Индукционный магнитный компас

Индукционный метод определения направления магнитного поля земли позволяет обойтись без картушки с ее магнитной системой. Для пояснения идеи индукционного метода рассмот­рим индукционный элемент (рис.11), состоящий из двух пермаллоевых стержней 1, на которые намотаны подмагничивающая обмотка 2 и сигнальная обмотка 3. Подмагничивающие об­мотки охватывают каждый стержень и соединены последова­тельно, а сигнальная обмотка охватывает оба стержня. Если стержни находятся в горизон­тальной плоскости, то горизон­тальная составляющая поля земли Н будет создавать в стер­жнях магнитный поток Ф, вели­чина которого зависит от поло­жения осей стержней по отноше­нию к вектору напряженности. магнитного поля земли. Поток Ф, постоянный по величине, не может наводить ЭДС в сигнальной обмотке 3.

Рис. 11. Схема индукционного элемента:

1—стержень из пермаллоя; 2—подмагничивающая обмотка; 3—сигнальная обмотка

Для того чтобы поток Ф наводил в сигнальной об­мотке пропорциональную ему ЭДС, необходимо осуществить изменение потока путем изменения магнитной проницаемости стержней. Для этого подмагничивающую обмотку 2 питают переменным напряжением частоты f (например, 400 Гц). Поскольку сила тока в подмагничивающих обмотках дважды за период при­нимает максимальное значение, то магнитная проницаемость стержней за тот же период дважды становится максимальной и дважды минимальной, т. е. частота изменения проводимости в два раза больше частоты питающего напряжения.

Очевидно, поток Ф также будет меняться с двойной частотой

На рис.12 приведена принципиальная электрическая схе­ма индукционного компаса. Чувствительный элемент компаса 1 состоит из трех пар пермаллоевых стержней, расположенных под углами 60° друг к другу. Намагничивающие обмотки намо­таны на каждый стержень и соединены последовательно, а сиг­нальные обмотки охватывают оба стержня, соединены в тре­угольник и связаны тремя проводами со статорными обмотками 2 сельсина-приемника. В однофазной роторной обмотке 3 сель­сина наводится ЭДС частотой 800 Гц, зависящая от положения датчика по отношению к направлению магнитных силовых линий поля земли. Если ось обмотки ротора сельсина совпадает с на­правлением магнитного поля, то ЭДС будет отсутствовать.

Рис. 12. Принципиальная схема индукционного компаса:

1—чувствительный элемент; 2—статор сельсина; 3—ротор сельсина; 4—усилитель; 5—двигатель.

Сигналы индукционного датчика по трехпроводной линии поступают на сельсин-приемник. Индукционные компасы обычно применяются в сочетании с гирополукомпасами, являясь для по­следних корректирующими устройствами в азимуте.

Сигнал датчика курса в виде сигнала переменного тока ча­стоты 800 гц поступает в сельсин-приемник, затем с ротора сель­сина снимается сигнал той же частоты 800 гц, усиливается в усилителе, преобразуется в сигнал частотой 400 гц, опять усили­вается и затем поступает в управляющую обмотку двигателя (типа ДИД-0,5), который, поворачивает ротор сельсина-приемни­ка в положение, согласованное с направлением магнитного поля земли. Кроме того, двигатель поворачивает щетки датчика потенциометра потенциометрической следящей системы, обеспечивая передачу информации о магнитном курсе в гироагрегат, вырабатывающий гироскопический курс.

Поступающий с ротора сельсина на вход усилителя сигнал содержит большое число гармоник, кратных основной частоте питания индукционного датчика 400 Гц. Объясняется это тем, что магнитная проницаемость стержней является нелинейной функцией питающего напряжения.

Рис. 15. Амплитудно-частотные характеристики

фильтра (а) и предварительного каскада усиления (б).

Согласованное положение ротора сельсина с индукционным датчиком будет только тогда, когда вторая гармоника, т. е. напряжение с частотой 400 Гц, будет отсутствовать в сигнале ротора. Остальные гармоники это­го сигнала не несут полезной информации и их следует отфиль­тровывать.

Примеры некоторых типов компасов приведены ниже.