Электронный магнитный компас Советский патент 1983 года по МПК G01C17/28 

Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано для определения направления и величины магнитного поля и оценки величины статических и низкочастотных магнитных помехв производственных условиях.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электронный компас, содержащий кольцевой магнитопровод феррозонда, на котором расположены обмотка возбуждения и четыре, сигнальные обмотки, расположенные под углом 90°, включенные попарно-встречно, индикатор С1 .

Недостатком известного устройства является значительная потребляемая мощность.

Цель изобретения - уменьшение энергии потребления путем возвращения ее в источник питания при перемагничивании феррозонда. ;

Поставленная цель достигается тем, что в электронный магнитный компас, содержащий феррозонд с обмоткой возбуждения, четырьмя включенными попарно-встречно сигнальными обмотками, и индикатор, введены ключ, триггер Шмитта, два усилителя и два детектора, а обмотка возбуждения снабжена конденсатором, подключенным к входу триггера Шмитта, .своим выходом связанного с ключом, выход которого подключен к обмотке возбуждения, а сигнальная обмотка через соответствующие усилители и детекторы подключена к -индикатору.

На фиг. 1 изображена блок-схема компаса; на фиг. 2 - блок-схема звукового индикатора направления; на фиг. 3 - временные диаграммы работы электронного компаса.

Компас фиг.1 содержит 4еррозонд 1 с обмоткой 2 возбуждения и двумя парами сигнальных обмоток 3 и 4, включенных встречно. Обмотка 2 возбуждени.я и конденсатор 5 образуют последовательный колебательный контур, подключаемый входом к источникам питания ч-Е либо - Е через электронный ключ 6.

Цепь управления ключом 6 подключена к выходу триггера 7 Шмитта, вход которого соединен с конденсатором 5.

Пары встречно включенных сигнальных обмоток 3 и 4 подключены к усилителями 8 и 9 соответственно, а выходы этих усилителей подключены к детекторам 10 и 11, связанным с индикатором 12 направления магнит- ного поля.

Индикатор 12 направления магнитно поля содержит звуковой излучатель . 13, модулятор 14, входом модулирующего сигнала связалный с генератором 15 инфразвуковой (1-3 Гц ) частоты модуляции, который через диод 1.6 подключен к детектору 10 сигнала Север-Юг. Второй вход модулятора 14 подключен к усилителю 17 с двумя входами, первый из которых подключен к первому генератору 18 низкой частоты, а второй - к второму генератору 19 низкой частоты, легко отличаемой на слух от сигнала 1-го генератора. Входы управления включением генераторов 18 и 19 подключены к детектору 11 сигнала .ЗападВосток через диоды 20 и 21, включенные противоположно.

Компас работает следующим образом.

В начальнй момент (фиг. 3) обмотка возбуждения 2 через ключ б подключена к положительному j) источнику питания. Ток обмотки возрастает, возрастает и напряжение на конденсаторе 5. В момент входа сердечника в насыщение ( пересечение кривой i и уровня насыщения )ток резко возрастает, напряжение на конденсаторе быстро возрастает до порога срабатывания (J триггера Шмитта 7 и обмотка возбуждения переключается по сигналу U ключом б на источник отрицательного напряжения (Е)- Ток обмотки возбуждения при этом сохраняет направление, . энергия,запасенная в магнитном поле обмотки возбуждения, от источника (+Е ) возвращается в источник (-Е). Напряжение на конденсаторе при этом продолжает увеличиваться до тех пор, пока ток не уменшится до нуля, затем энергия, запасенная в конденсаторе, вновь пере ходит в энергию магнитного поля обмотки 2 возбуждения, увеличивая ее ток (с противоположным первоначальному знаком ). Часть энергии маг нитного поля запасается за счет источника - Ej, который оказывается в течение этого времени включенным последовательно с конденсатором 5, и после момента переключения t вновь возвращается в источник . Таким образом, происходит перекачка энергии из одного источника в другой и обратно и циркуляция ее в контуре, причем потери .на активном сопротивлении обмотки 2 и ключа б значительно (в 50-100 раз ) меньше циркулирукнцей в контуре энергии, за счет чего достигается перемагничивание феррозонда с насыщением сердечника при минимальных энергетических затратах.

На диаграммах U и (Jy (фиг. 3) представлены выходные напрях ения па сигнал1гных обмоток при точной ориентации компаса в направлении магнитного поля. При этом на выходе и, пары Запад-Восток амплитуды

максимальных положительного и отрицательного импульсов равны. При отклонении от точной ориентации амплитуда одного из них, в зависимости от направления отклонения, уменьшается, другого - увеличивается. При максимальном (С/2)отклонении (направление Север-Юг) разность амплитуд

максимальна. Это позволяет применить для определения направления магнитного поля амплитудно-импульсные детекторы, вырабатывающие сигналы постоянного напряжения пропорциональные разности амплитуд положительных и. и отрицательных U импульсов.

ЭЛЕКТРОННЫЙ МАГНИТНЫЙ КОМПАС, содержащий феррозонд с обмоткой возбуждения, четырьмя включейными попарно-встречно сигнальныг ми обмотками, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой энергии путем возвращения ее в источник питания при перемагничивании феррозонда, в Него введены ключ, триг-гер Шмитта, два усилителя и два детектора, а обмотка.возбуждения снабжена конденсатором, подключенным к входу триггера Шмитта, своим выходом связанного с ключом, выход которого подключен к обмотке возбуждения, а сигнальная обмотка через соответствующие усилители и детекторы подключены к индикатору. SS (Л да со fpiisA

If

С-to -W

го пИ//

ЧФ

(fus.t

t4

4

IL

i

fc

Ugnp

-

Ui

y

(/4

r