DE1964569A1

DE1964569A1 - Magnetkompasssystem

Info

Publication number: DE1964569A1
Application number: DE19691964569
Authority: DE
Inventors: Baker Donald Henry; Kallio Frank Henry
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1968-12-26
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1970-07-09
Also published as: DE1964569C3; NL6919282A; DE1964569B2; US3678593A; BE743710A; SE359645B; FR2027134A1; GB1291597A

Description

DIpI. Ing. C.Waltaoh DIpI. Ing. G. Koch fine?

8 Münsiren 2

Ktufinserstr. 8,TeI. 240271

12407 - H/We

SPERRY RAND CORPORATION, New York, N.Y. /USA Magnetkompaßsystem

Die Erfindung betrifft ein Magnetkompaßsystem mit einem auf . ^ die Richtung des örtlichen Magnetfelds Ansprechenden Detektor. Als Erdmagnetfelddetektor kann beispielsweise eine Flußröhre vorgesehen sein.

Das Ausgangssignal der Flußröhre bekannter Kompaßsyeteme weist notwendigerweise einen hohen Gehalt an Harmonischen auf, was die direkte Demodulation der Signale der Flußröhre und die Erzielung genauer Ergebnisse erschwert. Außerdem sind bei den bekannten Vorrichtungen die herkömmlichen Demodulatoren wegen der geringen Leistung und dem geringen Signal-Rausohabstand der Signale herkömmlicher FluSröhren ungenau. Bei einem bekannten Kompaßsystem dieser Art 1st die Flußröhre pendelnd aufgehängt, derart, daß ihr Ausgangseignal Kurzteitfehlern während Beschleunigungsflugzuatänden unterliegt.

Außerdem führen Vibrationen des Flugzeuggestells zu unerwünschten Schwingungskomponenten im Ausgang der Pluflrönr·. Eine

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Kompensation des Kurzzeitfehlers erreicht man dabei in der Weise, daß man die Fehlausrichtung zwischen der Richtung des Erdmagnetfeldvektors am Ort der FIuSruhre und der Richtung eines entfernt angeordneten Richtungskreisels bestimmt« beispielsweise mittels eines SteuerÜbertragers, und den Kreisel auf Langzeitbasis im Sinne einer Eliminierung des Fehlers präzediert. OezlllAtlonnkonponenten in den Auvgan&asignalen müssen in dem V«ratär!cer ausgefiltert werden, der das Steuersignal fUr die Präzessiomsbewegung des Kreisels liefert. Dieses Erfordernis βbellt eine unerwünscht einschneidende Bedingung für die Auslegung des Verstärkers dar. In bestimmten, neuzeitlichen Kompaßsystemen 1st es ferner erwünscht, Gleichstromsignale zu erhalten, die bestimmte erwünschte komponenten des Erdmagnetfeldvektors wiedergeben, beispielsweise die Sinus- und Korjinuokomponenten, welche in einfacher Weise allen elektronischen Berechnungen zugrundegelegt werden können. Die Umwandlung der UeohselstromauS" gangaeignale der Flußröhre in Sinus- und KoBinus-Qieichstromsignale läßt sich in den bekannten Systemen, welche keine geschlossene Regelschleife aufweisen, nicht genau und in einfacher Weise durchführen, und zwar in arster Linie wegen der notwendigerweise verzerrteh Wellenform der von der FIuS-r.öhre gelieferten Wechselstromsignale.

Die Erfindung betrifft somit ein Konpaßsystem mit einer auf die Richtung des Örtlichen Magnetfelds ansprechenden FIuS-röhre, welche diese Richtung des ortHohen Feldes wiedergebende Ausgangssignale erzeugt. Durch die Erfindung sollen die geschilderten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden, indem ein im Nullabgleichbetrieb arbeitendes Kompaßsystem geschaffen wird.

Zu diesem Zweck kennzeichnet sich ein KompaBsystem der genannten Art gemäß der Erfindung durch eine Rüekführschaltung. welche in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen ein Kompensationemagnetfeld erzeugt, das die Wirkung dee Erdmagnetfeld»

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BADORlGflSlÄt

auf die Fluflröhre su kompensieren bestrebt 1st, derart, daß die Ausgangeslgnale der Fluörühre bezüglich eines den NuIlabgleloh entsprechenden Zustande erzeugt werden.

Bei Verwendung einer Flußröhre ala auf das Erdmagnetfeld ansprechendes Oetektorelement kann das Kompensationsfeld daduroh •neust werden, d*S a«n den Wiolelungen der Flußrßhre entsprechende Signal· zuführt.

OeaMfi einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung weist das KoBpaflsyetem eine FluUröhre bzw. einen magnetischen Azimutdetektor auf, der auf das Erdmagnetfeld anspricht, wobei das Auegangssignal der FluBröhre in Qleichßtromsignale umgewandelt wird, welche die im allgemeinen rechtwinkligen Komponenten des gemessenen Magnetfeldvektor» wiedergeben. Öleich-■trbee, welche diese Komponenten wiedergeben, werden in die Schenkel der FluQröhre in einer solchen Riehtunε rUckgeführt, dad el· den Erdmagnetfeldvektor kompensieren und achlieölloh die Ausgangsgröße der FluBröhre auf Null bringen; die Beträge der RUokführströme geben dann In diesem Abgleichzußtand die Betrüg· der Komponenten dee Erdaagnetfeids wieder. Auf diese Weise arbeitet das KospeJsystem gemäß der Erfindung naeh der Hullabgleiohmethode ua einen Nullzustand in Sinne einer Regelung Bit geachloesenem Regelkreis, wodurch eine extrem hohe Oenauigkeit der eiagnetischen Richtungsanteige erreicht wird« Die Verbesserung der Genauigkeit hat eine Reihe von 0runden. Durch die Arbeitswelse mit Nullabgleich wird die notwendigerweise einen hohen Anteil an Harmonischen aufweisende volle Wechselstromwelle nicht benötigt, und der Slgnal-Raußohabstand des Ausgatigselgnal3 wird wesentlich verbessert. AuSerdem wird bei dem System gemä3 der Erfindung kein Steuer-Übertrager an einer elektromechanischen Nachfuhr- bzw« Naohlaufregelung benötigt, wie sie normalerweise bei den bekannten Systemen verwendet wird. Oszillationen der Flußröhre, wie sie normalerweise bei Fluflröhx'cn auftreten, werden in einfacher Weise vor der Verwendung zur Fehlerbestimmung ausgefiltert,

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BAD f

• * «1

die bei den bekannten Systemen auftretenden Probleme vermieden werden. Indem.gemäß der Erfindung das Signal der Flußrtthre vor seiner Zufuhr beispielsweise zu einer NachfUhrregelung ausgefiltert werden kann, läßt sich die Filterung von der Auslegung der Nachführregelung trennen, was letztlich eine bessere Beherrschung der Parameter UtP Übergangsfunktion des Systems ermöglicht. Außerdem wird das erfindungagemäße'System infolge seiner Verwendung von Gleichstrom-Signalquellen kompatibel mit Oleiohstrom-Kompensatlonsverfahren und Kalibrierungsverfahren, die mit Signalen niedriger Spannung arbeiten. Die Erfindung ergibt daher äußerst genaue Analogspannungen der Kursanzeige der Flußröhre, die Sioh zur Umwandlung in Digitalsignale mittels Olelohstrom-Digitalumsetzern, oder zur Verwendung als direkte Analog-Auagangsgröße, d.h. in Form von Sinus- und Kosinus-Beträgen eignen.

Die vorstehend erwähnte Ausführungeform sowie eine weitere Aueführungeform werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 das elektrische Schaltbild, teilweise als Block·

schaltbild, eines Kompaßsysteme gemäß der erwähnten ersten AusfUhrungsfore;

Fig. 2 die elektrische. Schaltung einer· dreisohenkligen FlußrÖhrej, wobei der von der Flußröhre gemessene Erdmagnetfeldvektor eingezeichnet 1st;

Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild einer dreischenkligen Flußröhre, wobei der von der Flußröhre gemessene Erdmagnetfeldvektor und die Maßnahmen zu dessen Aufhebung bzw. Kompensation gezeigt Bind;

Fig. 4 das elektrische Schaltbild,- teilweise als Blockschaltbild eines Kcmpaßsystems nach einer alternativen Aue-

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BAD ORIGfNAL

führungsform der Erfindung»

Dae In Flg. 1 gezeigt«, als Ganzes mit 10 bezeichnete Koapafsyatem weist einen magnetischen Azimuihietektar oder ein· Fluflröhre H auf« die mittels einer Erregerwicklung 12 aus -einer 40Q Hz-BezugsapannungsqueJlle erregt wird. Die PIuS-röhre Il weist drei in Y- oder Sternform geschaltete Schenkel 13« 14 und 15 auf, die in einem gemeinsamen Puu&£ f aneinander verbunden sind. Die jeweils anderen lade».der Wi ok lunge η 13, 14 und 15 sind mit A, 3 tew.*:, Q bezeiehsitt« Der Mittelanschluß F ist mit einem geeigneten Ste&- ©der Hasstpatent&al verbunden. Der Ans chi u3 A ist Ufo®v einen Blooickondeneator 16 mit einer Eingangswicklung SO eines Scott'sehen T-Ofesrtrager» 21 verbunden. Die Anschlüsse B und C sind über eatep?*ohegul# Blockkondensatoren 17 bzw. 18 alt den beiden Indene ettlüsseil einer zweiten Eingangswicklung 22 des Seott'sohsn $«ff&ertragers 21 verbunden; eine Mittelsnzapfung dieser Ausgangswicklung 22 ist mit ü&m anderen Ende der Eingangswicklung 20 verbunden. Die Koslmis-AtäsgangsifiQklung 23 des Scottschen ΐ-Übertragers 21 1st über ©lsi* Puffersohaltung 24 und ein Bandpaßfiiter 25 seit einem

26 verbunden. Entsprechend iüt die Sinus-

27 des Scott'sehen T-Ubertr@g@re 2t über «in®

28 und ein BandpsJfllter 29 »it einem Deiaoduiator JO verbunden. Die Demodulatorsohaltungaa 36 und 30 8pye@S%»n US»«!¹ einen Frequenzverdoppler 39 auf die 400 8s»8es!gffg$tg$£5.e an* Der Demodulator 26 liefert an seiner Arofangsi&ean·: Vc ein die Kosinus-Komponente des reeultierendea wiedergebendes Gleichstromsignal an eine dl» verwertende Apparatur 32. Diese Yerwertuag8«pp«?töup 38 kann einen Richtkreisel, einen NaohfU&r- oder S$rvover»törfcer für diesen sowie einen oder mehrer· Kureaeiger bzw. Kurswiederholer aufweisen; derartige Apparaturen sind in der Kompaßteohnlk allgemein bekannt und sind daher hler nicht 1« einzelnen gezeigt und beschrieben. In gleicher Weise liefert

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BAD ORIQtNÄL

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der Demodulator 30 an seiner Vs-Ausgangsklemme ein €1· , Sinus-Komponente wiedergebendes Glelchatromslgnel« αε-3 der Verwertungsapparatur 32 zugeführt wird.

ZurtErzielung einer geschlossenen Stronregelschleife 31 mit Kompensation zwischen den HUckführschielfen, sind die Ausgänge der Demodulatoren 26 und 30 Über Widerstände 33 und mit entsprechenden Operations- bzw. Funktionsverstärkern und 37 verbunden; zwischen dem Demodulator 30 und dem Verstärker 36 liegt dabei ein Widerstand 34, Der Ausgang des Funktionsverstärkers 1st mit seinem Eingang über eim Widerstand 40 verbunden und außerdem über einen Widerstand 41 im Sinne einer Rückführung mit dem Anschlug A der MagnetfluSröhrenwioklung 13. Der Ausgang am» Verstärkers 36 ist ferner über einen Wideretand 4i mit einem anderen eigenen Eingang, sowie über einen Widerstand h2 mit Masse verbund·!*· '^; Entsprechend ist der j. Ausgang der FuutcfeionsYersiark-. Über einen Widerstand/mit seinem Eingang« und über Widerstand 44 im Sinne einer Rückführung mit dem Anschluß fier Magnetfluflröhrenwioklung 15 verbunden. Auflerdeai ist j Ausgang des Verstärkers 37 über einen Widerstand 4% mit ' einem weiteren eigenen Eingang, sowie Über einen Widersteh I _N . mit Maste verbunden. Die 3trom-Servoregalung 31 wirkt als ' , eine unendliche Impedanzquelle für die FluBröhr· 11.

Zum Verständnis deifWlrkungsweis· der Servosohleif·

«Mttisohen Feldkompensation bzw. -aufhebung des 10 1st eine Erläuterung der Wirkungswels· der FluSruär· if erforderlloh, wie sie sich mit näheren Einzelheiten mm Figc. " ergibt. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und dl· dort ««zeigten . '

AnschlUese, trglbt sich für die Spannungen, wie si«

weiae in einer Standard-FluSrÖhre definiert sind, dft·

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BAD ORIGINAL

^VREP " ^VR ^SIN

v_AP - ^JpHe cos £7 iäP&i 2 f 8oo

cos (θ - 120P ,JJn 2?8oojt7

COS (β + 12θΤ7 J[SgXl 2Τ 80037

darin bedeuten:

Vrrv " Besugeepannung, d.h. Erregungsspannung ^ für die FluBröhrej

V.ρ - Auegangespannung im Schenkel 13 der FIuQ-^AJf röhre;

- AuegangsBpannunß. im Schenkel 14 der i?lußröhre;

- AuBgangeepannung Im Schenkel 15 der FIuO-röhre;

He - nagnetlsehes Erdfeld;

β - Winkel des Erdmagnetfeldvektors He;

Km - eine Verstärkungskonstante, welche das Verhältnis der Ausgangsweohse!spannung der Flußröhre zu dem magnetischen Oleichfeld (in Oersted) wiedergibt.

Der Einfachheit halber sind In den oben angegebenen Spannungsbesiehungen die von der Flußröhre 11 auch erzeugten Harmonischen nicht enthalten, da diese Harmonischen, wie oben erwähnt, bei dem Betrieb mit geschlossener Hegelschleife vernachlässigbar werden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Spannungen V.~, Vg» und V_cp ein Dreiphasenaystem bilden und proportional den Betrag und der Richtung des von der FIuQ-röhre 11 gemessenen magnetischen Gesarntgleichfelds der Erde sind.

Indem man durch einen Schenkel, beispielsweise den Schenkel der Flußröhre 11, in der in Fig. 2 gezeigten Weise einen Gleichstrom Ia leitet, wird hierdurch ein entsprechendes magnetisches Gleichfeld in der gleichen Richtung wie der Strom-

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BAD ORIGINAL

ι ;1 . * *_r Λ H Λ Λ * * Λ - -

t η ft ft · ■ * »ι 1*ι

» * β · Μ4 I I », ■»

ι r\ $ ft « « t t · -· ft » ϋ

fluS erzeugt. Der Betrag oder die Feldstärke ist mit dem Betrag der Stromstärke durch den Faktor K₁ verbunden« der ' im typischen Fall 0,167 Oersted pro mÄ beträgt. Wird Strom in zwei Schenkel, beispielsweise die Schenkel 12 und 15 der Fluflröhre 11, eingespeist» «α setzt sick ein induziertes Feld Hl vektoriell mit dem Brdfeld He zu einem resultierenden Feld Hr zusammen» Die Ausgangespannungen V_Ap, V»» und V«_p der Fluflröhre hängen daher von dem resultierenden Feld Hr ab.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, dient der Scott'sehe T-Übertrager 21 zur Umwandlung der Dreipha*en-D*r8teilung in die be* quemere Sinus-Kosinus-Darstellung. Die Ausgangsspannungen des Übertragers 21 in den Punkten D und £ (in Fig« I) sind dann

2&r COS und

i^Hr SIN

darin bedeuten:

Hr - das resultierende Hagnetfeld In der Fluflröhrej

e_R - Winkel des resultierenden Feldes Hr.

Das resultierende Feld Hr wird durch das Erdfeld He und die RUokfUhrströme la und Ic bestimmt. Wie in Fig. 3 angedeutet, induziert der RUckführstrora la ein Qleichfeld Hia, und entsprechend der RUckfUhrstrom Io ein Oleichfeld Hie. Die X- und Y-Komponenten des resultierenden Felds Hr erhält man, indem man He, HIa und Hie in Komponenten parallel und senkrecht zu dem Schenkel 1.2 auflöst und diese addiert.

FUr die Magnetfeldkomponenten gemäß Flg. 3 ergeben eich dann folgende Beziehungen:

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BADORlGtNAt.

^u ·* . t	fc b » VU (IU UV«
I Wl V » I	»•V I* %·· % V IvVLVbK «V «V KV· - 9 -
Hex -	-He SIN θ
Key -	He COS θ
Hiox *	HIc COS 30°
Hicy ·	HIo SIN 50°
Hiax -	O
Hiay *	-HIa

Duron Summation erhält man hieraust Hrx - yß Hio - He SIK B Hry - He COS θ + X Hie - Hia

. . Hrx - y/2 K₁Io - He SIN θ

2 ^l

und Hry ■ Ht COS θ + K₁ (1 Ic - Ia) j

darin bedeuten: / ■

Hex - die X-Komponente von He- Hey - die IT-Komponente von He < Hlax - die X-Kompontnte von Hia Hiay - die Y-Komponente von Hia Hicx- die X-Korapontnte von HIc Hicy - die Y-Komponente von Hie

Hrx " die JC-Kotnponente von Hr

Hry - die Y-Komponente von Hr »

Dabei ist Hr COS 9_R gleich Hry und Hr SXN Q_n gleich Hrx» Die Spannungen an den Punkten 0 bzw« £ in Fig. 1 betragen daher KmHry SIN 27800 t bzw. KmHrx SIN 2T800 t.

Wie oben anhand von Flg. 1 erläutert« werden die an den Schaltungspunkten D und E auftretenden Signale durch entsprechende Puffersohaltungeη 24 und 28 sowie BarvJpaSfilter 25 und 29 geleitet. Durch diese Sahaltmittel soll der Signal Rauschabstand zur Erzielung einer genaueren Demodulation tr-

■ ■

OO982'0/f2^:U

• i $ *

* f

* i

- 10 -

höht werden. Die Synohrondemodulatoren 26 und 50 ab, Filtern entfernen die 800 Hz-Trägerfrequenz aus den Informations-Signalen und erbringen eine Signalverstärkung. Das Vorwärts-Kosinus-Auegangssignal Vc ("open loop oosine output signal Vc") besitzt daher die Form K, Km Hry, und entsprechend das Vbrwärts-Sinua-Ausgangssignal Vs ("open loop sine output signal Vs") besitzt die Form K₄ Km Hrx, wobei K₃ und K₄ jeweils die Vorwärtsverstärkungsfaktoren der betreffenden Signalkanäle sind. Diese Spannungen Vo (Kosinusausgang) und Vs (Sinusausgang) werden entsprechenden Stromquellen 46 und der Stromservosohaltung 31 zugeführt. Die Funktionsverstärker 36 und Jl erzeugen im normalen Betrieb solche Ausgangsgrößen, daS ihre jeweiligen entsprechenden Dlfferential-Blngangsspannungen- Null werden, in Fig. 1 ist diese Annahme »ugrundegelegt. Unter der Voraussetzung, daß die Widerstände der Stromservosohaltung 31 die in Flg. 1 angegebenen Werte besitzen« lassen sioh die Ströme I₁, I₂ imo. I₅ leicht wie folgt bestimmen:

Ra	V	¹
Vs-V
sß Ra
2(Vs -

wobei

_pVA

^{R& R}FVC

■:;tf; ■

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BAD ORIGINAL·

darin bedeuten:

Vo - Ausgangsspannung entsprechend dem Koslnua des Magnetkurses;

Va * Ausgangsspannung entsprechend dem Sinus des Magnetkurses;

^RFVA - Widerstand des Sohenkels I? der PIuQröhre;

FVC - Widerstand des Schenkels 15 der Flußröhre,

Durch Einsetzen der Ausdrücke für I₁, I₂ und I, aus den Gleichungen (1), (2) und (3) in die Gleichungen für V₂ und Vj₁ erhält man*

«as eich vereinfachen läßt zu:

R_B

üfi iyß Ve 4· Vs)

. y . 5

(Vs -

(10)

was sich voreinfachen IHBt zut

Ra

² % Vs

Ra

v/5

Durch Einsetzen von Gleichung (9) in die Gleichung (4) und der Gleichung (11) in die Gleichung (3) erhält man die folgenden Ausdrücke für V₁ und Vy

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BAD ORIGINAL

	y/3 Ra -	Mi ₊	•	R	Vs)	1964569
R₁V₁	*si:*	*		V	_tR_B (\/5 Vc + Vs)
R₁₊R_B	«f SB		/5 Vo +	/5 Ra (R₁ + Rg)

>/$ Ra - R₁ (1 +y/3)

Ra + 2R_B) _m

Vs

V5 Ra (R₃ + B₀)

Ra

Vs

ν/5 Ra - 2R,

(15)

Durch Verwendung der Gleichungen (6) und (7) für erhält man für V₁ und V₂

und R,

V₁ - ^RFVA U% Vc + Vb)

(16)

'2/3

(17)

3 Ra

Die in die Flußröhre fließenden Servoströme ergeben sich dann zu:

^Ia " ./

^RFVA

.HL.

(18)

FVC

^Ha

(19)

Ss sei darauf hingewiesen, daß die RUokfUhretrtSme Ia und Ie

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BAD ORIGINAL

nur von den Widerständen Ra, v3 Ra und -■ v3 Ra sowie den Spannungen Vc und Vs abhängen. Dies 1st charakteristisch für eine spannungsgesteuerte Stromquelle.

Durch Einsetzen der Rückführströme Ia und Ic in die Gleichungen für Hry und Hrx (Fig. 3) erhält man:

Hry - He COS θ + K₁ \ * -^-« + ⁷^-—· + |§ ) (₂o)

¹ * /5 Ra s/3 Ra "^a '

. . Hry - HeCOS'e+ϊΐϊϊ . (21)

Ra

K₁Vs
und Hrx * - ' - He SIN θ (22)

Ferner ist, wie oben gezeigt wurde, für öle Vorwärtszweige Vc gegeben zu K, Kro Hry und Vs gegeben zu K^ Km Hrx. Durch Einsetzen der Werte für Hry und Hrx erhält man hieraus«

Vc » K, Km He COS θ + ^K? ^{Km K}l ^Vo (23)

Für Stabilität muß K₅ negativ sein. Mit -K₅ » +K, erhäfe man somit;

Vc - -K₅ Km HQ COS θ - ^K5 ¹^ ^KI ^Vo (24)

Löst man nun nach dem Ausdruck für Vc für den Fall der geschlossenen Regölschleife auf, so erhält mans

Ra Kt- Km He COS θ

Macht man K₅ sehr groß, so 1st der Terra Ra im Nenner irernaoh-»

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BAD

läesigbar. Als Grenzwert für unendliph ££'oße Verstärkung erhält man:

Ve - - &p£ COS Θ (26)

Entsprechend ergibt sich der Ausdruck für Vs für den Fall der geschlossenen Regelachlülfe su:

K₁. Iod K, Va it.™-*-»-. - Kj^ Km He SIN θ (27)

Ra Ki. Km He SIH θ

Ra Ki₁ Km He SIH θ

ΒΤϊτ&τς—

PUr K^ kann der Ausdruck: für Vs wie folgt vereinfacht werden:

Vb - - B§-§* SIM θ . (29)

¹¹I

Ee wurd· somit gezeigt, öaS Btah eine Sfcrom-Servosehaltung angeben Iä3t, siittels welche« tiurah Suua:ation von Otromquellea eine Slnus-Ko^inus-öitrstellung in einci Dreiphasen-Darstsllung für RUolcfUhrzHeolce in eine Plußröhre rückgewandelt werden kann. AuSerdem vmrde vorstehend ein Verfahren zum Schließen einer Schleife um eine Fluöröhre angegeben, und zwar allgemein mit Polaritäten und Jiaerstandsauslegungen für zwei- oder drelsoheiilclige PliaQröhren. Der größte Vorteil, der von der Verwendung konstanter Stromquellen für RUckführzwecke zu der Flußröhre herrührt, 1st der Umstand, daß diese Stromquellen keinen Nebenschluß für von anderweitigen Quellen in die Piuflröhre eins©führte Ströme darstellen können. Dies ergibt sich aus den Gleichungen (5) und (6), die klar erkennen lassen, daß Ia uiid Ig aur von Ra und Vo und Vg abhängen. Ein

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BAD ORIGINAL

zweiter Voiteil, den die Stromquellen erbringen, besteht darin, daß die Ströme Ia und Ic init Hilfe vcn Ha ohne Änderung der Belastung der FluSröhre einstellbar Bind. Vc und Vs können daher Spannungen sein, die mit dan heute bekannten monolitischen integrierten Schaltungen in einfacher 'Jeise gehandhabt werden können« ohne daß hierdurch die NebensehXuSbelastung der Fluflröhre verringert wird.

In Fig. 4 ist eine Alternativ-Ausführung der Erfindung dargestellt} gleiche oder entsprechende Teile sind dabei mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet« Die Flußröhre Il des KompaSaystems 10 1st mit ihren Anschlußklemmen A, B und C Über entsprechende Kondensatoren lö, 17 und 18 mit den entsprechenden Anschlüssen von im Stern oder in Y-KonfiguratIon geschalteten Eingangswieiclungen 51, 52 und eines verriegelten Gebers und Atu'lösers ("locked transolver") 54 verbunden. Bine Kosinus-Äwsganesivicklung 55 des Geber-Auf losers 54 ist «it einem Demodulator 5ß Terfwmdenf ent» sprechend die Sinus-Au&gangsuieklung 57 ©it ©laer* seiüsduXator 58. Der Demodulator 56 ist über sine Flltersehal&ung 60 ui.% dem Funktionsverstärker 36 verbunden, dcasen Kosinus-Gleiohstromausgang mit der Verwerturgsapparatur 32 verbunden-ist. Der Ausgang des Funktionsverstärkers 36 1st ferner Über einen Widerstand 61 als Rückführung auch mit dem Anschluß A der Flußröhr· 11 verbunden. Entsprechond ist der Demodulator 58 Über eine Fl lter schaltung 62 taifc dem FunktionsverstSrker 37 verbunden, dessen Sinua-üleiehstromausgangsgriSSe mit der Verwertungsapparatur 32 verbunden ist. Der Ausgang des Funktlonsverstärkers 37 ist ferner auch über einen Widerstand 63 als Rückführung mit der Klera-n«* A sotfie über einen Widerstand 64 mit der Klemme C der F3ußrohre verbunden.

Ib folgenden wird die Wirkungsweise dieser Vorrichtung beschrieben: Das von der FluSröhre 11 gelieferte Weehselstromsignal wird durch den verriegelten Gebor und Auflöser 54 in

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BAD ORfQlNAL'

" ■ - 16 -

Sinus- und Kosinuskomponenten aufgelöst« Die Kondensatoren 16, 17 und 18 blocken den Gleichstrom von dem Geber-Auflöser 54 ab. Die Kosinuskomponente des Flußröhrensignals wird in dem Demodulator 56 in eine Gleichstromgröße demoduliert, in der Filterschaltung 60 gefiltert und in dem Verstärker 36 verstärkt. Entsprechend wird die Sinus-Komponente in den Schaltungen 58, 62 und 37 demoduliert, gefiltert bzw. verstärkt. Das so erhaltene Qleiohetromsignal im Ausgang des Verstärkers 36 wird über den Widerstand 6l in die FlußrÖhre 11 zurückgeführt, während das Gleichstromsignal im Ausgang des Verstärkers 37 über.die Widerstände 63 und 64 zu der Flußröhre 11 rückgeführt wird, in welcher hierdurch dem Erdmagnetfeld entgegenwirkende Felder erzeugt werden. Sobald das Erdmagnetfeld genau kompensiert ist, werden sich beide Ausgangswicklungen 55 und 57 des Geber-Auf lösers 54 auf Null befinden. Dieser Zustand 1st erreicht, wenn die Ausgangegrößen der Verstärker ^6 und 37 proportional dem Kosinus bzw. Sinus des Kurses sind. Die Genauigkeit dei· Feldkompensation wird durch die Verstärkung der Verstärker 36 und 37 bestimmt, die außerordentlich hoch sind. Auch die Demodulatoren 56 und 58 arbeiten infolge der Nullabgleichmethode genau, da hierbei Harmonische weitgehend verringert werden und der Signal-Rausohabstand der Informationssignale verbessert wird.

In Fig. 4 sind die Zeltkonetanten der beiden Kanäle der ServoBchleife mittels der R,C£- und RgC₂-Glieder der Filter 60 bzw. 62 einstellbar, und zwar zur Erzeugung von Ausgangs-Signalen, die eine Mittelung über Oszillationen der FIuS-röhre darstellen. Hierdurch wird ein Unempfindllchwerden der Nachführung infolge periodischer Sättigung des (nicht gezeigten) Nachführverstärkers vermieden, wie er in herkömmlichen Kompaßsystemen verwendet wird. In der Vergangenheit wurde bisher die Ausfilterung der Flußröhren-Oszlllatlonen Im Nachfuhrverstärker vorgenommen, was unerwünscht sein kann.

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BAD ORIQiNAL

Es sei betont, daß die vorliegende Erfindung ebenso auf zweischenklige wie auf dreisohenklige Flußröhren anvjendbar 1st« sowie auf Meßfühler für das Gesamterdfeld der in der US-Patentschrift 3 276 273 der Anmelderin beschriebenen Art.

- Patentansprüche -

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BAD OFHSINAl*

Claims

Pat ent ans pr liehe

1. Magnetkompaßeystem mit einer auf dl· Richtung des örtlichen Magnetfelds anapreohenden FIuOröhrβ, welche diese Richtung dta örtlichen Feldes niedergehende Auagangaslgnal· erzeugt, dadurch gekennzeichnet, d&J »In» RückfUhrachaltung (31) vorgesehen ist, welche In Abhängigkeit von den Aue gange Signalen ein Kompeneatlonsmagnetfeld erzeugt, das die Wirkung dee Erdmagnetfelds auf die Flußröhre (11) zu kompensieren bestrebt ist, derart, daß die Ausgangesignale der FluSröhre bezüglich eines dem Nullabgleich entsprechenden Zustande erzeugt werden.

2, Magnetkompaß nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine »it dem Ausgang der Flußröhre verbundene Auflösevorrichtung (21, 5¹O, die in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen dmv 3?ls*3rötre zwei ibGstimnten Vektorkomponenten des gemessenen Magnetfelds entsprechende signale erzeugt.

3. Magnetkompaß nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Demodulatoren (26, 30, Flg. 1; 56, 58, Fig* 4) zur Erzeugung von die Information der ersten und zweiten Signale wiedergebenden dritten und vierten Gleichstromslgnalen.

_. 4. Magnetkompadsystem nach Anspruch 2 oder >, gekennzeichnet durch Filter (25, 29) zur Ausfilterung unerwünschter Schwingungen aus den von der Auflösevor- _y riohtung gelieferten ersten und zweiten Signalen.

5. HagnetkompaS nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch Filter (60, 62) zur Filterung der von den Demodulatoren ^Lieferten dritten und vierten Signalen.

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6. Magnetkompassystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5$ dadurch gekennzeichnet, dafi dl· RUokführaehaltung eine StromservoEehaltung (31) mit zwei Kanälen aufweist, Über welche die von den Detoodulatoren erzeugten dritten und vierten Signale in Fora von Qlelohstromeignalen zur Erzeugung des Kompensationsfeld·· an die FXuflriShra *urilck«efUhrt werden.

7· Magnetkonpaflsyat·» n*oh Anspruch 6, dadurch g · ic · η Π · «•lohnet, dafi swlschen den beid η Kanälen der RUokfUhr-Servosehaltung (>i) eine Kompensationsvorrichtung (24) zur Kalibrierung der dritten und vierten Signale vorgesehen 1st»

8· Magnetkompaßsyatera nach einem oder mehreren der vorhergehenden AnsprUohe, dadurch gekennseiohnet, dftS die RückfUhr«ohaltung ("51) einen Strom zur Beaufschlagung der Wicklungen (13, Vl* 15) der FluSrähr© eüf Erzeugung des Konpensationsfeldes liefort,

9. HagnetkotnpaQsyatem nach einem oder mehreren der vorher«

gehenden Ansprüche > bis 8« dadurch gek#nnze-i oh> net, daß die von den Demodulatoren erzeugten dritten' und vierten Gleichetromsignale Verwertungsvorrlohtungen zur Auswertung der Kursinformation zugeführt sind.

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