворення В електронному компасі перший і другий струпершого давача Холла перпендикулярні граням мові виходи першого і другого давачів Холла 1, 2 перетворення другого давача Холла, грані перез'єднані відповідно з першим і другим виходами творення першого і другого давачів Холла співпастабілізатора струму 3, третій (керуючий) вихід дають з напрямками головних відповідно поперестабілізатора струму 3 з'єднано з другими керуючної і подовженої осей рухомого об'єкта, і чими входами формувачів знаку 8, 9. Треті потенперпендикулярні площині платформи, яка прохоціальні (холлівські) виходи давачів Холла 1, 2 з'єддить через головні поперечну і подовжену осі об'нані відповідно з першими входами першого і єкта. другого підсилювачів 4, 5, Четверті потенціальні При послідовному живленні першого і другого (холлівські) виходи давачів Холла 1, 2 з'єднані давачів Холла перший і другий струмові входи відповідно з другими входами першого і другого 7 47353 8 підсилювачів 4, 5. джерела живлення, підключаються до сторони (а ´ Вихід першого підсилювача 4 з'єднано з перс) паралелепипеда. Виводи 3, 4 давача Холла шим входом першого перетворювача "напруганазиваються холлівськими, з яких знімається накод" 6 і першим входом першого формувача знака пруга ux при внесені давача Холла у магнітне поле 8, вихід другого підсилювача 5 з'єднано з першим з індукцією В, підключаються до сторони (в ´ с) входом другого перетворювача "напруга-код" 7 і паралепіпеда. Грані (а ´ в) паралепіпеда називапершим входом другого формувача знака 9. Перються гранями перетворення, в які входить вектор ший вихід (+) першого формувача знака 8 з'єднано індукції В магнітного поля. При внесені давача з першими входами першої і другої схем І 10, 11, Холла в магнітне поле на виводах 3, 4 (холлівсьдругий ви хід першого формувача знака 8 (-) з'єдких) виникає напруга Холла ux, яка дорівнює нано з першими входами третьої і четвертої схеми ux = k 1SI 0Bcosa, 12, 13. Перший вихід другого формувача знака 9 де: (+) з'єднано з другими входами схеми І 10, 12. Друk1 - коефіцієнт перетворення давача Холла, гий вихід др угого формувача знака 9 (-) з'єднано з S - чутли вість до індукції давача Холла, другими входами схем І 11, 13. Кодові виходи (паI0 - стр ум живлення давача Холла, ралельний код) першого і другого перетворювачів В - Індукція магнітного поля, 6, 7 з'єднані відповідно з першим і другим входами a - кут поміж перпендикуляром до грани перевимірювача модуля 14, перший вхід і вихід (паратворення (а ´ в) і напрямком вектора магнітної лельний код) якого з'єднані відповідно з першим і індукції В. другим входами пристрою ділення 15. Вихід блока В якості давача Холла можут бути використані ділення (паралельний код) через дешифратор 16 і промислові давачі Холла Х21, ЦВТУ-0,5 - 71 -678, функціонального перетворювача 17 з'єднано з Х201, Х211, Х501 і інші. п'ятим входом обчислювача курсу 18, перший, Блок 3 (див. фіг.1) - стабілізатор струму, є звидругий, третій, четвертий входи та ви хід якого чайним стабілізованим джерелом живлення змінз'єднані відповідно з виходами схем I 10,12, 13, 11, ного струму, наприклад, [5]. Може застосуватися та входом пристрою індикації 19. джерело живлення давача Холла приладу Щ4310, Перший вихід 21 формувача керуючи х сигнаРб.2.729.002.335. лів 20 з'єднано відповідно з третім входом (входом Блок 4,5 (див.фіг.1) - підсилювач, є типовим початкової установки ПУ) блока 14,з третім входом радіоелектронним пристроєм з трансформаторним (входом початкової установки ПУ) пристрою дівходом, наприклад, [6]. Можуть бути використані лення 15, з шостим входом (входом початкової мікросхеми. установки ПУ) обчислювача курсу 18, другим вхоБлок 6,7 (див.фіг.1) - перетворювач "напругадом (входом початкової установки ПУ) пристрою код", є стандартним перетворювачем, наприклад, індикації 19. Другий вихід 22 формувача керуючих [7]. Може застосовуватись перетворювач "напругасигналів 20 з'єднано відповідно з другими входами код" приладу Щ-4310, Рб.729.002.33.12, перетво(входами запуску) перетворювачів "напруга-код" 6, рювач "напруга-код" приладу A1710 фірми Rochaz 7. Третій вихід 23 формувача керуючи х сигналів 20 Electronique. з'єднано з четвертим (керуючим) входом вимірюБлок 8,9 (див.фіг.1) - формувач знака, признавача модуля 14, четвертий вихід 24 формувача чений для визначення знака компонент Вx, В y гокеруючих сигналів 20 з'єднано з четвертим (керуризонтальної складової Вr вектора індукції В магніючим) входом пристрою ділення 15. П'ятий вихід тного поля землі. 25 формувача керуючих сигналів 20 з'єднано з Блок схема формувача знака 8 наведена на сьомим (керуючим) входом обчислювача курсу 18, фіг.3 і складається з схем I 81 і 82. шостий вихід 26 формувача керуючих сигналів 20 Блок 81 - схема І, є типовим елементом цифз'єднано з третім (керуючим) входом пристрою рової техніки, наприклад, [8]. Може бути викорисіндикації 19. тана мікросхема 155ЛАЗ, При послідовному живленні першого і другого Блок 82 - схема І, є типовим елементом цифдавачів Холла 1, 2 перший і другий струмові вихорової техніки, наприклад, [8]. Може бути викорисди стабілізатора струму 3 з'єднані відповідно з тана мікросхема 155ЛАЗ. першим струмовим входом першого давача Холла На перший і другий входи формувача знака 8 1 й другим струмовим входом другого давача Хонадходять відповідно сигнал з виходу підсилювача лла 2, другий струмовий вхід першого давача Хо4 і опорний сигнал з виходу стабілізатора струму лла 1 з'єднано з першим струмовим входом друго3. Формувач знака 8 в залежності від знака вихідго давача Холла 2. ного сигналу підсилювача 4, котрий однозначно Блок 1, 2 (див.фіг.1) - давач Холла, є первинзалежить від напрямку магнітної індукції By, яка діє ним перетворювачем магнітної індукції, наприклад, на давач Холла 1 і опорного сигналу, формує ке[4]. руючі сигнали "+" або "-" відповідно на першому Давач Холла представляє собою чотирьохпоабо другому керуючих ви ходах. люсник, виконаний у вигляді тонкої пластинки з При позитивному напрямку складової індукції напівпровідника у вигляді паралелепипеда, з "+" В у на перший вхід формувача знака 8 і схеми І трьома парами взаємно-перпендикулярних граней. 81 надходить сигнал "+". У цьому випадку на вихоСторони паралелепіпеда а, в, с, де а - довжина, в ді схеми І 81 формується керуючий сигнал "1", ширина, с - товщина вибираються із умов а >> с, в який надходить на перший керуючий вихід "+" фо>> с. рмувача знака 8. На другому керуючому ви ході "-" Виводи 1, 2 давача Холла називаються струформувача знака 8 сигнал дорівнює "0". мовими І призначені для підключення зовнішнього При негативному напрямку складової індукції 9 47353 10 "-" В y на вхід формувача знака 8 і схема І 81 над2 2 (B x + B y ) ни . Вихідний сигнал пристрою добуванходить сигнал "0". У цьому випадку на виході схеми I 81 формується керуючий сигнал "0". При цьоB = (B2 + B2 ) x y му на виході схеми І 82 формується керуючий ня квадратного кореня r у вигляді сигнал "1", який надходить на другий керуючий паралельного коду надходить на вихід вимірювача вихід "-" формувача знака 8. модуля 14. Робота формувача знака 9 ідентична роботі Блок 15 (дів.фіг.1) - пристрій ділення, є станформувача знака 8. Знак вихідного сигналу підсидартним пристроєм, може бути виконаний, наприлювача 6 "+", "-" ідентичний напрямку складової клад, по [11]. магнітної індукції Вх: "+" Вх, "-" Вх. Блок 16 (дів.фіг.1) - дешифратор, є стандартБлок 10,11,12,13 (див. фіг.1) - схема І, є типоним дешифратором, наприклад, [8]. Може бути вим елементом цифрової техніки, наприклад, [8]. використана мікросхема 155ИД1, Може бути використана мікросхема 155ЛАЗ. Блок 17 (дів.фіг.1} - функціональний перетвоБлок 14 (див. фіг.1) - вимірювач модуля, прирювач 17, призначений для запам'ятовування N значений для вимірювання модуля індукції горизозначень кутових величин в діапазоні кутів 0° £ a £ нтальної складової магнітного поля землі Вr, який 90° з дискретністю a/Ν, які по сигналам з дешифратора 16 передаються в обчислювач курсу 18. Br = B 2 + B2 x y визначається згідно рівняння , де Вx В якості функціонального перетворювача 17 ,Вy - ортогональні компоненти индукции горизонможе бути використана мікросхема 573РФ1. тальної складової магнітного поля Землі. Блок 18 (дів.фіг.1) - обчислювач курсу 18, приНа фіг.4 наведено один із варіантів побудови значений для визначення курсу р ухомого або невимірювача модуля 14. рухомого об'єкта. Курс K визначається в діапазоні Вимірювач модуля 14 складається з квадратокутів 0° £ K £ 360°. Курс K дорівнює куту поміж нарів 141, 142, підсумовувала 143, пристрою добупрямком горизонтальної складовою магнітного вання квадратного кореня 144, елементів затримполя Землі NmSm і напрямком подовжньої осі об'ки 145, 146. єкта. Курс К відраховується по часовій стрілці від Блок 141, 142 - квадратор, є типовим пристронапрямку NmS m. єм цифрової техніки, наприклад, [9]. У залежності від квадранта курс K визначаБлок 143 - підсумовувач, є типовим пристроєм ється відповідно з формулами цифрової техніки, наприклад, [8]. K = a - y І квадранті, [0° £ K £ 90°]; Блок 144 - пристрій добування квадратного K =180 - a - у II квадранті, [90° < K £ 180°]; кореня, є типовим пристроєм цифрової техніки, K = 180 + a - у Ill квадранті, [180° < K £ 270°]; наприклад, [10]. K = 360 - a - у ІV квадранті, [270° < K < 360°]; Блок 145, 146 - елемент затримки, є типовим де пристроєм цифрової техніки, наприклад, [6]. By By y Робота вимірювача модуля 14 виконується таa = arccos = arccos = arccos = r Bx ким чином. (B2 + B 2 ) x y , Сигналом початкової установки ПУ, який надходить на третій вхід вимірювача модуля 14, устаде: Вх, В y - ортогональні компоненти горизонновлюються в початковий стан квадратори 141, тальної складової індукції магнітного поля Землі. Система відліку кутів наведена на фіг. 5. На 142, підсумовувач 143, пристрій добування квадфіг.6 наведено один із варіантів побудови обчисратного кореня 144. При надходженні керуючого сигналу Кер.1 на лювача курсу 18. Обчислювач к урсу 18 складаєтьчетвертий вхід вимірювача модуля 14 вхідні сигся з трьох постійних залам’ятовуваючи х пристроїв нали By, B x з першого і др угого входів вимірювача (ПЗП) 181, 182, 183, схем I 184 - 187, схеми АБО 188, багатовходових схем АБО 189, 190, підсумомодуля 14 у вигляді параллельного коду надховувача 191, блока віднімання 192, багатовходової дять на перші входи відповідно першого квадратора 141 и другого квадратора 142. У блоках 141, схеми АБО 193, елемента затримки 194, багато142 виконується операція піднесення в квадрат входови х схем I 195, 196. кодів величин Вy, В x. Блок 181,182,183 постійний запам’ятовуваючий пристрій (ПЗП), є стандартним Після надходження керуючого сигналу з вихопристроєм цифрової техніки, наприклад, [8]. Може ду елемента затримки 145 на керуючий вхід підсумовувача 143 вихідні сигнали квадраторів 141, 142 бути застосована мікросхема 573РФ1. Блок 184 - 187 - схема І, є стандартним еле2 2 By , B x і вигляді паралельних кодів надходять на ментом цифрової техніки, наприклад, [8]. Може підсумовувач 143, де виконується операція склабути застосована мікросхема 155ЛАЗ. Блок 188 - схема АБО, є стандартним елемен2 2 B ,B дання двох кодів y x . том цифрової техніки, наприклад, [8]. Може бути Після надходження керуючого сигналу з вихозастосована мікросхема 155ЛАЗ. ду елемента затримки 146 на керуючий вхід підсуБлок 189,190 - багатовходова схема АБО, є 2 2 стандартним елементом цифрової техніки, напри(B x + B y ) мовувача 143 величина у вигляді параклад, [8]. Може бути застосована мікросхема лельного коду надходить на пристрій добування 155ЛАЗ. квадратного кореня 144. У блоці 144 виконується Блок 191 - підсумовувач, є типовим пристроєм операція добування квадратного кореня із величицифрової техніки, наприклад, [5]. Може бути застосована мікросхема ЛАЗ. 11 47353 12 Блок 192 - блок віднімання, є типовим прина сьомий вхід обчислювача курсу 18 спрацьовустроєм цифрової техніки, наприклад, [8]. Може ють схема I 187, ПЗП 183. З виходу ПЗП 183 код бути застосована мікросхема ЛАЗ. кута 360°, через багатовходову схему АБО 190 Блок 193 - багатовходова схема АБО, є станнадходить на перший вхід (вхід зменшуємого) дартним елементом цифрової техніки, наприклад, блока віднімання 192, на другий вхід (вхід від'єм[8]. Може бути застосована мікросхема 155ЛАЗ. ника) якого надходить поточне значення кута a з Блок 194 - елемент затримки, є стандартним п'ятого входу обчислювача курсу 18. По керуючоелементом цифрової техніки, наприклад, [6]. Може му сигналу, який надходить з виходу елемента бути застосована мікросхема 155ЛАЗ. затримки 194 на третій керуючий вхід підсумовуБлок 195, 196 - багатовходова схема І, є станвача 192, виконується віднімання з коду 360° коду дартним елементом цифрової техніки, наприклад, "a". Результат віднімання код К = 360° - a через [8]. Може бути застосована мікросхема 155 ЛАЗ. багатовходову схему АБО 193 надходить на ви хід Робота обчислювача курсу 18 виконується таобчислювача курсу 18. ким чином. Сигналом початкової установки ПУ, Блок 19 (див. фіг.1) - пристрій індикації є загаякий надходить на шостий вхід (вхід початкової льновідомим типовим пристроєм радіонавігаційних установки ПУ) обчислювача курсу 18, установлюта радіолокаційних систем, наприклад, [13]. Приються в початковий стан підсумовувач 191 і блок стрій індикації призначений для подання інформавіднімання 192. При надходженні керуючого сигції у вигляді, зручному для оператора. Інформація налу Ікв на перший вхід і керуючого сигналу Кер.3 може поступати на пристрій індикації безпосередна сьомий вхід обчислювача курсу 18 спрацьовуньо з виходу давача Холла. Якщо швидкість надють схема I 184 і ПЗП 181. З виходу ПЗП 181 надходження інформації настільки висока, що операходить код кута 0°, котрий через багатовходову тор не встигає слідкува ти за нею, то схему АБО 189 надходить на перший вхід підсувикористовуються пристрої знімання та обробленмовувача 191, на другий вхід якого надходить поня інформації. У цьому випадку на пристрій індиточне значення кута a з п'ятого входу обчислювакації поступає узагальнена інформація. Найбільш ча курсу 18. По керуючому сигналу, який розповсюдженою формою подання навігаційної та надходить з виходу елемента затримки 194 на радіолокаційної інформації є візуальна, що здійстретій (керуючий) вхід підсумовувача 191, виконунюється з використанням електронно-променевих ється підсушування кодів "0°" і "a", результат підтрубок та знакових табло. Сигналом початкової установки ПУ, який надсумування код Κ = a через багатовходову схему ходить з першого виходу 21 блока керування 20, АБО 193 надходить на вихід обчислювача курсу 18. пристрій індикації установлюється в початковий стан. Після надходження паралельного коду курсу При надходженні керуючого сигналу IIкв на К з обчислювача курсу 18 значення курсу К відодругий керуючий вхід і керуючого сигналу Кер.3 на бражається на знаковому табло пристрою індикасьомий вхід обчислювача курсу 18 спрацьовують ції 19. схема І 185 схема АБО 188, ПЗП 182. З виходу ПЗП 182 код кута 180° через багатовходову схему Блок 20 (див.фіг.1) - формувач керуючих сигналів 20 формує керуючі сигнали, які синхронізуI 195 і багатовходову схему АБО 190 надходить на ють роботу всього електронного компасу. Блок 20 перший вхід (вхід зменшуємого) блока віднімання може складатися з послідовно з'єднаних генера192, на другий вхід (вхід від’ємника) якого надхотора імпульсів, лічильника і дешифратора. На дить поточне значення кута a з п'ятого входу обфіг.7 наведена блок схема формувача керуючих числювача курсу 18. По керуючому сигналу, який сигналів 20, на фіг.2 наведені часові діаграми ронадходить з виходу елемента затримки 194 на боти формувача керуючих сигналів 20. третій (керуючий) вхід підсумовувача 192, виконуБлок 20 складається з генератора імпульсів ється віднімання з коду 180° коду "a" і результат 201, лічильника 202 і дешифратора 203. віднімання К = 180° - a через багатовходову схему Блок 201 - генератор імпульсів, блок 202 - ліАБО 193 надходить на вихід обчислювача курсу чильник, блок 203 – дешифратор, є типовими 18. елементами цифрової техніки, наприклад, [8]. МоПри надходженні керуючого сигналу IIIкв на жуть бути використані мікросхеми відповідно мутретій вхід і керуючого сигналу Кер.3 на сьомий льтивібратор 224ГГ2, 155ИЕ2, 155ИД1. вхід обчислювача курсу 18 спрацьовують схема І Формувач керуючих си гналів 20 працює таким 186, схема АБО 188, ПЗП 182. З виходу ГОП 182 чином. Сигнали генератора імпульсів 201 підрахонадходить код кута 180°, котрий через багатовховуються лічильником 202. З виходу лічильника 202 дову схему АБО 196, багатовходову схему АБО паралельний код надходить на дешифратор 203. 189 надходить на перший вхід підсумовувача 191, На першому, другому, третьому, четвертому, пяна другий вхід якого надходить поточне значення тому, шостому ви ходах деши фратора 203 формукута a з п'ятого входу обчислювача к урсу 18. По ються відповідно сигнали початкової установки керуючому сигналу, який надходить з виходу елеПУ, імпульс запуску Імп.запуску, перший, другий, мента затримки 194 на третій керуючий вхід підсутретій, четвертий керуючі сигнали Кер.1, Кер.2, мовувача 191, виконується підсумування кодів Кер.3, Кер.4, які надходять відповідно на перший "180°" і "a". Результат підсумування код К = 180° + вихід 21, другий вихід 22, третій вихід 23, четверa через багатовходову схему АБО 193 надходить тий вихід 24, п’ятий вихід 25 і шостий вихід 26 фона вихід обчислювача курсу 18. рмувача керуючих сигналів 20. При надходженні керуючого сигналу IVкв на чеРобота електронного компасу виконується татвертий керуючий вхід і керуючого сигналу Кер.3 ким чином. Сигналом початкової установки ПУ, 13 47353 14 який надходить з першого виходу 21 формувача ча керуючих си гналів 20, вимірювач модуля 14 керуючих сигналів 20, установлюються в початковизначає модуль індукції горизонтальної складової вий (нульовий) стан пристрої з запам'ятовуванням: Вr магнітного поля Землі згідно рівняння вимірювач модуля 14, пристрій ділення 15, обчисBr= (B2 + B2 ) x y лювач курсу 18, пристрій індикації 19. . Вихідний сигнал вимірювача моНа електронний компас, який установлюється B = (B2 + B2 ) на рухомій платформі діє магнітне поле Землі. x y дуля 14 r у вигляді цифрового паРухома платформа може переміщуватися на водралельного коду надходить на другий вхід (вхід ній поверхні (кораблі, катера, яхти, лодки), у повітдільника) пристрою ділення 15, на перший вхід ряному просторі (літаки, вертольоти, повітряні ку(вхід діленого) якого надходить сигнал Вy з першолі), на земній поверхні (машини, танки). В го перетворювача "напруга-код" 6 у вигляді паразалежності від курсу К платформи, який може змілельного цифрового коду. нюватися в діапазоні кутів 0° £ K £ 360°, на холлівПісля надходження керуючого сигналу Кер.2 з ських ви ходах давачів Холла 1, 2 виробляються четвертого виходу 24 формувача керуючих сигнасигнали лів 20 пристрій ділення 15 виконує операцію діu1’ = k1SI 0Br cos K, u2’ = k1SI 0Br sin K, B = (B2 + B2 ) x y лення коду By на код r . Результат коли платформа стабілізована відносно гори2 2 зонта; B = (B x + By ) ділення коду Вy на код r , який доріu1’’ = k1 SI 0Br cos K cos q + k1SI0B B cos K sin q; By u2’’ = k1 SI 0Br cos K cos y + k1SI0B B cos K sin y; коли платформа нестабілізована відносно го(B2 + B 2 ) x y ризонта; внює у ви гляді паралельного цифроде – k1 - коефіцієнт перетворення давачів Хового коду надходить на дешифратор 16, на виході лла 1, 2; якого виробляються N керуючих сигналів в залежS - чутли вість до індукції давачів Холла 1, 2; ності від розрядності коду cos a. Керуючі сигнали з I0 - струм живлення давачів Холла 1, 2; дешифратора 16 надходять на функціональний Вr - горизонтальна складова індукції магнітного перетворювач 17, в якому забезпечується переполя Землі; творення величини cos a по відповідним керуючим ВB - вертикальна складова індукції магнітного By поля Землі; a = arccos Bx , яка змінюq - кут кілевої качки, коли платформа знахосигналам у величину диться на водній поверхні; ється в діапазоні кутів 0° £ a £ 90°. Вихідний сигкут тангажа, коли платформа знаходиться у нал функціонального перетворювача 17 у вигляді повітряному просторі; паралельного цифрового коду надходить на п’ятий кут відхилення від горизонту на земній повервхід обчислювача курсу 18. хні у напрямку руху платформи; Визначення значення курсу K в діапазоні кутів y - кут бортової качки, коли платформа знахо0° £ K £ 360° виконується таким чином. диться на водній поверхні; Знак вихідного сигналу підсилювачів 4, 5 одкут крену, коли платформа знаходиться у повінозначно залежить від знаку вихідного сигнала тряному просторі; давачів Холла 1, 2 і напрямку магнітної індукції кут відхилення від горизонту у напрямку, перВr(Вy,В x) відносно давачів Холла 1, 2. Напрямокпендикулярному руху (курсу) платформи. магнітної індукції відносно давачів Холла змінюВихідні сигнали давачів Холла 1, 2 u1’, u2’ (u1’’, ється в залежності від курсу K об'єкта, який дорівu2’’) підсилюються підсилювачами 4, 5 до необхіднює куту поміж напрямком горизонтальної складоного рівня і з виходів підсилювачів 4, 5 вихідні сигвої магнітного поля Землі NmSm і напрямком нали u3’ (u3’’); u 4’ (u4’’). подовжньої осі об'єкта. Курс K відраховується по u3’ = k1k2SI0 cos K, часовій стрілці від напрямку NmSm. В залежності u4’ = k1k2SI0 cos K, від значення курсу K змінюється знак вихідних наu3’’ = k1k2SI 0Br cos q + k1k 2SI0B B cos K cos q; пруг u1, u2 на виході давачів Холла 1, 2; відповідно u4’’ = k1k2SI 0Br sin y + k1k2SI0BB sin K sin y; на виході підсилювачів 4, 5, u3, u4, який однозначде k1 - коефіцієнт перетворення підсилювачів но залежить від напрямку магнітної індукції 4, 5 надходять відповідно на перетворювачі "наВr(Вy,В x); де В x, В y - ортогональні компоненти горипруга - код" 6, 7; формувачі знака 8, 9. зонтальної складової Вr магнітного поля Землі. По сигналу Імп. запуску, який надходить з друВихідний сигнал u1 першого давача Холла має гого виходу 22 формувача керуючих сигналів 20, знак "+", коли курс K змінюється в діапазоні кутів перетворювачі "напруга - код" 6, 7 забезпечують 270° £ K £ 90° і знак "-", коли курс K змінюється в перетворення аналогових сигналів u3 (u3’, u3’’) і u4 діапазоні кутів 90° £ K £ 270°. (u4’, u4’’) у цифровий паралельний код, пропорційВихідний сигнал u2 другого давача Холла 2 ний ортогональним компонентам Вy, В x горизонтамає знак "+", коли курс K змінюється в діапазоні льної складової індукції Вr магнітного поля Землі. кутів 0° £ K £ 180° і знак "-", в діапазоні кутів 180° £ Вихідні сигнали перетворювачів "напруга-код" 6, 7 K £ 360°. Вy і В х у вигляді паралельного цифрового коду Формувач знака 8 в залежності від знака нанадходять відповідно на перший і другий входи пруги u3 і опорної напруги, які надходять відповідвимірювача модуля 14. Після надходження керуюно на перший і другий входи, формує керуючі сигчого сигналу Кер.1 з третього виходу 23 формува 15 47353 16 нали "+" і "-" відповідно на першому і другому кеОб'єкт, що заявляється має переваги перед руючи х ви ходах. прототипом. Пристрій забезпечує розширення обФормувач знака 9 в залежності від знака наласті використання. Електронний компас забезпепруги u4 і опорної напруги, які надходять відповідчує високу надійність роботи за рахунок спрощенно на перший і другий входи, формує керуючі сигня механічної конструкції і відмови від механічних нали "+" і "-" відповідно на першому і другому рухомих і обертаючих елементів. керуючих ви ходах. Електронний компас забезпечує вимірювання Керуючі сигнали "+", "-" відповідно з формувапоточних значень курсу об'єкта в діапазоні кутів 0° чів знака 8, 9 надходять на схеми І 10 - 13, які ви£ K £ 360°. робляють керуючі сигнали Ікв, IІкв, ІІІкв, ІVкв, які відЕлектронний компас забезпечує високу точповідають номеру квадранта. Номер квадранта ність вимірювання курсу об'єктів, які переміщуютьвідраховується від напрямку NmSm по часовій стріся на водній поверхні, у повітряному просторі, на лці. У першому квадранті вихідний сигнал u1 перземній поверхні. шого давача Холла 1 має знак "+", вихідний сигнал На державному підприємстві "Фінмаш" спільно u2 другого давача Холла 2 має знак "+". з ІЕД НАН України виготовлено елементи макета У другому квадранті вихідний сигнал u1 першоелектронного компасу. Технічна документація виго давача Холла 1 має знак "-", вихідний сигнал u 2 готовлена на рівні ескізних креслень, які дозволядругого давача Холла 2 має знак "+". ють відтворити запропонований електронний комУ третьому квадранті вихідний сигнал u1 перпас. шого давача Холла 1 має знак "-", вихідний сигнал Література: u2 другого давача Холла 2 має знак "-". 1. Помыкаев И.И., Селезнев В.П., ДмитроченУ четвертому квадранті вихідний сигнал u1 ко Л.А. Навигационные приборы и системы. «Мапершого давача Холла 1 має знак "+", вихідний шиностроение», — М., 1983. — 454 стр. сигнал u2 другого давача Холла 2 має знак "-". 2. Селезнев В.П. Навигационные устройства. В залежності від курсу K: у першому квадранті Государственное научно-техническое изд-во 0° £ K £ 90°, «Оборонгаз», — М., 1961, — 615 стр. 3. J.M. Ross, E.W. Saker and N. A.C. Thompson. у др угому квадранті 90° £ K £ 180°, The Hall-effect compass, Journal of Scientific у третьому квадранті 180° £ K £ 270°, Instruments, vol.34, 1957, p.479 - 484. у четвертому квадранті 270° £ K £ 360° 4. Богомолов В.И. Устройства с датчиками Хона виходах схем І 10 - 13 формуються відповілла и датчиками магнитосопротивления. М.: Л., дно керуючі сигнали Ікв, IІкв, ІІІкв, ІVкв, які надходять 1961. відповідно на перший, другий, третій, четвертий 5. Таранов С.Г. Самонастраивающиеся привходи обчислювача курсу 18. боры. Киев. Наукова Думка, — 1981. Після надходження керуючого сигналу Ікв і ке6. Мелешко Е.А. Интегральные схемы в наноруючого сигналу Кер.3 з п'ятого виходу 25 формусекундной ядерной электронике, — Изд. 2-е, доп. вача керуючих сигналів 20 обчислювач курсу 18 — М.: Атомиздат, — 1978. — 216 с. виробляє значення курсу, яке дорівнює K = a з і 7. Хлистунов В.Н. Основы цифровой электрояке у вигляді паралельного цифрового коду з виизмерительной техники и цифровые преобразоваходу обчислювача курсу 18 надходить на вхід прители. M.: Л, Энергия, — 1966. строю індикації 19. 8. Ричардс Р.К. Арифметические операции на Після надходження керуючого сигналу IIкв і кецифровых вычислительных машинах. — М.: ИЛ., руючого сигналу Кер.3 з п'ятого виходу формувача 1957. — 458 с. керуючих сигналів 20 обчислювач курсу 18 вироб9. Чигирин Ю.Т. и др. Устройство возведения в ляє значення курсу, яке дорівнює K = 180° - a. степень. Авторское свидетельство СССР № Після надходження керуючого сигналу IIIкв і 1076901, БИ №6, 1984, 6 стр. керуючого сигналу Кер.3 з п'ятого виходу 25 фор10. Чигирин Ю.Т. и др. Устройство возведения мувача керуючих сигналів 20, обчислювач курсу 18 в квадрат и извлечения квадратного корня. Автовиробляє значення курсу, яке дорівнює K = 180° + рское свидетельство СССР № 1133593, БИ №1, a. 1985, 6стр. Після надходження керуючого сигналу IVкв і 11. Чигирин Ю.Т. и др. Делительное устройсткеруючого сигналу Кер.3 з п'ятого виходу 25 форво. Авторское свидетельство СССР № 342.187 БИ мувача керуючих сигналів 20, обчислювач курсу 18 № 19, 1972. виробляє значення курсу, яке дорівнює K = 360° 12. Букреев И.Н., Мансуров В.Ю., Горячев В.Н. a. Микроэлектронные схемы цифровых устройств, Після надходження керуючого сигналу Кер.4 з “Советское радио”, — М., 1975, — 368стр. шостого ви ходу 26 формувача керуючих сигналів 13. М.Сколник. Введение в технику радиоло20, пристрій індикації 19 забезпечує відображення кационных систем. Изд-во "Мир", — М., 1965. — 8, значення курсу K у вигляді цифрового десятичного 10 Индикатори, стр.475 - 480. коду. 17 47353 18 19 47353 20 21 47353 ДП «Український інститут промислов ої в ласності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хохлов их, 15, м. Київ , 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90 ТОВ “Міжнародний науков ий коміт ет” вул. Артема, 77, м. Київ , 04050, Україна (044) 216 – 32 – 71 22