DE2813886A1

DE2813886A1 - Magnetkompass mit nur in horizontaler lage wirksamem magneten

Info

Publication number: DE2813886A1
Application number: DE19782813886
Authority: DE
Inventors: James M Lapeyre
Original assignee: Laitram LLC
Current assignee: Laitram LLC
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1978-10-12
Also published as: US4117602A; FR2386806A1; CA1056594A; JPS53123963A; NL7803491A; GB1559965A

Description

The Laitram Corporation, 220 Laitram Lane, Harahan, Louisiana 7O123_s V.St,A.

Magnetkompaß mit nur in horizontaler Lage wirksamem Magneten

Die Erfindung betrifft einen Magnetkompaß nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein Magnetkompaß sucht die magnetische Nordrichtung durch Ausrichtung des Kompaßmagneten nach dem Erdmagnetfeld. Bekanntermaßen liefert ein Magnetkompaß nur dann eine korrekte Anzeige, wenn sich der Magnet in horizontaler Lage befindet^ so daß er sich nach der Horizontalkomponente des Erdmagnetfelds ausrichten kann. Wird der Kompaßmagnet

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aus seiner Horizontallage ausgelenkt, was beispielsweise durch Rollen und Stampfen eines Schiffes oder eines anderen Fahrzeugs, in welchem der Kompaß installiert ist, oder bei einer schnellen Drehung auftreten kann, sucht sich der Magnet auch nach der Inklination auszurichten, was zu einer fehlerhaften Kompaßanzeige führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetkompaß der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß durch Auslenkungen des Kompaßmagneten aus der Horizontalebene bedingte Anzeigefehler ausgeschaltet werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebene Anordnung gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Magnetkompaß wird also in Abhängigkeit von dem Signal des die Horizontallage des Magneten feststellenden Lagedetektors der als Elektromagnet ausgebildete Kompaßmagnet jeweils nur dann erregt, wenn er sich in einer im wesentlichen horizontalen Lage befindet. Der Kompaß arbeitet also jeweils nur bei in horizontaler Lage befindlichem Magneten, so daß die gelieferte Anzeige des Kompaßkurses stets korrekt und frei von Fehlern ist, die durch eine Auslenkung des Kompaßmagneten aus der Horizontallage bedingt sind.

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Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Magnetkompaß um einen fernablesbaren Kompaß, dessen Skalenscheibe mit einer codierten, die jeweiligen Kompaßkurse darstellenden Teilung versehen ist, die mittels einer Abtasteinrichtung abgetastet werden kann, die ein den jeweiligen Kompaßkurs darstellendes Ausgangssignal erzeugt. Die Erfindung kann jedoch auch bei einem visuell ablesbaren Kompaß Anwendung finden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der als Elektromagnet ausgebildete Kompaßmagnet jeweils nur dann erregt, wenn die auf den Kompaß wirkende G-Kraft innerhalb eines vorgegebenen Normalbereiches liegt. Eine beispielsweise durch eine schnelle Drehung eines Plugzeugs verursachte Änderung der G-Kraft deutet auf eine Auslenkung des Kompaßmagneten aus der Horizontallage hin und der Betrieb des Kompasses wird beim Vorhandensein einer außerhalb des vorgegebenen Normalbereiches liegenden G-Kraft gesperrt bzw. unterdrückt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung mehr im einzelnen beschrieben«

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Die Zeichnung zeigt schematisch einen fernablesbaren Digitalkompaß 10, der eine codierte Skalenscheibe 12 aufweist, die auf einer in Lagern 16 drehbar gelagerten, vertikalen Welle 14 befestigt ist. Die Lager 16 sind in einem Gehäuse an sich bekannter Bauart befestigt, das seinerseits ohne kardanische Aufhängung in einem Boot, Schiff oder anderen Fahrzeug eingebaut und deshalb zusammen mit dem Boot um dessen Längs- und Querachse bewegbar ist. Unterhalb der Skalenscheibe 12 ist ein Elektromagnet 18 angeordnet, der ebenfalls an der Welle I¹J befestigt und zusammen mit der Skalenscheibe drehbar ist. Die magnetische Achse des Elektromagneten verläuft parallel zur Hauptebene der Skalenscheibe 12. Wenn der Elektromagnet 18 erregt ist, sucht er sich nach der Horizontalkomponente des Erdmagnetfelds auszurichten, wodurch die Skalenscheibe 12 entsprechend ausgerichtet wird und eine die jeweilige Kompaßstellung darstellende abtastbare Anzeige liefert,

Die Skalenscheibe 12 trägt eine Anzahl konzentrischer Codespuren 20, die jeweils eine Folge von miteinander abwechselnden lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Segmenten aufweisen und jeweils einem Bit eines digitalen Mehrbitcodes zugeordnet sind. Längs eines Radius der Skalenscheibe 12 ist eine elektrooptische Abtasteinrichtung angeordnet, die eine Reihe von Fotoelementen aufweist,

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die jeweils eine der Codespuren 20 der Skalenscheibe abtasten.

Unterhalb der Skalenscheibe 12 ist eine Lichtquelle, beispielsweise in Form einer Leuchtdiode 24, angeordnet, die von einer elektrischen Stromquelle 26 gespeist wird und die von der Abtasteinrichtung 22 abgetasteten Codespuren 20 beleuchtet. Die Abtasteinrichtung 22 erzeugt also eine Vielzahl paralleler Signale, die in ihrer Gesamtheit die jeweilige Winkelstellung der Skalenscheibe 12 mit Bezug auf die Abtasteinrichtung 22 darstellen. Diese Parallelsignale werden einem Signalprozessor 28 eingegeben, der die Parallelsignale decodiert und eine Anzeigeeinrichtung 30 speist, die eine numerische Anzeige des jeweiligen Kompaßkurses liefert. Das Ausgangssignal des Signalprozessors 28 kann natürlich auch einer Autopiloteinrichtung oder einer anderen, eine Kompaßkursanzeige benötigenden Einrichtung zugeführt werden.

Der Digitalkompaß an sich ist bekannt, beispielsweise aus der US-PS 3 888 016.

Bei dem vorliegenden Kompaß ist der Kompaßmagnet jedoch nicht in der üblichen Weise als Permanentmagnet, sondern als Elektromagnet ausgebildet, der in Abhängigkeit von bestimmten Bedingungen selektiv erregbar ist.

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Der Elektromagnet 18 wird jeweils nur dann erregt, wenn er sich in horizontaler Lage befindet, so daß also der Kompaß jeweils nur dann arbeitet, wenn der Kompaßmagnet die korrekte horizontale Lage aufweist, so daß die jeweils gelieferte Kompaßkursanzeige nicht mit Fehlern behaftet ist, die durch eine Auslenkung des Magneten aus der Horizontallage bedingt sind. Zu diesem Zweck ist der Kompaß mit einem Horizontallagedetektor 32 ausgestattet, der jeweils feststellt, ob sich der Kompaßmagnet in der horizontalen Lage befindet und ein entsprechendes Signal abgibt_β Der Lagedetektor kann innerhalb des Kompaßgehäuses oder an diesem befestigt sein, so daß er den gleichen äußeren Kräften wie der Kompaß selbst ausgesetzt ist und die Lage des Lagedetektors jeweils identisch mit der Lage des Kompasses ist. Der Lagedetektor 32 kann als Neigungsmesser oder als Pendel ausgebildet sein, das jeweils dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn er bzw. es sich in seiner normalen vertikalen Lage befindet.

Das Signal des Lagedetektors 32 wird einer Treiberschaltung 3*f zugeführt, die in Abhängigkeit von diesem Signal den Elektromagneten 18 jeweils nur dann erregt, wenn dieser sich in horizontaler Lage befindet. Eine Anzeige des Kompaßkurses erfolgt also nur dann, wenn der Kompaß sich in der für eine korrekte Ablesung vorauszusetzenden Lage befindet.

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In der Praxis kann ein gewisser Toleranzbereich der Auslenkung des Kompaßmagneten aus der exakten Horizontallage vorgesehen sein, innerhalb dessen eine Kompaßanzeige erzeugt wird. Der Lagedetektor 32 ist dann so ausgelegt, daß er jeweils dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Kompaßmagnet 18 eine innerhalb des genannten vorgegebenen Toleranzbereiches liegende, als horizontal anzusehende Lage aufweist.

Der Lagedetektor 32 kann auch einer Bauart angehören, die ein das Maß der Auslenkung aus einer vertikalen Bezugsrichtung angebendes Signal liefert» In diesem Falle kann die Treiberschaltung 34 einen Vergleicher enthalten, der das Lagedetektoraus gangssignal mit einem Bezugswert vergleicht und nur dann ein die Erregung des Elektromagneten 18 bewirkendes Ausgangssignal abgibt, wenn das Lagedetektorausgangs signal innerhalb eines Bereiches liegt, der dem jeweils vorgegebenen Toleranzbereich der zulässigen Magnetlageabweichung entspricht.

In manchen Fällen kann ein als Pendel ausgebildeter Lagedetektor eine Auslenkung mit Bezug auf eine Bezugsachse nicht feststellen. Beispielsweise kann der Lagedetektor bei einer Drehung des mit dem Kompaß ausgestatteten Fahrzeugs mit Bezug auf das Fahrzeug senkrecht bleiben und deshalb eine Auslenkung mit Bezug auf die wahre Vertikalachse nicht feststellen. In

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diesen Fällen kann eine Änderung der G-Kraft als Hinweis auf eine Auslenkung mit Bezug auf die wahre Vertikalachse dienen. Deshalb kann ein G-Kraft-Detektor 36 vorgesehen sein, der jeweils dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn die jeweils einwirkende Schwerkraft bzw. Beschleunigungskraft innerhalb eines gegebenen Normalbereiches liegt. Liegt die jeweils wirkende G-Kraft außerhalb dieses Normalbereiches, fühx't der G-Kraft-Detektor der Treiberschaltung 3^ kein Signal zu, so daß der Elektromagnet 18 entregt wird. Der G-Kraft-Detektor kann auch einer Bauart angehören, die ein die jeweilige Größe der einwirkenden G-Kraft anzeigendes Signal liefert. In diesem Fall ist die Treiberschaltung 3^ wiederum mit einem Vergleicher versehen, der das vom G-Kraft-Detektor 36 kommende Signal mit einem Bezugswert vergleicht und nur dann ein die Erregung des Elektromagneten 18 bewirkendes Signal abgibt, wenn die einwirkende G-Kraft innerhalb des genannten Normalbereiches liegt.

In Fällen, in denen zur Feststellung der Horizontallage des Kompaßmagneten sowohl eine Lagemessung als auch eine G-Kraft-Messung wünschenswert ist, können sowohl der Lagedetektor 32 und der G-Kraft-Detektor Anwendung finden. In anderen Fällen kann je nach den gegebenen Bedingungen auch nur einer der beiden Detektoren für sich allein Anwendung finden.

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Der Kompaß 10 kann mittels einer kardanischen Aufhängung aufgehängt sein, um die Skalenscheibe 12 und den Elektromagneten 18 in der Horizontallage zu halten und Neigungsbewegungen des Kompasses auf ein Minimum herabzusetzen. Die erfindungsgemäße Anordnung kann dann zur Entregung des Kompasses bei noch auftretenden Neigungsbewegungen dienen, wobei die Abweichung der Lage des Elektromagneten 18 mit Bezug auf die wahre Horizontallage festgestellt wird.

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Claims

Dipl. ing. Ii. HOLZEB

PHILIPPINE-WEIjSEB-STKASSB 14

AUGSBURG

TELEFON51β*75 TELEX 633203 Jatol d - /}. - ^ λ α *\q ng*

Patentansprüche

/lJ Magnetkompaß mit einer drehbaren Skalenscheibe und einem an dieser befestigten und mit dieser zusammen drehbaren Magneten, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet als Elektromagnet (18) ausgebildet ist und daß der Kompaß (10) einen die Lage des Magneten mit Bezug auf die Horizontalebene feststellenden Lagedetektor (32), der bei im wesentlichen horizontaler Lage des Elektromagneten ein diesen Zustand anzeigendes Signal abgibt, und eine den Elektromagneten in Abhängigkeit von dem Signal des Lagedetektors nur bei im wesentlichen horizontaler Magnetlage mit elektrischer Energie speisende Speiseeinrichtung (34) aufweist.
2. Magnetkompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalenscheibe eine Anzahl konzentrischer, optisch abtastbarer Codespuren trägt, die jeweils einem Bit eines digitalen Mehrbitcodes zugeordnet sind, und daß der Kompaß eine die Codespuren der Skalenscheibe beleuchtende Lichtquelle (24) und eine lichtelektrische Abtasteinrichtung (28) aufweist, die bei erregtem Elektromagneten (18) die Codespuren optisch abtastet und ein den jeweiligen Kompaßkurs darstellendes Digitalsignal erzeugt.
3. Magnetkompaß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagedetektor (32) einen Neigungsmesser aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Magnetkompaß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagedetektor einen
G-Kraft-Detektor aufweist, der ein Signal abgibt, wenn die jeweils wirksame G-Kraft innerhalb eines vorgegebenen Normalbereiches liegt.
5. Magnetkompaß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseeinrichtung (34) eine Treiberschaltung aufweist.

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