Датчик азимута использует магнитное поле Земли и представляет собой кольцевой сердечник из ферромагнетика, на который намотаны обмотка возбуждения и перпендикулярно друг другу две выходные обмотки (рис. 5.15).
К обмотке возбуждения приложено синусоидальное напряжение. При отсутствии внешнего магнитного поля в выходных обмотках наводится ЭДС взаимоиндукции, также синусоидальная, с нулевым средним значением. При наличии постоянного внешнего магнитного поля напряженностью Н (магнитное поле Земли) происходит искажение синусоидальной формы магнитного потока в сердечнике за счет наложения постоянной составляющей и напряжений выходных обмоток (рис. 5.16).
Рис. 5.16. Электромагнитные процессы в геомагнитном датчике азимута в присутствии
внешнего магнитного поля Н
Если внешнее магнитное поле направлено под углом Э к обмотке X, то средние значения напряжений в выходных обмотках определятся так:
Кх = kHcosQ, Vy = kHsinQ,
где k — коэффициент пропорциональности. Отсюда 9 = arctg(Ky/Kx), т. е. направление движения автомобиля определено.
|
|
Современные датчики азимута выпускаются в интегральном исполнении.
Датчик скорости вращения колес
Используются датчики скорости вращения передних колес, применяемые и для ABS. Угол поворота автомобиля определяется по разности путей, проходимых при повороте левым и правым колесом. Когда автомобиль поворачивается на угол 9 радиан с радиусом поворота R, пути, пройденные левым и правым колесами, описывают дуги с общим центром (рис. 5.17). Пути, пройденные левым и правым
Гироскоп
При использовании гироскопа определяется угловая скорость автомобиля на повороте и интегрируется для определения угла поворота. В навигационных системах используются различные типы гироскопов, здесь рассматривается применение газового гироскопа.
Устройство работает следующим образом. Насос создает поток гелия с заданной скоростью истечения и направляет его через сопло на две нагретые проволочки датчика. Угловая скорость автомобиля определяется по изменению сопротивлений проволочек датчика. Когда поток гелия выходит из сопла насоса, он постепенно
расширяется. Распределение скоростей в потоке газа по сечению возле проволочек показано на рис. 5.18.
Когда автомобиль движется прямо, распределение скоростей симметрично относительно проволочек, они охлаждаются одинаково и на выходе мостовой схемы, частью которой являются проволочки, нулевое напряжение (рис. 5.19). При повороте возникает сила Кориолиса, смещающая газовый поток, проволочки охлаждаются неравномерно, их сопротивления электрическому току различны, на выходе мостовой схемы появляется напряжение, пропорциональное угловой скорости автомобиля на повороте.