¿Cuál es la razón para calibrar la brújula electrónica?

Question

La mayoría de los receptores GPS y los teléfonos inteligentes contienen una "brújula electrónica", que entiendo que es generalmente un magnetómetro de efecto Hall. Estos dispositivos generalmente requieren de "calibración", que consiste en agitar el dispositivo en un 8-forma de la figura. Durante el movimiento, el delantero eje está inclinado unos 45 grados en cada dirección y el lado del eje invertido de ida y vuelta, dirección inicial no importa. El dispositivo no se ha de poner en cualquier modo especial para la calibración. Esta calibración es necesaria cada vez que el dispositivo está encendido. Por qué es necesaria?

El sensor de efecto Hall debe medir la magnitud del campo magnético en la dirección dada. Así que yo esperaría un par de sensores capaces de medir la dirección y la magnitud del campo magnético en el plano horizontal de forma consistente cada vez y una aguja de la brújula no está haciendo nada más. Puedo entender que el otro tipo de calibración, al girar la brújula alrededor de dos veces lentamente, como sea necesario para compensar magnético sesgo generado por el dispositivo en sí, sino que solo es necesario una vez como se esperaba (el dispositivo genera mismo sesgo cada vez). Entonces, ¿qué es esto todo el tiempo de calibración de compensación?

Answer 1

Aquí hay un extenso artículo sobre el tema: http://gge.unb.ca/Resources/gpsworld.september03.pdf En un foro en otro lugar, el autor del artículo afirma que a partir de 2003, los sensores magnéticos en unidades GPS Garmin fueron magnetoresistive: http://www.gps-forums.net/electronic-compasses-garmin-gps-receivers-not-fluxgates-t25216.html El gpsworld artículo dice que los de muchos coches de uso magnetoinductive sensores. Suena como la ventaja de magnetoresistive es que son muy compactos. El artículo describe una lista completa de las técnicas para la detección de un campo magnético, y esta lista incluye fluxgate y sensores de efecto Hall. Él no lo dice explícitamente, pero suena como sensores de efecto Hall en realidad no son utilizados en las unidades de GPS. La única aplicación de fluxgate sensores que menciona es en aplicaciones marinas.

La sección del artículo sobre la calibración se describe la física de los involucrados. Si estoy entendiendo bien, el problema básico es que la brújula puede contener materiales ferromagnéticos, o puede ser utilizado cerca de objetos ferromagnéticos tales como la estructura de una bicicleta. Si estos materiales son aquellos con un montón de histéresis ("duro" de hierro), pueden tener una fuerte permanente de los campos magnéticos, pero estos campos pueden cambiar con el tiempo, así que realmente no son permanentes en ese sentido, su efecto sobre los sensores necesitan ser recalibrados a partir de tiempo al tiempo. Ya que el dispositivo tiene sensores en varios ejes, cada uno de los ejes también tiene algunos escala error que debe ser eliminado. Estos errores de escala puede ser intrínseca a los sensores, o puede ser debido a las cercanías de los materiales ferromagnéticos con baja histéresis ("suave" de hierro). Al rotar el dispositivo en un plano horizontal permite que estos errores para ser calibrado de distancia, ya que la presencia de los errores hace que el vector B a trazar una ruta que no es un círculo centrado en el origen.

"Esta es necesaria la calibración cada vez que se enciende el dispositivo. Por qué es necesaria?" El enlace en el que siempre parece confirmar que la explicación es la establecida en la gpsworld artículo; la presencia de cerca de materiales ferromagnéticos.

Para la comparación, mi Garmin Foretrex 401 sólo quiere ser calibrado cuando se pone las pilas. El procedimiento de calibración se pide es que la vuelta lentamente dos veces en un círculo mientras se mantiene el nivel. (No pido que hagan una figura 8.) Esto es exactamente como se describe en el gpsworld artículo.

Answer 2

El efecto Hall actúa en ángulo recto a la aplicada líneas de fuerza magnética. Queremos a nosotros este efecto para determinar el norte verdadero. Pero el campo magnético de la Tierra puede ser considerada que consiste de varios componentes en diferentes direcciones. Así que necesitamos alguna forma de eliminar la ambigüedad de estos para que podamos eliminar todos pero los componentes que nos guía hacia el norte. E. g. hay una radial (vertical) componente que no queremos utilizar.

Esta es la razón por la que tenemos el nivel de dispositivo y moverlo en la figura 8: a partir de este movimiento de la lógica asociada puede decir que el voltaje corresponde a la vertical de la componente de campo magnético debido a su efecto en el plano horizontal, que se definió para el dispositivo manteniendo el nivel. Después de la calibración, el dispositivo sabe a ignorar un poco la hora de determinar el norte verdadero. La figura 8 cosa que hace esto mismo para algunos de los otros componentes.

EDITADO PARA AÑADIR: Consulte este sitio para un video que muestra la figura 8 movimiento en tres dimensiones. Según el sitio, agitando el dispositivo a través de las tres dimensiones, el dispositivo puede decir que la orientación del campo de la tierra (ya que el fuerte componente será la vertical). FINAL DE EDICIÓN

Creo que esto puede variar dependiendo el grado de precisión del dispositivo es y cómo muchos de los componentes se puede medir. Pero creo que usted consigue la idea. Estamos dando a las entradas del dispositivo de una manera controlada, de modo que se puede prescindir de las mismas y se concentra en el componente que nos importa: en este caso la declinación.

Así que sí, esta es una ingeniería respuesta - pero depende de al menos dos bits de la ciencia: 1. (física), los de efecto Hall actúa en ángulos rectos a la aplicación de las líneas de fuerza 2. (geológicos) el campo de la Tierra se puede considerar que el 3+ componentes de los que el más fuerte es en realidad la vertical (radial).

wikipedia:Dipolo Modelo de campo magnético de la Tierra

La NOAA tiene un sitio con el que está relacionado y tipo de diversión !

Answer 3

Mi impresión fue siempre que "calibración" ha tenido que pasar para tener en cuenta el ángulo entre el vector magnético y horizontal... Más electrónicos (especialmente antiguos) son sólo 2D sensores magnéticos y no acelerómetros - necesitan "calibrarse" en un plano para corregir estos problemas. En otras palabras, los dispositivos con acelerómetros 3D brújulas magnéticas y 3D (definir vector magnético y gravedad con 3DOF cada) no necesita calibración.