Что такое электронный компас и как он работает. Чем отличается от обычного магнитного компаса. Какие преимущества дает использование электронного компаса в навигации. Как выбрать электронный компас для разных задач.
Принцип работы электронного компаса
Электронный компас — это современное навигационное устройство, работающее на основе измерения магнитного поля Земли. В отличие от традиционного магнитного компаса, электронный компас не имеет подвижных частей и использует электронные датчики для определения направления.
Как работает электронный компас? Основой устройства является магниторезистивный или магнитоиндукционный датчик, который измеряет напряженность и направление геомагнитного поля. Микропроцессор обрабатывает полученные данные и вычисляет азимут — угол между направлением на север и заданным направлением.
Ключевые компоненты электронного компаса:
- Магнитные датчики (обычно 2-3 датчика, расположенные перпендикулярно друг другу)
- Микроконтроллер для обработки сигналов с датчиков
- Схема коррекции ошибок и фильтрации помех
- Дисплей для отображения азимута и других данных
- Источник питания (батарея или аккумулятор)
Преимущества электронного компаса перед магнитным
Электронные компасы имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными магнитными:
- Высокая точность измерений (до 0.1°)
- Быстрая реакция на изменение положения
- Отсутствие подвижных частей, высокая надежность
- Компактные размеры
- Возможность цифровой обработки и передачи данных
- Работа при наклоне устройства
- Автоматическая компенсация магнитных помех
Благодаря этим преимуществам электронные компасы широко применяются в современных навигационных системах, мобильных устройствах, беспилотных аппаратах и других областях.
Применение электронных компасов в навигации
Электронные компасы нашли широкое применение в различных навигационных системах и устройствах. Где используются электронные компасы?
- Смартфоны и планшеты — для работы навигационных приложений
- Автомобильные навигаторы — для определения направления движения
- Морская навигация — в составе судовых навигационных комплексов
- Авиация — как резервный прибор определения курса
- Геодезия и картография — для съемки местности
- Туристическое и спортивное снаряжение
- Робототехника и беспилотные системы
В навигационных системах электронный компас часто интегрируется с GPS-приемником. Это позволяет определять не только текущие координаты, но и направление движения даже при малых скоростях, когда GPS не может точно рассчитать курс.
Факторы, влияющие на точность электронного компаса
Несмотря на высокую точность, электронные компасы подвержены влиянию различных факторов, которые могут искажать показания. Какие факторы влияют на точность электронного компаса?
- Магнитные помехи от электронных устройств и металлических предметов
- Отклонение магнитного полюса от географического
- Наклон устройства относительно горизонта
- Температурный дрейф характеристик датчиков
- Вибрации и удары
Для компенсации этих факторов в современных электронных компасах применяются различные методы калибровки и алгоритмы цифровой обработки сигналов. Это позволяет достичь высокой точности даже в сложных условиях эксплуатации.
Калибровка электронного компаса
Калибровка — важнейшая процедура для обеспечения точности электронного компаса. Зачем нужна калибровка и как она выполняется?
Калибровка позволяет компенсировать влияние локальных магнитных полей и неоднородностей в конструкции устройства. Обычно она выполняется при первом использовании компаса или при значительном изменении окружающей магнитной обстановки.
Основные методы калибровки:
- Вращение устройства на 360° в горизонтальной плоскости
- Наклоны устройства в разных направлениях
- Измерение в нескольких фиксированных точках с известным азимутом
Современные электронные компасы часто имеют функцию автоматической калибровки, которая постоянно корректирует показания в процессе работы. Это позволяет поддерживать высокую точность без вмешательства пользователя.
Интеграция электронного компаса с другими датчиками
Для повышения точности и функциональности электронные компасы часто интегрируются с другими датчиками. Какие датчики используются совместно с электронным компасом?
- Акселерометр — для определения наклона устройства
- Гироскоп — для стабилизации показаний при движении
- GPS-приемник — для определения местоположения и скорости
- Барометр — для измерения высоты
Комбинация этих датчиков позволяет создавать высокоточные инерциальные навигационные системы, способные определять положение и ориентацию объекта в пространстве даже при отсутствии сигналов GPS.
Выбор электронного компаса для различных задач
При выборе электронного компаса следует учитывать ряд факторов, зависящих от конкретной задачи. На что обратить внимание при выборе электронного компаса?
- Точность измерения азимута
- Диапазон рабочих температур
- Устойчивость к вибрациям и ударам
- Энергопотребление
- Наличие дополнительных датчиков (акселерометр, гироскоп)
- Интерфейсы передачи данных
- Возможность работы при наклоне
Для простых навигационных задач подойдут недорогие модели с точностью 2-3°. Для профессионального использования в геодезии или робототехнике могут потребоваться высокоточные компасы с погрешностью менее 0.5° и расширенным набором функций.
Перспективы развития электронных компасов
Технологии электронных компасов продолжают развиваться. Какие тенденции наблюдаются в этой области?
- Повышение точности измерений
- Миниатюризация устройств
- Снижение энергопотребления
- Интеграция с другими навигационными системами
- Развитие алгоритмов цифровой обработки сигналов
- Применение новых типов магнитных датчиков
Одно из перспективных направлений — создание квантовых компасов на основе сверхпроводящих квантовых интерферометров (СКВИД). Такие устройства смогут обеспечить беспрецедентную точность измерения магнитного поля Земли.
Развитие технологий электронных компасов открывает новые возможности для навигации и ориентирования в различных областях — от потребительской электроники до космических аппаратов.
Сверхточный электронный компас и датчик положения / Хабр
BegetanВремя на прочтение 2 мин
Количество просмотров66K
Разработка под Arduino *
У меня возникла задача определения ориентации объекта в пространстве, а именно, создание автоматизированного привода для антенны. Я очень быстро выбрал в качестве основы платформу Arduino.
Однако, поиски электронного компаса и датчика угла наклона заняли больше времени. Я знал, что высокоточные датчики стоят сотни долларов, но в конечно итоге был найден новейший (появление апрель 2011г.) датчик с фантастическими свойствами. Устройство CMPS10 всего за 20 фунтов стерлингов обещает точность измерения компаса по азимуту 0,5% и по углу элевации 1% с разрешающей способностью 0,1 градус.
Указанной точности достаточно, например, для наведения спутниковой антенны размером 1,5 метров.
К сожалению, доставка в россиию заказа из интернет магазина составляет 15 фунтов, т.е. почти равна стоимости датчика. Поэтому я ищу единомышленников из Москвы для совместной закупки и, что даже более важно, написания драйвера для этого датчика под платформу Arduino и дальнейшего обмена опытом. Пишите в комментарии и личную почту.
В силу таможенных правил РФ в одной посылке не должно быть более 5 единиц товара.
Характеристики модуля:
- Напряжение — 3.3 или 5 Вольт
- Потребляемый то — 25 мА
- Разрешающая способность — 0.1 градус
- Точность по горизонтали — 0.5%
- Точность наклона — перемещение ± 60 градусов, 1%
- Выход 1 — I2C Interface, SMBUS compatible, 0-255 and 0-3599, 100khz
- Выход 2 — Serial port, 9600 baud, no parity, 2 stop bits and 3.3v-5v signal levels
- Выход 3 — Timing Pulse 1mS to 37mS in 0.1mS increments
- Миниатюрный размер — 24мм x 18мм
Плата содержит 2 датчика и встроенный 16-битный сигнальный процессор.
Доступны потоковые показания датчиков:
- Ускорения (Acceleration)
- Магнитного поля (Magnitude)
Встроенный DSP вычисляет 3 угловых перемещения:
- Тангаж (Pitch)
- Крен (Roll)
- Направление компаса для определения Рыскания (Yaw)
Подробнее в википедии: ru.wikipedia.org/wiki/Вращение
Маленький Update для заинтересовавшихся.
На sparkfun доступны устройства прошлого поколения. Их стоимость 150$ а точность 3-4 градуса. В промышленных системах, которые производятся и эксплуатируются, комплект датчиков высокой точности стоит 500$.
Новое устройство по своим характеристкам при цене 30$ может совершить революционный скачок. А может и не совершить. Пока я буду изучать Arduino, кто то уже сможет изучать датчик. Если работа с датчиком будет проста как два байта по i2c переслать то это и будет революция.
Теги:
- Arduino
- sensor
- compass
Хабы:
- Разработка под Arduino
Всего голосов 52: ↑46 и ↓6 +40
Комментарии 79
@Begetan
Мыслитель
Комментарии Комментарии 79
Электронный компас в категории «Аксессуары и украшения»
Часы Электронные Смарт С Компасом Мужские Черные С Синим Skmei Денвер Годинник Електронний Смарт З Компасом
На складе
Доставка по Украине
1 279.99 грн
1 501 грн
Купить
Многофункциональный 8 в 1 электронный компас, альтиметр, барометр, термометр, высотомер Digital MT-501 — — — —
Доставка из г. Киев
по 1 150 грн
от 5 продавцов
1 150 грн
1 370 грн
Купить
Мужские Электронные Часы Черные С Компасом Skmei 1427 Compass Black New Денвер Чоловічий Електронний Годинник
На складе в г.
Киев
Доставка по Украине
1 069.99 грн
1 336 грн
Купить
Компас электронный Technoline EA3050 Yellow (EA3050)
На складе
Доставка по Украине
2 270.10 грн
2 415 грн
Купить
МЕТЕОСТАНЦИЯ — МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПАС 8 В 1 KKMOON MT-501
На складе в г. Киев
Доставка по Украине
930 — 1 116 грн
от 3 продавцов
930 грн
1 550 грн
Купить
Мужские тактические военные часы M-Tac с компасом Coyote Водостойкие мультифункциональные наручные часы
На складе в г. Днепр
Доставка по Украине
1 200 — 1 840 грн
от 22 продавцов
1 600 грн
Купить
Электронный компас 8 в 1 Digital MT-501
На складе в г. Киев
Доставка по Украине
1 150 грн
1 370 грн
Купить
North Edge Apache 5 BAR, Тактичний годинник з компасом, Військовий годинник, водонепроникний годинник
На складе
Доставка по Украине
2 449 — 3 299 грн
от 2 продавцов
2 449 грн
3 399 грн
Купить
North Edge,North Edge Apache 5 BAR, Тактические часы с компасом, Норс едж 5 бар, Водонепроницаемые часы
На складе
Доставка по Украине
2 449 — 3 299 грн
от 2 продавцов
2 449 грн
3 399 грн
Купить
Многофункциональный 8 в 1 электронный компас, альтиметр, барометр, термометр, высотомер Digital MT-501, с
На складе
Доставка по Украине
1 136 — 1 334 грн
от 9 продавцов
1 150 грн
1 370 грн
Купить
North Edge,North Edge Apache 5 BAR, Тактические часы с компасом, Норс едж 5 бар, Водонепроницаемые часы
На складе
Доставка по Украине
2 399 грн
3 299 грн
Купить
Тактические часы мужские с компасом барометром шагомером водонепроницаемые North Edge Apache 3 оригинал
Доставка из г.
Львов
2 730 грн
3 900 грн
Купить
Армейские часы с компасом термометром тактические водонепроницаемые North Edge Apache 46
На складе в г. Львов
Доставка по Украине
4 000 грн
Купить
Электронный компас Technoline EA3050 Yellow для военных, любителей путешествий рыбаков водителей 400 ~ 9000 м
Доставка из г. Киев
по 2 415 грн
от 2 продавцов
2 415 грн
Купить
Электронный многофункциональный компас 8 в 1 альтиметр, барометр, термометр, высотомер, часы Digital MT-501
На складе
Доставка по Украине
1 150 грн
1 370 грн
Купить
Смотрите также
Гаджет туриста 8 в 1 KKMOON MT-501 многофункциональный электронный компас метеостанция с подсветкой экрана
На складе в г. Кропивницкий
Доставка по Украине
1 125 грн
Купить
Кропивницкий
Часы военные тактические M tac, M-Tac часы тактические с компасом, армейские часы с компасом, часы олива WILD
Доставка из г.
Днепр
1 599 грн
Купить
Спортивные туристические часы электронные с тканевым ремешком с барометром, компасом, подсветкой
На складе в г. Киев
Доставка по Украине
2 899 грн
5 798 грн
Купить
North Edge, North Edge Apache 5 BAR, Тактические часы с компасом, Норс едж 5 бар, Водонепроницаемые часы
Доставка по Украине
2 399 грн
3 299 грн
Купить
Годинник тактичний з компасом M-Tac Coyote
На складе в г. Днепр
Доставка по Украине
1 440 грн
1 600 грн
Купить
(ОРИГІНАЛ) Чоловічий годинник з компасом, годинник з крокоміром, Військовий годинник з компасом для ЗСУ
На складе
Доставка по Украине
1 500 грн
Купить
(ОРИГИНАЛ) Мужские тактические часы Skmei, противоударные военные мужские часы Skmei 1290, часы с компасом
На складе
Доставка по Украине
950 — 970 грн
от 2 продавцов
950 грн
1 350 грн
Купить
Часы Электронные Смарт С Компасом Мужские Черные С Синим Skmei Shopingo Годинник Електронний Смарт З Компасом
На складе
Доставка по Украине
1 309.
99 грн
1 517 грн
Купить
Мужские тактические военные часы M-Tac с компасом Coyote Водостойкие мультифункциональные наручные часы T-GUN
Доставка из г. Днепр
1 500 грн
Купить
Technoline EA3050 | 3в1: электронный компас/высотомер/барометр
Доставка по Украине
2 415 грн
Купить
Охотничий бинокль PRO COMPASS 10 x 50 с электронным компасом
Доставка по Украине
9 497 грн
Купить
Часы наручные с компасом шагомером Skmei Army Green водонепроницаемые противоударные с подсветкой
На складе в г. Львов
Доставка по Украине
1 600 грн
Купить
Мужские тактические часы военные M-Tac с компасом Coyote Мультифункциональные водостойкие наручные часы
На складе
Доставка по Украине
1 600 грн
Купить
Мужские Электронные Часы Черные С Компасом Skmei 1427 Compass Black New Shopingo Чоловічий Електронний
На складе в г.
Киев
Доставка по Украине
1 099.99 грн
1 305 грн
Купить
Учебников | Электронный компас | Товары
Давайте вспомним, что мы изучали на уроке физики в начальной школе.
Мы узнали, что стрелка всегда указывает на север, потому что Земля подобна одному гигантскому магниту. Географический северный полюс Земли на самом деле имеет южную магнитную полярность, поэтому стрелка компаса с северной поляризацией показывает направление на север.
Эта южная поляризация земли называется «магнитным северным полюсом», а магнитное поле, создаваемое ядром Земли, называется «геомагнетизмом».
Линии магнитного поля входят в поверхность Земли под разными углами в зависимости от того, где вы находитесь.
На экваторе силовые линии горизонтальны к поверхности, а на полюсах — под прямым углом к поверхности.
Это означает, что по мере приближения к полюсам стрелка компаса будет совпадать с наклоном силовых линий и, таким образом, на полюсах будет совпадать вертикально с силовыми линиями магнита.
Вот почему магнитный компас будет указывать вниз при использовании на магнитном севере.
Географический северный полюс Земли не совпадает с магнитным северным полюсом Земли.
Разница между Северным полюсом и Магнитным Северным полюсом заключается в том, что первый является географическим полюсом со стационарным положением на 90° северной широты.
Этот географический Северный полюс, также известный как истинный север, является фиксированной самой северной точкой на Земле, от которой все точки лежат на юг.
Магнитный полюс основан не на истинном севере, а на магнитосфере планеты. Он находится в сотнях миль (километров) от истинного севера, и его точное положение постоянно меняется, что, как предполагается, является следствием влияния мантии и солнца.
Северный магнитный полюс Земли в настоящее время расположен примерно в 11 градусах от его географического северного полюса и находится в окрестностях Северной Канады.
Электронный компас — это устройство, работающее на тех же магнитных полях, что и ваш обычный компас.
Он использует датчик Холла для обнаружения слабых магнитных полей (геомагнетизма) и, в отличие от обычного компаса, датчик Холла электрически измеряет направление и величину магнитного поля в горизонтальной плоскости для расчета азимута.
Систему навигации для пешеходов нельзя разработать, просто объединив GPS и электронный компас.
Есть несколько вопросов, которые необходимо учитывать при использовании электронного компаса и при измерении геомагнитного поля.
Например, в портативных устройствах посторонние магнитные поля сильны и подвержены частым изменениям и искажениям.
Кроме того, уровни намагниченности компонентов могут изменяться в сильных магнитных полях, которые часто возникают вокруг поездов, стереодинамиков и другого электрического оборудования.
Для решения этой проблемы AKM предлагает алгоритм DOE (оценка динамического смещения), который позволяет автоматически настраивать компас на внешние изменения магнитного поля и, таким образом, устраняет необходимость повторной ручной настройки.
Автоматическая, эффективная и высокоэффективная регулировка для обеспечения точного и надежного определения направления при ходьбе по улице, выходе из автобуса, выходе со станции метро или проезде через другие объекты.
Электронный компас с последовательным интерфейсом и выходами напряжения…
Solicitar presupuesto Реализар консалтинг Реализар консалтинг
Точный магнитный курс
Изображения
Техническое описание
Технические характеристики
Документы
Резюме
Электронный компас/последовательный интерфейс 32500 обеспечивает точную индикацию магнитного курса для использования с датчиками направления ветра RM Young. Модель 32500, идеально подходящая для мобильных и портативных приложений, использует проверенный модуль компаса Vector 2X для получения точных данных о магнитном курсе. Модуль компаса в сочетании со схемой интерфейса высокого разрешения позволяет генерировать полезные «истинные» данные о ветре с датчика ветра.
Входы дополнительных датчиков позволяют подключать другие метеорологические датчики, такие как датчики температуры, влажности и барометрического давления. Все аналоговые сигналы преобразуются в последовательный формат для четкой передачи.
Датчик 32500 поставляется в защищенном от непогоды корпусе и поставляется с монтажным адаптером для установки на той же вертикальной мачте, что и датчики ветра RM YOUNG. Читать дальше Изображения
Детальное описание
ЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПАС модели 32500 измеряет магнитный курс, скорость ветра и сигналы направления от датчиков RM YOUNG, а также сигналы от четырех входов напряжения общего назначения. Ввод направления ветра можно комбинировать с измерениями компаса для получения истинного направления. Входы напряжения могут использоваться с датчиками температуры, влажности, атмосферного давления и другими датчиками RM YOUNG. Один вход напряжения может быть
сконфигурирован для подключения к осадкомеру с опрокидывающимся ковшом.
Измерения доступны в нескольких форматах последовательных данных либо в полнодуплексных сигналах RS-232, либо в полудуплексных сигналах RS-485. Доступны как непрерывные, так и последовательные выходы с опросом. При опросе до 16 устройств могут быть объединены в сеть. Для морских приложений 32500 выдает стандартные серийные выходные предложения NMEA. Откалиброванные выходы напряжения для скорости и направления ветра также предоставляются, когда 32500 подключен к датчику ветра RM YOUNG.
Специальные
- Размер:
4,75 дюйма (12 см) В 2,87 дюйма (7,3 см) Ш 2,12 дюйма (5,3 см) Г
- Разрешение: 1 градус по азимуту Точность: ±2 градуса
Входы:
- Датчики ветра RM YOUNG:
2 канала, 0-1000 мВ 2 канала, 0-5000 мВ
Выходы:
- Последовательный RS232/RS485:
Выбираемые форматы: текст ASCII, NMEA, RMYT, совместимый с дисплеем 06201
- Рабочая температура:
от -50°C до +50°C
- Питание: от 10 до 30 В пост.
