DE1964569A1 - Magnetkompasssystem - Google Patents
MagnetkompasssystemInfo
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Description
DIpI. Ing. C.Waltaoh
DIpI. Ing. G. Koch fine?
8 Münsiren 2
12407 - H/We
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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BAD ORIGINAL
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:
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
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.
«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 . '
weiae in einer Standard-FluSrÖhre definiert sind, dft·
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BAD ORIGINAL
VREP " VR SIN
vAP - ^JpHe cos £7 iäP&i 2 f 8oo
cos (θ - 120P ,JJn 2?8oojt7
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;
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 Vcp 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 VAp, 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
eR - 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 |
. . Hrx - y/2 K1Io - He SIN θ
2 l
und Hry ■ Ht COS θ + K1 (1 Ic - Ia) j
darin bedeuten: / ■
Hrx "
die JC-Kotnponente von Hr
Dabei ist Hr COS 9R gleich Hry und Hr SXN Qn 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& RFVC
■:;tf; ■
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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:
RB
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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y/3 Ra - | Mi + | • | R | Vs) | 1964569 | |
R1V1 | si: | * | V | tRB (\/5 Vc + Vs) | ||
R1+RB | «f SB | /5 Vo + | /5 Ra (R1 + Rg) | |||
>/$ Ra - R1 (1 +y/3)
Ra + 2RB) 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,
(16)
'2/3
(17)
3 Ra
Die in die Flußröhre fließenden Servoströme ergeben sich dann
zu:
Ia " ./
RFVA
.HL.
(18)
FVC
Ha
(19)
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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)
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 Kl 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
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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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 -
009828/1276
BAD OFHSINAl*
BAD OFHSINAl*
Claims (9)
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.
009828/1275
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.
0 0982 8/1275
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