Şehirden çıktığınızda, akıllı telefon gibi olağan şeyler artık yardımcı olmuyor. Uzayda (ve bazen zamanda) gezinmenize ve diğer önemli bilgileri edinmenize yardımcı olan güvenilir bir cihaza ihtiyacınız var. Ayrıca, cihaz mümkün olduğunca hafif, kompakt ve bu nedenle çok işlevli olmalıdır. Bu dijital pusula tam da bu. Bununla (ve stokta şarj edilmiş pillerle) kaybolmazsınız, bulunduğunuz noktayı doğru bir şekilde belirleyeceksiniz, yani nereye gideceğinizi anlayacaksınız.

Cihaz 100 gramdan çok daha hafiftir, ele rahat ve kolay bir şekilde oturur, birkaç yerleşik sensöre, bir LCD ekrana ve son kaydedilen verilerin geçmişini kaydetme özelliğine sahiptir (8 pozisyona kadar). Boyuna asmak için kullanışlı bir kordon ve karanlıkta aydınlatmak için bir LED eleman, temel özellikleri rahat bir seviyeye tamamlar.

Yerleşik özellikler:

1. izlemek;
2. takvim;
3. termometre;
4. barometre;
5. altimetre;
6. pusula;
7. hava sensörü.

Ve hepsi bir arada, yalnızca konumunuzun koordinatlarını belirlemeyi değil, aynı zamanda hedefinize doğru rotayı çizmeyi de mümkün kılar.

Saat ve takvim

Çocukların bile anlayabileceği bu sayaçlarla her şey basit. Bir kez doğru tarih ve saati ayarlayın ve mevcut anı izleyin. 12 saatlik veya 24 saatlik zaman görüntüleme biçimlerini seçebilirsiniz. SET düğmesine basmak, zamandan tarihe geçiş yapmanızı sağlar. SET düğmesine uzun süre basmak, tarih / saati ayarlayabileceğiniz ve normal ölçü birimlerini seçebileceğiniz ayar moduna girmenizi sağlar.

Termometre

Sıcaklık, Celsius veya Fahrenheit olarak görüntülenebilir. Yakın gelecekte hava durumunu belirlemek için çeşitli seçenekler de vardır: açık, çoğunlukla bulutlu, bulutlu ve yağışlı. Bilgiler her 30 saniyede bir güncellenir.

Barometre

Atmosferik basınç değeri, tarih ve mevcut sıcaklıkla birlikte saat, standart modda ekranda görüntülenir. Bilgiler her 30 saniyede bir güncellenir. Doğru veri gerekiyorsa, SET ve ALTI düğmelerini basılı tutun. Atmosferik basınç hem milimetre cıva hem de Hekto-Paskal olarak görüntülenebilir.

Altimetre

ALTI düğmesine basmak, mutlak yükseklik (ABS) ölçme moduna geçer. Veriler her 5 saniyede bir güncellenir. ALTI düğmesini basılı tutmak sizi, okumayı 0'a sıfırlayan Göreli Yükseklik (REL) moduna sokar. Rakım, metre veya fit olarak ölçülebilir.

Pusula

COMP düğmesine basmak pusula moduna geçmenizi sağlar. Aynı düğmeyi basılı tutmak test moduna geçer. Bunun nasıl yapılacağı, ekteki talimatlarda ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Yönü ölçerken pusulayı manyetik alanlardan uzak tutun. Çevredeki diğer mıknatısların yanı sıra demir ve çelik nesneler nedeniyle de bozulma meydana gelebilir.

Genel olarak, böyle bir manuel elektronik asistanla kaybolmazsınız. Pillerin tedarikini bir kez daha hatırlatıyoruz. Burada "küçük parmaklar" kullanılır.

Bir gezgin için hediye

Böylesine faydalı bir şey elbette özellikle dağlık bölgelerde uzun süre kamp yapmayı sevenler tarafından takdir edilecektir. Ayrıca bir adımsayar ve 4'ü 1 arada çok amaçlı aleti de kullanabilir. Çok amaçlı aletin güçlü bir el feneri, bir gece lambası, bir vantilatör ve bir müzik cihazı (MP3 dosyalarını ve radyoyu çalma) vardır. Park ederken ve karanlıkta çok yardımcı oluyor.

özellikleri

• 7'si 1 arada: saat, takvim, termometre, hava sensörü, pusula, altimetre, barometre;
• talimatlar ektedir;
• LCD ekran;
• 5 saniye boyunca LED sinyalli arka ışık;
• önceki değerlerin geçmişini kaydetme ve görüntüleme;
• boyutlar: 6,5 x 2,5 x 10 cm;
• ağırlık: 85 gr;
• veri güncelleme süresi: 30 saniye;
• sıcaklık aralığı: -10°C ila 50°C (14-122°F);
• rakım aralığı: -305 m ila 9.144 m (-1.000 ila 30.000 fit);
• atmosferik basınç aralığı: 225 mm Hg ila 788 mm Hg (301-1051 hPa);
• 2 adet AAA pil ile çalışır (dahil değildir)
• bir dantel var;
• marka: LeFutur;
• ambalaj: markalı kutu;
• kutu boyutları: 7 x 11 x 3 cm.

Yakın zamana kadar jeodezi pusulalar ve pusulalar, hassas elemanın bir çubuk üzerinde dönen manyetize bir iğne olduğu ve birkaç bin yıl boyunca bu cihazların çeşitli modifikasyonlarında kullanıldığı durumlarda esas olarak kullanıldı. Yönlendirilirken, iğne, düzlemi bu yerden geçen manyetik alan çizgilerine paralel olacak şekilde bir pozisyon alır. Eğer iğne iki serbestlik derecesine sahipse, yani yatay ve dikey düzlemlerde dönebiliyorsa, o zaman iğne noktalarının yönü yerel jeomanyetik alanın hem eğimini hem de eğimini gösterecektir. Birçok cihazda, iğnenin kuzey manyetik kutbuna doğru yönü doğru bir şekilde gösterebilmesi için genellikle pusulanın çalıştırılacağı bölgenin manyetik alanının özelliklerine özel olarak dengelenir.

Bazen tüm dünyada kullanılabilen küresel dengelemeli pusulalar kullanılır. Hareket sırasında iğnenin titreşimlerini azaltmak için pusula sıvı ile doldurulur (su ile alkol veya arıtılmış yağ karışımı). Bu tür aletlerin okumaları, titreşim, eğim, hızlanma ve harici manyetik alanlar gibi dış etkilerin etkisi nedeniyle hatalarla yüklüdür. Geleneksel pusula ve pusulaların dijital okumaya adapte edilmesi zordur ve bu nedenle en yeni pusulalarla birlikte kullanılması zordur. jeodezik aletler.

Modern elektronik pusulalar algılama elemanı olarak kullanılır manyetometreler pusula gibi analog aletlerdir ve bulunduğu noktada Dünya'nın manyetik alanının bir veya daha fazla bileşeninin yoğunluğunu ölçer. Manyetometrenin çıkışından gelen sinyaller dijital forma dönüştürülür ve mikroişlemci tarafından daha fazla işlem için kullanılabilir. Modern cihazlarda, manyeto-dirençli ve manyetoindüktif sensörler, Hall etkisine dayalı sensörler ve "fluxgate" teknolojisi kullanılarak yapılan sensörler kullanan manyetometreler esas olarak kullanılır. Yönlendirme için genellikle, x ekseni boyunca manyetik alanın B x veya B y bileşenlerinden birini ölçmek için yatay bir düzlemde birbirine dik açılarda monte edilmiş iki manyetometreye sahip bir elektronik pusula kullanılır. veya y ekseni boyunca. x ekseni ile manyetik meridyen arasındaki açı şöyle olacaktır:

ψ = yaytg(B y / Bx). (7.1)

Modern manyetometreler küçüktür ve entegre devrelere yerleştirilmiştir.

Bazı jeodezik aletler Anizotropik manyetorezistif (AMP) sensörler, ince bir permalloy filmden yapılmış özel dirençler olan yerleşiktir; manyetizasyon vektörü, harici bir manyetik alana girdiğinde, filmin direncini değiştirerek dönmeye veya açıyı değiştirmeye başlar. Ölçümlerde, böyle bir film bir Whitson köprüsüne yerleştirilir ve filmin direncindeki değişimin neden olduğu voltaj değişikliği değerlendirilir, buna göre manyetik alanın kuvveti tahmin edilir. Manyeto dirençli sensörler, bir dereceden daha fazla doğruluk sağlar ve bir, iki veya üç eksene sahip olabilir ve elektronik pusulalara yerleştirilmiştir.

Birçok uydu alıcısının benzer yerleşik elektronik pusulalara sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Uydu alıcıları genellikle iki eksenli bir pusula ve bazı durumlarda hafif bir eğim durumunda bile oldukça doğru yönler almanızı sağlayan üç eksenli yön sensörleri kullanır. Uydu alıcısının 10 km/s'nin üzerinde bir hızla hareket etmesi durumunda, uydu gözlemlerinden hareket yönünü bir dereceden daha az bir hata ile belirleyebilir. Daha düşük hızlarda, tek antenli bir GPS alıcısı hareketin yönünü belirleyemez. Bu nedenle alıcı, belirli bir hıza ulaştığında (örneğin saatte 5 veya 10 km) pusula yön işlevinden GPS alıcısının kendisinin yaptığı uydu gözlemlerinden elde edilen yön işlevine geçecek şekilde ayarlanmıştır ve hareket hızı düştüğünde alıcı pusula yönüne döner.

Uydu alıcısının hem coğrafi (gerçek) hem de manyetik hareket azimutlarını hesaplayabilmesi için, alıcıya, Dünya'nın ana jeomanyetik alanı modelinin parametrelerini içeren bir yazılım yerleştirilmiştir. Kullanıcı nesneye giden rastgele bir yolda gezinirken, alıcı nesne yön bilgisini sürekli olarak günceller.

Manyetik endüktif yön sensörleri nispeten yakın zamanda ortaya çıktı - onlar için ilk patent 1989'da yayınlandı. Çalışma prensibi, salınım jeneratörünün, endüktansı çevreleyen manyetik alandaki değişikliklerin etkisi altında değişen bir bobin kullanması gerçeğine dayanmaktadır. Bobinin endüktansındaki bir değişiklik, jeneratörün frekansında bir değişikliğe neden olur. Bu nedenle, bu tip manyetometre, manyetik alanı, bir tel veya solenoid bobininin endüktansı üzerindeki etkisiyle ölçer.

Kuzey manyetik kutbuna (yatay düzlemde) yönü belirlemek için, birbirine dik olarak yerleştirilmiş bu tür iki sensör, yatay bir düzlemde yer alacak şekilde bir gimbal üzerine sabitlenir ve bir eğim ölçer de kullanılır. -eksen bir. Birçok modern otomotiv pusulası, manyetik endüktif sensörlere dayanmaktadır.

Görünür bir yer işaretinin olmadığı bilinmeyen bir bölgede avlanacaksanız, mutlaka yanınıza bölgenin haritası olan bir pusula almalısınız. Bozkır ve tundrada, dağlarda böyle bir önlem gereklidir. Karanlık bir gecede, sisli bir günde ve kar fırtınasında pusula olmadan yapamazsınız.

nelerdir

Pusula, bilmediğiniz bir arazide navigasyon yapabileceğiniz bir cihazdır.

Pusulalar:

• manyetik;
• sıvı;
• elektronik.

Sıvı

Tüm manyetikler arasında en doğru olanı sıvı pusula olarak kabul edilir. Tipik basit bir versiyonda, dikey bir eksene alüminyum veya bronz bir kartın sabitlendiği suyla dolu bir “kazan” gibi görünüyor. Kartın her iki tarafına da mıknatıslar yapıştırılmıştır.

Bu tür cihazlarda sıvı, göstergeyi sabit bir konumda stabilize eder, işaretçi, okumayı doğru bir şekilde belirlemeye yardımcı olur.

Tablet

Böyle bir cihaz bir tablet şeklinde sunulur, içine mıknatıslanmış bir ok bulunan yuvarlak bir ampul takılır. Ölçeğin kolay görüntülenmesi için bir tablet pusula büyüteci ile donatılmıştır. Kapsül içindeki özel sıvı, hızlı hareket sırasında okun stabilitesini sağlar.

Temel Modeller

Yeni başlayanlar için tasarlandı, gerekli tüm bileşenlere sahipler, ancak ayna ve sapma ayarı yok.

çok fonksiyonlu

Ayna, büyüteç ve diğer ek özellikler ile donatılmıştır. Rotalardan uzakta, taşrada düzenli yürüyüşler için uygundur.

Manyetik

Ana noktaları belirleyebileceğiniz birkaç tür cihaz vardır.

Mekanik

Sıradan bir turist olur. Bu pusula tipinde, en güçlü manyetik alanın olduğu kuzeyi gösteren kırmızı uçlu bir iğne bulunur. Basit bir manyetik cihaz ve bir harita ile çeşitli nesnelerin konumunu daha doğru bir şekilde belirleyebilirsiniz.

ordu için

Normal büyüteç ve nişan alma cihazından farklıdır. Böyle bir cihazla, sahadaki yolun yönünü daha doğru bir şekilde belirleyebilirsiniz.

Jeolojik

Bu enstrümanda yön ölçeğinin bölümleri saat yönünün tersinedir. Kaya katmanlarının geliş açılarını belirlemek için, bir klinometre ve bir yarı uzuv ile donatılmıştır.

higroskopik

Higroskopik pusula, uçaklara ve nehir gemilerine kurulur. Bir jiroskop ile donatılmıştır, böyle bir cihaz sayesinde manyetik kutbu değil gerçek kutbu gösterir. Bu cihaz kararlıdır, bu nedenle birikme sırasında yönü daha doğru gösterir.

Astronomik

Bu görünüm, yıldızlara ve armatürlere odaklanarak ana noktaları belirleyebilir. Cihazın dezavantajı ise gün içerisinde çalışamamanızdır.

Oryantiring için

Sporcular hangi pusulayı seçmeli? Manyetik pusula kullanabilmeli ve topografik haritayı anlayabilmelidirler.

Bu nedenle, bir oryantiring pusulası aşağıdakiler gibi yüksek performans özelliklerine sahip olmalıdır:

• manyetik iğnenin kurulum hızı ve hızı;
• sporcuların hızlı hareketi sırasında okun stabilitesi;
• cihazın elde sabit tutulması için kullanım kolaylığı;
• küçük boyut ve hafif.

Elektronik pusulalar, uydu navigasyon sisteminde istenen koordinatların aranmasına dahil edilen büyütülmüş sensörler temelinde çalışır. Sadece profesyoneller için tasarlanmıştır, esas olarak askeri personel ve kolluk kuvvetleri temsilcileri tarafından kullanılırlar.

Yerine ve amacına göre bu tip elektronik navigasyon cihazları kullanılmaktadır.

Radyo dalgaları yayan bir nesnenin yönünü gösterir. Havacılar tarafından uçuşlar sırasında uzayda oryantasyon için kullanılır.

Mıknatıslanmış bir iğnesi olmadığı için mekanik turistten farklıdır. Pusula, ana noktaları elektronik olarak belirler. Zamanı gösterir, içine çeşitli ek programlar, hatta videolar dahildir.

GPS ve GLONASS

Bu navigatörler elektronik bir sistem yardımıyla çalışır, birkaç uydudan tam konumu ve yönü belirlemek için sinyaller alırlar.

GPS alıcıları, neredeyse her zaman bir elektronik pusula ile donatılmış yüksek kaliteli navigasyon cihazları olarak kabul edilir. Ancak GPS navigasyon cihazları, doğru zamanda boşaltılabilen bir pil olmadan çalışamazlar. Bu nedenle, yolculuk sırasında manyetik pusula veya bir dizi yedek pil olmadan yapamazsınız.

GPS alıcıları, manyetik pusulalardan farklı olarak şu avantajlara sahiptir: Karlı günlerde ve sisli havalarda görünür yer işaretleri olmadan mevcut konumu tahmin edebilirler. Bir GPS cihazı ile herhangi bir engelden kaçınırken istediğiniz yönü kolayca ayarlayabilir ve değiştirilen rota hattı boyunca pusulayı yeniden ayarlayabilirsiniz.

Seçim kriterleri

Pusulanın seçimi amaca bağlıdır: avcılık, yürüyüş veya oryantiring için satın alırlar. Bir pusula modelinin farklı durumlarda kullanılabilecek şekilde seçilmesi önerilir: yürüyüş gezileri ve oryantiring yarışmaları sırasında.

Yürüyüşçüler ve bisikletçiler için en iyi pusula nedir?

Seçim yaparken, bazı nüansları not etmeniz gerekir:

• Derece bölmeli ve cetvelli klasik pusula modelleri yürüyüş gezileri için uygundur.
• Turistler genellikle derece hesaplamaları ve azimut hesaplamaları kullanırlar, bu nedenle bir yürüyüşte pusula üzerinde bir cetvel ve bir derece kadranına ihtiyaç duyarlar.
• Bisikletçiler için daha kabul edilebilir bir seçenek, pilleri çabuk bitmesine rağmen bir GPS navigatörüdür. Bu nedenle bisikletçiler yanlarına klasik bir pusula almak zorunda kalacaklar.
• Hava yoluyla seyahat için, elektronik navigatörler tercih edilmelidir, çünkü çok işlevli oldukları için onlardan hem yüksekliği hem de basıncı belirleyebilirsiniz.

En iyi modellere genel bakış

Turistler için kaliteli ekipman, İsveç şirketi Silva ve Fin şirketi Suunto tarafından üretilmektedir.

Her türlü arazide kullanıma uygun, Spectra sistemi ile donatılmış klasik bir profesyonel oryantiring cihazıdır, cihazın oku düz ve geniştir, hızlı okumalar için uygundur.

Bu özelliklerde farklılık gösterir:

1. Güçlü bir mıknatıs ile cihazın işaretçisi hızla sakinleşir.
2. Net işaretli şeffaf taban plakası
3. Eldeki güvenlik yerleşimi.
4. Silva 6 Nor Spectra Right modeli de sağ elde tutulabilir.

Suunto M-9 bilek modeli rahat ve çok işlevlidir.

Turistler, küçük boyutu ve hafifliği ile yön belirleme doğruluğu için seçiyorlar. Bilek cihazı su altında da kullanılabilir.

İyi bir Amerikan yapımı enstrüman, sahada kullanıma uygun, en güvenilir olarak kabul edilir.

Alüminyum kasa, özel dayanıklılığa ve su geçirmezliğe sahiptir. Cihaz, yönü belirlemede artan doğruluk ile karakterizedir.

Pusula ile nasıl gezinilir

Peki yapılması gerekenler:

1. İlk önce dönmek istediğiniz yer işaretini belirlemeniz gerekir, örneğin bir ağaç olabilir.
2. Yönlendirme, özel bir mandala basılması ve manyetik iğnenin bırakılmasıyla başlar.
3. Cihazı alıp avuç içine yatay olarak yerleştirerek, ölçeğin 0 derecesinde mavi okun konumunu beklemeli, ardından kapağı çevirerek yuva size ve ön görüş nesneye gelecek şekilde takmalısınız.
4. Hareket yönünü seçtikten sonra, onu düzeltmeli ve "azimut" adı verilen açının değerini hatırlamalısınız.
5. Sürekli yönü kontrol ederek hareket etmeye başlamanız gerekir.
6. Hareketin bitiş noktasına ulaştıktan sonra kendi ekseniniz etrafında dönmelisiniz. Bu, kendi ekseni etrafında 180 derecelik bir dönüş yapıldığı anlamına gelir. Rotanın başlangıç ​​noktasına dönüş yaptıkları ortaya çıktı.

Turistler ve gezginler ile avcılar her an kendilerini yabancı yerlerde bulabilir ve daha sonraki hareketlerinin yönünü kaybedebilirler. Bu gibi durumlarda pusula ile konumu hızlı bir şekilde belirleyebilirsiniz.

Ancak bir pusula seçmeden önce, türlerini, özelliklerini, ayrıca kime ve hangi amaçlara yönelik olduklarını incelemelisiniz.

Video

Ormanda pusula nasıl kullanılır videomuzdan öğreneceksiniz.

Robotlarına elektronik pusula takmaya çalışan herkes kendine şu soruyu sordu: Aslında, bu cihazdan kuzeyi gösterecek bir tür sanal ok nasıl elde edilir? En popüler HMC5883L sensörünü Arduino'ya bağlarsak, döndürüldüğünde garip bir şekilde davranan bir sayı akışı elde ederiz. Bu verilerle ne yapmalı? Bunu anlamaya çalışalım, çünkü robotun pusula olmadan tam teşekküllü navigasyonu imkansızdır.
İlk olarak, genellikle pusula olarak adlandırılan cihaz aslında bir manyetometredir. Manyetometre, manyetik alanın gücünü ölçen bir cihazdır. Tüm modern elektronik manyetometreler MEMS teknolojisi kullanılarak üretilir ve üç dik eksen boyunca aynı anda ölçüm yapılmasına izin verir. Yani cihazın verdiği sayı akışı aslında manyetometrenin koordinat sisteminde manyetik alanın üç eksen üzerindeki izdüşümüdür. Konumlandırma ve navigasyon için kullanılan diğer cihazlar aynı veri formatına sahiptir: ivmeölçer ve jiro takometre (aka jiroskop). Şekil, pusulanın ekvatorda dünya yüzeyine yatay olduğu basit bir durumu göstermektedir. Kırmızı ok kuzey kutbunun yönünü gösterir. Noktalı çizgi, bu okun ilgili eksenler üzerindeki izdüşümlerini işaretler. Görünüşe göre bu o! Bacak, karşı açının tanjantı ile bacağa eşittir. Yön açısını elde etmek için, bacakların oranının arktanjantını almanız gerekecek: H = atan(X/Y) Bu basit hesaplamaları yaparsak, aslında bir sonuç alacağız. Tek üzücü, hala doğru cevabı alamayacağız, çünkü bir sürü faktörü hesaba katmadık:

1. Dış etkilerden dolayı Dünya'nın manyetik alan vektörünün yer değiştirmesi ve bozulması.
2. Pitch ve roll'un pusula okumalarına etkisi.
3. Coğrafi ve manyetik kutuplar arasındaki fark manyetik sapmadır.

Bu yazıda, bu sorunları inceleyeceğiz ve nasıl çözüleceğini öğreneceğiz. Ama önce manyetometrenin okumalarına kendi gözlerimizle bakalım. Bunu yapmak için, onları bir şekilde görselleştirmemiz gerekiyor.

1. Manyetometre okumalarının görselleştirilmesi

Bildiğiniz gibi, bir resim bin kelimeden daha iyidir. Bu nedenle, daha fazla netlik için manyetometre okumalarını görselleştirmek için bir 3D düzenleyici kullanacağız. Bu amaçlar için, SketchUp'ı "bulut" eklentisi ile kullanabilirsiniz (http://rhin.crai.archi.fr/rld/plugin_details.php?id=678) Bu eklenti, bir görünüm dosyasından nokta dizileri yüklemenize izin verir. SketchUp'a: 212 -321 -515 211 -320 -515 209 -318 -514 213 -319 -516 Sınırlayıcı bir sekme, boşluk, noktalı virgül vb. olabilir. Bütün bunlar eklenti ayarlarında belirtilir. Aynı yerde, bizim durumumuzda gerekli olmayan tüm noktaları üçgenlerle yapıştırmayı isteyebilirsiniz. Manyetometre okumalarını kaydetmenin en kolay yolu, bunları bir COM bağlantı noktası aracılığıyla bir kişisel bilgisayara, bir seri bağlantı noktası monitörüne aktarmak ve ardından bir metin dosyasına kaydetmektir. İkinci yol ise Arduino'ya bir SD kart bağlayıp manyetometre verilerini SD karttaki bir dosyaya yazmaktır. Verileri kaydetme ve onları SketchUp'a aktarma ile uğraştıktan sonra, şimdi bir deney yapmaya çalışalım. Manyetometreyi Z ekseni etrafında döndüreceğiz ve bu sırada kontrol programı her 100 ms'de bir sensör okumalarını kaydedecektir. Toplam 500 puan kaydedilecektir. Bu deneyin sonucu aşağıda gösterilmiştir:
Bu resme bakarak ne söyleyebilirsiniz? İlk olarak, Z ekseninin gerçekten sabit olduğunu görebilirsiniz - tüm noktalar aşağı yukarı XY düzleminde bulunur. İkincisi, XY düzlemi biraz eğik, bu da ya masamın eğikliğinden ya da Dünya'nın manyetik alanının eğikliğinden kaynaklanabilir :) Şimdi aynı resme yukarıdan bakalım:
Gözünüze çarpan ilk şey, koordinatların merkezinin hiç de ana hatları çizilen dairenin merkezinde olmadığıdır! Büyük olasılıkla, ölçülen manyetik alan bir şekilde yana "kaymıştır". Üstelik bu "bir şey", Dünya'nın doğal alanından daha yüksek bir gerilime sahiptir. İkinci gözlem, dairenin yüksekliğinin biraz uzamış olmasıdır, bu da aşağıda tartışacağımız daha ciddi sorunları gösterir. Peki pusulayı aynı anda tüm eksenler etrafında döndürürseniz ne olur? Bu doğru, bir daire değil, bir küre (daha doğrusu bir sferoid) elde edersiniz. Aldığım alan bu:
Kürenin ana 500 noktasına ek olarak, her biri 500 puan olan üç dizi daha eklenir. Eklenen nokta gruplarının her biri, manyetometrenin sabit bir eksen etrafında dönmesinden sorumludur. Yani cihazın Z ekseni etrafında döndürülmesiyle alt daire elde edilir.Sağdaki daire Y ekseni etrafında döndürülerek elde edilir.Son olarak, manyetometrenin etrafında dönmesinden soldaki yoğun nokta halkası sorumludur. X ekseni Bu daireler neden topu ekvator boyunca çevrelemiyor, aşağıda okuyoruz.

2. Manyetik eğim

Aslında, son çizim biraz garip görünebilir. Sensör yatay durumdayken neden Z ekseninde neredeyse maksimum değeri gösteriyor? Cihazı, örneğin X ekseni aşağı bakacak şekilde eğersek durum kendini tekrar eder - yine maksimum değeri elde ederiz (sol daire). Sensörün, sensör aracılığıyla yeryüzüne doğru yönlendirilen bir alandan sürekli olarak etkilendiği ortaya çıktı! Bu konuda gerçekten olağandışı bir şey yok. Dünyanın manyetik alanının bu özelliğine denir. manyetik eğim. Ekvatorda alan dünyaya paralel olarak yönlendirilir. Güney yarımkürede - yerden bir açıyla yukarı. Ve kuzey yarımkürede, daha önce gözlemlediğimiz gibi - aşağı. Resime bakıyoruz.
Manyetik eğim, pusulayı hiçbir şekilde kullanmamıza engel olmayacak, bu yüzden üzerinde fazla düşünmeyeceğiz, sadece bu ilginç gerçeği not edelim. Şimdi problemlere geçelim.

2.1. Manyetik alan bozulması: Sert ve Yumuşak Demir

Yabancı literatürde manyetik alan bozulmaları genellikle iki gruba ayrılır: Sert Demir ve Yumuşak Demir. Aşağıda bu çarpıtmaların özünü gösteren bir resim bulunmaktadır.
sert demir Sana bir sertifika veriyorum. Dünyanın manyetik alanının yoğunluğu, ölçüldüğü dünyanın koordinatlarına büyük ölçüde bağlıdır. Örneğin, Cape Town'da (Güney Afrika) alan yaklaşık 0,256 Gauss (Gauss) ve New York'ta bunun iki katı - 0,52 Gauss. Bir bütün olarak gezegende, manyetik alanın yoğunluğu 0.25 gauss ile 0.65 gauss arasında değişir. Karşılaştırma için, normal bir buzdolabı mıknatısının alanı 50 gauss'tur, bu New York'taki manyetik alanın yüz katıdır! Hassas bir manyetometrenin, bu mıknatıslardan biri yanında belirirse kolayca karışabileceği açıktır. Bir quadrocopter'de elbette böyle bir mıknatıs yoktur, ancak fırçasız motorlar için çok daha güçlü nadir toprak mıknatısların yanı sıra denetleyici elektronik devreleri, güç kabloları ve bir pil vardır. Bu tür parazitik manyetik alan kaynaklarına Sert Demir denir. Manyetometreye etki ederek ölçülen değerlere bir miktar sapma verirler. Bakalım Sert Demir'in küremizde çarpıklıkları var mı? Kürenin noktalarının XY düzlemine izdüşümü şöyle görünür:
Nokta bulutunun Y ekseni boyunca sola doğru belirgin bir kaymaya sahip olduğu görülebilir. Z ekseni boyunca neredeyse hiç yer değiştirme yoktur. Böyle bir bozulmayı ortadan kaldırmak çok basittir: Cihazdan alınan değerleri ofset miktarına göre artırmak veya azaltmak yeterlidir. Örneğin, Y ekseni için Sert Demir kalibrasyonu şöyle olacaktır: Ycal_hard = Y - Ybias nerede Ycal_hard— kalibre edilmiş değer; Y- başlangıç ​​değeri; Ybias yer değiştirme miktarıdır. Ybias'ı hesaplamak için, Y'nin maksimum ve minimum değerini düzeltmemiz ve ardından basit bir ifade kullanmamız gerekiyor: Ybias = (Ymin-Ymax)/2 - Ymin nerede Ybias- yer değiştirmenin istenen değeri; Ymin- Y ekseninin minimum değeri; Ymaks- Y ekseninin maksimum değeri. yumuşak demir Sert Demir'den farklı olarak, Yumuşak bozulma çok daha sinsidir. Yine, daha önce toplanan veriler üzerindeki bu tür etkileri izleyelim. Bunu yapmak için yukarıdaki resimdeki topun hiç top olmadığı gerçeğine dikkat edelim. YZ eksenindeki izdüşümü üstte hafifçe düzleştirilmiş ve saat yönünün tersine hafifçe döndürülmüştür. Bu bozulmalar, sensörün yakınında ferromanyetik malzemelerin varlığından kaynaklanır. Bu malzeme, quadcopter'ın metal çerçevesi, motor gövdesi, kablolama ve hatta metal montaj cıvatalarıdır. Düzleştirme ile durumu düzeltmek için sensör okumalarını belirli bir çarpanla çarpmak yardımcı olacaktır: Ycal_soft = Y * Y ölçeği nerede Ycal_hard— kalibre edilmiş değer; Y- başlangıç ​​değeri; Y ölçeği- ölçekleme faktörü. Tüm katsayıları (X, Y ve Z için) bulmak için, maksimum ve minimum değer arasındaki en büyük farkı olan ekseni belirlemek ve ardından formülü kullanmak gerekir: Y ölçeği = (Amax-Amin)/(Ymax-Ymin) nerede Y ölçeği Y ekseni boyunca istenen distorsiyon faktörüdür; Amax bazı eksenlerdeki maksimum değerdir; amin bazı eksenlerdeki minimum değerdir; Ymaks- Y eksenindeki maksimum değer; Ymin- Y eksenindeki minimum değer Kürenin döndürüldüğü ortaya çıkan başka bir sorun biraz daha zor ortadan kaldırılmıştır. Bununla birlikte, böyle bir bozulmanın toplam ölçüm hatasına katkısı oldukça küçüktür ve “manuel” seviyelendirme yöntemini ayrıntılı olarak açıklamayacağız.

2.2. Otomatik kalibrasyon

Manyetometrenin minimum ve maksimum okumalarını manuel olarak elde etmenin kolay bir iş olmadığı söylenmelidir. Bu prosedür için en azından cihazın eksenlerinden birini sabitleyebileceğiniz özel bir standa ihtiyacınız olacak. Otomatik kalibrasyon algoritmasını kullanmak çok daha kolaydır. Bu yöntemin özü, bir elipsoid tarafından elde edilen noktaların bulutuna yaklaşmaktır. Başka bir deyişle, elipsoidin parametrelerini, manyetometre okumaları temelinde oluşturulan nokta bulutumuzla mümkün olduğunca yakın eşleşecek şekilde seçiyoruz. Bu şekilde seçilen parametrelerden eksenlerin ortogonalizasyonu için offset değeri, ölçek faktörleri ve katsayıları çıkarabiliriz. İnternette bunu yapabilen birkaç program var. Örneğin, MagCal veya başka biri - Magneto. MagCal'den farklı olarak Magneto'da hesaplanan parametreler ek dönüşümlere gerek kalmadan kullanıma hazır bir biçimde görüntülenir. Kullandığımız program bu. Programın ana ve tek şekli şöyle görünür:
"Ham manyetik ölçümler" alanında, kaynak verileri içeren dosyayı seçin. "Norm of Magnetic or Gravitasyonal field" alanına, Dünya'nın yer değiştirme noktasındaki manyetik alanının değerini girin. Bu parametrenin sanal pusulamızın ibresinin sapma açısını hiçbir şekilde etkilemediğini göz önünde bulundurarak 1 Gauss değerine karşılık gelen değeri 1090 olarak belirledim. Ardından Kalibre Et düğmesine basıyoruz ve şunu elde ediyoruz:

1. üç eksenin tümü için ofset değerleri: Birleşik sapma (b);
2. ve ölçek ve dikleştirme matrisi: Birleştirilmiş ölçek faktörleri, yanlış hizalamalar ve yumuşak demir için düzeltme (A-1).

Sihirli bir matris yardımıyla bulutumuzun düzleşmesini ortadan kaldıracağız ve hafif dönmesini ortadan kaldıracağız. Genel kalibrasyon formülü aşağıdaki gibidir: Vcal \u003d A-1 * (V - Vbias) nerede Vcalüç eksen için manyetometrenin kalibre edilmiş değerinin vektörüdür; A-1ölçek ve dikleştirme matrisidir; vb.üç eksen boyunca yer değiştirme vektörüdür.

3. Manyetometre eğiminin hesaplanan yön üzerindeki etkisi

Sırada iki numaralı sorun var. Yazının başında zaten kuzey ile pusula iğnesi arasındaki açıyı hesaplamaya çalıştık. Bunun için basit bir formül çalışır: H = atan(Y/X) nerede H- pusula iğnesinin kuzey yönünden sapma açısı; X,Y manyetometrenin kalibre edilmiş değerleridir. Şimdi X eksenini kesinlikle kuzey yönünde sabitlediğimizi ve sensörü bu eksen etrafında döndürmeye başladığımızı (yuvarlanırız) hayal edin. Alanın X ekseni üzerindeki izdüşümü değişmeden kalır, ancak Y üzerindeki izdüşüm değişir. Formüle göre pusula iğnesi, hangi yöne yuvarlandığımıza bağlı olarak ya kuzeybatıyı ya da kuzeydoğuyu gösterecektir. Bu, makalenin başında belirtilen elektronik pusulanın ikinci sorunudur. Geometri sorunu çözmeye yardımcı olacaktır. Sadece manyetik vektörü eğimölçer tarafından verilen koordinat sistemine döndürmemiz gerekiyor. Bunu yapmak için, dönüşümlü olarak iki kosinüs matrisini bir vektörle çarpıyoruz: Vcal2 = Ry*Rx*Vcal nerede Vcal- Sert ve Yumuşak bozulmalardan temizlenmiş manyetik vektör; Rx ve Ry- X ve Y eksenleri etrafında dönme matrisleri; Vcal2- manyetik vektör, yuvarlanma ve eğimin etkisinden arındırılmıştır. Kontrolör programı için uygun formül şöyle görünecektir: Xcal2 = Xcal*cos(adım) + Ycal*sin(yuvarlanma)*sin(adım) + Zcal*cos(yuvarlanma)*sin(adım) Ycal2 = Ycal*cos(yuvarlanma) - Zcal*sin(yuvarlanma) H = atan2(-Ycal2, Xcal2) nerede rulo ve saha- X ve Y eksenleri etrafındaki eğimler; Xcal, Ycal, Zcal manyetometre vektörüdür (Vcal); Ycal2, Ycal2- manyetometrenin kalibre edilmiş değerleri (Zcal2'yi düşünmüyoruz - bizim için yararlı olmayacak); H kuzey ile pusula iğnesi arasındaki açıdır. (Atan2'nin kim olduğunu buradan öğrenebilirsiniz: http://en.wikipedia.org/wiki/Atan2)

3. Coğrafi ve manyetik kutup arasındaki fark

Pusula iğnesinin kuzey yönünden aşağı yukarı doğru bir açısını elde ettikten sonra, başka bir sorunu çözmenin zamanı geldi. Gerçek şu ki, ölçümü nerede yaptığımıza bağlı olarak gezegenimizdeki manyetik ve coğrafi kutuplar çok farklıdır. Başka bir deyişle, yürüyüş pusulanızın gösterdiği “kuzey”, buz ve kutup ayılarının bulunduğu kuzeyde değil. Bu farklılıkları dengelemek için, sensör okumalarına manyetik sapma adı verilen belirli bir açı eklenmelidir (veya çıkarılmalıdır). Örneğin, Yekaterinburg'da manyetik sapma +14 derecedir, bu da manyetometrenin ölçülen okumalarının aynı 14 derece azaltılması gerektiği anlamına gelir. Koordinatlarınızdaki manyetik sapmayı öğrenmek için özel bir kaynak kullanabilirsiniz: http://magnetic-declination.com/

Çözüm

Sonuç olarak, bir manyetometre ile gezinmek için birkaç ipucu.

1. Kalibrasyon, tam olarak drone'nun gerçek bir uçuş yapacağı koşullar altında yapılmalıdır.
2. Manyetometreyi çubuk üzerindeki robotun gövdesinden çıkarmak daha iyidir. Böylece daha az gürültüden etkilenecektir.
3. Yönü hesaplamak için bir grup pusula + jiroskop kullanmak daha iyidir. Aynı zamanda okumaları belirli bir kurala göre karıştırılır (veri birleştirme).
4. Yön hızı yüksek bir uçaktan bahsediyorsak pusula + jiroskop + GPS kombinasyonunun kullanılması tavsiye edilir.