• Elektronik pusula. Elektronik pusula nedir ve nasıl çalışır? Turizm için en iyi pusula

    Elektronik pusula Gemilere, yatlara göre bazı avantajları olduğu için kullanılır. Başlıca avantajları, cihazın "gerçek Kuzey"i araması ve geminin metal gövdesinin manyetik etkisine maruz kalmamasıdır. Bilinmeyen alanlarda gezinmek için elektronik pusula kullanışlıdır.

    Bilgi elektronik olarak iletilebilir ve dijital olarak görüntülenebilir. Elektronik pusuladan alınan veriler pusula tekrarlayıcıları tarafından dağıtılır. Elektronik pusula tekrarlayıcıları ise bir navigatör için analog veya dijital ekran sağlayabilir ve diğer elektronik ekipmanlara veri sağlayabilir. Geminin elektronik pusula bilgisine bağlı olan en önemli denizcilik ekipmanı ve'dir.

    Cihaz, yönü belirlemek için GPS sinyallerini kullanabilir veya kullanmayabilir. Bu işlevin yanı sıra elektronik pusulalar ek özelliklerle donatılmıştır (örneğin, harici bir ekrana bağlanma). Cihazlar çeşitli gemi ekipmanlarıyla (ve diğerleri) uyumludur. Planlı Bakım: Modern bir elektronik pusula herhangi bir periyodik bakım gerektirmez.

    Elektronik pusula satın almak istiyorsanız şirketin yöneticilerinden tavsiye alabilirsiniz. "Marinek" Web sitesinde listelenen telefon numaralarını kullanarak veya pusulaların özelliklerini öğrenin: .

    Görünürde hiçbir yer işaretinin bulunmadığı, bilmediğiniz bir alanda avlanmaya gittiğinizde, bölgenin haritasını içeren bir pusula almalısınız. Dağlarda bozkır ve tundrada bu tür önlemlere ihtiyaç vardır. Karanlık bir gecede, sisli bir günde veya kar fırtınasında pusula olmadan yapamazsınız.

    Orada ne var

    Pusula, alışılmadık arazilerde gezinmek için kullanılabilecek bir cihazdır.

    Pusulalar:

    • manyetik;
    • sıvı;
    • elektronik.

    Sıvı

    Tüm manyetik olanlar arasında en doğru olanı sıvı pusuladır. Tipik basit bir versiyonda, alüminyum veya bronz bir kartuşun dikey eksene sabitlendiği, suyla dolu bir "kazan" gibi görünür. Kartın farklı taraflarında mıknatıslar bulunur.

    Bu tür cihazlarda sıvı, iğneyi sabit bir pozisyonda stabilize eder; iğne, okumaların doğru bir şekilde belirlenmesine yardımcı olur.

    Tablet

    Böyle bir cihaz bir tablet şeklinde sunulur; mıknatıslanmış bir ok içeren yuvarlak bir şişe içerir. Tablet pusulası, ölçeğin kolay görüntülenmesi için bir büyüteçle donatılmıştır. Kapsül içindeki özel bir sıvı, hızlı hareket sırasında okun stabilitesini sağlar.

    Temel modeller

    Yeni başlayan turistler için tasarlandı, gerekli tüm bileşenlere sahipler, ancak aynaları veya sapma ayarları yok.

    Çok fonksiyonlu

    Ayna, büyüteç ve diğer ek özelliklerle donatılmıştır. Rotalardan uzakta, taşrada düzenli yürüyüşler için uygundur.

    Manyetik

    Ana yönleri belirleyebileceğiniz çeşitli cihaz türleri vardır.

    Mekanik

    Sıradan bir turist olabilir. Bu tür pusulanın, manyetik alanın en güçlü olduğu kuzeyi gösteren bir iğne üzerinde kırmızı uçlu bir iğnesi vardır. Basit bir manyetik cihazla birlikte bir harita kullanarak çeşitli nesnelerin konumunu daha doğru bir şekilde belirleyebilirsiniz.

    Ordu için

    Büyüteç merceği ve nişan cihazı ile normalden farklıdır. Böyle bir cihazla tarladaki yolun yönünü daha doğru bir şekilde belirleyebilirsiniz.

    Jeolojik

    Bu cihazda yön ölçeği bölmeleri saat yönünün tersine yerleştirilmiştir. Kaya katmanlarının geliş açılarını belirlemek için bir klinometre ve bir yarım kol ile donatılmıştır.

    higroskopik

    Uçaklara ve nehir gemilerine higroskopik bir pusula yerleştirilmiştir. Bir jiroskopla donatılmıştır, bu cihaz sayesinde manyetik kutbu değil gerçek kutbu işaret eder. Bu cihaz stabil olduğundan sallanma sırasında yönü daha doğru gösterir.

    Astronomik

    Bu görünüm, yıldızlara ve armatürlere göre ana yönleri belirlemenizi sağlar. Cihazın dezavantajı gün içerisinde kullanılamamasıdır.

    Oryantiring için

    Sporcular hangi pusulayı seçmeli? Manyetik pusula kullanabilmeli ve topografik haritayı anlayabilmelidirler.

    Bu nedenle, bir oryantiring pusulasının aşağıdaki gibi yüksek performans özelliklerine sahip olması gerekir:

    • manyetik iğnenin kurulum hızı ve hızı;
    • sporcuların hızlı hareketi sırasında okun stabilitesi;
    • cihazın elde sabit bir şekilde tutulması için kullanım kolaylığı;
    • küçük boyutlu ve hafif.

    Elektronik pusulalar mıknatıslanmış sensörler temelinde çalışır ve istenilen koordinatların aranması sırasında uydu navigasyon sistemine dahil edilir. Yalnızca profesyonellere yöneliktir; esas olarak askeri personel ve kolluk kuvvetlerinin temsilcileri tarafından kullanılırlar.

    Yerine ve amacına bağlı olarak bu tip elektronik navigasyon cihazları kullanılmaktadır.

    Radyo dalgaları yayan bir nesnenin yönünü belirtir. Havacılar tarafından uçuş sırasında uzayda gezinmek için kullanılır.

    Mıknatıslanmış bir işaretçiye sahip olmaması nedeniyle mekanik turistten farklıdır. Pusula, elektronik devreleri kullanarak ana yönleri belirler. Zamanı gösterir ve içinde çeşitli ek programlar, hatta videolar bulunur.

    GPS ve GLONASS

    Bu navigatörler elektronik bir sistem kullanarak çalışır; tam konumu ve yönü belirlemek için çeşitli uydulardan sinyaller alırlar.

    GPS alıcıları yüksek kaliteli yön bulma cihazları olarak kabul edilir ve neredeyse her zaman elektronik bir pusula ile donatılmıştır. Ancak GPS navigatörleri, en gerekli anda bitebilecek bir pil olmadan çalışamaz. Bu nedenle yürüyüş sırasında manyetik pusula veya bir dizi yedek pil olmadan yapamazsınız.

    GPS alıcıları, manyetik pusulalardan farklı olarak şu avantaja sahiptir: karlı günlerde ve sisli havalarda görünür yer işaretleri olmadan mevcut konumu tahmin edebilirler. Bir GPS cihazıyla, bir engelden kaçınırken istediğiniz yönü kolayca ayarlayabilir ve pusulayı değişen rota çizgisi boyunca yeniden ayarlayabilirsiniz.

    Seçim kriterleri

    Pusula seçimi amaca bağlıdır: avcılık, yürüyüş veya oryantiring için satın alırsınız. Farklı durumlarda kullanılabilmesi için bir pusula modeli seçilmesi önerilir: yürüyüş gezileri ve oryantiring yarışmaları sırasında.

    Yürüyüşçüler ve bisikletçiler için en iyi pusula nedir?

    Seçim yaparken bazı nüanslara dikkat etmeniz gerekir:

    • Derece bölmeli ve cetvelli klasik pusula modelleri yürüyüş gezileri için uygundur.
    • Turistler sıklıkla derece hesaplamaları ve azimut hesaplamaları kullanırlar, bu nedenle yürüyüş sırasında pusulada bir cetvele ve derece kadranına ihtiyaç duyarlar.
    • Bisikletçiler için daha kabul edilebilir bir seçenek, pilleri çabuk bitmesine rağmen GPS navigatörüdür. Bu nedenle bisikletçilerin yanlarında klasik bir pusula almaları gerekecek.
    • Hava yolculuğu için elektronik navigatörler tercih edilmelidir, çünkü bunlar çok işlevlidir ve bunları hem yüksekliği hem de basıncı belirlemek için kullanabilirsiniz.

    En iyi modellerin gözden geçirilmesi

    Turistler için kaliteli ekipmanlar İsveç şirketi Silva ve Fin şirketi Suunto tarafından üretiliyor.

    Her arazide kullanıma uygun, Spectra sistemi ile donatılmış, oryantiring için klasik bir profesyonel cihazdır, cihazın oku düz ve geniştir, okumaları hızlı bir şekilde okumak için uygundur.

    Aşağıdaki özelliklerde farklılık gösterir:

    1. Güçlü bir mıknatıs sayesinde alet iğnesi hızla sakinleşir.
    2. Net işaretlere sahip şeffaf taban plakası
    3. Elinize yerleştirmek güvenlidir.
    4. Silva 6 Nor Spectra Right sağ elle de tutulabilir.

    Suunto M-9 bilek modeli kullanışlı ve çok işlevlidir.

    Turistler onu küçük boyutu ve hafifliği ve ayrıca yön belirleme doğruluğu nedeniyle seçiyor. Bilek cihazı su altında da kullanılabiliyor.

    İyi bir Amerikan yapımı cihaz, saha koşullarında kullanıma en güvenilir ve uygun olarak kabul edilir.

    Alüminyum gövde özellikle dayanıklı ve su geçirmezdir. Cihaz, yön belirlemenin artan doğruluğu ile karakterize edilir.

    Pusula ile nasıl gezinilir

    Peki yapmanız gerekenler:

    1. Öncelikle geri dönmeniz gereken bir yer işareti belirlemeniz gerekir; örneğin bu bir ağaç olabilir.
    2. Yönlendirme, özel bir kilide basılarak ve manyetik iğnenin serbest bırakılmasıyla başlar.
    3. Cihazı alıp yatay olarak avucunuza yerleştirdikten sonra mavi okun ölçeğin 0 derecesine gelmesini beklemeniz, ardından kapağı çevirerek yuvası kendinize ve arpacık nesneye doğru olacak şekilde takmanız gerekir.
    4. Hareket yönünü seçtikten sonra onu düzeltmeli ve "azimut" adı verilen açının değerini hatırlamalısınız.
    5. Yönü sürekli kontrol ederek hareket etmeye başlamanız gerekir.
    6. Hareketin son noktasına ulaştıktan sonra kendi ekseni etrafında dönmelisiniz. Bu, kendi ekseni etrafında 180 derecelik bir dönüş yapıldığı anlamına gelir. Meğer rotanın başlangıç ​​noktasına dönmüşüz.

    Turistler ve gezginlerin yanı sıra avcılar da kendilerini her an yabancı yerlerde bulabilir ve daha sonraki hareketlerinin yönünü kaybedebilir. Bu gibi durumlarda pusula, konumu hızlı bir şekilde belirleyebilir.

    Ancak bir pusula seçmeden önce türlerini, özelliklerini, kime ve hangi amaçlara yönelik olduklarını incelemeniz gerekir.

    Video

    Videomuzdan ormanda pusulanın nasıl kullanılacağını öğreneceksiniz.

    Tünaydın. İçerik oluşturucular sıklıkla cep telefonlarına bir pusula yerleştirir. Ancak tüm akıllı telefon kullanıcılarının bunun ne olduğu ve neden gerekli olduğu hakkında hiçbir fikri yok. Bu nedenle bu yazımızda bu telefon programına daha yakından bakmaya çalışacağız ve eğer cihazınızda yoksa nasıl indireceğinize bakacağız.

    Ne tür pusulalar var?

    Pusulanın ne olduğunu hepimiz okulumuzun coğrafya dersinden hatırlıyoruz. Ancak gelin bu konuyu daha derinlemesine inceleyelim. İnsanlar kutupların nerede olduğunu anlamalarını sağlayan çeşitli cihazlar bulmuşlardır. Bu konudaki asıl şey kuzeyin nerede olduğunu anlamaktır. Daha sonra kuzey kutbunun yerini bilerek diğer ışık yönlerinin nerede olduğunu öğrenebilirsiniz. buna neden ihtiyacımız var? Bölgede kaybolmamak için. Örneğin ormanda, tarlada veya denizde yattayken.

    Örneğin, elinizde sıradan bir iğne varken ormandaki direkleri nasıl belirleyeceğinizi biliyor musunuz? Küçük bir iğneyi dikkatlice bir su filminin üzerine yerleştirmeniz gerekir (suyun yüzeyinde ince bir film vardır; çıyanlar bunun üzerinde koşar) veya onu bir bitkinin küçük bir yaprağının üzerine yerleştirebilirsiniz (veya küçük kağıt).

    Yaprağın kendisini porselen (plastik) bir tabakta (veya ormandaysanız bir su birikintisinde) dikkatlice suyun üzerine yerleştirin. Yani iğnenin bir ucu kuzey, diğer ucu güney yönünü alacaktır. Her şey çok basit. Bunu neden söyledim? Eğer bilmediğiniz bir bölgedeyseniz ve kenarların yönlerini bilmiyorsanız bu yöntem size çok yardımcı olabilir. Pusulanız yok ama küçük bir su birikintisi ve sıradan bir iğne var! Tek yapmanız gereken iğnenin hangi ucunun kuzeyi gösterdiğini bulmak!

    Pusula türleri

    Manyetik - okuldan tanıdık bir pusula. Özü, manyetik alana dayalı olarak manyetik kuzey kutbunu belirlemekten ibarettir. Ayrıca cihazın ölçeğine göre dünyanın geri kalan kısımları kolaylıkla belirlenebiliyor.

    Takması zevkli çok güzel pusulalar var. Örneğin, güzel bir Eyeskey Professional pusulası satın alın

    burada yapabilirsin. Kargo ücretsizdir ve birçok seçenek mevcuttur. Resimdeki arkadaşıma doğum günü hediyesi olarak verdim. Kendisi hevesli bir balıkçıdır. Pusuladan çok memnundu.

    Elektromanyetik

    İşinin özü, cihazın uzaydaki hareketinden dolayı bir alan yaratmaktır. Gemiler, uçaklar ve diğer mekanizmalar gibi çeşitli araçlara kurulur. Pusulanın çalışmaya başlayabilmesi için tek bir şart vardır: Bu mekanizmanın hareketi gereklidir. Hareket olmadan elektrik görünmeyecek ve değeri cihazda gerekli verileri göstermeyecektir.

    Dijital pusula

    Eylemi, olağan klasik olanın bir varyasyonuna benzer. Aradaki fark, bir iğneye sahip olmaması, ancak manyetik alan kullanan bir sensöre sahip olmasıdır. Sensörden gelen veriler kadrana gider. Bu tür pusulaların çoğu zaman başka özellikleri de vardır. Çoğu zaman bu tür cihazlar adımları ve kan basıncını ölçebilir. Barometre, saat vb. olarak çalışabilir. Dezavantajı ise pilin şarjının bitmesidir.

    Örneğin ekran görüntüsündeki aynı zamanda bir barometredir. Bununla ilgili daha fazlasını bağlantıdan okuyun...

    Radyo pusulası

    Bu pusula türü manyetik alana ihtiyaç duymaz. Çünkü veriler doğrudan özel kulelerden geliyor. Daha önce benzer bir mekanizma uçaklarda sıklıkla kullanılıyordu. Ancak son zamanlarda radyo dalgalarının bozulmasından kaynaklanan bilgi farklılıkları oldukça yaygın hale geldiğinden, giderek daha fazla terk ediliyorlar.

    Uydu

    Adından da anlaşılacağı gibi özel uydulardan veri alıyor. İlginç olan, bu tür pusulaların yönü manyetik kutuplara değil, gerçek coğrafi kutuplara göstermesidir. Başka bir deyişle en doğru olanıdır. Ancak dezavantajları da var. Kötü havalarda bilgiler bozulabilir. Ayrıca bir kişi yeraltındaysa bilgiler doğru olmayabilir.

    Telefonlara ve çeşitli tabletlere yerleştirilmiş olan, dijital pusulalarla birlikte bu tür pusulalardır. Sinyalleri doğrudan uydulardan alırlar. Günümüzde çoğu akıllı telefonda varsayılan olarak bu tür yerleşik bir pusula bulunmaktadır. Yani çeşitli servislerden indirmenize gerek yok. Sadece ayarlara gidin ve bu işlevi etkinleştirin.

    Ayrıca, bu pusula genellikle telefondaki navigatörle ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Cep telefonunuzda bir navigatörünüz varsa, elbette bir de pusula vardır.

    Telefonunuzda bu program yoksa pusulayı play.google.com adresinden ücretsiz olarak indirebilirsiniz. Resimde Pusula Galaksisi'ni görüyorsunuz.

    Bu modelden memnun değilseniz aynı sayfada telefon pusulası için başka seçenekler de var. En çok beğendiğinizi seçin.

    Önemli:— Hangi telefon modeline sahip olduğunuzu bilmiyorum. Ancak pusulanın telefonunuzda çalışması için gadget'ınızda manyetik sensör işlevinin kurulu olması gerekir. Orada değilse, GPS coğrafi konumuna bağlanmanız gerekir. Veya başka bir deyişle manyetik bir jiroskop bağlayın. Tabii telefon modeliniz buna izin veriyorsa, bunu talimatlarından öğrenebilirsiniz. İyi şanlar!

    Robotuna elektronik pusula takmayı deneyen herkes şu soruyu sormuştur: Aslında bu cihazdan kuzeyi işaret edecek bir tür sanal ok nasıl elde edilebilir? En popüler HMC5883L sensörünü Arduino'ya bağlarsak, döndürüldüğünde garip davranan bir sayı akışı elde ederiz. Bu verilerle ne yapmalı? Bunu anlamaya çalışalım, çünkü pusula olmadan robotun tam navigasyonu imkansızdır.
    Öncelikle pusula olarak adlandırılan cihaz aslında bir manyetometredir. Manyetometre, manyetik alanın gücünü ölçen bir cihazdır. Tüm modern elektronik manyetometreler MEMS teknolojisi kullanılarak üretilir ve aynı anda üç dikey eksen boyunca ölçüm yapılmasına olanak tanır. Yani cihazın ürettiği sayı akışı aslında manyetik alanın manyetometrenin koordinat sistemindeki üç eksene yansımasıdır. Konumlandırma ve navigasyon için kullanılan diğer cihazlar aynı veri formatına sahiptir: ivmeölçer ve jirotakometre (jiroskop olarak da bilinir). Şekil pusulanın ekvatorda dünyanın yüzeyine yatay olarak yerleştirildiği basit bir durumu göstermektedir. Kırmızı ok Kuzey Kutbu'na doğru yönü gösterir. Noktalı çizgiler bu okun karşılık gelen eksenlere izdüşümlerini gösterir. Öyle görünüyor ki bu! Bir bacak karşı açının tanjantına eşittir. Yön açısını elde etmek için bacakların oranının arktanjantını almanız gerekir: H = atanan(X/Y) Bu basit hesaplamaları yaparsak aslında bir sonuç elde ederiz. Hala doğru cevabı alamamamız çok üzücü çünkü birçok faktörü hesaba katmadık:

    1. Dış etkenler nedeniyle Dünya'nın manyetik alan vektörünün yer değiştirmesi ve bozulması.
    2. Pitch ve roll'un pusula okumalarına etkisi.
    3. Coğrafi ve manyetik kutuplar arasındaki fark manyetik sapmadır.
    Bu yazıda bu sorunları inceleyeceğiz ve bunları çözmenin yollarını bulacağız. Ama önce manyetometre okumalarına kendi gözlerimizle bakalım. Bunu yapabilmek için onları bir şekilde görselleştirmemiz gerekiyor.

    1. Manyetometre okumalarının görselleştirilmesi

    Bildiğimiz gibi bir resim bin kelimeye bedeldir. Bu nedenle, daha fazla netlik sağlamak amacıyla manyetometre okumalarını görselleştirmek için bir 3D düzenleyici kullanacağız. Bu amaçlar için SketchUp'ı "bulut" eklentisiyle kullanabilirsiniz (http://rhin.crai.archi.fr/rld/plugin_details.php?id=678) Bu eklenti, bir görünüm dosyasından nokta dizileri yüklemenize olanak tanır SketchUp'a: 212 -321 -515 211 -320 -515 209 -318 -514 213 -319 -516 Sınırlayıcı sekme, boşluk, noktalı virgül vb. olabilir. Bütün bunlar eklenti ayarlarında belirtilmiştir. Orada ayrıca tüm noktaları üçgenlerle yapıştırmayı da isteyebilirsiniz ki bu bizim durumumuzda gerekli değildir. Manyetometre okumalarını kaydetmenin en kolay yolu, bunları bir COM bağlantı noktası aracılığıyla kişisel bir bilgisayara seri bağlantı noktası monitörüne aktarmak ve ardından bir metin dosyasına kaydetmektir. İkinci yöntem ise Arduino'ya bir SD kart bağlamak ve manyetometre verilerini SD karttaki bir dosyaya yazmaktır. Verileri kaydetme ve SketchUp'a aktarma işlemlerini hallettikten sonra şimdi bir deney yapmaya çalışalım. Manyetometreyi Z ekseni etrafında döndüreceğiz ve bu seferki kontrol programı her 100 ms'de bir sensör okumalarını kaydedecek. Toplam 500 puan kaydedilecektir. Bu deneyin sonucu aşağıda gösterilmektedir:
    Bu çizime bakarak ne söyleyebilirsiniz? İlk olarak, Z ekseninin gerçekten sabitlendiğini görebilirsiniz; tüm noktalar aşağı yukarı XY düzleminde yer almaktadır. İkincisi, XY düzlemi hafif eğik, bu da masamın eğikliğinden ya da Dünya'nın manyetik alanının eğikliğinden kaynaklanıyor olabilir :) Şimdi aynı resme yukarıdan bakalım:
    Gözünüze çarpan ilk şey, koordinatların merkezinin, belirtilen dairenin merkezinde olmamasıdır! Büyük olasılıkla, ölçülen manyetik alan bir şey tarafından "yana kaydırılır". Üstelik bu "bir şey", Dünya'nın doğal alanından daha yüksek bir gerilime sahiptir. İkinci gözlem ise dairenin yüksekliğinin biraz uzamış olması, bu da aşağıda bahsedeceğimiz daha ciddi sorunlara işaret ediyor. Pusulayı tüm eksenler etrafında aynı anda döndürürseniz ne olur? Doğru, sonuç bir daire değil, bir küredir (daha doğrusu bir küremsi). Sonunda bulduğum alan bu:
    Kürenin ana 500 noktasına ek olarak her biri 500 puanlık üç dizi daha eklendi. Eklenen nokta gruplarının her biri manyetometrenin sabit bir eksen etrafında döndürülmesinden sorumludur. Böylece cihazın Z ekseni etrafında döndürülmesiyle alt daire elde edilir. Sağdaki daire ise Y ekseni etrafında döndürülerek elde edilir. Son olarak soldaki yoğun nokta halkası, manyetometrenin X ekseni etrafında döndürülmesinden sorumludur. Bu dairelerin neden ekvator boyunca topu çevrelemediğini aşağıda okuyun.

    2. Manyetik eğim

    Aslında son çizim biraz tuhaf görünebilir. Neden yatay durumda olan sensör Z ekseni boyunca neredeyse maksimum değeri gösteriyor? Cihazı örneğin X ekseni aşağı doğru eğdiğimizde durum tekrarlanır ve tekrar maksimum değeri (sol daire) alırız. Sensörün, sensör aracılığıyla dünyanın yüzeyine doğru yönlendirilen bir alandan sürekli olarak etkilendiği ortaya çıktı! Bunda aslında olağandışı bir şey yok. Dünyanın manyetik alanının bu özelliğine denir. manyetik eğim. Ekvatorda alan dünyaya paralel olarak yönlendirilir. Güney yarımkürede - yerden belirli bir açıyla yukarı doğru. Ve kuzey yarımkürede, daha önce de belirttiğimiz gibi, aşağı doğru. Şimdi resme bakalım.
    Manyetik eğim bizi hiçbir şekilde pusula kullanmaktan alıkoymayacağından bu konuda fazla düşünmeyeceğiz, sadece bu ilginç gerçeği not edelim. Şimdi doğrudan sorunlara geçelim.

    2.1. Manyetik alan bozulması: Sert ve Yumuşak Demir

    Yabancı literatürde manyetik alan bozulmaları genellikle iki gruba ayrılır: Sert Demir ve Yumuşak Demir. Aşağıda bu çarpıklıkların özünü gösteren bir resim bulunmaktadır.
    Sert Demir Sana bir sertifika veriyorum. Dünyanın manyetik alanının yoğunluğu büyük ölçüde ölçüldüğü karasal koordinatlara bağlıdır. Örneğin, Cape Town'da (Güney Afrika) alan yaklaşık 0,256 Gauss'tur ve New York'ta iki kat yüksektir - 0,52 Gauss. Gezegenin tamamında manyetik alan yoğunluğu 0,25 Gauss ile 0,65 Gauss arasında değişiyor. Karşılaştırma için, normal bir buzdolabı mıknatısının alanı 50 Gauss'tur, bu da New York'taki manyetik alandan yüz kat daha büyüktür! Hassas bir manyetometrenin yakınında bu mıknatıslardan biri belirirse kolayca karışabileceği açıktır. Elbette, bir quadcopter üzerinde böyle bir mıknatıs yoktur, ancak anahtarlamalı valf motorlarının çok daha güçlü nadir toprak mıknatıslarının yanı sıra elektronik kontrol devreleri, güç kabloları ve bir pil vardır. Bu tür parazitik manyetik alan kaynaklarına Sert Demir denir. Manyetometreye etki ederek ölçülen değerlere bir miktar yer değiştirme verirler. Bakalım küremizde Sert Demir distorsiyonları var mı? Küre noktalarının XY düzlemine izdüşümü şuna benzer:
    Nokta bulutunun Y ekseni boyunca sola doğru gözle görülür bir kaymaya sahip olduğu görülebilir. Z ekseni boyunca neredeyse hiç yer değiştirme yoktur. Bu tür bozulmaları ortadan kaldırmak çok basittir: cihazdan alınan değerleri ofset miktarı kadar artırmak veya azaltmak yeterlidir. Örneğin, Y ekseni için Sert Demir kalibrasyonu şöyle olacaktır: Ycal_hard = Y - Ybias Nerede Ycal_hard- kalibre edilmiş değer; e- başlangıç ​​değeri; Ybias— yer değiştirme değeri. Ybias'ı hesaplamak için Y'nin maksimum ve minimum değerlerini sabitlememiz ve ardından basit bir ifade kullanmamız gerekir: Ybias = (Ymin-Ymax)/2 — Ymin Nerede Ybias- İstenilen yer değiştirme değeri; Ymin- Y ekseninin minimum değeri; Ymaks— Y ekseninin maksimum değeri. Yumuşak demir Sert Demirden farklı olarak Yumuşak distorsiyon çok daha sinsidir. Yine bu tür etkinin önceden toplanmış veriler üzerinde izini sürelim. Bunun için yukarıdaki resimde yer alan topun aslında bir top olmamasına dikkat edelim. YZ eksenindeki izdüşümünün üst kısmı hafifçe düzleştirilmiş ve hafifçe saat yönünün tersine döndürülmüştür. Bu bozulmalar, sensörün yakınındaki ferromanyetik malzemelerin varlığından kaynaklanır. Bu tür malzemeler quadcopter'in metal çerçevesi, motor muhafazası, kabloları ve hatta metal montaj cıvatalarıdır. Sensör okumalarını belirli bir çarpanla çarpmak, durumu düzleştirmeyle düzeltmeye yardımcı olacaktır: Ycal_soft = Y * Yölçeği Nerede Ycal_hard- kalibre edilmiş değer; e- başlangıç ​​değeri; Y ölçeği- ölçekleme faktörü. Tüm katsayıları bulmak için (X, Y ve Z için), maksimum ve minimum değerler arasındaki en büyük farkın olduğu ekseni tanımlamanız ve ardından aşağıdaki formülü kullanmanız gerekir: Yölçeği = (Amaks-Amin)/(Ymaks-Ymin) Nerede Y ölçeği- Y ekseni boyunca istenen distorsiyon katsayısı; Amax— bazı eksenlerdeki maksimum değer; Amin- bazı eksenlerdeki minimum değer; Ymaks— Y eksenindeki maksimum değer; Ymin- Y eksenindeki minimum değer Kürenin döndürüldüğü ortaya çıkan başka bir problemin çözülmesi biraz daha zordur. Bununla birlikte, bu tür bir bozulmanın genel ölçüm hatasına katkısı oldukça küçüktür ve "manuel" tesviye yöntemini ayrıntılı olarak açıklamayacağız.

    2.2. Otomatik kalibrasyon

    Doğru minimum ve maksimum manyetometre okumalarını manuel olarak elde etmenin kolay bir iş olmadığı söylenmelidir. Bu prosedür için en azından cihazın eksenlerinden birinin sabitlenebileceği özel bir standa ihtiyacınız olacaktır. Otomatik kalibrasyon algoritmasını kullanmak çok daha kolaydır. Bu yöntemin özü, elde edilen noktalar bulutunun bir elipsoid ile yaklaşık olarak belirlenmesidir. Başka bir deyişle, elipsoidin parametrelerini, manyetometre okumalarına dayalı olarak oluşturulan nokta bulutumuzla mümkün olduğunca doğru bir şekilde eşleşecek şekilde seçiyoruz. Bu şekilde seçilen parametrelerden eksenlerin dikleştirilmesi için yer değiştirme değerini, ölçek faktörlerini ve katsayıları elde edebiliriz. İnternette buna uygun çeşitli programlar bulabilirsiniz. Örneğin, MagCal veya başka biri - Magneto. MagCal'den farklı olarak Magneto'da hesaplanan parametreler, ek dönüşümlere gerek kalmadan kullanıma hazır bir biçimde görüntülenir. Kullanacağımız program bu. Programın ana ve tek şekli şuna benzer:
    "Ham manyetik ölçümler" alanında kaynak verileri içeren dosyayı seçin. “Manyetik veya Yerçekimi Alanı Normu” alanına, çıkık noktamızdaki Dünya'nın manyetik alanının değerini girin. Bu parametrenin sanal pusulamızın ibresinin sapma açısını hiçbir şekilde etkilemediğini düşünerek değeri 1 Gauss değerine karşılık gelen 1090 olarak ayarladım. Ardından Kalibre Et düğmesini tıklayın ve şunları elde edin:
    1. Her üç eksen için ofset değerleri: Birleşik önyargı (b);
    2. ve ölçek ve dikleştirme matrisi: Birleşik ölçek faktörleri, yanlış hizalamalar ve yumuşak demir için düzeltme (A-1).
    Sihirli bir matris yardımıyla bulutumuzun düzleşmesini ortadan kaldıracağız ve hafif dönmesini ortadan kaldıracağız. Genel kalibrasyon formülü aşağıdaki gibidir: Vcal = A-1 * (V - Vbias) Nerede Vkal- üç eksen için kalibre edilmiş manyetometre değerlerinin vektörü; A-1- ölçek ve dikleştirme matrisi; Vbias— üç eksen boyunca yer değiştirme vektörü.

    3. Manyetometre eğiminin hesaplanan yöne etkisi

    Sırada iki numaralı sorun var. Yazının başında kuzey ile pusula iğnesi arasındaki açıyı hesaplamaya çalışmıştık. Bunun için basit bir formül işe yarar: H = atanan(Y/X) Nerede H- Pusula ibresinin kuzey yönünden sapma açısı; X, Y- manyetometrenin kalibre edilmiş değerleri. Şimdi X eksenini kesinlikle kuzey yönünde sabitlediğimizi ve sensörü bu eksen etrafında döndürmeye başladığımızı hayal edin (bir rulo veriyoruz). Alanın X eksenine izdüşümünün değişmediği, ancak Y eksenine izdüşümünün değiştiği ortaya çıktı. Formüle göre pusula iğnesi hangi yöne eğildiğimize bağlı olarak ya kuzeybatıyı ya da kuzeydoğuyu gösterecektir. Bu, makalenin başında belirtilen elektronik pusulanın ikinci sorunudur. Geometri sorunun çözülmesine yardımcı olacaktır. Sadece manyetik vektörü eğimölçer tarafından belirlenen koordinat sistemine döndürmemiz gerekiyor. Bunu yapmak için dönüşümlü olarak iki kosinüs matrisini bir vektörle çarpıyoruz: Vcal2 = Ry*Rx*Vcal Nerede Vkal— Sert ve Yumuşak distorsiyonlardan arındırılmış manyetik vektör; Rx Ve Ry— X ve Y eksenleri etrafında dönme matrisleri; Vcal2- dönüş ve eğimin etkisinden arındırılmış manyetik vektör. Denetleyici programına uygun bir formül şöyle görünecektir: Xcal2 = Xcal*cos(aralık) + Ycal*sin(dönme)*sin(aralık) + Zcal*cos(dönme)*sin(aralık) Ycal2 = Ycal*cos(roll) — Zcal*sin(roll) H = atan2(-Ycal2, Xcal2) Nerede rulo Ve saha— X ve Y eksenleri etrafında eğilir; Xcal,Ycal,Zcal- manyetometre vektörü (Vcal); Ycal2, Ycal2- kalibre edilmiş manyetometre değerleri (Zcal2'yi saymıyoruz - buna ihtiyacımız olmayacak); H- kuzey ile pusula iğnesi arasındaki açı. (Atan2'nin kim olduğunu buradan öğrenebilirsiniz: http://en.wikipedia.org/wiki/Atan2)

    3. Coğrafi ve manyetik kutup arasındaki fark

    Pusula iğnesinin kuzey yönünden az çok doğru sapma açısını elde ettikten sonra, başka bir sorunu ortadan kaldırmanın zamanı geldi. Gerçek şu ki, gezegenimizdeki manyetik ve coğrafi kutuplar, ölçümü yaptığımız yere bağlı olarak büyük farklılıklar gösteriyor. Başka bir deyişle, yürüyüş pusulanızın gösterdiği "kuzey", hiç de buzların ve kutup ayılarının olduğu kuzey değildir. Bu farklılıkları dengelemek için sensör okumalarına manyetik sapma adı verilen belirli bir açının eklenmesi (veya çıkarılması) gerekir. Örneğin Yekaterinburg'da manyetik sapma +14 derecelik bir değere sahiptir, bu da ölçülen manyetometre okumalarının aynı 14 derece azaltılması gerektiği anlamına gelir. Koordinatlarınızdaki manyetik sapmayı bulmak için özel bir kaynak kullanabilirsiniz: http://magnetic-declination.com/

    Çözüm

    Son olarak, manyetometreyle gezinmeye yönelik bazı ipuçları.
    1. Kalibrasyonun tam olarak drone'nun gerçek hayatta uçacağı koşullar altında yapılması gerekmektedir.
    2. Manyetometreyi robot gövdesinden bir çubuk üzerinde taşımak daha iyidir. Bu sayede gürültüden daha az etkilenecektir.
    3. Yönü hesaplamak için pusula + jiroskop kombinasyonunu kullanmak daha iyidir. Bu durumda okumaları belirli bir kurala göre (veri birleştirme) karıştırılır.
    4. İlerleme hızı yüksek bir uçaktan bahsediyorsak pusula + jiroskop + GPS kombinasyonunun kullanılması tavsiye edilir.

    Yer bulma ve yol tarifi verme konusunda pek iyi değilim ama harita ve pusula okuyabiliyorum. GPS kullanarak navigasyon bugünlerde çok popüler ve şunu merak ediyor olabilirsiniz: Neden bir pusulaya ihtiyacım var? Yani gadget'ları çok seviyorum ve eğer kendim bir şeyler yapabilirsem böyle bir cihazı kullanmak beni çok daha mutlu eder. Bu yüzden size kendi ellerinizle nasıl pusula yapacağınızı anlatmaya karar verdim.

    LCD'de dijital manyetometrenin eğimini ve dönüş açısını gösteren temel bir fonksiyonla başladım, ancak mikrodenetleyicide çok sayıda kullanılmayan analog ve dijital pin kalmıştı (Arduino uyumlu bir JeonLab mini kullandım). Bu nedenle ona bir dijital sıcaklık sensörü ve ekranın arka ışığının parlaklığını ayarlayan bir fototransistör (tek LED) bağladım.

    Bundan sonra kontrol cihazında hala birkaç boş pin kaldı ve dış mekan termometresi, hırsızlık önleme cihazı vb. gibi ek sensörler ekleme planlarım var.

    Bu kılavuzun başındaki resim, cihazın tamamen monte edilmiş ve aracın dikiz aynasının üzerine monte edilmiş halini göstermektedir. Cihaz kabin içindeki yönü, eğimi ve sıcaklığı gösterir.

    Adım 1: Bileşen Listesi


    • LCD: 16×2 HD44780 LCD (mavi zemin üzerine beyaz metin): Bulması ve satın alması kolay, çok popüler bir ekrandır.
    • JeonLab mini v1.3: Arduino ile uyumlu, düşük maliyetli bir karttır. Piyasada Arduino ile uyumlu birkaç küçük kart var, o yüzden ekranın arkasına gizlenebilecek olanı seçmeniz yeterli.
    • Dijital Pusula: MAG3110 (Ebay'den hazır olarak satın aldım): Birkaç yıl önce başka bir dijital pusula denedim ve çalıştıramadım, ancak bu modelin programlanması kolaydı. Her şey makalenin ilerleyen kısımlarında daha ayrıntılı olarak açıklanacaktır.
    • TMP36 Sıcaklık Sensörü: Digikey web sitesinden teknik özelliklere göz atın. Kullanımı çok kolaydır.
    • LTR-4206E Fototransistör: Diğer IR fototransistörlerin de aynı performansı göstereceğinden eminim.
    • Regülatör 7805: Ne işe yaradığını biliyorsun. Araç şarjı ve voltajı yaklaşık 13,8-14,4V iken kontrol cihazını ve monitörü çalıştırmak için 5V'a ihtiyacımız var.
    • Dirençler ve kapasitörler (şemaya bakın)
    • Araç şarj cihazı için fiş
    • Prototipleme panosu
    • Manyetometre kalibrasyonu için anahtar düğmesi (normalde açık, normalde açık, N.O.)
    • Cihazı takmak için katı bakır tel (1 mm çapında)
    • Kablo bağları

    Adım 2: Cihaz Şeması

    JeonLab mini v1.3 minimum işlevselliğe sahip bir Arduino'dur. Programı indirmek için yalnızca kod indirmek ve seri iletişim için gerekli olan bir USB FTDI arayüzüne ihtiyacınız olacaktır.

    Ekranın bağlanması, Arduino kılavuz sayfasındaki kütüphane belgelerinde iyi bir şekilde açıklanmıştır; kolaylık sağlamak için pin çıkışını değiştirdim. Program kodundaki pinleri de değiştirmeniz gerektiğini unutmayın. Unutulmaması gereken önemli bir nokta, LED ekran arka ışığının anotunun V'ye değil, ekranın arka ışığının parlaklığını kontrol etmenize olanak tanıyan darbe genişlik modülasyonunu (PWM) destekleyen dijital pin 5'e bağlı olmasıdır.

    TMP36 sıcaklık sensörünün üç ayağı vardır - V, sinyal ve GND. Sinyal pinini JeonLab mini'nin analog girişlerinden birine bağladım. Sıcaklığın sensörden nasıl hesaplandığını anlamak için bir sonraki adımda Arduino programına bakın.

    Fototransistörün pozitif ve negatif olmak üzere iki ayağı vardır. Karanlıkta (cihazı şafak vakti test ettim) ve parlak ışıkta (bu durumda hiçbir şeyi ölçmenize gerek yok, çünkü biz ölçüm yaptık) doğru değerleri aldığınız sürece negatif kablo ile GND arasında direnci tutabilirsiniz. zaten maksimum değerleri alacaktır). Bu fototransistör tarafından ölçülen parlaklık, ekranın arka ışık LED'inin parlaklığını ayarlamak için kullanılır.

    Dosyalar

    Adım 3: Ön testler ve ders değerlendirmesi

    Öncelikle ekranı, JeonLab mini'yi ve MAG3110 manyetometreyi bir devre tahtası üzerinde monte edip test ettim. Manyetometrenin üç eksenli bir sensörü var, ancak yaşadığım bölgedeki yollar nispeten pürüzsüz olduğundan, karmaşık formüllerle uğraşmamaya ve yalnızca X ve Y eksenlerinin ATAN'ını kullanarak yön açısını hesaplamaya karar verdim - oldukça işe yarıyor Peki.

    Manyetik alanın gücü ve yönü yerden yere farklılık gösterir. Elektronik bir pusulayı ve haritayı doğru bir şekilde ölçmek için manyetik sapmayı (pusula kuzeyi ile gerçek coğrafi kuzey arasındaki fark) bilmeniz gerekir. Kodumda varyansı çıkarmadım veya eklemedim, ancak bulunduğunuz yerde çok büyükse farkı telafi etmek için ekleyebilirsiniz.

    Ön testlerden X ve Y eksenlerinin kuzeyi ve güneyi temsil edecek maksimum ve minimum değerlerini belirledim ancak değerler açı boyunca eşit şekilde dağılmıyor. Yani merkezi anlam doğuyu ya da batıyı temsil etmemektedir. Bu, bildiğim kadarıyla, yerleşik dengeleme algoritmaları olmadığı sürece, tüm yarı iletken manyetometreler için ortaktır. Yönü doğru (yaklaşık olarak) okumak için, her eksen için (X ve Y) kuzey ve güney değerlerini biliyorsanız, o zaman sadece mevcut değerin farklılıklarının ve X'in ortalamasının ATAN'ını hesaplamanın yeterli olduğunu buldum. ve Y değerleri size yön açısını verecektir (bir sonraki adımdaki Arduino taslağına bakın) ve her şey yolunda gidecektir. Yönü hesaplamanın mükemmel bir yolu değil, ancak onda bir hassasiyetten bahsetmiyoruz. Pusulayı yaklaşık bir hafta arabamda kullandım ve sonuçlar oldukça tatmin ediciydi.

    Adım 4: Arduino Taslağı

    Dosyalar

    Adım 5: Elektronik Bileşenlerin Montajı




    Adım 6: Tel çerçevenin montajı







    Devamını oku: