DE2516384A1

DE2516384A1 - Magnetischer steuerkurs-sensor

Info

Publication number: DE2516384A1
Application number: DE19752516384
Authority: DE
Inventors: Richard W Lewis
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1974-06-17
Filing date: 1975-04-15
Publication date: 1976-01-02
Also published as: FR2274892A1; NL7506709A; DE2516384C2; CA1028492A; FR2274892B1; US3895869A; GB1475812A

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH D-eo34 unterpfaffenhofen 14.4.75 PATENTANWALT postfach D/zb

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TELEGRAMMADRESSE: _{pATENDUCH mOn}cHEN CABLE ADDRESS : DIPL.-PHY6. F. ENDLICH, D-8O34 UNTERPFAFFENHOFEN, POSTFACH

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B-3711

The Boeing Company, Seattle, USA

Magnetischer Steuerkurs-Sensor

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Steuerkurs-Sensor gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung befaßt sich mit Steuerkurs-Sensoren, insbesondere mit einem magnetischen Steuerkurs-Sensor, der sich für die Ermittlung des Steuerkurses eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, eignet.

In vielen Fällen möchte man die Richtung, d. h. den Steuerkurs eines Fahrzeugs wissen, in der sich dieses bezüglich einer vorbestimmten Richtung, vorzugsweise der Nordrichtung, bewegt. In einigen Fällen ist es erwünscht, daß der Bedienungsperson des Kraftfahrzeugs diese Information direkt zugänglich ist. In anderen Fällen möchte man eine Übertragung dieser Information von dem Fahrzeug sowie einer Information über die zurückgelegte Strecke an eine entfernte Stelle, damit das an dieser entfernten Stelle befindliche Personal die Lage des Fahrzeugs identifizieren

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kann. So zeigte es sich insbesondere in der letzten Zeit für bestimmte Organisationen, wie beispielsweise Polizeiabteilungen, als wünschenswert, den Einsatzort ihrer Fahrzeuge zu allen Zeitpunkten identifizieren zu können, ohne daß hierbei die Besatzung des Fahrzeugs mündlich diese Information gab.

Es wurden verschiedene Systeme entwickelt, um diese benötigte Information zu liefern. Einige dieser Systeme verwenden ein Verfahren, bei dem Richtung und Abstand einer Bewegung eines Fahrrzeugs von dem Ausgangsortdes Einsatzes aus überwacht werden. Bei einer Ausführungsform enthalten diese Systeme eine in jedem Fahrzeug angebrachte Einrichtung zur Erzeugung einer Information über den Steuerkurs und über die Entfernung. Diese .'Information wird der Leit- bzw. Überwachungsstelle zugeführt und verwendet, um die vorher gespeicherten Daten bezüglich der Lage des diese Information abgebenden Fahrzeugs kontinuierlich zu ergänzen. Ein derartiges System ist in der US-PS 3 789 198 beschrieben. Eines der Probleme, das bei derartigen Systemen auftritt, betrifft die Schwierigkeit, den Steuerkurs der Fahrzeuge genau zu ermitteln bzw. abzutasten. Die vorliegende Erfindung wurde daher für dieses Anwendungsgebiet entwickelt, indem sie auch am meisten Verwendung findet.

Es ist eine Reihe von Vorrichtungen bekannt, welche der Ermittlung bzw. Abtastung des Steuerkurses von einem Fahrzeug dienen und eine Anzeige hierfür liefern. Aus verschiedenen Gründen sind diese bisher vorgeschlagenen Vorrichtungen nicht so wirksam wie es erwünscht wäre. So zeigen beispielsweise bekannte Systeme, bei denen versucht wird, den Steuerkurs mittels eines Magnetkompasses zu erfassen, ein Bestreben zum Überschwingen, so daß die erzeugte Information relativ ungenau ist. In einem Falle zeigte sich, daß ein herkömmlicher, käuflich erwerbbarer Kompaß ein Überschwingen von annähernd 20 zeigte, wenn das Kraftfahrzeug, in welchem er gehaltert war, um eine 90°-Straßenecke langsam abbog.

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Es zeigte sich, daß sogar noch größere Fehler auftreten, wenn ein derartiges Abbiegen anschließend an eine vorhergehende Schwenkbewegung erfolgte. Bei einem weiteren Versuch, bei dem man kommerziell erhältliche kardanisch gelagerte und flüssigkeitsgedämpfte Gaberelementsensoren verwendete, zeigte sich, daß diese während einer linearen Beschleunigung und während eines raschen Abbiegens an ihren Anschlägen hängenblieben.

Bei weiteren Versuchen zur Überwindung der vorstehend genannten Probleme wurden nicht kardanisch aufgehängte magnetische Gaberelementsensoren entwickelt. Diese Sensoren sind sehr genau, wenn sie in einer nicht eisenhaltigen Umgebung gehaltert sind. Es treten jedoch große Fehler auf, wenn sie in einer eisenhaltigen Umgebung gehaltert sind, wie beispielsweise in einem Kraftfahrzeug. In der Vergangenheit wurden Permanentmagnete zur Kompensation der Fehler verwendet, die dann auftreten, wenn ein derartiger Sensor in einer eisenhaltigen Umgebung gehaltert ist. Da diese Magnete jedoch sehr klein sein sollen, erzeugen sie ungleichmäßige Felder im Inneren der Sensorstruktur. Diese Felder in und von diesen führen zu einigen Ungenauigkeiten. In vielen Fällen sind darüber hinaus die Kerne der Gaberelementsensoren torisch geformt. Aufgrund- dieser ihrer torischen Gestalt gerät das Eintrimmen derselben schwieriger als dies wünschenswert ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen verbesserten Steuerkurs-Sensor zu schaffen, der sich für die Ermittlung des Steuerkurses von einem Fahrzeug eignet und der insbesondere in einfacher Weise wirksam in einer eisenhaltigen Umgebung eingetrimmt werden kann und von einer Beschleunigung, einer Verzögerung und einer Richtungsänderung des Fahrzeugs nicht beeinflußt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst.

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Mit der Erfindung wird ein verbesserter magnetischer Steuerkurs-Sensor der Gaberelementbauart geschaffen, der eine unkomplizierte Einrichtung zur Kompensation von Fehlern enthält, welche von eisenhaltigen, in der Nähe des Sensors befindlichen Materialien hervorgerufen werden.

Mit der Erfindung wird desweiteren ein Steuerkurs-Sensor für ein Fahrzeug geschaffen, bei dem Fehler in der Ermittlung des Steuerkurses, welche auf Straßen, Kuppen und Hügel zurückzuführen sind, relativ klein bleiben.

Wesentliche Merkmale der Erfindung sind somit in der Schaffung eines verbesserten Steuerkurs-Sensors zu sehen, der sich für die Ermittlung der Steuerrrichtung eines Kraftfahrzeugs eignet. Der Steuerkurs-Sensor enthält einen quadratischen Kern aus einem magnetisch permeablen Material. Eine Erregerwicklung ist um zumindest einen Schenkel des Kerns herumgewickelt, während zwei Richtungswicklungen um die zueinander senkrechten Schenkel des Kerns herumgewickelt sind. Die Richtungswicklungen sind um die gesamten Schenkel des Kerns derart herumgewickelt, daß eine Richtungswicklung um den einen Satz der parallelen Schenkel und die andere um den anderen Satz herumgewickelt ist. Zusätzlich ist ein Paar von Kompensationswicklungen um den Kern, die Erregerwicklung und die Richtungswicklungen#herumgewickelt. Bei dem Betrieb führt die Erregerwicklung, falls sie geeignet erregt wird, den Kern in die Sättigung und aus dieser. Dieser Vorgang ändert die Intensität des Erdmagnetfeldes, das durch den Kern hindurchtritt. Diese Änderung wird von den Richtungswicklungen ermittelt und gemäß den Verfahren der Vektor Analysis verwendet, um die Information über den Steuerkurs zu liefern.

Gemäß einer Besonderheit der Erfindung ist die Erregerwicklung um alle Schenkel des Kerns herumgewickelt.

Gemäß einer weiteren Besonderheit der Erfindung werden die Kompensationswicklungen aus zwei orthogonal angeordneten Wicklungen

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gebildet, welche die Kombination aus dem Kern, der Erregerwicklung und den Richtungswicklungen umgeben.

Gemäß einer alternativen Ausbildung der Erfindung werden drei Kompensationswicklungen verwendet, von denen jede orthogonal zu den beiden anderen angeordnet ist und den Kern, die Erregerwicklung und die Richtungswicklungen umgibt.

Aus den vorstehenden zusammengefaßten Ausführungen ist ersichtlich, daß mit der Erfindung ein neuartiger und verbesserter Steuerkurs-Sensor geschaffen wird. Die Verwendung eines Induktionsfluß-Sensors mit einem quadratischen Ke^n, der von Kompensationswicklungen umgeben ist, führt bei einem Steuerkurs-Sensor zu einer erheblich größeren Genauigkeit als bei Gaberelementsensoren gemäß dem Stand der Technik, insbesondere dann, wenn dieser in einer eisenhaltigen Umgebung angebracht wird. Der Sensor läßt sich in einfacher Weise derart eintrimmen, daß die eisenhaltige Umgebung im wesentlichen keinen Fehler auf die von ihm gewonnene Information über den Steuerkurs ausübt. Der Sensor kann darüber hinaus so eingetrimmt werden, daß er die Information über dem Steuerkurs bezogen auf den echten Nordpol, den magnetischen Nordpol oder irgendeine andere vorbestimmte Richtung liefert. Die -erhaltene Information muß daher nicht um die magnetische Abweichung korrigiert werden, die in der geographischen Gegend herrscht, bei der der Steuerkurs-Sensor verwendet wird. Das Eintrimmen ist relativ einfach durchzuführen, da man hierzu lediglich den Strom steuern muß, der an die Kompensationswicklungen angelegt wird. Eine derartige Stromsteuerung läßt sich in einfacher Weise unter Verwendung von Potentiometern durchführen, um die Gleichspannung zu steuern, die den Kompensationswicklungen angelegt wird.

Da der erfindungsgemäße Steuerkurs-Sensor keine kardanische Aufhängung benötigt, treten bei ihm die Probleme nicht auf, die bis-

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her mit einer Beschleunigung, einer Verzögerung oder bei einem Ab- oder Umbiegen des Fahrzeugs auftraten, in dem der Steuerkurs-Sensor montiert ist. Mit der Erfindung werden daher die Nachteile der Sensoren von der vorgenannten bekannten Bauart vermieden. Ein weiterer Vorteil beruht darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Steuerkurs-Sensor die Schwierigkeit nicht auftritt, die sich bei magnetischen Gaberelement-Steuerkreis-Sensoren gemäß dem Stand der Technik ergeben, bei denen kleine Permanentmagnete zum Zwecke einer Kompensation verwendet sind.

Mit der Erfindung wird somit ein Steuerkurs-Sensor geschaffen, der sich für eine magnetische Ermittlung bzw. Abtastung des Steuerkurses von einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug, bezüglich des Erdmagnetfelds eignet. Der Steuerkurs-Sensor enthält einen quadratischen Kern aus einem magnetisch permeablen Material, um den eine Erregerwicklung, zwei Paare von Richtungswicklungen sowie zwei oder mehrere Kompensationswicklungen herumgewickelt sind. Die Erregerwicklung ist in der gleichen Richtung (im Uhrzeigersinne oder im Gegenuhrzeigersinne) um alle Schenkel des Kerns herumgewickelt. Jede Richtungswickrang ist in der gleichen Richtung (im Uhrzeigersinne oder im Gegemihrzeigersinne) auf parallele Schenkel des Kerns gewickelt. Die Kompensationswicklungen sind um die erhaltene Struktur längsorthogonaler Achsen herumgewickelt. Bei einer Ausführungsform werden zwei Kompensationswicklungen, bei einer anderen drei Kompensationswicklungen verwendet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ins,einzelne gehenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich:

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 2a bis 2f zeigen aufeinander folgende Ansichten, aus de-

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nen die Herstellung der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich wird.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine alternative bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine erste bevorzugte Auε£ührungsform der Erfindung, die eine Kompensation für die offensichtliche Verschiebung des Erdmagnetfeldes enthält, welche durch eisenhaltige Materialien im Fahrzeug in einer Tangentialebene zur Erdoberfläche am Ort des Fahrzeugs eingeführt wird. In vielen geographischen Bereichen ist eine derartige Kompensation ausreichend. Dies bedeutet insbesondere, daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen Steuerkurs-Sensors in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug, lediglich eine horizontale Kompensation notwendig ist, wenn das Fahrzeug in einer allgemein flachen Gegend verwendet wird. In einer derartigen Gegend entfernt eine vertikale Kompensation die vertikale Komponente, wodurch das Niveau der magnetischen Vorspannung herabgesetzt, die Genauigkeit der Steuerkursbestimmung jedoch nicht verbessert wird. Selbst in hügeligen Gebieten hebt eine vertikale Kompensation bezüglich des Fahrzeugs die vertikale Komponente des Erdmagnetfelds nicht vollständig auf. Es zeigte sich jedoch, daß die hierauf beruhenden Fehler bei der Feststellung des Steuerkurses unbedeutend sind. Aus der folgenden Beschreibung wird im einzelnen ersichtlich, daß bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sowohl vertikal induzierte Felder als auch horizontal induzierte Felder kompensiert werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung enthält einen quadratischen Kern 11, eine Erregerwicklung 13, zwei Paare von Richtungswicklungen 15 und 17 und zwei Kompensationswicklungen 19 und 21. Zur Vereinfachung der Darstellung und zur Erleichterung des Verständnisses sind die Dicken für die Drähte, welche die verschiedenen Wicklungen in Fig. 1 bilden, stark unterschiedlich dargestellt. Diese Unterschiede sollen jedoch nicht

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die tatsächlich verwendeten Drahtdicken wiedergeben. Desweiteren sind aus Gründen einer deutlicheren Darstellung lediglich einige wenige Mündungen der Wicklungen dargestellt.

D,ie Erregerwicklung 13 ist in der gleichen Richtung um alle vier Schenkel des quadratischen Kerns 11 herumgewickelt. Die Erregerwicklung kann beispielsweise im Gegenuhrzeigersinne herumgewickelt sein. Vorzugsweise haben die Windungen gleichmäßige Abstände voneinander. Die Gesamtwindungszahl der Windungen auf jedem Schenkel kann nach Wahl variieren, auch wenn es bevorzugt ist, die gleiche Zahl von Windungen auf jedem Schenkel zu verwenden, beispielsweise 375 Windungen pro Schenkel.

Fig. 2a zeigt den Kern 11 vor Anbringung der Erregerwicklung 13. Fig. 2b zeigt den Kern 11, auf dem in der vorstehend beschriebenen Weise die Erregerwicklung 13 aufgewickelt ist. Die Größe des Kerns kann variieren. Ein Kern mit Dimensionen von 2_f54 cm (1 inch) mal 2,54 cm (1 inch) in ebenen AuJBendimensionen aus mittels eines geeigneten Kitts zusammengeklebten Kollodium (colodoin)-Blättchen zeigte sich als geeignet.

Anschließend an die Aufbringung der Erregerwicklung 13 werden die beiden Paare von Richtungswicklungen 15 und 17 um die Schenkel der Struktur herumgewickelt. Jedes Paar der Richtungswicklungen wird in die gleiche Richtung auf einen Satz der parallelen Schenkel gewickelt. Dies bedeutet, daß eine Richtungswicklung auf dem einen Satz der parallelen Schenkel und die andere Richtungswicklung auf dem anderen Satz der parallelen Schenkel gewickelt wird.

Aus der Sicht von Fig. 1 ist das erste Paar 15 der Richtungswicklungen um den Satz der parallelen Schenkel herumgewickelt, von denen der eine rechts oben und der andere links unten liegt. Das zweite Paar (17) der Richtungswicklungen ist in entsprechender

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Weise um das Paar der parallelen Schenkel herumgelegt, von denen der eine rechts unten und der andere links oben liegt. Die verwandten Paare der Richtungswicklungen sind durch kreuzweise verlaufende Kupplungsdrähte 25 oder 27 verbunden. Es war vorstehend schon erwähnt worden, daß die Richtungswicklungen vorzugsweise in die gleiche Richtung gewickelt sind (beispielsweise im Gegenuhrzeigersinne) . Es läßt sich eine große Vielfalt von Windungszahlen verwenden. Bei einer tatsächlichen Ausführungsform der Erfindung erwiesen sich 800 Windungen pro Schenkel als geeignet. Die Windungen sind vorzugsweise in gleichen Abständen voneinander auf jedem Schenkel angebracht. Wenn es erwünscht ist, kann entsprechend den Darstellungen von Fig. 1 und Fig. 2c ein Ende jeder Richtungswicklung mittels eines geeigneten Leiters 23 zusammengeschlossen sein. Der Leiter 23 kann ein Stück des Drahtes sein, der die Richtungswicklungen bildet. Er ist mit einem Ausgangsanschluß 30 verbunden. Die anderen Enden der Paare von Richtungswicklungen sind an einem Ausgangsanschluß 29 und 31 angeschlossen. Anschließend wird die so gebildete Struktur in einem geeigneten Material 32 eingeschlossen, wie dies in den Fig. 2d und 2e wiedergegeben ist.

Wenn nach den allgemein bekannten Gaberelement (flux gate)-Prinzipien ein Wechselstrom oder ein gepulster Gleichstrom an die ,Erregerwicklung über deren Eingangsanschlüsse 33 und 35 angelegt wird, erfolgt die Erzeugung eines sich ändernden Magnetfelds im Kern 11. Wenn ein Magnetkern auf diese Weise zur Sättigung erregt und in ein Magnetfeld, wie beispielsweise das Erdmagnetfeld, eingebracht wird, ändern die magnetischen Komponenten dieses Felds die an den Richtungswicklungen anliegende Spannung. Genauer ausgedrückt kann man sagen, daß sich die Intensität des Erdmagnetfelds, welche durch den Kern hindurchtritt, sich ändert, während der Kern in den Zustand der Sättigung und aus diesem gebracht wird. Diese Änderung variiert die parallel

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zu den Richtungswicklungen anliegende Spannung. Die Spannungsänderung kann entsprechend herkömmlichen Vektor Analysis-Verfahren zur Bestimmung der Richtung des Magnetfelds, in das der Kern gebracht wurde, bezüglich der Schenkel des Kerns ausgewertet werden. Auf diese Weise erzeugen die parallel zu den Richtungswicklungen erzeugten Spannungen eine Information, die in einer Beziehung zu der Richtung des Magnetfelds steht, in das der Kern und die zugehörigen Windungen eingebracht wurden. Wenn daher das Magnetfeld das Erdmagnetfeld ist und der Kern an einem Objekt befestigt ist, läßt sich die Richtung des Meßobjektes zu dem Erdmagnetfeld bestimmen. Selbstverständlich enthält das erhaltene Signal die der jeweiligen Gegend, in der das Objekt angeordnet ist, zugehörige magnetische Deviation, d. h. eine Information bezüglich des magnetischen Nordpols und nicht des wahren Nordpols, die in dem resultierenden Signal enthalten ist.

Während unkompensierte Gaberelement-Steuerkurs-Sensoren der vorstehend beschriebenen Bauart sich für eine Verwendung in bestimmten Gegenden eignen, weisen sie dann bestimmte Nachteile auf, wenn sie in andere Gegenden gebracht werden. Insbesondere dann, wenn das vorstehend beschriebene Gerät in eine Umgebung gebracht wird, die eisenhaltige Materialien enthält, können diese eisenhaltigen Materialien dazu führen, daß die sich ergebende Information fehlerhaft ist. Die eisenhaltigen Materialien können speziell ein Drehfeld und/oder ein inhomogenes Magnetfeld in dem Steuerkurs-Sensor erzeugen. Dieses Problem wird bei dem Stand der Technik dadurch gelöst, daß man kleine Permanentmagnete in derartiger Weise anbringt, daß sie diese Verzerrungen des Felds kompensieren. Es ist jedoch schwierig und daher zeitraubend und teuer, einen derartigen Sensor einzutrimmen. Darüberhinaus führen die kleinen Magnete Felder ein, die in und aus sich selbst Inhomogenitäten erzeugen. Die vorliegende Erfindung schafft daher, wie im folgenden beschrieben werden soll, ein weniger kompliziertes

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und einfacher einzutrimmendes System zur Überwindung dieses Nachteils.

Nach der Aufbringung der Erregerwicklung und der Richtungswicklungen sowie nach dem Einkapseln bzw. Einschließen der so erhaltenen Struktur werden die Kompensationswicklungen 19 und 21 orthogonal um die erhaltene Struktur derart herumgewickelt, daß sie eine Kompensation in der von der Struktur festgelegten Ebene liefern. Bei einer Erregung der Kompensationswicklungen in geeigneter Weise, was im folgenden noch im einzelnen beschrieben werden soll, erzeugen sie somit Magnetfelder, welche die zu einem Fehler führenden Magnetfelder kompensieren, die von den in der Nähe liegenden eisenhaltigen Elementen erzeugt werden.

Das Eintrimmen bzw. die Einjustierung, d. h. die Bestimmung der Erregung von der Kompensationsspule, des erfindungsgemäßen Steuerkurs-Sensors wird dadurch erreicht, daß man diesen zuerst horizontal in der Umgebung befestigt, in der er verwendet werden soll, beispielsweise dem Fahrzeug, dem er zugeordnet werden soll. Das Fahrzeug wird dann in eine vorbestimmte Richtung ausgerichtet. So kann beispielsweise die Längsachse des Fahrzeugs so angeordnet werden, daß sie in Nord-Süd-Richtung verläuft. Anschließend werden die Anschlüsse 29, 30 und 31 mit einer geeigneten Anzeigevorrichtung verbunden, die Anschlüsse 33 und 35 an eine geeignete .Erjregerquelle angeschlossen und dJLe Kompensationswicklungen über Potentiometer mit geeigneten Spannungsquellen verbunden. Die Potentiometer werden dann solange verändert, bis das Ausgangssignal der Anzeigevorrichtung eine mit der Nord-Süd-Ausrichtung des Fahrzeugs in Beziehung stehende Anzeige liefert. Wenn sich das Fahrzeug anschließend bewegt, bewirken von ihm vorgenommene Richtung sänderungen eine Anzeige von entsprechenden Änderungen in dem Ausgangssignal der Anzeigevorrichtung. Falls es erwünscht ist, kann die Information an den Anschlüssen 29, 30 und 31 einem entfernt angeordneten Empfänger übermittelt werden. Darüber hinaus kann nach dem Eintrimmen die lokale Anzeigevorrichtung, falls dies erwünscht ist, abgeschaltet bzw. abgeklemmt werden.

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Es zeigte sich, daß der erfindungsgemäße Steuerkurs-Sensor erheblich genauer ist als Gaberelement-Steuerkurs-Sensoren gemäß dem Stand der Technik, die torische (runde) Kerne verwendeten. Bei einem Versuch erzeugte ein Gaberelement-Steuerkurs-Sensor mit einem runden Kern eine Änderung von 21° bei der Bestimmung des Steuerkurses, wenn ein nach Westen ausgerichtetes Fahrzeug mittels einer an der Vorderseite desselben befestigten Winde gekippt wurde, so daß man dasselbe Ergebnis wie bei einem entsprechenden 8 geneigten Abhang erhielt. Im Vergleich hierzu lieferte ein Gaberelement mit quadratischem Kern, das in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet war, lediglich eine Änderung von 12° in der Bestimmung des Steuerkurses für den gleichen Grad einer Verkippung. Der erfindungsgemäße Steuerkurs-Sensor ist somit wesentlich genauer als Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik von verwandter Bauart. Darüber hinaus läßt sich das Kompensationsproblem der Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik von ähnlicher Bauart beheben. Es lassen sich nicht nur induzierte Felder durch Verwendung der Erfindung kompensieren j sondern vielmehr auch die Deklination bzw. Fehlweisung des Erdmagnetfelds. Dies bedeutet, daß die Kompensationsspulen vorzugsweise derart erregt werden, daß die magnetische Deviation des Erdmagnetfelds für das entsprechende Gebiet, in dem das Gerät verwendet wird, ebenso kompensiert wird wie die vom Fahrzeug induzierten Felder. Mit der Erfindung gelingt somit eine Anzeige bezüglich des wahren Nordens im Gegensatz zu einer bezüglich des magnetischen Nordens.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, die eine vertikale Kompensation sowie eine horizontale Kompensation enthält. Fig. 3 zeigt einen Kern 41, der ähnlich wie der in Fig. dargestellte Kern ausgebildet ist, der vier Schenkel enthält. Wie im Falle der anhand der Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung ist eine Erregerwicklung um alle vier Schenkel des Kerns in gleicher Richtung herumgewickelt. Zusätzlich sind zwei Paare von Richtungswicklungen um entgegengesetzte Sätze der parallelen Schenkel des Kerns 41 herumgewickelt. Der Kern 41 ist in einem kubischen Gehäuse 52 gehaltert, das bei-

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spielsweise durch ein Einkapseln gebildet werden kann. Zwei orthogonale Kompensationswicklungen 49 und 51 sind in allgemein gleiche Richtung wie die Kompensationswicklungen 19 und 21 von Fig. 1 und 2f um das Gehäuse 52 herumgewickelt.

Der wesentliche Unterschied zwischen der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform und der in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsform der Erfindung besteht in dem Einschluß einer dritten Kompensationswicklung 53, die orthogonal zu den beiden ersten Kompensationswicklungen gewickelt ist. Die dritte Kompensationswicklung kompensiert vertikale Magnetfeldkomponenten, wenn die Längsachse 42 des Quadrat-Mittelpunkts von dem Kern 41 vertikal ausgerichtet ist. Mit Ausnahme der Kompensation längs der zusätzlichen Achse erfolgt die Halterung/ das Eintrimmen und der Betrieb der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung in gleicher Weise wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform.

Vorstehend waren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, daß verschiedenartige Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne daß man hierbei den Grundgedanken der Erfindung verläßt. So können beispielsweise die Richtungswicklungen auf den Kern aufgewickelt werden, bevor die Erregerwicklung aufgewickelt wird. Außerdem kann zusätzlich und über der normalerweise auf den Drähten enthaltenen Isolation eine Isolation zwischen der Erregerspule und den Richtungsspulen angebracht werden, falls dies erwünscht ist. Die Erfindung läßt sich somit auch in anderer Weise verwirklichen, als dies in den speziell dargestellten Beispielen beschrieben ist.

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Claims

Patentansprüche

ί 1.1 Magnetischer Steuerkurs-Sensor mit Eignung für einen Einsatz in einer eisenhaltigen Umgebung/ um auf magnetische Weise den Steuerkurs, bezogen auf den Vektor des Erdmagnetfeldes, zu ermitteln, gekennzeichnet durch einen quadratischen Kern (11; 41) aus einem magnetisch permeablen Material, der zwei Sätze von parallelen und orthogonal zueinander liegenden Schenkeln festlegt, durch eine Erregerwicklung (13) , die um zumindest einen Schenkel des quadratischen Kerns (11) herumgewickelt ist und dazu dient, den quadratischen Kern so zu erregen, daß er in den Zustand der magnetischen Sättigung und aus diesem gebracht wird, wenn die Erregerwicklung (13) mit einer geeigneten elektrischen Erregerquelle verbunden ist, durch eine erste Richtungswicklung (15), die um einen der beiden Sätze von parallelen Schenkeln derart herumgewickelt ist, daß sie die Änderung in dem durch den quadratischen Kern (11) hindurchtretenden Erdmagnetfeld feststellt, wenn die Erregerwicklung (13) von einer geeigneten elektrischen Erregerquelle erregt wird, durch eine zweite Richtungswicklung (17), die um den anderen Satz der parallelen Schenkel derart herumgewickelt ist, daß sie die Änderung in dem durch den quadratischen Kern (11) hindurchtretenden Erdmagnetfeld ermittelt, wenn die Erregerwicklung (13) von einer geeigneten elektrischen Erregerquelle erregt wird, durch eine erste Kompensationswicklung (19; 49), die um den quadratischen Kern (11), die Erregerwicklung (13) und die erste und zweite Richtungswicklung (15, 17) so herumgewickelt ist, daß sie den quadratischen Kern, die Erregerwicklung und die erste und zweite Richtungswxcklung längs einer ersten Achse umgibt, und durch eine zweite Kompensationswicklung (21; 51), die um den quadratischen Kern (11),

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die Erregerwicklung (13) sowie die erste und zweite Richtungswicklung (15, 17) derart herumgewickelt ist, daß sie den quadratischen Kern, die Erregerwicklung sowie die erste und zweite Richtungswicklung längs einer zweiten Achse umgibt, die orthogonal zu der ersten Achse liegt.
2. Magnetischer Steuerkurs-Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (13) um alle Schenkel des quadratischen Kerns (11) herumgewickelt ist.
3. Magnetischer Steuerkurs-Sensor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine dritte Kompensationswicklung (53), die um den quadratischen Kern (41), die Erregerwicklung sowie die erste und zweite Richtungswicklung so herumgewickelt ist, daß sie den quadratischen Kern, die Erregerwicklung sowie die erste und zweite Richtungswicklung längs einer dritten Achse (42) umgibt, die orthogonal zu der ersten und der zweiten Achse liegt.
4. Magnetischer Steuerkurs-Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ümkapselung (32), welche den quadratischen Kern, die Erregerwicklung sowie die erste und zweite Richtungswicklung einschließt.

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