Простой электронный компас

Простой электронный компас

Простой электронный компас

На сегодняшний день мировая промышленность электронной техники обладает широчайшим спектром и разнообразием различных датчиков. Сегодня предлагаю рассмотреть такой датчик как HMC5883L. Он представляет собой трех осевой магнитометр (оси x, y и z).

Как гласит документация на данный датчик, он изготовлен по анизотропной магниторезистивной технологии (Anisotropic Magnetoresistive (AMR) technology).

Также согласно документации (даташиту), датчик имеет интерфейс I2C и такие настройки как чувствительность к магнитному полю, настройка скорости записи данных в регистры, количество измерений перед записью в регистры данных, режимы ожидания, единичного и непрерывного преобразования.

Помимо этих основных настроек (есть и другие не столь важные для нас, возможно, которые использовать и не придется, например идентификационные регистры), датчик имеет отдельный вывод, на который выводится сигнал по завершению преобразования и записи данных в регистр, то есть по обновлению данных – как только датчик закончил измерения и записал данные для считывания в регистры, на выводе DRDY (видимо, это data ready) появляется сигнал. Для удобства этот вывод можно использовать для внешних прерываний микроконтроллера или чего-то подобного. Однако это не всегда нужно и в этом устройстве было решено не задействовать эту функцию. 

Вкратце разобрались что это за датчик HMC5883L.

Чтобы не мучиться с пайкой мелкого корпуса микросхемы датчика, в продаже имеются модули и в зависимости от модели имеют на себе следующие составляющие – обязательно подтягивающие резисторы для линий I2C, конденсаторы по питанию и необходимые в обвязке самой микросхемы датчика и стабилизатор напряжения на 3,3 вольта, в некоторых еще есть обвязка согласования уровней для I2C на 3,3 – 5 вольт. Данный датчик может входить в состав модулей, где он является одним из датчиков (в китайских магазинах это девяти осевые модули датчиков гироскопа, акселерометра и магнитометра, а до кучи еще и барометр, данный шедевр обычно могут применять при разработке квадрокоптеров для стабилизации полета).

Модуль HMC5883L (по названию самого датчика магнитометра) на фото ниже:

Основной задачей при разработке схемы было разобраться с работой и особенностями датчика магнитометра HMC5883L для дальнейшего применения в каких-либо проектах, разработка прошивки для экспериментов с этим датчиком, поэтому, возможно, большой функциональности на данном этапе в устройстве не будет – просто индикация угла относительно севера – схема устройства:

По традиции схема построена на микроконтроллере Atmega8. Данный микроконтроллер можно использовать как в корпусе DIP-28, так и в СМД исполнении в корпусе TQFP-32. Резистор R3 необходим для предотвращения самопроизвольного перезапускания микроконтроллера в случае появления случайных помех на выводе PC6.

Резистор R3 подтягивает плюс питания к этому выводу, надежно создавая потенциал на нем. Для индикации используется жидко кристаллический (ЖК или LCD) дисплей SC1602. Он имеет 2 строки символов по шестнадцать штук в каждой из них. ЖК дисплей подключается к микроконтроллеру по четырех битной системе.

Переменный резистор R2 необходим для регулировки контраста символов на дисплее. Вращением движка этого резистора добиваемся наиболее четких для нас показаний на экране. Подсветка ЖК дисплея организована через вывод “А” и “К” на плате дисплея. Подсветка включается через резистор, ограничивающий ток – R1.

Чем больше номинал, тем более тускло будет подсвечиваться дисплей. Однако пренебрегать этим резистором не стоит во избежание порчи подсветки. Датчик питается от напряжения 3,3 вольта, а микроконтроллер от 5 вольт, поэтому при передачи данных по интерфейсу I2C используется микросхема согласования уровней PCA9517.

При покупке модуля с датчиком магнитометром необходимо обратить внимание на наличие уже имеющейся схемы согласования уровней, при ее наличии PCA9517 можно убрать. Заменить PCA9517 можно на любой другой аналог или каскад, выполняющий такие же функции. Резисторы R4 – R7 подтягивают плюс питания к линиям данных интерфейса I2C.

Это необходимо для корректной работы протокола. Мощность всех резисторов постоянного сопротивления составляет 0,25 Вт.

Питается вся схема от простого модуля питания на силовом трансформаторе. Переменное напряжение выпрямляется четырьмя диодами VD1 – VD4 марки 1N4007, пульсации сглаживаются конденсаторами C1 и C2. Номинал конденсатора C2 можно увеличить до 1000 – 4700 мкФ. Четыре выпрямительных диода можно заменить одним диодным мостом.

 Трансформатор применен марки BV EI 382 1189 – преобразует 220 вольт переменного тока в 9 вольт переменного тока. Мощность трансформатора составляет 4,5 Вт, этого вполне достаточно и еще с запасом. Такой трансформатор можно заменить любым другим силовым трансформатором, подходящим для Вас.

Либо данный питающий модуль схемы заменить на импульсный источник напряжения, можно собрать схему обратноходового преобразователя либо применить иже готовый блок питания от телефона, например – все это дело вкусов и потребностей.

Выпрямленное напряжение с трансформатора стабилизируется на микросхеме линейного стабилизатора L7805, ее можно заменить на отечественный аналог пяти вольтового линейного стабилизатора КР142ЕН5А, либо применить другу микросхему стабилизатора напряжения в соответствии с подключением ее в схеме (например LM317 или импульсные стабилизаторы LM2576, LM2596, MC34063 и так далее). Далее переняв тенденции китайских инженеров был опробован стабилизатор напряжения на 3,3 вольта на микросхеме xc6206p332mr. Такой стабилизатор изготавливается на заводе в корпусе SOT-23 – то есть уже миниатюрный размер, это один из плюсов. Падение напряжения на таком стабилизаторе составляет 0,25 вольта, а собственное потребление всего 1 мкА. Весьма неплохо. Но пригоден стабилизатор напряжения только для низковольтных схем, его максимальное входное напряжение составляет 6 вольт. Не так уж и много, а нам много и не нужно по большому счету. Такой стабилизатор напряжение китайские разработчики применяют много где в различных схемах, узнать его можно по маркировка на корпусе – 662к. Напряжение 3,3 вольта используется для питания датчика магнитометра HMC5883L в соответствии с даташитом.

По традиции схема собиралась на макетной плате:

В первой строке выводятся данные об угле относительно севера. Снизу по порядку координаты x, y, z. Знак “q” означает, что число отрицательное. Датчик выдает именно координаты осей, а по их значениям можно уже высчитать угол или градус. 

Карта регистров датчика HMC5883L имеет следующий вид и состав:

Разберем все необходимое нам для работы с ним. В первую очередь это конфигурационные регистры, в которых будут храниться необходимые настройки для работы датчика. В первом регистре задается число измерений перед записью в регистры данных, частота или скорость записи данных в регистры, предназначенные для считывания.

Во втором регистре можно настроить чувствительность датчика к магнитному полю. Третий регистр (mode) настраивает скорость работы протокола I2C, а также режим работы датчика – режим непрерывного измерения, режим единичного измерения, погружает датчик в режим ожидания.

Подробнее о том какой бит за что отвечает в регистре смотреть в даташите.

// инициализация, конфигурация
void Init_5883 (void) { i2c_start_cond(); // запуск i2c i2c_send_byte(HMC5883_W); // передача адреса устройства, режим записи i2c_send_byte(0x00); // передача адреса памяти i2c_send_byte(0b00010000); // Configuration Register A, 1 сэмпл, 15 Гц i2c_send_byte(0b00100000); // Configuration Register B, +-0,88 Ga – 00000000 (по умолчанию 00100000 +-1,3 Ga) i2c_send_byte(0b00000000); // Mode Register, режим постоянного измерения i2c_stop_cond(); // остановка i2c }

Далее 6 регистров предназначены для чтения данных измерений датчика. Каждой оси соответствует пара регистров – старший и младший байт, которые необходимо сложить, чтобы получить число.

// прочитать регистры данных и получить значения void Read_5883 () { i2c_start_cond(); // запуск i2c i2c_send_byte(HMC5883_W); // передача адреса устройства, режим записи i2c_send_byte(0x03); // передача адреса памяти i2c_stop_cond(); // остановка i2c i2c_start_cond(); // запуск i2c i2c_send_byte(HMC5883_R); // передача адреса устройства, режим чтения xh = i2c_get_byte(0); // читаем данные xl = i2c_get_byte(0); zh = i2c_get_byte(0); zl = i2c_get_byte(0); yh = i2c_get_byte(0); yl = i2c_get_byte(1); i2c_stop_cond(); // остановка i2c } if (xh< 0) {xh=-(xh+1); xl=-(xl+1);} if (yh< 0) {yh=-(yh+1); yl=-(yl+1);} if (zh< 0) {zh=-(zh+1); xl=-(zl+1);} x = (xh

Источник: http://cxem.net/mc/mc307.php

Как работает компас, в том числе в смартфоне или в более простом телефоне

На сегодняшний день человечество придумало множество различных моделей компасов. Они отличаются не только по устройству, но и по принципу работы. То, как работает, например, магнитный компас, сильно отличается от принципа действия компаса в смартфоне и телефоне, хотя в общем конечный результат их действия — показания — будут сходными.

Механические компасы — все они работают по одному принципу.

Каждая модель имеет свои достоинства и недостатки, благодаря чему под каждую конкретную ситуацию можно подобрать наиболее подходящий прибор.

Для примера рассмотрим принцип действия некоторых видов компасов.

Магнитный компас

В магнитном компасе основной элемент — магнитная стрелка — располагается вдоль силовых линий магнитного поля Земли — естественного гигантского магнита — и указывает на ее полюса.

Стрелка такого компаса выравнивается по направлению магнитных линий Земли.

Благодаря тому, что магнитные полюса находятся вблизи географических полюсов, на большей части поверхности Земного шара можно использовать магнитный компас для нахождения приблизительного направления на истинный север или юг, а по ним определять и все остальные стороны света.

Электронный (цифровой) компас

В этом виде компаса показания также определяются направлением магнитного поля Земли, однако в данном случае работает не стрелка, а специальное электронное устройство (магнитный датчик).

Такой компас не зависит от спутников и их видимости.

В отличии от магнитного компаса, это устройство потребляет электроэнергию от переносного аккумулятора или батареек.

Здесь стоит отметить, что цифровым компасом также иногда называют спутниковым, что не совсем верно. О спутниковом расскажем чуть позже.

Электромагнитный компас

Этот прибор также ориентируется на магнитное поле Земли, однако для того, чтобы он начал работу, необходимо движение его в пространстве.

Ведь именно перемещение в магнитном поле рамки с обмоткой — основной детали электромагнитного компаса — генерирует электрический ток, который, в свою очередь, отражается в виде показаний на приборах, по которым и происходит сверка направления движения транспорта с заданным курсом.

Благодаря этой конструкции, данный прибор нечувствителен к магнитным девиациям, связанным с деталями транспорта, на котором он установлен. Однако для ориентирования по электромагнитному компасу обязательно нужно находиться в движении, ведь стоя на одном месте, электрические токи в катушках возникать не будут, а значит и замерять приборам будет нечего.

Радиокомпас

В радиокомпасе направление определяется не по магнитному полю, а по сигналу от радиостанции, местоположение которой известно заранее. На фото показан пример такого компаса, снятого с панели самолета:

Читайте также:  Управление rgb-прожекторами

Радиокомпасы нашли широкое применение в авиации, однако обладают рядом недостатков, связанных с возникновением больших ошибок в измерениях (более десятка градусов) из-за искажения радиосигнала. Сегодня их все чаще заменяют другими приборами для навигации, например, GPS-навигаторами.

Спутниковый компас

Спутниковый компас работает, получая сигналы от спутников. Такой прибор показывает направление на истинные полюса, то есть на географический север и географический юг.

Такой компас не будет работать в помещении или под землей, что ограничивает область его применения.

Показания этого компаса не зависят от магнитной аномалии и девиаций, однако он не будет работать, если сигнал спутника пропадет, либо закончится заряд источника электропитания.

Именно такие устройства встроены в современные телефоны и смартфоны, и на том же Айфоне компас работает, принимая сигнал от спутников и указывая направления на разные стороны света.

В большинство смартфонов изначально вшит GPS-приемник для расширения его функционала, а получая данные о местоположении телефона очень просто указать направления по сторонам света.

Гирокомпас

Работа гирокомпаса основана на способности гироскопа удерживать одно и то же положение в пространстве, независимо от поворота рамки, в которой он закреплен.

Гирокомпас, как и спутниковый компас, показывает географический север и независим от магнитных полей, создаваемых деталями транспорта, в котором он установлен.

Лучший компас для туризма

Для туризма наиболее подходящими можно считать три варианта — магнитные, электронные и спутниковые компасы — из-за их компактности. Однако, давайте разберемся, какой же вариант наиболее подходит для многодневного пребывания в дикой природе в экстремальных условиях.

Электронные и спутниковые компасы используются в новейших средствах связи — мобильных телефонах, смартфонах, айфонах, планшетах, а также в часах, что делает их постоянными спутниками современного человека. А это значит, что с большой долей вероятности такой прибор окажется при владельце, если тот попадет в аварийную ситуацию вдали от цивилизации. В этом большой плюс таких устройств.

Из всех приборов, которые всегда под рукой у человека, первый — телефон, и зачастую на нем имеется и GPS с функцией компаса.

Однако электронный компас проигрывает обычному магнитному, ведь для определения тех же магнитных полюсов в электронном варианте нужен источник электроэнергии, а в случае поломки электрический компас вряд ли удастся починить в условиях дикой природы. В то же время простой магнитный компас не нуждается в питании электрическим током и его можно быстро сделать из подручных средств.

Ну, а спутниковый компас в современном средстве связи — хоть вещь и нужная, но все же менее удобная, чем навигатор. Лучше установить на телефон не компас, а навигатор, который не только сориентирует владельца по сторонам света, но и сможет указать точное местоположение его на карте.

Раз уж такое функциональное устройство есть под рукой, ограничиваться только функцией компаса на нем не рационально.

Тем не менее, и в этом случае такое средство навигации будет обладать тем же недостатком, что и электронный компас, — зависимостью от электроэнергии и невозможностью ремонта в случае поломки. А ведь поломка может наступить в том числе и от падения или намокания телефона, если только он не оснащен специальной защитой, которой на большинстве телефонов нет.

Плюс такого цифрового компаса заключается также в его миниатюрных размерах и устойчивости к магнитным девиациям.

Кроме того, сигнал от спутника в некоторых случаях попросту не дойдет до устройства-приемника, что может привести к возникновению чрезвычайной ситуации.

Например, в пещерах или катакомбах, где можно легко потеряться, использовать спутниковый компас не получится: не будет сигнала от спутника.

Поэтому из всего разнообразия компасов на первое место все же нужно вынести магнитный, благодаря простоте его устройства и независимости от электропитания.

Далее разберемся в работе магнитного компаса — наиболее универсального и популярного устройства навигации в среде туристов, охотников и других людей, чья деятельность связана с пребыванием в дикой природной среде.

Работа с магнитным компасом

Магнитный компас помогает определить направление на магнитные север и юг, а также направление на выбранный объект относительно направления на север — азимут.

Поскольку магнитный компас реагирует на любое магнитное поле, то в большинстве случаев его стрелка указывает не на магнитные полюса Земли, о которых мы говорили здесь, а в сторону от них.

Это в первую очередь связано с магнитными девиациями, которые вызываются находящимися рядом намагниченными объектами.

Единственный способ снизить магнитные девиации в туристическом компасе — находиться на достаточном расстоянии от магнитных предметов (например, ножа, мобильного телефона или другого компаса), объектов (например, машины, самолета или судна) и источников электрического тока (например, линии электропередач). Хотя на морских судах магнитные девиации, связанные с деталями самого судна, устраняются с помощью специальных систем, оснащенных магнитами.

Также существуют области, в которых силовые линии магнитного поля Земли сильно отклоняются от подобных линий в соседних областях. Такие районы называются магнитными аномалиями. Стрелка компаса в этих областях также «врет».

Стоит заметить, что вблизи географических полюсов Земли, как в северном, так и в южном полушарии, в наше время компас может давать большие ошибки, вплоть до 180°, то есть самую большую ошибку из гипотетически возможных.

Я не зря сказал, что именно в наше время. Дело в том, что местоположение магнитного полюса (как южного, так и северного) непостоянно.

Во-первых, на данный момент магнитные полюса не совпадают с местоположениями географических полюсов, а во-вторых, местоположение магнитных полюсов меняется со временем, причем движется непредсказуемо, изменяя как направление движения, так и скорость.

Поэтому нельзя исключать возможности, что рано или поздно в какой-то момент времени оно совпадет с положением одного из географических полюсов Земли.

Магнитные полюса за всю историю Земли неоднократно диаметрально меняли свое местоположение, то есть вблизи северного географического полюса в разные времена был как северный магнитный, так и южный магнитный полюс.

Кроме того, из-за близости географических полюсов к магнитным полюсам в измерениях с помощью магнитного компаса могут возникнуть трудности по той же причине, по которой они возникают на самих магнитных полюсах.

В точках на земной поверхности, соответствующих магнитным полюсам Земли, магнитный компас не будет работать, поскольку силовые линии магнитного поля Земли в этих областях направлены строго вертикально. Точнее, работать-то он будет, но только, если его повернуть набок — магнитная стрелка в этом случае займет строго вертикальное положение, то есть как раз вдоль магнитных линий Земли.

Давать неправильные показания может и неисправный компас, поэтому перед тем, как отправиться в путешествие каждый взятый с собой прибор нужно проверить на исправность.

Для этого к компасу сбоку подносится намагниченный предмет, например, нож, пока стрелка компаса не отклонится в сторону. После того, как объект, вызывающий магнитную девиацию, будет устранен, стрелка должна вернуться в прежнее положение. То же самое необходимо проделать, поднося намагниченный предмет с другой стороны.

Если стрелка после всех манипуляций вернулась на прежнее место, такой компас будет работать правильно. Если же не вернулась, то таким компасом пользоваться нельзя: он неисправен.

Многие звезды, планеты и их спутники обладают магнитным полем, однако зачастую магнитное поле настолько слабо, что не способно повлиять на стрелку магнитного компаса. Более же чувствительные приборы улавливают даже столь незначительное проявление магнетизма, но сейчас речь не о них.

Так, например, на Луне скорее всего не удастся использовать магнитный компас для ориентирования, поскольку магнитное поле Луны очень слабо.

То же самое касается открытого космоса на большом удалении от небесных тел. Здесь магнитные поля, как правило, настолько малы, что не способны сдвинуть стрелку магнитного компаса с места.

Последнее утверждение справедливо только для магнитного компаса, находящегося вдали от бороздящего просторы космоса космического корабля. На МКС показания компаса целиком будут зависеть от магнитных девиаций, вызванных исключительно деталями самой космической станции.

С другой стороны, не стоит забывать, что даже на тех планетах, где магнитное поле не меньше, а то и больше, чем на Земле, магнитные полюса периодически меняются местами, и направление на магнитный полюс с большой вероятностью не совпадет с направлением на географический полюс. В принципе, как и говорилось ранее, у Земли та же «беда», и то, что мы имеем возможность сегодня использовать магнитный компас для приблизительного определения направления на географические полюса, можно сказать — просто счастливое совпадение.

Таким образом, говоря о магнитном компасе, как об основном средстве навигации для туриста, всегда нужно помнить об ограничениях в его работе, которых, к счастью не так много.

В большинстве случаев магнитный компас при корректном его использовании поможет людям сориентироваться в пространстве, при наличии карты — определить свое местоположение, а также найти направление для дальнейшего движения, в том числе и для того, чтобы в аварийной ситуации наиболее быстро выйти к людям.

Если же в аварийной ситуации у человека не оказалось ни навигатора, ни компаса, ни металлических предметов, из которых можно было бы его изготовить, тогда остается ориентироваться по так называемому солнечному компасу — гномону.

Источник: https://vijivaka.com/orienting/po-kompasu/kak-rabotaet-kompas.html

Компас: для чего нужен, и как пользоваться

В новом тысячелетии прогрессивные цифровые технологии, такие как Глонасс и GPS, сильно упростили вопрос ориентирования на местности. Тем не менее, навык правильного пользования простым компасом пригодится и путешественнику, и специалисту, чья профессия связана с определением точного местоположения и расчетом верного пути.

Магнитный компас

Актуальность магнитного компаса объясняется просто — прибору не требуются питание и подзарядка, доступ к сотовой связи или интернету. Это устройство работает и в глухом лесу, и в степи, и в экстремальных условиях.

Искомую местность и путь к ней отмечают на карте, а сверяют движение по компасу, вычислив азимут, представляющий собой угол между маршрутом к выбранному объекту и северным географическим направлением.

Простой компас

ТОП 10 красивых городов мира

Существует несколько видов компасов. Простой — магнитный компас. Но есть еще гирокомпасы, астрономические компасы, а также приборы, ориентирующиеся на положение искусственных объектов, — спутниковый компас и радиокомпас.

Читайте также:  Инфракрасный датчик движения (pir сенсор)

Прибору с намагниченной стрелкой, которая разворачивается вдоль силовых линий планеты Земля, окутанной магнитным полем, уже более тысячи лет.

Создание компаса занесено в список четырёх великих китайских открытий, наряду с порохом, бумагой и печатью на ткани.

Он претерпел совершенствования, появились узкие разновидности, но принцип работы остался неизменным — географическое ориентирование по компасу осуществляется по единому алгоритму.

Классический магнитный компас

Классический магнитный компас представляет собой компактный круглый прибор в корпусе из металла или пластика.

Под прозрачной верхней крышкой расположен плоский циферблат (лимб), куда нанесены угловые градусы с возрастанием по часовой стрелке.

Делений может быть разное количество, в зависимости от модели, но всегда имеется полный охват измерения окружности — 360º.

Напротив 0 расположен север с международным обозначением N (north) либо русским С (север). Напротив 180 градусов — юг с обозначением S (south) либо Ю (юг). Напротив 90 градусов — восток с обозначением E (east) либо В (восток). Напротив 270 — запад с обозначением W (west) либо З (запад).

Простой компасТОП 5 городов, где должен побывать каждый турист

В центре лимба на иглу нанизана магнитная двухсторонняя стрелка, одна половина которой окрашивается в красный цвет либо специально помечается.

Она всегда показывает остриём туда, где сторона северного магнитного полюса. В нерабочем состоянии стрелку удерживает арретир — механический рычажок, выполняющий роль стопора.

Если его отпустить, стрелка тут же развернётся помеченным концом на север.

Во многих сегодняшних туристических моделях имеется дополнительная, вращаемая вручную стрелка, которая визуально отмечает направление необходимого маршрута, а также линейка для работы с картой. Выпускаются и модели с вращаемым лимбом. Для корректного направления устройство обязано быть в горизонтальном положении.

Как правильно пользоваться компасом

  • Расположив корпус прибора горизонтально, отпустите магнитную стрелку и подождите, пока остановится её качание.
  • Теперь острие стрелки аккуратно совместите с обозначением севера, с буквой N или русской С.
  • Для этого нужно либо поворачивать сам прибор, если лимб статично зафиксирован, либо вращать подвижный лимб, пока буква и кончик стрелки не совпадут.
  • Помеченный красным или специально выделенный кончик магнитной стрелки сам по себе поворачивается всегда на север, а когда обозначение севера на лимбе совмещено со стрелкой, то это и будет соответствовать правильному указанию на стороны света.
  • Прямо по стрелке — северное, в обратную сторону — южное, вправо — восточное, влево — западное направление.

Учтите, что вблизи скоплений металла, под линией электропередач, в зоне магнитных аномалий, на высоте в горах магнитный компас делает погрешности. Рассмотрим, как ориентироваться по компасу и карте.

Компас и карта

В путешествиях, вдали от цивилизации, пригодятся навыки, как ориентироваться по компасу и карте, поскольку такой маршрут учтёт все возможные отклонения. Ответственные туристы в начале пути изучают предполагаемый маршрут на карте, вычисляют прямой и обратный азимут. Для подобных вычислений необходимы карта местности, компас, линейка и карандаш. Дальше следуйте инструкции:

  1. Расстелите горизонтально карту, обозначьте карандашом все точки планируемого маршрута и его конечную точку.
  2. Положите на карту компас и отпустите стрелку.
  3. Совместите стрелку на компасе с обозначением севера на лимбе.
  4. Теперь поворачивайте карту, пока ее обозначение севера не совпадёт с указанием компаса.
  5. Прикладывая линейку так, чтобы её линия совпала с серединой лимба и первой точкой нарисованного на карте маршрута, вычислите в градусах угол между севером и линейкой. Запишите значение для этого отрезка пути. Тут же найдите обратный азимут и запишите его.
  6. Поступайте так со всеми обозначенными точками по маршруту до конечной, записывая значения каждого отрезка маршрута.
  7. Двигайтесь в пути, сверяясь с компасом.
  8. Возвращайтесь по обратному азимуту.

Как правильно пользоваться компасом

С такими вычислениями можно не бояться заблудиться — компас приведёт ровно в запланированную точку и вернёт обратно.

Как использовать компас без карты

Есть упрощённые варианты ориентирования по компасу безо всяких вычислений, и даже без карты.

К примеру, грибник или охотник, знающий, как пользоваться этим устройством в лесу, спокойно будет бродить по зарослям, не переживая о маршруте и возвращении домой.

И хотя без привязки к карте расчёты будут лишь приблизительными, но компас окажет неоценимую помощь в передвижении по незнакомой местности.

  • За основу ориентира берутся стороны света, а за точку отсчета — начало пути объекта с большой протяжённостью: шоссе, поле, река, ж/д пути.
  • Перед началом пути встаньте лицом к объекту и спиной к началу маршрута.
  • Засеките по компасу направление, к примеру — юго-восток. Это и будет то направление, по которому стоит возвращаться.
  • Движение вперёд будет в противоположном направлении — на северо-запад.

Гуляя по лесу, остаётся сверяться время от времени с показаниями компаса и двигаться на северо-запад, а когда захочется вернуться — идти на юго-восток. Вряд ли выход совпадёт с отправной точкой, но правильно выбранное направление выведет в район искомой местности.

Компас в лесу

Перед путешествием не забудьте проверить надёжность компаса. Магнитные компасы часто дают сбой по причине размагничивания стрелки.

Перед тем как отправиться в дальний и опасный путь, проверьте прибор на жизнеспособность – отпустите с тормоза стрелку и приблизьте к компасу любой металлический предмет. Если стрелка среагировала, значит, прибор можно брать с собой.

Но лучше свериться с еще одним компасом, чтобы их стрелки по направлению совпали.

Приложения

Если уверены в длительности заряда смартфона или гаджета и не имеете магнитного компаса под рукой, то воспользуйтесь специальным приложением «Компас», которое можно установить на смартфон.

Компас на смартфоне

Это специальная программа, которая позволяет определить стандартные для компаса направления, азимуты. Есть программа и для телефонов на системе Андроид, и для Айфонов.

Виртуальная копия компаса также покажет владельцу точные координаты (широту и долготу) той точки, на которой он сейчас находится.

Эта функция позволит передать данные, например, спасательной службе, пометить нужный участок на карте, создать топографические метки.

Специальные компасы

Для путешественников изобретены и электронные компасы. В работе таких приборов используется система GPS. По форме компасы с электронным табло небольшого размера и имеют крепление, как у брелка. Его легко пристегнуть к ремню, сумке или ключам.

Современный электронный компас подсказывает правильный путь, отображает скорость движения, запоминает места остановок, показывает расстояние пройденного пути, дает возможность использовать секундомер. Прибор готов бесперебойно работать в течение долгих часов. Меню таких приборов устроено просто. Корпус наделен повышенной защитой от влаги и ударопрочностью.

Электронный компас

Среди разновидностей компасов встречаются и жидкостные. В отличие от простого магнитного «компаса Андрианова», где стрелка расположена в воздушной камере, в них стрелка расположена в специальной незамерзающей жидкости. За счет этого конструкция быстрее стабилизируется, а колебания уменьшаются.

Армейские (военные) компасы — точные навигационные приборы. Для их изготовления используется только металл. Корпус простой либо герметичный. Армейский компас дополнительно оснащен линейкой, увеличительной линзой и визирным приспособлением (устройством для наведения компаса на нужный предмет).

Армейский (военный) компас

Разработаны и часы со встроенным компасом. Такие инструменты становятся просто незаменимым предметом для любителей путешествий и туристических походов, а также для тех, кто не ориентируется по солнцу, мху на деревьях или звездам.

Некоторые производители выпускают приборы для навигации, специально разработанные для использования в экстремальных условиях. Создают модели для альпинистов, водонепроницаемые – для дайверов.

Для изготовления корпуса используется титан, сплавы алюминия, нержавеющая сталь и полимеры.

Источник: https://24smi.org/news/63047-kompas-dlia-chego-nuzhen-kak-polzovatsia.html

Сверхточный электронный компас и датчик положения

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. Однако я боюсь, что работа с твердотельными датчиками на порядок более сложная математическая и даже научная задача, пример описания есть на хабре. Поэтому важно привлечь энтузиастов.

Источник: https://habr.com/post/120078/

Как выбрать компас для леса и охоты: какой вид лучше, обзор лучших моделей

Когда собираешься на охоту в незнакомую местность, где нет видимых ориентиров, надо обязательно взять с собой компас с картой района. Такая предосторожность нужна в степи и тундре, в горах. Не обойтись без компаса темной ночью, в туманный день и в пургу.

Читайте также:  Фототир из лазерной указки

Какие бывают

Компас – это прибор, с помощью которого можно ориентироваться на незнакомой местности.

Компасы бывают:

  • магнитными;
  • жидкостными;
  • электронными.

Жидкостные

Самым точным среди всех магнитных считается жидкостный компас. В типичном простом варианте он выглядит в виде «казанка», наполненного водой, в котором на вертикальной оси закреплена картушка из алюминия или бронзы. По разным сторонам картушки имеются прикрепленные магниты.

В таких устройствах жидкость придает устойчивость стрелке, в устойчивом положении стрелка помогает точно определить показания.

Планшетные

Такой прибор представляется в виде планшета, в нем установлена круглая колба с намагниченной стрелкой. Оснащен планшетный компас увеличительным стеклом для удобства рассмотрения шкалы. Специальная жидкость в капсуле обеспечивает устойчивость стрелки во время быстрого передвижения.

Базовые модели

Предназначены для начинающих туристов, имеют все нужные компоненты, но нет у них зеркала и регулировки отклонений.

Многофункциональные

Они оснащены зеркалом, увеличительным стеклом и другими дополнительными свойствами. Подходят для регулярных походов в глубинке, вдали от маршрутов.

Магнитные

Есть несколько видов устройств, с которыми можно определять стороны света.

Механический

Он бывает обычным туристическим. Этот вид компаса имеет стрелку с красным концом, надетой на иглу, указывающей на север, где находится самое сильное магнитное поле. С простым магнитным прибором совместно с картой можно точнее установить место расположения разных объектов.

Для военных

Он отличается от обычного увеличительной линзой и визирным приспособлением. С таким прибором можно точнее определять направление пути в полевых условиях.

Геологический

В этом приборе деление шкалы направления расположены против часовой стрелки. Для определения углов падения слоев пород он оснащен клинометром и полулимбом.

Гигроскопический

Гигроскопический компас устанавливают на самолеты и на речные морские суда. Он оснащен гироскопом, благодаря такому устройству, показывает на истинный полюс, а не на магнитный полюс. Этот прибор обладает устойчивостью, поэтому во время раскачки точнее показывает направление.

Астрономический

Такой вид можно определить стороны света, ориентируясь на звезды и светила. Недостаток прибора в том, что с ним нельзя работать днем.

Для спортивного ориентирования

Какой компас выбрать спортсменам? Они должны уметь пользоваться магнитным компасом и разбираться в топографической карте.

Поэтомукомпас для спортивного ориентирования должен обладать высокими эксплуатационными характеристиками, такими, как:

  • скоростью и быстротой установки магнитной стрелки;
  • устойчивостью стрелки во время быстрого передвижения спортсменов;
  • удобством пользования, чтобы в руке прибор держался устойчиво;
  • маленьким размером и легкой массой.

Электронные компасы

Электронные компасы действуют на основе магнезированных датчиков, включаясь при поиске нужных координат в систему спутниковой навигации. Они предназначены только для профессионалов, используют их в основном военнослужащие и представители силовых структур.

В зависимости от места и цели используются такие виды электронных навигаторов.

Радиокомпас

Указывает направление на объект, излучающий радиоволны. Применяют его авиаторы для ориентирования в пространстве во время совершения полетов.

Туристический электронный компас

Он отличается от механического туристического тем, что в нем нет намагниченной стрелки. Компас определяет стороны света по электронным схемам. Он показывает время, встроены в нем разные дополнительные программы, даже видеофильмы.

GPS и ГЛОНАСС

Эти навигаторы работают с помощью электронной системы, сигналы для определения точного местоположения и направления они получают с нескольких спутников.

Приемники GPS считаются высококачественными навигаторами, почти всегда снабжаются электронным компасом. Но GPS-навигаторы не могут работать без аккумулятора, который в самый нужный момент может разрядиться. Следовательно, во время похода не обойтись без магнитного компаса или комплекта запасных батарей.

GPS приемники, в отличие от магнитных компасов, обладают таким преимуществом: могут оценить текущее местоположение без видимых ориентиров в снежные дни и в туманную погоду. С устройством GPS можно легко установить нужное направление при обходе какого-нибудь препятствия и заново настроить компас по изменённой линии маршрута.

Критерии выбора

Выбор компаса зависит от цели: покупают его для охоты, для туристических походов или спортивного ориентирования. Выбирать модель компаса рекомендуется с таким расчетом, чтобы ее можно было использовать в разных ситуациях: во время туристических походов и соревнований по ориентированию.

Какой компас лучше всего для пеших и вело- туристов?

При выборе надо взять на заметку некоторые нюансы:

  • Для туристических походов подходят классические модели компасов с градусным делением и с линейкой.
  • Туристы часто пользуются градусными вычислениями и расчётами по азимуту, поэтому линейка и градусный лимб на компасе им необходимы в условиях похода.
  • Для велосипедистов более приемлемый вариант – это GPS навигатор, хотя батарейки у него быстро садятся. Поэтому придется велотуристам взять с собой и классический компас.
  • Для путешествия по воздуху предпочтение надо отдавать электронным навигаторам, так как они многофункциональны, можно определить по ним и высоту, и давление.

Обзор лучших моделей

Хороший качественный инвентарь для туристов выпускают шведская компания Silva и финская компания Suunto.

Silva 6 Nor Spectra

Подходит для применения на любой местности, является классическим профессиональным прибором для спортивного ориентирования, оснащен системой Spectra, стрелка прибора прямая и широкая, удобная для быстроты считывания показаний.

Отличается такими особенностями:

  1. Сильным магнитом, стрелка прибора быстро успокаивается.
  2. Прозрачной базовой пластиной с четкой маркировкой
  3. Безопасностью размещения в руке.
  4. Модель Silva 6 Nor Spectra Right можно держать и в правой руке.

Suunto M-9

Наручная модель Suunto M-9 отличается удобством многофункциональностью.

Туристы выбирают его за маленькие размеры и легкий вес, а также точность определения направления. Наручный прибор можно использовать и под водой.

Brunton International Pocket Transit 0-360 Degree

Хороший прибор американского производства считается самым надежным, пригодным для использования в полевых условиях.

Корпус из алюминия, обладает особой прочностью, водонепроницаемый. Прибор характеризует повышенная точность определения направления.

Как ориентироваться по компасу

Итак, что нужно сделать:

  1. Сначала надо определить ориентир, к которому следует возвратиться, к примеру, это может быть дерево.
  2. Ориентирование начинают с нажатия на специальный фиксатор и освобождения магнитной стрелки.
  3. Взяв прибор и поставив на ладонь горизонтально, надо подождать положения синей стрелки на 0 градусе шкалы, затем поворотом крышки установить ее с прорезью к себе, а мушкой к предмету.
  4. Выбрав направление движения, следует зафиксировать его и запомнить значение угла, называемого «азимутом».
  5. Постоянно сверяясь с направлением, надо начать движение.
  6. После того как дошли до конечной точки передвижения, следует повернуться вокруг своей оси. Это значит, что был сделан поворот вокруг своей оси на 180 градусов. Выходит, что совершили возвращение на начальную точку маршрута.

Туристы и путешественники, а также охотники в любой момент могут оказаться в незнакомых местах и потерять направление своего дальнейшего движения. В таких случаях с компасом можно быстро определить местоположение.

А вот перед тем как выбрать компас, надо изучить их виды, свойства, а также для кого и для каких целей они предназначены.

Видео

Как пользоваться компасом в лесу, вы узнаете из нашего видео.

Источник: https://ohota.guru/snaryazhenie/aksessuary/vybiraem-kompas-dlya-oxoty-obzor-raznovidnostey-i-luchshix-modeley.html

Калибровка магнитометра. Электронный компас

Каждый, кто пробовал ставить на своего робота электронный компас задавался таким вопросом: а как, собственно, получить из этого прибора некую виртуальную стрелку, которая бы показывала на север? Если мы подключим к Ардуино самый популярный датчик HMC5883L, то получим поток чисел, которые ведут себя странным образом при его вращении. Что делать с этими данным? Попробуем разобраться, ведь полноценная навигация робота без компаса невозможна.

Во первых, устройство, которое часто называют компасом на самом деле является магнитометром. Магнитометр — это прибор, который измеряет напряженность магнитного поля.

 Все современные электронные магнитометры изготавливаются по технологии МЭМС и позволяют проводить измерения сразу по трем перпендикулярным осям. Так вот тот поток чисел, которые выдает прибор — это на самом деле проекции магнитного поля на три оси в системе координат магнитометра.

 Такой же формат данных имеют и другие устройства, используемые для позиционирования и навигации: акселерометр и гиротахометр (он же гироскоп).

На рисунке изображен простой случай, когда компас расположен горизонтально поверхности земли на экваторе. Красной стрелкой отмечено направление к северному полюсу. Пунктиром отмечены проекции этой стрелки на соответствующие оси.

Казалось бы, вот оно! Катет равен катету на тангенс противолежащего угла. Для того чтобы получить угол направления придется взять арктангенс отношения катетов:

H = atan(X/Y)

Если мы проведем эти несложные вычисления, мы действительно получим какой-то результат. Жаль только, что мы всё еще не получим верный ответ, ведь мы не учли кучу факторов:

  1. Смещение и искажение вектора магнитного поля Земли, вследствие внешних воздействий.
  2. Влияние тангажа и крена на показания компаса.
  3. Разница между географическим и магнитным полюсами — магнитное склонение.

В этой статье мы займемся изучением этих проблем и узнаем способы их решения. Но для начала посмотрим на показания магнитометра своими глазами. Для этого нам потребуется их как-то визуализировать.

1. Визуализация показаний магнитометра

Как известно, одна картинка лучше тысячи слов. Поэтому, для большей наглядности, воспользуемся 3D-редактором для визуализации показаний магнитометра. Для этих целей, можно использовать SketchUp с плагином «cloud» (http://rhin.crai.archi.fr/rld/plugin_details.php?id=678)

Указанный плагин позволяет загружать в SketchUp массивы точек из файла вида: 212 -321 -515 211 -320 -515 209 -318 -514

213 -319 -516

Разделителем может быть символ табуляции, пробел, точка с запятой и т.п. Всё это указывается в настройках плагина. Там же можно попросить склеить все точки треугольниками, что в нашем случае не требуется.

Самый простой способ сохранить показания магнитометра — передавать их через COM-порт на персональный компьютер в монитор последовательного порта, с последующим сохранением их в текстовый файл. Второй способ — подключить к Ардуино SD карту и записывать данные магнитометра в файл на SD карте.

Разобравшись с записью данных и с импортом их в SketchUp, попробуем теперь провести эксперимент. Будем вращать магнитометр вокруг оси Z, а управляющая программа в это время будет записывать показания датчика каждые 100 мс. Всего будет записано 500 точек. Результат этого эксперимента приведен ниже:

Что можно сказать, глядя на этот рисунок? Во-первых, видно, что ось Z действительно была зафиксирована — все точки расположены, более или менее, в плоскости XY. Во-вторых, плоскость XY немного наклонена, что может быть вызвано либо наклоном моего стола, либо наклоном магнитного поля Земли

Источник: http://robotclass.ru/articles/magnetometer-and-compass/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector