DE3150872A1 - "kursermittlungsvorrichtung" - Google Patents
"kursermittlungsvorrichtung"Info
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
_ Dipl.-Ing. H. Tiedtke f
IRUPE - ΓELLMANN Dipl.-Chem. G. Bühling
Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellrnann
Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2
Tel.: 0 89-5396 53
Telex: 5-24845 tipat
cable: Germaniapatent München
22.Dezember 1981
DE 1777 case A 5865-02 Soken
Nippon Soken, Inc. Nishio-shi, Japan
Kursermittlungsvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kursermittlungsvorrichtung
mit einem Kursmeßgeber für die Erfassung des Erd-Magnetfelds zum Bestimmen der Vorwärtsrichtung eines
bewegbaren Objekts.
Herkömmlicherweise bestand das Vorgehen in der Praxis darin, daß bei dem Einbau einer derartigen Kursermittlungsvorrichtung
in ein Fahrzeug die durch die Remanenz V)ZW. den Restmagne b i kiiiuj.; des Fahrzeugn und dergleichen
verursachte Verzerrung dcju Magnetfelds in ί L Hilfe irgendwelcher
äußerlich angebrachter Kompensationsmagneten kompensiert wurde, um auf diese Weise die Fahrzeug-Kursrichtung
zu ermitteln.
Bei dem bekannten Aufbau ist es jedoch notwendig, zur Aufhebung der durch den Restmagnetismus eines Fahrzeugs
hervorgerufenen Magnetfeld-Verzerrung verschiedenerlei
Gesichtspunkte wie die Lage, die Anzahl und die Stärke
VI /22
-4- DE 1777
der äußerlich angebrachten Kompensationsmagnete in Betracht zu ziehen, was die erforderliche Kompensation
kompliziert macht. Ferner ändern sich die Feldverzerrungseigenschaften
bei unterschiedlichen Fahrzeugen, was es erforderlich macht, für jedes der Fahrzeuge eine
andere Kompensation vorzusehen. Weiterhin müssen Maßnahmen in Betracht gezogen werden, mit denen während des
L·', in aal zei>
auftretenden Änderungen der Feldverzerrungs-Eip.ensehaften
dos Fahrzeuges zu begegnen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Ausschaltung der vorstehend genannten Unzulänglichkeiten der
herkömmlichen Vorrichtungen eine Kursermittlungsyorrichtung zu schaffen, mit der die Vorwärts-Kursrichtung
eines bewegbaren Objekts genau ermittelbar ist, ohne
daß irgendwelche äußerlich angebrachte Kompensationsmagnete für eine Magnetfeld-Kompensation angewandt werden;
dabei soll bei der erfindungsgemäßen Kursermittlungsvorrichtung zwischen einen Kursmeßgeber und ein mit Restmagnetismus
behaftetes magnetisches Teil ein Material mit Permeabilität angeordnet werden.
Erfindungsgemäß ergibt sich damit der große Vorteil,
daß durch den Einsatz eines permeablen Materials zwischen einem mit Restmagnetismus behafteten magnetischen Teil
und einem nahe dem magnetischen Teil angeordneten Kursmeßgeber für die Erfassung des Erdmagnetfelds und damit
die Ermittlung der Vorwärts-Kursrichtung eines bewegbaren Objekts die Auswirkung des Restmagnetismus des magneti-
. sehen Teils auf die Ermittlung des Erdmagnetismus mittels
des Kursmeßgebers beträchtlich verringert wird und damit die Vorwärts-Kursrichtung des bewegbaren Objekts auf
genaue Weise erfaßt werden kann, ohne daß irgendein äußerer Komponsationsmagnet für die Magnetfeldkompensation
verwendet wird.
-5- DE 1777
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert .
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anbringung
eines Kursmeßgebers in dem Dachteil eines Fahrzeugs veranschaulicht.
Fig. 2 ist eine scheniatische Ansicht eines ersten Aus-TO
führungsbeisp i elu der Kursermittlungnvorrichtung.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Kursermittlungsvorrichtung.
15
15
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines dritten
Ausführungsbeispiels der Kursermittlungsvorrichtung .
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Kursermittlungsvorrichtung
.
Die Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen
Fall darstellt, bei dem ein Kursmeßgeber 1 in dem Dachbereich eines Fahrzeugs 2 angebracht ist. Die Fig. 2 ist
eine schematische Ansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Kursermittlungsvorrichtung zeigt, bei dem
ein Material 3 mit hoher Permeabilität (wie beispielswei-
se eine amorphe Legierung oder Permalloy) auf eine Stahldachplatte
4 des Fahrzeugs 2 an der Innenseite des (in den Fig. mit A bezeichneten) Fahrzeuginnenraums aufgebracht
ist und mittels einer geeigneten (nicht gezeigten) Befestigungseinrichtung an der Innenseite des Materials
3 in einem Abstand L der Kursmeßgeber 1 angebracht ist.
-6- DE 1777
Es ist anzumerken, daß zwischen der- Stahldachplatte
4 und dem Fahrzeuginnenraum A ein Wärmeisoliermaterial angebracht ist und der Kursmeßgeber 1 dazwischen angeordnet
ist. Das Meßsignal aus dem Kursmeßgeber 1 wird an eine im 'Fahrzeuginnenraum A angeordnete Signalverarbeitungsschaltung
5 abgegeben, mit der das Signal verarbeitet wird und die Fahrzeugkursrichtung ermittelt wird.
Nimmt man nun an, daß H die Stärke des äußeren parallelen Magnetfelds darstellt und HR die Stärke des Restmagnetisrnus
der Stahldachplatte 4 darstellt, dann ergibt sich die Stärke Hc des durch den Kursmeßgeber 1 hindurch
verlaufenden Maj'.n'etfeldn zu:
II«, = K1H + K0Hn = H1 + H0
O J. C. D
L
C.
Hierbei ist K1 ein Wert, der von den Permeabilitäten
der Stahldachplatte 4 und des hochpermeablen Materials 3 sowie dem Abstand L abhängt, wobei angenommen ist,
daß K1H die Außenmagnetfeld-Komponente H1 bildet. Ferner
ist Kp ein V/ert, der von der Permeabilität des hochpermeablen Materials 3 und dem Abstand L abhängt, wobei angemen
is
bildct.
ZJ noininen ist, daß K0II,, eine Restmagnetismus-Komponente
Wenn uer Abstand L zu 3 mm gewählt wurde, war im Vergleich
zu dem Verhältnis (Nutz/Störverhältnis) der Außen-
magnetfeld-Komponente H1 zu der Restmagnetismus-Komponente
Hp bzw. die Verzerrung ohne dem hochpermeablen Material
3 mit 1,1 , das Signal/Störverhältnis, das durch gemäß der Darstellung in Fig. 2 erfolgte* Einsetzen des
hochpermeablen Materials 3 aus einer amorphen Legierung
mit einer Größe von ungefähr dem 6-fachen des Kursmeßgebers 1 erzielt wurde, gleich 11, so daß dieser Wert
ungefähr dem 10-fachen des ersteren Werts entspricht.
-7- DK 1777
. 1 Während sich einerseits die Restmagnetismus-Komponente
H0 mit einer Steigerung des Abstands L zwischen dem Kursmeßgeber
1 und der Stahldachplatte 4 nicht wesentlich verändert hat, wurde die Außenmagnetfeld-Komponente H.
gesteigert, und zwar mit dem Ergebnis, daß bei einem Abstand L von 20 mm das Nutz/Störverhältnis ohne dem
hochpermeablen Material 3 gleich 2,1 war, während das Nutz/Störverhältnis beim Einsatz des hochpermeablen Materials
3 (amorphe Legierung) gleich 15 .war, so daß das Verhältnis auf ungefähr das 7,5-fache gesteigert wurde.
Nach FLg. 3, die ein zweite« Aur.;fUhrungL;be inp ie L der
Vorrichtung zeigt, ist das hochpermeable Material 3 an dem Kursmeßgeber 1 angebracht, der innerhalb des Fahrig zeuginnenraums A mit einem Abstand L von der Stahldachplatte
4 des Fahrzeugs 2 angebracht ist. Nimmt man an, daß H die Stärke des äußeren parallelen Magnetfelds ist,
Hq die Stärke des Restmagnetismus der Stahldachplatte
4 ist und Ησ' die Stärke des durch den Kursmeßgeber 1
z . hindurch verlaufenden Magnetfelds ist, dann ergibt sich
die Feldstärke H„■ zu:
,-· — J^1 π + n.o nn — π- + no
b 1 c. Jo JL c.
(π ι _ μ- ι it ι.) ι .- \t ι π )
Da hierbei die Permeabilität der Stahldachplatte 4 hoch
ist (ungefähr 10ü-fach), ist K ' ein Wert, der im wesentlichen
nur von der Permeabilität des hochpermeablen Mate-
rials 3 abhängt, wobei die Außenmagnetfeld-Komponente
H1 1 durch K ' H gegeben ist. Andererseits ist K„' ein
Wert, der von der Permeabilität des hochpermeablen Materials 3 und dem Abstand L abhängt, wobei die Restmagnetismus-Komponente
H0' mit K0 1Hn gegeben ist. Wenn das
·
hochpermeable Material 3 aus einer amorphen Legierung
-8- DE 1777
und mit einer Größe von ungefähr dem 4-fachen des Kursmeßgeberii
1 an dem Kursmeßgeber 1 angebracht wurde und
der Abstand L gleich 3 mm war, war das eine Störung verursachende Verhältnis (Nutz/Störverhältnis) der Außen-
^ magnetfeld-Komponente H1 ' zu der Restmagnetismus-Komponente
Hp' = 10,5. Ferner ändern sich sowohl die Außenmagnetfeld-Komponenten
H1 ' und die Restmagnetismus-Komponente
H„' nicht wesentlich mit einer Steigerung des
Abstands L, so daß es möglich ist, unabhängig von dem '" Abstand L ein im wesentlichen konstantes Nutz/Störverhältnis
zu erzielen.
Die Fig. 4 ist ν ine schematische Darstellung eines dritten
Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, bei dem an
die Innoriisoito des Fahrzeug nnenraums A ein Material
6 (wie beispielsweise Siliciumstahl oder kohlenstoffarrmer
Stahl) aufgebracht ist, das keiner magnetischen Sättigung durch den Erdmagnetismus unterliegt und das im
Vergleich zu der ein erstes magnetisches Teil bildenden
Stahldachplatte 4 eine hohe Permeabilität hat; der Kursmeßgeber 1 ist in einem Abstand L an der inneren Seite
des Materials 6 angebracht. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Beispiel insofern,
als bei dem ersten Ausführungsbeispiel zwischen 25
den Kursmeßgeber und das mit einem Restmagnetismus behaftete
erste magnetische Teil das hochpermeable Material eingesetzt, ist, während bei dem dritten Ausführunj^ibe
i up ie 1 zwischen den Kurumeßgeber und das erste
magnetische Teil das Permeabilitäts-Material bzw. zweite 30
magnetische Teil gesetzt ist, das das erste magnetische Teil magnetisch abschirmt und keiner Sättigung durch
den Erdmagnetismus unterliegt. Ferner ist Wärmeisoliermaterial wie beim erstenAusführungsbeispiel zwischen der Stahldachplatte
4 und dem Fahrzeuginnenraum A angebracht und dazwischen der Kursmeßgeber 1 angeordnet. Das Meßsignal
des Kursmeßgebers 1 wird an die innerhalb des Fahrzeug-
(j α 0 α
ό »se
O
9
9
*·«ββ
-9- DE 1777
innenraums A angeordnete SignalVerarbeitungsschaltung
5 abgogebrjn, ho daß day signal, verarbu i IpL und die Fahrzeug-Kursrichtung
ermittelt wird.
Wenn H die Stärke des äußeren parallelen Magnetfelds ist und H„ die Stärke der Remanenz bzw. des Restmagne-
tismus der Stahldachplatte 4 ist, dann ergibt sich die
Stärke H„ des durch den Kursmeßgeber 1 hindurch verlaufenden
Magnetfelds zu:
10
10
HL = K1H + K0Hn = H1 + H„
ο i c. ti 1 c.
ο i c. ti 1 c.
Hierbei ist K1 ein Wert, der von der Permeabilität der
Stahldachplatte 4 bzw. des perrneablen Materials 6 sowie dem Abstand L abhängt, wobei die Außenmagnetfeld-Komponente
H. durch K1H gegeben ist. Ferner ist K~ ein Wert,
der von der Permeabilität des permeablen Materials 6 und dem Abstand L abhängt, wobei die Restmagnetismus-Komponente
Hp mit KpH gegeben ist.
Wenn der Abstand L zu -5 mm gewählt wurde, war das die
Störung verursachende Verhältnis (Nutz/Störverhältnis) der Außenmagnetfeld-Komponente H1 zu der Restrnagnetismus-Komponente
H0 gleich 0,89, wenn das permeable Material b nicht, cingnfi'igt wurde; wonn dagegen s'cmaB uvr
Darstellung in.der Fig. 4 das permeable Material 6 aus Silic iurnstahl (S12, 0,35 min Dicke) in einer Größe von
ungefähr dem 4-fachen des Kursmeßgebers 1 eingefügt wurde, war das sich ergebende Nutz/Störverhältnis gleich
2,6, was eine Verbesserung um ungefähr das 3-fache darstellt. Wenn ferner auf die gleiche Weise wie das SiIiciumstahl
ein permeables Material 6 aus kohlenstoffarmen Stahl (SlOC, 0,6 mm Dicke) verwendet wurde, war das sich
-10- DE 1777
ergebende Nutz/Störverhältnis gleich 4,03, was eine Verbesserung
auf ungefähr das 4,5-fache darstellt.
Wenn andereren i t;j der Abstand L zwischen dem Kursmeßgeb.er
1 und der Stahldachplatte 4 vergrößert wurde, hat sich die Rontmagnetismus-Komponente ?i„ nicht sehr verändert,
jedoch die Außenmagnetfeld-Komponente H1 gesteigert. Damit war bei einem gewählten Abstand L von 20
mm das sich ergebende Nutz/Störverhältnis ohne dem permeablen Material 6 gleich 1,4 , während das Nutz/Störverhältnis
bei Verwendung des permeablen Materials 6 aus Siliciumstahl gleich 4,5 v/ar und bei Verwendung des
perineablen Materials 6 aus kohlenstoffarmem Stahl "gleich
6,3 war; dadurch ergibt sich eine Verbesserung des Verhältnisses auf das 3,3-fache bzw. das 4,6-fache.
Die Ernii. tt lungnergebni sse von eicht Kursrichtungen mittels
der Signalverarbeitungsschaltung 5 haben gezeigt,
daß bei einem Abstand L von 5 mm ohne Verwendung des permeablen Materials 6 der Kursanzeigefehler 40,5 betragen
hat; demgegenüber war der Fehler bei Verwendung von permeablem Material 6 aus Siliciumstahl gleich 11°
und bei Verwendung eines permeablen Materials 6 aus koh-25
lenstoffarmem Stahl gleich 11,5°; damit wurde der Kursanzeigefehler
auf ungefähr ein Viertel verringert. Ferner betrug der auf die Drehrichtung des Kursmeßgebers
1 bzw. die Hysterese zurückzuführende Fehler in beiden Fällen ungefähr 2 . Wenn ein. Perrneabi litäts-Material
b aus einer (einer magnetischen Sättigung durch das Erd-
magnetfeld unterliegenden) hochpermeablen amorphen Legierung
verwendet wurde, waren der sich ergebende Kursanzeigefehler und 'die Hysterese jeweils 9° bzw. 15,5°.
Es ist somit ersichtlich, daß der Kursanzeigefehler mit einer Steigerung der Permeabilität abnimmt, jedoch die
Neigung zu einer magnetischen Sättigung mit einer Steigerung der Permeabilität zunimmt; falls daher durch den
« β φ
-11- DE 1777
Erdmagnetismus eine magnetische Sättigung hervorgerufen
wird, wird eine auf die Drehrichtung dot; Kursineßgebers
1 zurückzuführende Hy»te rono verursacht.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß zur weitmöglichsten
Verringerung des Kursanzeigefehlers und der Hysterese das permeable Material 6 vorteilhaft aus einem
Material besteht, das im Vergleich zu der Stahldachplatte 4 des Fahrzeugs 2 eine möglichst hohe Permeabilität
hat und das keiner magnetischen Sättigung unterliegt, wie beispielsweise Siliciumstahl oder kohlenstoffarmer
Stahl.
In der Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Kursermittlungsvorrichtung
gezeigt, die eine Abwandlung, dors drittem Ausführungr-bo i spiels
darstellt. Bei diesem vierten Auüführungsbeispie 1
ist das permeable Material (i an dem Kursmoßgeber 1 angebracht, welcher seinerseits in einem Abstand L von der
Stahldachplatte 4 des Fahrzeugs 2 im Fahrzeuginnenraum A angebracht ist. Es ist ersichtlich, daß durch dieses
Anbringen des permeablen Materials 6 an dem Kursnießgeber 1 die Ausbildung dieser Teile zu einer Fühler- bzw. Meßgebereinheit
ermöglicht ist und auch die gleiche Wirkung wie im Falle des Anbringens des permeablen Materials
6 an der Stahldachplatte 4 erzielbar ist.
Eine Kursermittlungsvorrichtung der Ausfuhrung, die in
dein Dach eine« Fahrzeug;,; mit einem magnet iuehen To-.il
(einem Stahlgehäuse) angebracht ist, das einen Restmagnetismus
halten kann, und die einen nahe dem magnetischen Teil angeordneten Richtungs- bzw. Kursmeßgeber
aufweist, ermittelt den Erdmagnetismus und erfaßt damit „j. die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs bzw. bewegbaren Objekts;
die Vorrichtung v/eist ein permeable?! Teil auf,
-12- ■ DE 1777
das zwischen dem magnetischen Teil und dem Kursmeßgeber
angeordnet ist, so daß die Auswirkung des Restmagnetismus des magnetischen Teils auf die Erfassung des Erdmagnetismus
mittels des Kursmeßgebers verringert ist.
Leerseite
Claims (9)
- 9 «9.—-.„— m, s-^/%n„, ,»,_ _ Mi '.„_: „" „ „··, : PaTeritähwäTie ufiu•DTKE - DÜHUNG "IJVfNNE :_:^ :>#: /u Vertreter beim EPAP Dipl.-Ing. H.TiedtkeELLMANN Dipl.-Chem. G. BühlingDipl.-Ing. R. Kinne
Dipl.-Ing. R Grupe
Dipl.-Ing. B. PellmannBavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2Tel.: 089-539653Telex: 5-24 845 tipatcable: Germaniapatent München22 .Dezember 1981DE 1777
case A5865-02 SokenPatentansprüche1 j Kursermittlungsvorrichtung, mit der der Erdmagnetismus erfaßt wird, um dadurch eine Vorwärtsrichtung eines bewegbaren Objekts zu ermitteln, dan π in mannet ischer. Teil enthalt, wo Lohe:,, einen Her. Lmap.tio L i tjinuü haben kann, gekennzeichnet durch einen nahe dem magnetischen Teil (4) angeordneten Kursmeßgeber (1) zur Erfassung des Erdmagnetismus und ein zwischen dem magnetischen Teil und dem Kursmeßgeber angeordnetes Permeabilitäts-Teil (3;6). - 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Permeabilitäts-Teil (3) ein Teil hoher Permeabilität int.
- ;i. Vorrichtung nach Anspruch y, dadurch r,i:konu>'.o i chnet, daß das Teil (3) hoher Permeabilität an dem magnetischen Teil (4) angebracht ist und der Kursrneßgeber (1) in Abstand von dem magnetischen Teil angeordnet ist (Fig.2). ■
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (3) hoher Permeabilität in AbstandVI/22Deutsche Sank [Münchenl KU* 51/6J 070 Dtnsdnor Bank (Minchonl «to 39'ΐί· '44 Poslschcrk ίMünchen! KlO 6/Π-43-804-2- DE 1777von dem magnetischen Teil (4) angeordnet und an dem : Meßkursgeber (1) angebracht ist (Fig.3). '
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- inet, daß das Permeabilitäts-Teil (6) ein zweites magneti- ·sches Teil ist, das den Restmagnetismus des ersten magne- Itischen Teils (4) magnetisch abschirmt und daß durch |;den Erdmagnetismus magnetisch nicht sättigbar ist. |
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- jiH't-, daß dar. i'.woile niagiu1 L i .".clic· Toil (0) t; ] nc tib'heru -Permeabilität als das mit dem Restmagnetismus behaftete '.■erste magnetische Teil (4) hat. . Γ
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurchgekennzeichnet, daß das zweite magnetische Teil (6) ;.' an dem ersten magnetischen Teil (4) angebracht ist und ': der Kursmeßgeber (1) in Abstand von dem zweiten magnetischen Teil angeordnet ist (Fig.4). tI
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch [·[',^kennzeichnet, daß das zweite magnetische Teil (6) Γin Abstand von dem ersten magnetischen Teil (4) angeord- I.nut und an tlein Kursmeßgeber (l) angebracht ist (Fig. '"5). ' -
- 9..Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü- jehe, dadurch gekennzeichnet, daß das Permeabilitäts-Teil \(3; 6) aus einem Material besteht, das aus amorpher Legie- ·;rung, Permalloy, Siliciumstahl oder kohlenstoffarmem jStahl gewählt ist. " i
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JP6182681A JPS57175208A (en) | 1981-04-22 | 1981-04-22 | Azimuth detecting device |
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DE3150872A1 true DE3150872A1 (de) | 1982-07-08 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|---|
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Citations (1)
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DE2929504A1 (de) * | 1978-07-21 | 1980-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | Richtungsweiservorrichtung |
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---|---|---|---|---|
US4091543A (en) * | 1976-06-17 | 1978-05-30 | The Laitram Corporation | Automatic magnetic compass correction |
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1981
- 1981-12-22 DE DE3150872A patent/DE3150872C2/de not_active Expired
- 1981-12-24 US US06/334,378 patent/US4523386A/en not_active Expired - Fee Related
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DE-B.: Lexikon der Physik,(Herausgeber: Hermann Franke) 3. Aufl., Franckh'sche Verlagsbuch- handlung Stuttgart, 1969, S. 11 u. 12 * |
F. Kohlrausch: Praktische Physik, Bd. 2, 21. Aufl., B. G. Teubner Verlagsgesellschaft Stuttgart, 1962, S. 205 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4523386A (en) | 1985-06-18 |
DE3150872C2 (de) | 1987-03-12 |
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