DE2516384C2 - Sensor für einen Magnetkompaß zur Ermittlung der Ausrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gegenüber der Richtung des von in der Umgebung des Sensors befindlichen Eisenteilen gestörten Erdmagnetfelds - Google Patents

Description

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det zur Kompensation der Fehler, die immer dann auf- Meßfehler. Außerdem weist die bekannte Anordnung treten, wenn ein derartiger Sensor in einer eisenhaltigen aber eine hohe Empfindlichkeit gegen eisenhaltige UmUmgebung gehaltert ist Da diese Magnete jedoch sehr gebungen auf, die durch das Einspeisen von Kompensaklein sein sollen, erzeugen sie im Inneren der Sensor- tionsgleichströmen in die Abfühlwicklungen nur unzustruktur ungleichmäßige Felder, die zu Ungenauigkei- 5 reichend behoben werden können und überdies die ten führen. In vielen Fällen sind darüber hinaus die Ker- Meßempfindlichkeit stark herabsetzen,
ne der Sensoren torisch geformt Aufgrund dieser ihrer Durch die DE-PS 7 49 842 ist es bekannt, den störentorischen Gestalt ist das Eintrimmen derselben schwie- den Einfluß der Vertikalkomponenten des Erdmagnetriger als dies wünschenswert ist felds auf einen Magnetfeldsensor dadurch zu kompen-

Wenngleicb unkompensierte Steuerkurs-Sensoren io sieren, daß um den gesamten Sensor eine von einem

der vorstehend beschriebenen Bauart sich jeweils für geeigneten Kompensationsgleichstrom durchflossen

eine Anwendung in bestimmten Gegenden eignen, wei- Spule gelegt ist Diese Anordnung weist jedoch weder

sen sie immer dann gewisse Nachteile auf, wenn sie in einen aus rechtwinklig zueinanderliegenden Schenkeln

andere Gegenden verbracht werden. Insbesondere aufgebauten Magnetkern auf noch rechtwinklig zuein-

wenn das vorstehend beschriebene Gerät in eine Umge- is ander liegende Abfühlwicklungen, die um diese Schen-

bung gebracht wird, die eisenhaltige Materialien ent- kel gewickelt sind.

hält können diese eisenhaltigen Materialien dazu füh- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Senren, daß die sich ergebenden Informationen fehlerhaft sor für einen Magnetkompaß so auszubilden, daß er sind. Die eisenhaltigen Materialien können speziell ein nicht nur in einfacher Weise gefertigt werden kann, songegen die eigentliche Richtung verdrehtes und/oder ein 20 dem daß er auch eine große Meßgenauigkeit erbringt inhomogenes Magnetfeld im Sensor erzeugen. Dieses Außerdem soll sich der Sensor in einfacher Weise an die Problem wird beim Stand der Technik dadurch gelöst, Einflüsse eisenhaltiger Umgebungen anpassen lassen,
daß man kleine Permanentmagnete derart anbringt, daß Diese Aufgabe wird bei einem Sensor gemäß dem sie diese Verzerrungen des gestörten Feldes kompen- Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch dessen kennsieren. Es ist jedoch schwierig und daher zeitraubend 25 zeichnende Merkmale gelöst Nähere Ausgestaltungen und teuer, einen derartigen Sensor einzutrimmen. Dar- und vorteilhafte Einzelheiten dieser Maßnahmen sind über hinaus führen die kleinen Magnete wiederum FeI- Gegenstand der Unteransprüche,
der ein, die in und aus sich selbst Inhomogenitäten er- Mit der Erfindung wird ein verbesserter Magnetflußzeugen. Die Erfindung schafft daher, wie im folgenden sensor für einen Magnetkompaß geschaffen, der eine beschrieben werden soll, eine weniger komplizierte und 30 unkomplizierte Einrichtung zur Kompensation von einfacher einzutrimmende Anordnung zur Überwin- Fehlern enthält, die von eisenhaltigen, in der Nähe des dung dieses Nachteils. Sensors befindlichen Materialien hervorgerufen wer-

Durch die DE-OS 23 22 788 ist bereits ein Magnet- den.

fluß-Sensor für einen Magnetkompaß bekannt bei der Mit der Erfindung wird des weiteren ein Steuerkursauf jeweils einander gegenüberliegenden Abschnitten 35 Sensor für ein Fahrzeug geschaffen, bei dem Fehler in eines aus magnetisch leitendem Material bestehenden der Ermittlung des Steuerkurses, die auf Straßen, Kup-Ringkerns von kreisrundem Zuschnitt paarweise zu- pen und Hügel zurückzuführen sind, relativ klein bleisam mengehörige Teilwicklungen angeordnet sind, von ben.

denen zwei um 90° gegeneinander versetzte Paare die- Wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind somit in

ser Teilwicklungen gleichsinnig hintereinander geschal- 40 der Schaffung eines verbesserten Magnetflußsensors zu

tet sind und die Erregungswicklung bilden, die von ei- sehen, der sich für die Ermittlung der Steuerrichtung

nem linear sich ändernden Erregungswechselstrom eines Kraftfahrzeugs eignet Der Sensor enthält einen

durchflossen wird und den Kern vorübergehend bis zur geschlossenen Kern aus einem magnetisch permeablen

Sättigung erregt In den Zwischenräumen zwischen die- Material von quadratischem Zuschnitt. Eine Erregungs-

sen vier Teilwicklungen sind die vier Teilwicklungen 45 wicklung ist um zumindest einen Schenkel des Kerns

zweier weiterer Paare dieser Teilwicklungen unterge- herumgewickelt, während zwei Richtungs-Abfühlwick-

bracht, die bei jedem Paar gegensinnig hintereinander lungen um die zueinander senkrechten Schenkel des

geschaltet sind und die beiden um 90° gegeneinander Kerns herumgewickelt sind; die Richtungs-Abfühlwick-

versetzten Richtungs-Abfühlwicklungen des Sensors lungen sind dabei um sämtliche Schenkel des Kerns der-

bilden, deren Sensorspannungen die Größe zweier 50 art herumgewickelt, daß die jeweils eine Richtungs-Ab-

rechtwinkelig zueinanderstehender Komponenten des fühlwicklung um den einen und die andere Richtungs-

erdmagnetischen Feldes angeben; durch geometrische Abfühlwicklung um den anderen Satz der jeweils einan-

Addition ergibt sich hieraus die Richtung des Erdfeldes der parallelen Schenkel herumgewickelt ist Zusätzlich

und somit die Ausrichtung des Sensors gegenüber die- ist ein Paar von Kompensationswicklungen. um den

ser Richtung des Erdfeldes. 55 Kern, die Erregungswicklung und die Richtungs-Ab-

Dieser bekannte Sensor ist sowohl herstellungsmäßig fühlwicklungen herumgewickelt. Im Betrieb führt die

aufwendig wegen des Aufbringens der Teilwicklungen Erregungswicklung, falls sie geeignet erregt wird, den

mittels einer Ringwickelmaschine und deren genauer Kern wechselweise in die Sättigung hinein und aus die-

Ausrichtung als auch anwendungsmäßig äußerst unge- ser wieder heraus. Dieser Vorgang ändert die Intensität

nau, vor allem, da die um 180° versetzt einander gegen- 60 des durch den Kern hindurchtretenden Erdmagnetfel-

überliegenden Teilwicklungen jeder Abfühlwicklung des. Diese Änderung wird von den Kichtungs-Abfühi-

nicht genau parallel zueinander aufgebracht werden wicklungen ermittelt und in bekannter Weise weiterver-

können und die um 90° versetzt gegeneinander liegen- arbeitet um eine Information über den Steuerkurs zu

den Teilwicklungen dieser Abfühlwicklungen auch nicht erhalten. Dabei sind Kompensationswicklungen aus

genau im rechten Winkel zueinander aufgebracht wer- 65 zwei orthogonal zueinander angeordneten Wicklungen

den können, zumal sie sich nicht geradlinig sondern auf vorgesehen, die die Kombination aus dem Kern, der

dem Ringkern kreisförmig verteilt erstrecken müssen. Erregungswicklung und den Richtungs-Abfühlwicklun-

Daher ergeben sich mit der bekannten Anordnung gen umgeben.

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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Er- zeug in einer im allgemeinen flachen Gegend eingesetzt regungswicklung auf alle vier Schenkel des Kerns ver- wird. In einer derartigen Gegend entfernt eine vertikale teilt aufgewickelt Kompensation die vertikale Komponente, wodurch das Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Niveau der magnetischen Vorspannung herabgesetzt, sind drei Kompensationswicklungen vorgesehen, von 5 die Genauigkeit der Steuerkursbestimmung jedoch denen jede orthogonal zu den beiden anderen angeord- nicht verbessert wird. Selbst in hügeligen Gebieten hebt net ist und den Kern, die Erregungswicklung und die eine vertikale Kompensation bezüglich des Fahrzeugs Richtungs-Abfühlwicklungen umgibt die vertikale Komponente des Erdmagnetfelds nicht Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, vollständig auf. Es zeigte sich jedoch, daß die hierauf daß mit der Erfindung ein neuartiger und verbesserter 10 beruhenden Fehler bei der Feststellung des Steuerkur-Magnetsensor geschaffen wird, bei dem die Anwendung ses unbedeutend sind. Aus der folgenden Beschreibung eines im Zuschnitt quadratischen Kerns, der von Korn- wird im einzelnen ersichtlich, daß bei der in F i g. 3 darpensationswicklungen umgeben ist, insbesondere im- gestellten Ausführungsform des Sensors sowohl vertimer dann zu einer erheblich größeren Genauigkeit führt kai induzierte Felder als auch horizontal induzierte FeI-als bei Sensoren gemäß dem Stand der Technik, wenn er 15 der kompensiert werden.

in einer eisenhaltigen Umgebung angeordnet ist Der Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform des Sen-Sensor läßt sich in einfacher Weise derart eintrimmen, sors enthält einen im Zuschnitt quadratischen Kern 11, daß die eisenhaltige Umgebung im wesentlichen keinen eine Erregungswicklung 13, zwei Paare von Richtungs-Fehler auf die von ihm gewonnene Information über Abfühlwicklungen 15 und 17 und zwei Kompensationsden Steuerkurs ausübt Der Sensor kann darüber hinaus 20 wicklungen 19 und 21. Zur Vereinfachung der Darstelso eingetrimmt werden, daß er die Information über den lung und zur Erleichterung des Verständnisses sind die Steuerkurs in bezug auf den geografischen Nordpol, Dicken für die Drähte, die die verschiedenen Wicklunden magnetischen Nordpol oder auf irgendeine andere gen in F i g. 1 bilden, unterschiedlich stark dargestellt vorbestimmte Richtung liefert Die erhaltene Informa- Diese Unterschiede sollen jedoch nicht die tatsächlich tion muß daher nicht um die magnetische Abweichung 25 vorhandenen Drahtdicken wiedergeben. Des weiteren korrigiert werden, die in der betreffenden Gegend sind aus Gründen einer deutlicheren Darstellung ledigherrscht in der der Sensor benutzt wird. Das Eintrim- lieh einige wenige Windungen der Wicklungen dargemen ist relativ einfach durchzuführen, da man hierzu stellt

lediglich den elektrischen Strom einstellen muß, der an Die Erregungswicklung 13 ist in der ständig gleichen die Kompensationswicklungen angelegt wird. Eine der- 30 Richtung um alle vier Schenkel des Kerns 11 herumgeartige Stromsteuerung läßt sich in einfacher Weise un- wickelt Die Erregungswicklung 13 ist nur beispielsweiter Verwendung von Potentiometern durchführen, um se im Gegenuhrzeigersinn herumgewickelt Die Windie Gleichspannung zu steuern, die an die Kompensa- düngen haben gleichmäßigen Abstand voneinander. Die tionswicklungen angelegt wird. Gesamtwindungszahl der Windungen auf jedem Schen-Da der Sensor gemäß der Erfindung keine kardani- 35 kel kann nach Wahl variieren, auch wenn bevorzugt sehe Aufhängung benötigt, treten bei ihm auch nicht die wird, die gleiche Anzahl von Windungen auf jedem Probleme auf, die bisher bei einer geradlinigen Be- Schenkel, beispielsweise 375 Windungen pro Schenkel, schleun igung bzw. Verzögerung oder bei seitlichem Ab- aufzubringen.

biegen des Fahrzeugs, in dem der Steuerkurs-Sensor Fig.2a zeigt den Kern 11 vor dem Anbringen der montiert ist, auftraten. Mit der Erfindung werden daher 40 Erregungswicklung 13. Fig.2b zeigt den Kern 11, auf die Nachteile der Sensoren der vorgenannten bekann- dem die Erregungswicklung 13 in der vorstehend beten Bauart vermieden. Ein weiterer Vorteil beruht darin, schriebenen Weise aufgewickelt ist Die Größe des daß bei dem erfindungsgemäßen Steuerkurs-Sensor Kems kann variieren; ein Kern mit Dimensionen von nicht die Schwierigkeit auftritt die sich bei magne- 2,54 cm mal 2,54 cm in ebenen Außendimensionen aus tischen Steuerkreis-Sensoren gemäß dem Stand der 45 mittels eines geeigneten Kitts zusammenbeklebten KoI-Technik ergeben, bei denen zum Zwecke einer Korn- lodium-Blättchen zeigte sich als besonders geeignet
pensation kleine Permanentmagnete verwendet sind, Anschließend an das Aufbringen der Erregungswickdie einzeln eingemessen werden und daher eine nur lung 13 werden die beiden Teilwicklungspaare der Richstufenweise Kompensation ermöglichen. tungs-Abfühlwicklungen 15 und 17 um die Schenkel des Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung beispiels- 50 Kerns herumgewickelt Jedes Teilwicklungspaar der weise näher erläutert werden. Es zeigt Richtungs-Abfühlwicklungen 15 und 17 wird in jeweils F i g. 1 in perspektivischer Ansicht eine Ausführungs- gleichbleibender Richtung auf jeweils einen Satz der form des Sensors, einander parallelen Schenkel gewickelt Dies bedeutet, Fig. 2a bis 2f aufeinanderfolgende Ansichten, aus daß die eine Richtungs-Abfühlwicklung 15 auf dem eidenen die Herstellung der in F i g. 1 dargestellten Aus- 55 nen Satz der parallelen Schenkel und die andere Richführungsform ersichtlich wird; und tungs-Abfühlwicklung 17 auf dem anderen Satz der ein-

F i g. 3 in perspektivischer Ansicht eine weitere Aus- ander parallelen Schenkel aufgewickelt wird,
führungsform des Sensors. In F i g. 1 ist das Teilwicklungspaar der Richtungs-Ab-Die in F i g. 1 dargestellte erste Ausführungsform des fühlwicklung 15 um den Satz der parallelen Schenkel Sensors bewirkt eine Kompensation für die Verschie- 60 herumgewickelt von denen der eine rechts oben und bung des Erdmagnetfeldes, die durch eisenhaltige Mate- der andere links unten liegt Das Teilwicklungspaar der rialien im Fahrzeug in einer Tangentialebene zur Erd- Richtungs-Abfühlwicklung 17 ist in entsprechender oberfläche am Ort des Fahrzeugs eingeführt wird. In Weise um das Paar der parallelen Schenkel herumgevielen Bereichen ist eine derartige Kompensation aus- legt von denen der eine rechts unten und der andere reichend. Dies bedeutet insbesondere, daß bei Anwen- 65 links oben liegt Die Teilwicklungspaare der Richtungsdung des Steuerkurs-Sensors in einem Fahrzeug, bei- Abfühlwicklung 15 und 17 sind durch kreuzweise verspielsweise in einem Kraftfahrzeug, lediglich eine hori- laufende Kupplungsdrähte 25 bzw. 27 miteinander verzontale Kompensation notwendig ist wenn das Fahr- bunden. Wie vorstehend schon erwähnt worden ist, sind

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die Richtungs-Abfühlwicklungen in der gleichen Rich- diesen zuerst horizontal in seiner Umgebung, in der er

tung aufgewickelt, beispielsweise im Gegenuhrzeiger- verwendet werden soll, beispielsweise im Fahrzeug,

sinn. Dabei läßt sich eine große Vielfalt von Windungs- dem er zugeordnet werden soll, befestigt. Das Fahrzeug

zahlen anwenden. Bei einer Ausführungsform des Sen- wird dann in eine vorbestimmte Richtung ausgerichtet,

sors erwiesen sich 800 Windungen pro Schenkel als ge- 5 So kann beispielsweise die Längsachse des Fahrzeugs

eignet. Die Windungen sind in gleichen Abständen von- so angeordnet werden, daß sie in Nord-Süd-Richtung

einander auf jedem Schenkel angebracht. Wenn es er- verläuft. Anschließend werden die Anschlüsse 29, 30

wünscht ist, kann entsprechend den Darstellungen von und 31 mit einer geeigneten Anzeigeeinrichtung ver-

F i g. 1 und F i g. 2c das eine Ende jeder Richtungs-Ab- bunden, dann die Anschlüsse 33 und 35 an eine geeigne-

fühlwicklung mittels eines Leiters 23 zusammenge- 10 te Erregerquelle angeschlossen und schließlich die

schlossen sein. Der Leiter 23 kann ein Stück des Drahtes Kompensationswicklungen 19 und 21 über Potentiome-

sein, aus dem die Richtungs-Abfühlwicklungen beste- ter mit geeigneten Spannungsquellen verbunden. Die

hen, und er ist mit einem Anschluß 30 verbunden. Die Potentiometer werden dann so lange verändert, bis das

anderen Enden der Richtungs-Abfühlwicklungen sind Ausgangssignal der Anzeigeeinrichtung eine beispiels-

jeweils an einen Ausgangsanschluß 29 bzw. 31 ange- 15 weise mit der Nord-Süd-Ausrichtung des Fahrzeugs in

schlossen. Anschließend wird das fertige Gebilde in ei- Beziehung stehende Anzeige liefert. Wenn sich das

nem geeigneten Material 32 eingeschlossen, wie dies in Fahrzeug anschließend bewegt, bewirken die von ihm

F i g. 2d und 2e wiedergegeben ist, wodurch eine isolie- vorgenommenen Richtungsänderungen durch das Aus-

rende Verkapselung erfolgt, die das Eindringen von gangssignal der Anzeigevorrichtung eine Anzeige von

Feuchtigkeit verhindert 20 entsprechenden Änderungen. Falls es erwünscht ist.

Wenn ein Wechselstrom oder ein pulsierender kann die Information an den Anschlüssen 29,30 und 31

Gleichstrom an die Erregungswicklung über deren Ein- einem entfernt angeordneten Empfänger übermittelt

gangsanschlüsse 33 und 35 angelegt wird, erfolgt die werden. Darüber hinaus kann die lokale Anzeigevor-

Erzeugung eines sich ändernden Magnetfelds im Kern richtung, falls dies erwünscht ist, nach dem Eintrimmen

11. Wenn ein Magnetkern auf diese Weise zur Sättigung 25 abgetrennt werden.

erregt und in ein Magnetfeld, beispielsweise in das Erd- Es zeigte sich, daß der beschriebene Sensor erheblich magnetfeld, eingebracht wird, ändern die magnetischen genauer ist als die Sensoren nach dem Stand der Tech-Komponenten dieses Feldes die an den Richtungs-Ab- nik, die torische (runde) Kerne anwenden. Bei Versufühlwicklungen anliegende Spannung. Genauer ausge- chen erzeugte ein Sensor mit einem runden Kern eine drückt kann man sagen, daß sich die Intensität des Erd- 30 Änderung von 2 Γ des Steuerkurses, wenn ein nach Wemagnetfeldes, welche durch den Kern hindurchtritt, je- sten ausgerichtetes Fahrzeug mittels einer an der Vorweils ändert, während der Kern in den Zustand der Sät- derseite desselben befestigten Winde entsprechend eitigung hinein- und aus diesem wieder herausgebracht nem um 8° geneigten Abhang gekippt wurde. Im Verwird. Diese Änderung verändert die Spannung an den gleich hierzu lieferte der Sensor mit quadratischem Richtungs-Abfühlwicklungen. Die Spannungsänderung 35 Kern eine Änderung von lediglich 12° des Steuerkurses kann nach dem herkömmlichen Vektoranalysis-Verfah- für den gleichen Grad der Verkippung. Der Sensor mit ren zur Bestimmung der Richtung des Magnetfelds, in quadratischem Kern ist somit wesentlich genauer als die das der Kern gebracht wurde, in bezug auf die Schenkel Sensoren gemäß dem Stand der Technik. Darüber hindes Kerns ausgewertet werden. Auf diese Weise liefern aus läßt sich das Kompensationsproblem der bekannten Spannungen an den Richtungs-Abfühlwicldungen eine 40 Sensoren völlig beheben. Es lassen sich nicht nur indu- ! [iformation, die in einer Beziehung zu der Richtung des zierte Felder sondern auch die Deklination bzw. MißMagnetfelds innerhalb des Kerns und der zusammenge- Weisung des Erdmagnetfelds kompensieren. Dies behörigen Windungen steht Wenn daher das Magnetfeld deutet daß die Kompensationsspulen derart erregt werdas Erdmagnetfeld ist und der Kern an einem Gegen- den, daß die magnetische Abweichung des Erdmagnetstand befestigt ist, läßt sich die Richtungsbeziehung des 45 felds in dem betreffenden Gebiet, in dem das Gerät Gegenstands zum Erdmagnetfeld ermitteln. Selbstver- benutzt wird, ebenso kompensiert wird wie die vom ständlich enthält das sich ergebende Signal die der je- Fahrzeug induzierten Felder. Es erfolgt somit eine Anweiligen Gegend, in der sich der Gegenstand befindet, zeige bezüglich des magnetischen Nordens,
zugehörige magnetische Abweichung, das heißt das Si- Die in Fi g. 3 gezeigte Ausführungsform liefert eine gnal enthält eine Information bezüglich des magne- 50 vertikale Kompensation sowie eine horizontale Komtischen Nordpols und somit nicht des geografischen pensation. Der dargestellte Sensor enthält einen Kern Nordpols. 41, der ähnlich wie der in Fig. 1 dargestellte Kern 11

Nach dem Aufbringen der Erregungswicklung 13 und ausgebildet ist und vier gleichlange Schenkel enthält

der Richtungs-Abfühlwicklungen 15 und 17 sowie nach Wie bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungs-

dem Einkapseln bzw. Einschließen des so erhaltenen 55 form ist auch hier eine Erregungswicklung um alle vier

Gebildes werden die Kompensationswicklungen 19 und Schenkel des Kerns in ständig gleicher Richtung herum-

21 orthogonal um das ganze Gebilde derart herumge- gewickelt Zusätzlich sind wiederum zwei Paare von

wickelt daß sie eine Kompensation in der von dem Ge- Richtungs-Abfühlwicklungen um einander entgegenge-

bilde bestimmten Ebene liefern. Bei einer Erregung der setzte Sätze der parallelen Schenkel des Kerns 41 her-

Kompensationswicklungen 19 und 21 in geeigneter 60 umgewickelt Der Kern 41 ist in einem kubischen Ge-

Weise, was im folgenden noch im einzelnen beschrieben häuse 52 gehaltert das beispielsweise durch Einkapseln

werden soll, erzeugen sie somit zwei Magnetfelder, die gebildet werden kann. Zwei zueinander orthogonale

die zu einem Fehler führenden Magnetfelder, die von Kompensationswicklungen 49 und 51 sind in gleicher

den in der Nähe liegenden eisenhaltigen Teilen herrüh- Richtung wie die Kompensationswicklungen 19 und 21

ren, kompensieren. 65 in F i g. 1 und 2f um das Gehäuse 52 herumgewickelt

Das Eintrimmen bzw. die Einjustierung, das heißt die Der wesentliche Unterschied gegenüber der in F i g. 1

Bestimmung der Erregung der Kompensationswicklun- dargestellten Ausführungsform besteht bei der in F i g. 3

gen 19 und 21 des Sensors erfolgt dadurch, daß man dargestellten Ausführungsform in einer dritten Korn-

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pensationswicklung 53, die orthogonal zu den beiden ersten Kompensationswicklungen 49 und 51 gewickelt ist. Die Kompensationswicklung 53 kompensiert die vertikalen Magnetfeldkomponenten, wenn die Längsachse 42 der Quadratmitte des Kerns 41 vertikal ausge- 5 richtet ist. Abgesehen von der Kompensation längs der zusätzlichen Achse erfolgt die Halterung, das Eintrimmen und der Betrieb der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform des Sensors in gleicher Weise wie bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform. io

Die Richtungs-Abfühlwicklungen können auch zuerst auf den Kern aufgewickelt werden, bevor die Erregungswicklung aufgewickelt wird. Außerdem kann zusätzlich und auf die normale Drahtisolation eine weitere Isolation zwischen der Erregungswicklung und den 15 Richtungs-Abfühlwicklungen vorgesehen werden, falls dies erwünscht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

1 2 ρ _ ■ Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor für einen raiemansprucne: Magnetkompaß nach dem Oberbegriff des Patentan-

1. Sensor für einen Magnetkompaß zur Ermittlung Spruchs 1.

der Ausrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere ei- In vielen Fällen möchte man die Richtung, d. h. den nes Kraftfahrzeugs, gegenüber der Richtung des von 5 Steuerkurs eines Fahrzeugs wissen, in der sich dieses in der Umgebung des Sensors befindlichen Eisentei- bezüglich einer vorbestimmten Richtung, vorzugsweise len gestörten Erdmagnetfelds mit einem ringförmig der Nordrichtung, bewegt In einigen Fällen ist es ergeschlossenen Kern aus magnetisch permeablem wünscht, daß der Bedienungsperson des Kraftfahrzeugs Material, einer auf den geschlossenen Kern aufge- diese Information direkt zugänglich ist; in anderen Fälwickelten Erregungswicklung, die bei Anschluß an io len ist dagegen eine Übertragung dieser Information eine geeignete Erregungsstromquelle den Kern sowie einer Information über die zurückgelegte Strecke wechselweise in die Sättigung hinein erregt und aus vom Fahrzeug an eine entfernte Stelle erwünscht, damit der Sättigung heraus aberregt, sowie zwei aus je- das dort befindliche Personal den Standort des Fahrweils zwei diametral einander gegenüberliegenden zeugs identifizieren kann. So zeigt es sich insbesondere Teilwicklungen bestehenden und um 90° räumlich is in der letzten Zeit für bestimmte Organisationen, wie gegeneinander versetzt gleichfalls auf den geschlos- beispielsweise Polizeiabteilungen, als wünschenswert, senen Kern aufgewickelten Rieh tungs-Abfühl wick- den Einsatzort ihrer Fahrzeuge zu allen Zeitpunkten lungen, die im Erregungszustand des geschlossenen identifizieren zu können, ohne daß hierbei die Besat-Kerns die Änderung des den geschlossenen Kern zung des Fahrzeugs diese Information mündlich durchdurchdringenden Erdmagnetfelds abfühlen, da- 20 geben muß.

durch gekennzeichnet, daß der geschlosse- Es wurden verschiedene Systeme entwickelt, um diene Kern (11; 41) quadratischen Zuschnitt hat und se benötigte Information zu liefern. Einige dieser Systesomit zwei Sätze von zueinander paralleler und satz- me verwenden ein Verfahren, bei dem die Richtung und weise rechtwinklig zueinander stehender gleich lan- der Abstand der Bewegung des Fahrzeugs vom Ausger Schenkel bildet, daß die Erregungswicklung (13) 2s gangsort des Einsatzes aus überwacht werden. Bei einer auf mindestens einem Schenkel des geschlossenen Ausführungsform enthalten diese Systeme in jedem Kems (11; 41) aufgewickelt ist, daß die eine Rieh- Fahrzeug eine Einrichtung zur Erzeugung einer Infortungs-Abfühlwicklung (15) auf dem einen und die mation über den Steuerkurs und über die Entfernung, andere Richtungs-Abfühlwicklung (17) auf dem an- Diese Information wird der Leit- beziehungsweise deren dieser beiden Sätze von zueinander paralleler 30 Überwachungsstelle zugeführt und wird dort bewertet, und satzweise rechtwinklig zueinander stehender um die vorher gespeicherten Daten bezüglich des gleich langer Schenkel aufgewickelt ist, und daß eine Standorts des diese Information abgebenden Fahrzeugs um den gesamten Kern (11; 41), die Erregungswick- kontinuierlich zu ergänzen. Ein derartiges System ist in lung (13) und die Richtungs-Abfühlwicklungen (15 der US-PS 37 89 198 beschrieben. Eines der Probleme, und 17) herum aufgewickelte erste Kompensations- 35 das bei derartigen Systemen auftritt, betrifft die Schwiewicklung (19) den geschlossenen Kern (11; 41), die rigkeit, den Steuerkurs der Fahrzeuge genau zu ermit-Erregungswicklung (13) und die Richtungs-AbfUhl- teln bzw. abzutasten. Die Erfindung wurde daher für wicklungen (15 und 17) längs einer ersten Achse und dieses Anwendungsgebiet entwickelt, in dem sie auch eine um den gesamten Kern (11; 41), die Erregungs- am meisten Verwendung findet wicklung (13) und die Richtungs-Abfühlwicklungen 40 Es ist eine Reihe von Vorrichtungen bekannt die der (15 und 17) herum aufgewickelte zweite Kompensa- Ermittlung bzw. Abtastung des Steuerkurses eines tionswicklung (21) den geschlossenen Kern (11; 41), Fahrzeugs dienen und eine Anzeige hierfür liefern. Aus die Erregungswicklung (13) und die Richtungs-Ab- verschiedenen Gründen sind diese Vorrichtungen nicht fühlwicklungen (15 und 17) längs einer rechtwinklig so wirksam, wie es erwünscht wäre. So zeigen beispielszu der ersten Achse liegenden zweiten Achse umge- 45 weise bekannte Systeme, bei denen versucht wird, den ben. Steuerkurs mittels eines Magnetkompasses zu erfassen,

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- ein Bestreben zum Überschwingen, so daß die erzeugte net, daß die Erregungswicklung (13) auf alle vier Information relativ ungenau ist. In einem Falle zeigte es Schenkel des geschlossenen Kerns (11; 41) verteilt sich, daß ein herkömmlicher Kompaß ein Überschwinaufgewickelt ist 50 gen von annähernd 20° ausführt, wenn das Kraftfahr-

3. Sensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da- zeug, in dem er gehaltert ist, langsam um eine 90°-Stradurch gekennzeichnet, daß den geschlossenen Kern ßenecke abbiegt.

(11; 41), die Erregungswicklung (13) sowie die beiden Es zeigte sich, daß sogar noch größere Fehler auftre-

Richtungs-Abfühlwicklungen (15 und 17) umgeben- ten, wenn ein derartiges Abbiegen im Anschluß an eine

de Verkapselungsmittel (32; 52) den geschlossenen 55 vorhergehende Schwenkbewegung erfolgt Bei einem

Kern (11; 41), die Erregungswicklung (13) sowie die weiteren Versuch, bei dem man kardanisch gelagerte

beiden Richtungs-Abfühlwicklungen (15 und 17) ein- und flüssigkeitsgedämpfte Magnetsensoren verwende-

schließen. te, zeigte sich, daß diese während einer linearen Be-

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- schleunigung und während eines raschen Abbiegens an durch gekennzeichnet, daß eine um den Beschlösse- eo ihren Anschlägen hängenbleiben.

nen Kern (41), die Erregungswicklung und die bei- Bei weiteren Versuchen zur Überwindung der vorsteden Richtungs-Abfühlwicklungen herum aufgewik- hend genannten Probleme wurden nichtkardanisch aufkelte dritte Kompensationswicklung (53) den ge- gehängte Magnetflußsensoren entwickelt. Diese Sensoschlossenen Kern (41), die Erregungswicklung und ren sind sehr genau, wenn sie in einer nichteisenhaltigen die beiden Richtungs-Abfühlwicklungen längs einer 65 Umgebung gehaltert sind. Es treten jedoch große Fehrechtwinklig zur ersten Achse und rechtwinklig zur ler auf, wenn sie in einer eisenhaltigen Umgebung, beizweiten Achse liegenden dritten Achse umgibt. spielsweise in einem Kraftfahrzeug, gehaltert sind. In der Vergangenheit wurden Permanentmagnete verwen-