Használata magnetorezisztív érzékelők navigációs rendszerek
Használata magnetorezisztív érzékelők navigációs rendszerek
Használata magnetorezisztív érzékelők navigációs rendszerek
A legtöbb navigációs rendszerek ma valamilyen olyan típusú mágneses érzékelő meghatározza annak pozícióját a bíboros. A Föld mágneses tere, elektronikus iránytű alapján magnetorezisztív érzékelők, amely képes észlelni a azimut az objektum 0,1 ° C. Ez a cikk bemutatja a problémát építésének egy iránytű pontossággal 1 °, valamint egyes aspektusait annak alkalmazását.
geomágneses mező
Modellje a Föld mágneses mezeje lehet dipól, ábrán látható. 1. Az ábra azt mutatja, hogy a mágneses mező lefelé irányul az északi féltekén (a beesési szög 70 °), akár - a déli és párhuzamos a Föld felszínén - az egyenlítő. Az intenzitás a mágneses mező a Föld körülbelül 0,5. 0,6 gauss.
Mindenesetre, a Föld mágneses mezeje van egy párhuzamos komponense a földfelszín és irányított szigorúan az északi mágneses pólus. Ez a komponens meghatározásához használt irányszöget.
Az „északi mágneses pólus” hangsúlyozza, hogy a Föld földrajzi pólus eltér a mágneses 11,5 ° C. A földrajzi mágneses pólus határozza meg a Föld forgástengelyének és a kiindulási pont meridionális vonalak a térképen. A különbség a elrendezésben a mágneses és a földrajzi pólusok okozza a hibát, hogy meghatározzuk a azimut ± 25 °. Ez a hiba az úgynevezett elhajlási szög és meg lehet határozni különleges asztalok függően az adott földrajzi helyen.
Így a probléma megtalálni a csapágy két lépésből áll:
1. meghatározzuk vízszintes elemek X és Y a mágneses mező a Föld (feltesszük tengely A „tengelyével párhuzamosan a mozgás);
2. hozzátéve elhajlás szöge meghatározzák a valódi észak felé.
Mérés alapján a mágneses mező
Sok fajta érzékelők mágus nitnogo területeken: induktív, mágneses ellenállás, stb mágneses A legtöbb modern elektronikus iránytű navigációs rendszerek használ induktív érzékelők alkotó egy induktor egy mag, amely érzékenység mágneses mezőt olyan intenzitással kevesebb, mint 1 mg, és az alacsony költség. Azonban az ilyen szenzorok nagyon nehézkes és törékeny, és egy nagy válaszidő - 2-3 másodpercig. Ez a késés elfogadhatatlan lehet, ha navigálás gyorsan mozgó témák.
Egy másik típusú mágneses érzékelők magnetorezisztív érzékelők. Ezek az érzékelők készülnek, mint egy vékony csík permalloy, az ellenállása, amely függ a külső mágneses mező. Magnetoresistive szenzorok egy bizonyos érzékenység szigorúan tengelyen termelt integrált áramkörök formájában. A szenzorok érzékenysége eléri 0,1 mg, válaszidő - kevesebb, mint 1 mikroszekundum. Így, magnetorezisztiv érzékelők lehetővé teszik a mérési területen frekvenciája 1000-szer / s.
DESIGN COMPASS
Ha a navigáció a mobil tárgyak szükséges pontosan meghatározni a mozgás irányát. Ezek az információk a következő címen szerezhetők a GPS-rendszer, amely információt kap a műholdakról, és lehetővé teszi, hogy keresse meg egy tárgyat számított 5 méteren belül. Ez a rendszer azonban nem mindig működik a városi környezetben, a folyosón különböző alagutak stb Ebben az esetben a navigációs rendszer kell, hogy vezérelje az elektronikus iránytű olvasás. Vegyük azt az esetet egy olcsó és könnyen gyártása elektronikus iránytű a Honeywell NMS1002 magnetorezisztív érzékelőt.
Ahhoz, hogy elérjék a szükséges pontosság a T érzékelőt, amely lehetővé teszi, hogy rögzítse egy változást a helyzetben szög 0,1 °, amelynek alacsony a hiszterézis (<0,05%) и высокую степень линейности (ошибка <0,5%). Магнитное поле по координатам X и Y обычно лежит в диапазоне 200. 300 мГс — на экваторе больше, у полюса меньше. Используя соотношение для азимута
javasolta, hogy használják a rendszert összeállítás egy digitális iránytű, ábrán látható. 2. Az alapot a iránytű magnitorezis dual-tive NMS1002 szenzor mérésére képes mind mágneses térerősség a tengelyek mentén az X és Y A kimeneti jel a 16-bites ADC AD7705, amely lehetővé teszi, hogy a kívánt felbontása 1 °. Alkalmazása a chip lehetősége miatt beállítani az erősítés algoritmikusan kiküszöböli a további felhasználását a műveleti erősítő az erősítés (jellemzően egy sor érzékelő kimeneti feszültség ± 30 mV) a differenciál jel kimenete az érzékelő, amely növeli a rugalmasságot, a rendszer. A kapott értékek, feltéve, hogy mikrokontroller kapuval rendelkező áramköri programozás és generáljuk a szükséges matematikai számításokat. Azimut számítás eredményeként a soros port származik közvetlenül a navigációs rendszer vagy a megjelenítő eszköz.
Amikor kitett magnitorezis-tive szenzor egy erős külső mágneses mező is megfigyelhető hatása a maradék mágnesezettség, amely kapcsolatban van a belső szerkezete permalloy. Torzulásának megakadályozása a leolvasás során be kell nyújtaniuk a set / törlőimpulzus [3] által biztosított
tranzisztor szerelvény IRF7105. A normális állapotban vezérlő kimenete a processzor van a „log. 1”. Etetéshez set / reset impulzus-egy pillanatra fordult „log. O”, majd visszatér a „log. 1”. Ebben az eljárásban az autonóm működését az iránytű hajthatjuk végre minden 20. 30 másodpercig, ami szintén megszabadulni egy hőmérséklet-érzékelő drift.
Kiszámítása előtt a azimut szükséges, hogy normalizálja a szenzorok által mért. Mivel a csatorna jellemzői nem azonosak az érzékelőt, akkor van szükség, hogy vezessenek be korrekciós faktorok:
tudjuk meg az értéket. A felbontás 0,1 fok térerősségnél 200 mg szükséges, hogy az érzékelő érzékenysége nem volt kevesebb, mint 0,35 mg. Magnitore-rezisztív érzékelők ma gyártott olyan érzékenysége 0,07 mg, öt alkalommal kínálat.
Ehhez meg kell tennie egy teljes fordulatot a vízszintes síkban és meghatározza a maximális és minimális mért érzékelők a tengelyek mentén az X és Y kiszámítjuk a korrekciós tényezőt a következő képlet segítségével:
Kiszámításánál a azimut szükséges szem előtt tartani, hogy ha X = 0, akkor a helyzet nullával osztani, és tanácsos, hogy az alábbi egyenleteket:
Kompenzálása külső zavaró tényezők
A fenti algoritmus jól működik a nyílt területeken hiányában tételek bevezetése torzulásokat a Föld mágneses mezeje.
és ha a mágneses mező a jármű. Így, hogy meghatározza a földi mágneses tér szükséges előre meghatározni kifizetését egy további mágneses mező [4].
3. és 4. ábra mutatják, a torzulások által bevezetett további mágneses mező érzékelő adatok. Amint az ábrából látható. 3, az érzékelők által mért során forgalomban 360 ° kört alkot a központ a származási. A mágneses mező a jármű fordul a kört egy ellipszis és eltolja a központtól. Így, hogy a kompenzáció meghatározásához szükséges két méretezés együttható Xsf és Ysf, átalakítja az ellipszis egy kört, és két korrekciós értékek Xoff és Yoff. vissza a közepén a kör a kiindulási ponton. Ebben az esetben, X és V értékeket a azimut számítási számítjuk ki az egyenletrendszert (4):
ahol Xd és Yd - bizonyíték releváns érzékelők.
A legegyszerűbb kalibrációs módszert a következő:
- egy mozgatható objektumot szerelt egy iránytű van forgatva 360 ° a vízszintes síkban
- által meghatározott maximális és minimális leolvasott érzékelők az X és Y
- négy képletek alább említett végzett skálázásával határozzuk meg az együtthatók (Xsf, Ysf) és korrekciós értékek (Xoff, Yoff):
KÖVETKEZTETÉS
A fenti séma finomhangolás pontos azimut számítások legfeljebb ± 1 ° C és bevezetésének lehetőségét kompenzációs külső mágneses terek torzíthatják. A készülék használatakor figyelembe kell venni, hogy a pontos meghatározása azimut csak akkor lehetséges, ha vízszintes. Annak érdekében, hogy a művelet az iránytű ferde helyzetben kell lépnie az érzékelő szerint koordinátatengelyeken Z, valamint további érzékelő tekercs és játékát. Ebben az esetben a készülék sokkal bonyolultabb, és növeli az ára jelentősen.
- Grant G. A. Klinkert J. a hajó Iránytű, 2d ed 1970
- Barber G. W. A. S. Aarott Történelem és Magnetics Iránytű Ad / ust / n. IEEE Trans. Magn. November 1988
- Állítsa / Reset Pulse áramkörök Mágneses érzékelők. Honeywell Application Note. AN-201
- Caruso M. I alkalmazásai Magneto-rezisztív érzékelők navigációs rendszerek. Honeywell, www.ssec.honeywell.com