DE2322778A1

DE2322778A1 - Vorrichtung zur messung der magnetischen feldrichtung

Info

Publication number: DE2322778A1
Application number: DE2322778A
Authority: DE
Inventors: John B Heaviside; Jun Franklin W Smith
Original assignee: North Atlantic Industries Inc
Current assignee: NAI Technologies Inc
Priority date: 1972-08-18
Filing date: 1973-05-05
Publication date: 1974-02-28
Also published as: FR2196480B1; US3903610A; GB1388337A; JPS5815723B2; JPS49101067A; FR2196480A1; IT992887B

Description

2. h. Oktober 1972, Serial No. 29^.918 bekanntgemacht in USA

Die Erfindung betrifft die Teohnik und Vorrichtungen zum Abtasten der Richtung von Magnetfeldern und Ableitung nützlicher Information daraus. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen zum Abtasten der Richtung eines Magnetfeldes, die auch als magnetische Nordabtastvorrichtungen bezeichnet werden. Eine magnetische Nordsuchvorrichtung verwendet ein bewegbares Element, das eine bevorzugte Ausrichtung in Abhängigkeit von der Gegenwart eines Magnetfeldes sucht. Dagegen ist die Nordabtastvorrichtung nicht auf das physikalische Moment eines Abtastelementes abgestellt, um auf das Magnetfeld bezogene Daten zu erzeugen, sondern fühlt statt dessen dix*ekt das Magnetfeld ab.

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Eine Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf Seekompässe zur Nordabtastung₉ die geeignet sind, eine digitale Auslesung des Steuerkursus vorzusehen, d.h. des Winkels θ zwischen der Richtung des Schiffes und der Horizontalkomponente des Magnetfeldvektors der Erde.

Techniken zur Messung der relativen Richtung des Erdmagnetfeldes sind alt. Beispielsweise sind Magnetkompasse mit Drehnadeln seit Hunderten von Jahren bekannt und in Benutzung. Einen Überblick über die verschiedenen Arten von MagiEfckompässen und Magnetmessern findet man in einem Buch mit dem Titel "Magnetic Compasses and Magnetometers" von Alfred Hine, University of Toronto Press (1968).

Der herkömmliche Nordsuch-Seekompass verwendet sowohl einen Nordsuchmagnet als auch ein Dämpfungsmedium. Während solche Kompasse relativ preiswert sind, haben sie doch zahlreiche Nachteile, Wegen der notwendigen Dämpfung ist der Nordsuch-Seekompass beispielsweise langsam beim Ansprechen auf relativ plötzliche Steuerkursänderungen. Da ferner ein solcher Kompass in einer horizontalen Ebene angeordnet werden muß, ist das Auslesen des Kompasses von einer Winkelstellung schwierig. Diese Art von Kompass ist auch empfindlich auf die Gegenwart von örtlichem Eisenmetall sowie Gleichströmen, wodurch sich erhebliche Beschränkungen durch die Anordnung dieses Kompasses an Bord ergeben.

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Die vorliegende Erfxndvuig bewältigt viele der Nachteile des herkömmlichen Nordsuch-Seekompasses ohne dem damit verbundenen Aufvmid, l-dn z.B. einen Kreiselkompass. Insbesondere ax-beiten die Kompasse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach dem Prinzip der Nordabtastung anstatt des liordsucliens. Somit sind die Kompasse in der Lage, auf plötzliche Richtungsänderungen des Schiffes viel.schneller zu reagieren als herkömmliche Nordsuch-Magnebkompasse, da sie nicht auf einen beweglichen Magnet abgestaLlt sind.

Eine erhebliche Verbesserung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ergibt sich durch die Trennung des Magnetfeldabtasters von dein Richtungsanzeiger. Bei einer Art von Notsuch-Seekompass erfolgen die ^agnetfeldabtastung und die Richtungsanzeige in einem einzigen Instrument an einer Stelle, Erfindungsgemäß kann jedoch das Magnetfeldabtastelement vom Richtungsanzeiger entfernt angeordnet sein, um seine Posi-

durch tion bezüglich der Fehler, hervorgerufen Gleichströme oder

lokale Eisenmetalle optimal zu machen.

Ein weiterei' Vorteil gemäß der Erfindung liegt im Richtungsanzeiger, der digital ist und nicht auf die Darstellung in einer horizontalen Ebene beschränkt ist. Die Digitaleigenschnft der Ausgabe und die Fähigkeit der Befestigung des Anzeigers, wie z.B. auf einer Zwischenwand, behebt zwei voseixtliche, stets damit verbundene Nachteile der herkömmlichen Nordsuch-Scekompasse.

409809/0823 . . ;, _

Die Kompasse gemäß der Erfindung sorgen auch für die Einstellung auf einen gewünschten Kurs und dienen auch als Einrichtungen zur Überwachung, ob das Schiff auf diesem Kurs weiterfährt oder nicht. Im Falle, daß der Schiffskörper von dem gewünschten Kurs um mehr als beispielsweise* 10 abweicht, ertönt ein akkustischer Alarm als Erinnerung. , Solche Merkmale stellen weitere erhebliche Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Nordsuch-Seekompass dar.

Wenn man mit herkömmlichen Nordsuch-Kompassen navigiert, ist es notwendig, die magnetische "Veränderung", d.h. die Differenz zwischen dem wahren Nord und dem magnetischen Nord zu korrigieren.". Diese Veränderung ist eine Funktion des Ortes auf der Erdoberfläche. Erfindungsgemäß ist eine einfache und preiswerte Einrichtung zur elektrischen Korrektur dieser Veränderung vorgesehen, so daß der Kompass automatisch den Steuerkurs bezüglich der wären Nordrichtung anzeigt. Dies ist ein anderer wesentlicher Vorteil dieser Erfindung.

Zusätzlich zur Korrektur der Magnetveränderung ist es notwendig, die magnetische "Abweich/ung" zu korrigieren, d.h. die magnetischen Fehler, die durch die Gegenwart von örtlichem Eisenmetall und/oder Gleichströmen eingeführt werden. Bei herkömmlichen Kompassen wird die Kompensation durch Handeinstellung einer Reihe von Magneten durchgeführt, um die Abweichungsirrtümer minimal zu halten. Erfindungsgemäß jedoch ist es möglich, elektrisch die verschiedenen Arten

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von Abweichfehlern zu kompensieren, was ein weiterer wesentlicher Vorteil und ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung ist«

Die Eigenschaft des herkömmlichen Nordsuch-Magnetkompasses ist derart, daß er gedämpft werden muß, um eine für eine genaue Ablesung ausreichend stabile Darstellung zu gewährleisten· Eine notwendige Konsequenz dieser Dämpfung ist die Reduzierung der Ansprechzeit des Nordsuchmagneten. Tatsächlich ist die Bewegungslehre des Nordsuch-Seekompasses das Ergebnis eines Kompasses das Ergebnis eines Kompromisses. Erfindungsgemäß jedoch werden die Änderungen der Richtung des Schiffes unmittelbar abgetastet, während die dargestellte Steuerkursinformation sich aus einer Mittelung der zeitweiligen Wechsel vor der Darstellung ergeben. Somit ist die Bewegungslehre des Kompasses der Erfindung nicht mehr Ergebnis eines erzwungenen Kompromisses, sondern eine Wahl der Ausbildung, was ein weiteres Merkmal und ein weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber herkömmlichen Seekompassen ist.

Schließlich ist es erfindungsgemäß möglich, unabhängig die Dynamik oder Bewegungslehre der digitalen Steuerkursdarstellung und des Auf-kursanzeigers zu steuern, so daß die digitale Steuerkursdarstellung eine relativ langfristige Steuerkursinformation vorsieht, während der Aufkursaiizeiger eine kurzfristige Information vorsieht, die für die Steuerung nützlicher ist.

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Weitere Vorteile und Merlanale der Erfindung eargeben sich. ■ aus der folgenden Beschreibung, wobei hier eine Erfindung ι die mittels Apparaturen, Kombinationen und Verbesserungen im folgenden gezeigt und erreicht wird ', erhalten und realisiert wird.

Zwecks Darstellung wird eine besondere Au s fuhr ungs forin der Erfindung anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Kompasses,

Fig. 2 ein schematisches Diagramm einer Flußabtastvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Flußabtastvorrichtung eine Art Rechengerätausgang hat,

Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer Flußabtastvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Flußabtastvorrichtung einen synchronartigen Ausgang hat und

Fig. h eine grafische Darstellung des Betriebes des linearen Phasenschiebers gemäß der Erfindung,

Fig· 5-7 zeigen weitere entsprechende Biockdiagramme. Es folgt die ausführliche Beschreibung des Kompasses. Fig. 1 ist ein schematisches Elockdiagrainm eines Kompasses gemäß der Erfindung und zeigt eine bevorzugte Ausführungsform desselben. Der Kompass weist eine Flußabtastvorrichtung und eine dieser zugeordnete Schaltung zur Entwicklung

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ciiios Signals auf, das eine Funktion der relativen Richtung der Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldvektors bezüglich, der Flußabtastvorrichtung· ist. Eine phasenstarre Schleife leitet von jenem Signal ein Ausgangs signal ab, das eine Phase hat, .die proportional zur relativen Richtung der Horizontalkomponente ist. Die Oarstellungssehaltung wandelt die Phaseninformation in eine nützliche- Darstellung der relativen Richtung um. Die Flußabtastvorrichtung kann einen bekannten Aufbau haben. Bekannte Flußabtastvorrichtungen weisen Flußtore, Flußventile, Halleffektvorrichtungen und Erdinduktoz-en auf.

Die Systemzeiteinstellung des Kompasses der Fig. 1 wird gesteuert von einer freilaufenden Uhr 10, die einen Ausgangs impuls zug mit einer Frequenz von 288 kHz erzeugt. Die Uhr 10 hat herkömmliche Gestalt und kann laistallgestcuert sein, um den gewünschten Stabilitätsgrad vorzusehen. Der Ausgang der Uhr 10 geht zum Zähler 11, der den Uhrausgang durch 3^0 teilt, um ein 800 Hz-Rechteckwellenbezugausgangs signal zu erzeugen. Der Zähler 11 hat her-kömmlichen Aufbau und kann beispielsweise ein Dreidekadenbinärkodierter Dezimalzähler sein. Der Ausgang des Zählers 11 geht zum Flip-Flop 12, welches den Zählerausgang durch 2 teilt, um ein Rechteckwellensignal mit 400 Hz zu erzeugen. Der Ausgang· des Flip-Flop 12 geht zum Integrator 13i welcher das Ruchteckwellensignal mit '+00 Hz in eine 400 Hz-Drcieckwellenform transformiert, die als Fundamentalkom-

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ponente, bezeichnet ein sin (wt), 400 Hz enthält.

Die dreieckförmige 400-Hz-Wellenform, die vom Integrator 13 erzeugt ist, erregt die Primärwicklung der Flußabtastvorrichtung 14, von der gewisse bevorzugte Ausführungsfarmen später ausführlich beschrieben werden. Gewisse andere, z. B₀ trapezförmige Wellenformen können zur Erregung der Flußabtastvorrichtung verwendet werden. Die Flußabtastvorrichtung 14 ist kardanisch aufgehängt, um die Messung der Horizontalkomponente des magnetischen Feldvektors der Erde zu ermöglichen. Die Konfiguration der Flußabtastvorrichtung ist derart, daß die Erregung der Primärwicklung in der Gegenwart des magnetischen Erdfeldes in der zweiten Wicklung zwei Signale erzeugt, die die zweite harmonische der Erregungsfrequenz enthalten. Die Ausgänge der Flußabtastvorrichtung ~\h enthält somit Komponenten, die proportional sind zu cos θ sin (2 wt) und sin θ sin (2 wt), wobei 0 der Winkel zwischen der Richtung des Schiffes und der Horizontalkomponente des magnetischen Feldvektors der Erde ist. Die Ausgänge sind daher im Format nach Art eines Rechengerätes. Das Signal sin θ sin (2 wt) wird durch den Phasenschieber 15 transformiert in sin θ cos (2 wt). Phasenschieber 15 kann einen Betriebsverstärker aufweisen, der als Integrator ausgebildet ist.

Die Signale sin θ cos (2 wt) und cos θ sin (2 wt) werden durch Summierwiderstände 16 und I7 und Summierverstärker 18 gemäß der folgenden trigonometrischen Gleichung kombiniert«

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(s±n a) (cos to) + (cos a) (sin b) = sin(a+b), um ein Signal abzuleiten, das eine Funktion des gewünschten Itfinkels θ und der zweiten Harmonischen der fundamentalen Erregungsfrequenz ist.

Somit weist der Ausgang des Summierverstärkers 18 das gewünschte Signal auf, das proportional zu sin (θ + 2 wt) ist, sowie zahlreiche andere Harmonische der 400 Hz-Erregerfrequenz. Das komplexe Signal, das am Ausgang des Verstärkers 18 erscheint, wird durch Aktivfilter 19 weiter verarbeitet, der der Dämpfung der Harmonischen höheren Ordnung dient. Der Aktivfilter kann entweder ein herkömmlicher Bandpaß Ader Tiefpaß sein und kann beispielsweise einen Betriebsverstärker mit geeigneter kapazitiver Widerstandsrückkopplung aufweisen.

Der Ausgang des aktiven Filters 19 wird in einer phasenstarren Schleife mit einem Phasenkomperator 20, Tiefpaßfilter 21, spannungsgesteuertem Oszillator-Verarbeitungsgerät 22, Flip-Flop 23, EXCLUSIVEN ODER Gatter 24, Integratoren 25 und 26, Wandler oder Inverter 27» Veränderungskorrekturnetzwerk 30 und Nullkreusdetektor Jk verarbeitet. Eine nützliche Bezugnahme auf die Techniken der phasenstarren Schleife ist die Schrift "Phaselock Techniques¹* von Floyd M. Gardner, John Wiley & Sons, Inc. (1966).

Der Ausgang des aktiven Filters 19 geht zum Phasenkomperator 20, dessen zweiter Eingang zum Komperator 20 hin ein

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Rechteckwellensignal von 800 Hz ist. Der Phasenkomparator 20 hat herkömmlichen Aufbau und vervielfacht den Ausgang des Aktivfilters 19 mit dem Recht eckwell en signal von 800 Hz, das vom Nullkreuzdetektor ^h erzeugt ist. Der Ausgang des Phasenkomperators 20 weist die zweite harmonische Information auf, die von der Flußabtastvorrichtung 1h erzeugt ist. Diese Information wird weiter verarbeitet vom Tiefpaßfilter 21, der harmonische Komponenten unerwünscht hoher Größenordnung vom Kompairatorausgang entfernt.

Der Ausgang des Tiefpaßfilters 21 steuert den spannungsgesteuerten Oszillatorverarbeiter 22, der eine Nominalausgangsfrequenz von 1600 Hz hat· Wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (V.C.O.) 22 synchronisiert sein von einem Xfccausgang 10a, welcher; der Uhr 10 entsprechen kann oder von dort abgeleitet sein kann. Die Synchronisation der Frequenz des VCO 22 mit der Systemuhr optimiert die Aufschaltexgenschaften der phasenstarren Schleife, wodurch eine unabhängige ¥ahl der geschlossenen Schleifenparameter ermöglicht ist, welche die Niederfrequenzleistung beherrschen. Die i600-Ausgangsfrequenz des VCO 22 wird zum Flip-Flop 22 geführt, welches durch 2 teilt, um eine Rechteckwelle von 800 Hz zu bilden.

Der Ausgang von der phasenstarren Schleife wird vom Flip-Flop 23 abgeleitet. Die Phase dieses Signals hinsichtlich des 800 Hz-Bezuges ist ein Maß des Winkels θ zwischen der

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Richtung des Schiffes und entweder der wahren oder der magnetischen Nordrichtung, je nach der Einstellung des Veränderungskorrekturnetzwerkes, Vielehes weiter unten Etusführlicher beschrieben wird. Nehmen wir keine Veränderungskorrektur an, dann ist die Phase des Ausgangssignal ein Maß des ¥inkels θ zwischen der Richtung des Schiffes und magnetisch Nord.

Das Ausgangssignal von der phasenstan-en Schleife wird zum UND-Gatter 35b geführt, während der zweite Eingang dorthin von dem freilaufenden Multivibreitor 49 kommt. Das UND-Gatter 35a nimmt auch einen Eingang von dem freilaufenden Multivibrator 39 sowie die 800 Hz-Bezugsfrequenz auf. Der Zähler 35 nimmt kontinuierlich als einen Eingang den Impulszug von-der Uhr 10 auf. Der Ausgang vom UND-Gatter 35a löst den Zähler 35 aus, während der Ausgang vom UND-Gatter 35b den Zähler 35 abstellt. Unter der Annahme keiner Veränderungskorrektur entspx-icht die Differenz in der Phase zwischen der positiv laufenden Kante des Referenzsignales und dem Ausgangssignal von der phasen- ' starren Schleife dem Winkel θ zwischen magnetisch Nord und der Richtung des Schiffes, Der Ausgang des Zählers 35 wird zum Darstellungstreiber/Dekodierer 36 geführt und dann zum Steuerkursanzeiger 37 zur sichtbaren Darstellung.

Die Eigenschaft des Nordabtastungskompaß der Fig. 1 besteht darin, daß er unmittelbar die Richtung des Schiffes bezüglich magnetisch Nord abtastet, d.h. den Wert des ¥in-

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kels θ. Vom Standpunkt des menschlichen Beobachters ist es unerwünscht, die Digitaldarstsllung bei einer 800 Hz-Geschwindigkeit zu ergänzen bzw. auf den neuesten Stand zu bringen, da die Darstellung wegen der momentanen Wechsel der Richtung des Schiffes verschwommen würde. Deshalb wird bei dem Kompass der Fig. 1 die Darstellung des Winkels 9 periodisch ergänzt oder verbessert. Der freilaufende oder astäbile Multivibrator 4°- führt diese Ergänzungsfunktion _so

.durch, indem er einen geeigneten Aus gangs impuls von näherungsweise 1 χ pro halber Sekunde oder mit einer Frequenz von 2 Hz erzeugt. Diese Ergänzungsfrequenz liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1 bis 5 Hz.

Die Ausgänge des Flip-Flops 23 und des V.C.U. 22 werden zu dem EXCLUSTVEiT ODER-Gatter 24 geführt, welches eine Rechteckwelle mit 800 Hz erzeugt, die von der. vom Flip-Flop 23 erzeugten um 90° verschoben ist. Die Ausgänge des Flip-Flops 23 und des EXCLUSrVEN ODER-Gatters Zk wer-

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den zu den Integratoren/und 26 geführt, die dreieckigförmige Wellenformen erzeugen. Der Ausgang des Integrators 26 wird zum Nullgradpunkt des Kurseinstellpotentiometers 29 geführt, während der Ausgang des Integrators Zh zum 90 -Punkt geführt wird. Die Ausgänge der Integratoren 25 und 26 werden jeweils auch zu Wandlerverstärkern 27 und 28 geführt. Der Ausgang des Wandlers 27 wird auf den 270 -Punkt des Kurseinstellpotentiometers 29 gegeben, während der Ausgang des Wandlers 28 auf den i80°-Punkt

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gegeben wird. Zusätzlich zur Erregung des Kurseinstellpotentiometers 29 wird auch der Ausgang der Integratoren 2 5 und 26 und des Wandlers 27 zum Veränderungskorrekturnetzwerk 30 geführt. Dieses Netzwerk besteht aus festen Widerständen 31 und 32 und dem linearen Potentiometer 33· Das Veränderungskorrekturnetzwerk korrigiert elektrisch die magnetische "Veränderung" oder Differenz zwischen der wahren und der magnetischen Nordrichtung. Die Einstellung des Potentiometers 33 schiebt die Phase des dem Nullkreusdetektor 34 zugeführten Signals, der seinerseits den Rechteckwelleneingang zum Phasenkomperator 20 erzeugt· Der exakte Mechanismus der Phasenschiebung wird später im Zusammenhang mit dem Kurseinstellpotentiometer 29 erläutert. Wenn die Phase de s Signals zum Nullkreuzdetektor 3^· um einen Wert geschoben wird, der gleich der magnetischen Veränderung ist, gibt der Kompass der Fig. 1 eine Steuerkursdarstellung bezüglich der wahren Nordrichtung.

Wie oben erläutert, wird das Kurseinstellpotentiometer 29 durch die periodischen, dreieckförmigen Wellenformen erregt, die durch Integratoren 26 und 25 und Wandlerverstärker 28 und 27 erzeugt sind, obwohl andere periodische Wellenformen benutzt werden können, die über den interessierenden Bereich linear sind. Kontaktarm 38 des Potentiometers 29 ist zum gewünschten Winkelsteuerkurs, z.B. **5°, angeordnet, und das sich ergebende Signal wird zum Nullkreuzdetektor 39 geführt, der ein Rechteckwellensignal erzeugt, welches einen der Ausgänge zum Phasenkomperator 40 darstellt. Der andere Ein-

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gang zum Phasenkomperator 40 ist das Rechteckwellenreferenzsignal mit 800 Hz, das vom Zähler 11 erzeugt ist. Der Ausgang des Ehasenkompetrators 40 ist ein Eingang zum Summierver-stärker 48, wobei der andere Eingang vom Filter 21 der phasenstarren Schleife abgeleitet ist. Der Ausgang des Summierverstärkers 48 treibt den Auf-tursanzeiger 41, der ein herkömmliches Mikroamperemeter sein kann.

Die bevorzugten phasenstarren Schleifen gemäß der Erfindung sind durch Tiefpaßübertragungsfunktxonen gekennzeichnet, die Zeitkonstanten von 1 bis 10 Sek. oder mehr haben, λ-jo-

geaittelt werden durch, in nützlicher Weise die momentanen ¥erte des liinkels Q/, Eine solche Mittelung ist für die eventuelle Darstellung der S"feeuerkursinformation durch den Steuerkursanzeiger 37 erwünscht. 3Jn Gegensatz jedoch verwendet ^eä«eb der Aufkursanzeiger 4i vorzugsweise Daten, die einer geringeren Mittelung unterworfen worden sind. Deshalb wird ein Signal von der phasenstarren Schleife vor der vollständigen Filterung abgeleitet und wird zum Ausgang des Fhasenkomperators 40 durch Summierverstärker 48 addiert, bevor das Ergebnis zum Aufkfirsanzeiger 41 geführt wird.

Der Ausgang des. Phasenkomperators 40 wird auch zum Komparator 4-2 geschickt, der die einstellbare Außerkursalaimeinrichtung 43 erregt, wenn der Ausgang des Phasenkomparators 40 einen vorbestimmten Wert überschreitet, der z.B. 1O Äußersteuerkurs entspricht, ein ¥ert, der durch das Kurs-

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einstellpotentioiiieter 29 ausgewählt ist.

T.'io oben beschrieben, wird das KuxseinsteL !potentiometer verwendet, tun den gewünschten Kurs auszuwählen, während der Aufkursaiizeigei· hl die wahre Tatsache beobachtet, mit der das Schiff am ausgewählten Kurs bleibt. Das Potentioinetoi-29, das ein Tfidex'stand orier eine Induktivität sein kann, enthält ein lineares potentiometrisch.es Element, wie z.B. einen linearen Widerstand, und hat eine lineare Wellenkalibrierung, so daß der Kontaktarm 38 des Potentiometers linear zwischen Winkeln, z.B. O und 90 , wie in Fig. 1 gezeigt ist, interpoliert. Das Kurseiiistellpotentiometer 29 ist tatsächlich οin linearer Phasenschieber, und seine Tätigkeit läßt sich, anhand von Fig. ha verstehen, die das Verhältnis zwischen den die Nullgrad- und 90 -Punkte erregenden Vellenformen zeigt. Das den Nullgz-adpunkt erregende Signal ist als ausgezogene Linie dargestellt, während das den $0 -Punkt erregende Signal mit gestrichelten Linien gezeigt ist.

Wenn der Kontaktarm 38 des linearen Potentiometers 29, wie in Fig:· Λ gezeigt ist, an dem 45 -Punkt eingestellt ist, dann weist die Signalamplitude beim Kontaktarm 38 eine Ilälfte Act beim Nullgradpunkt erscheinenden Signalamplitude plus eine Hälfte der bei dem $0 -Punkt erscheinenden Signalamplitude auf. Fig. 4b stellt die Wellenform dieses sich ergebenden Signals dar, wenn der Kontaktarm 38 "bei dor hj -Stelle angeordnet ist« Es sei bemerkt, daß dieses

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Signal die Nullachse bei Jf/h kreuzt. In ähnlicher ' ¥eise würde dann, wenn der Kontaktarm 38 am 22,5 -Punkt auf dem linearen Potentiometer 29 eingestellt wäre, das sich ergebende Signal j/h des Nullsignals plus l/h des 90 —Signals aufweisen. Die Wellenform des sich ergebenden Signals ist in Fig. 4c gezeigt, und es kreuzt die Nullachse bei "TT/S. !fahrend somit die sich ergebende "Wellenform, die beim Kontaktarm 38 erscheint, in der Amplitude und Form weit variiert_s wie sich der Kontaktarm 38 entlang dem linearen Potentiometer 29 bewegt, wird nichtsdestoweniger der Nullkreuzpunkt linear mit der linearen Bewegung des Kontaktarmes 38 geschoben.

Andere Wiederholungswellenformen, z.B. der Sägezahn, können verwendet werden, die entsprechende Bereiche identischer linearer Schleifen haben und um ein Referenzpotential S3nnmetrisch angeordnet sind.

In Fig. ha. sieht man, daß über den Bereich von 0- 77/2 die Tvellenforraen linear sind, dieselben Steigungen haben und s^numetrisch um ein Nullreferenzpotential angeordnet sind, d.h. beide "Wellenforiaen haben ihre minimalen und maximalen Werte bezüglich der Referenz an denselben Zeitpunkten. Ein Vorteil bei der Benutzung von dreieckigen Wellenformcn zur Erregung des Potentiometers 29 besteht darin, daß die Benutzung des Nullkreuzdetektors 39 auf den beim Kontaktarm 38 erzeugten ¥ellenformen eine symmetrische Rechteckwelle erzeugtj die eine Nullkreuzung hat, die linear ent-

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sprechend der linearen Drehung des Kontaktarmes 3S geschoben ist, d.h. bei V/h und 5 Tf/h (Fig. 4b).

Tm folgenden wird die plxasenstarre Schleife beschrieben. "Wie oben beschrieben, kann das spannungsgesteuerte Oszillatorverarbei tungsgerät 22 durch die Ohr 10 synchronisiert sein, wodurch eine unabhängige Wahl der geschlossenen Schleifenparameter ermöglicht ist, welche die Niederfrequenzleistung beherrschen. Fig. 5 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, bei der das spannungsge— steuerte Oszillatorverarbeitungsgerät 22 von der Systemuhr 10 synchronisiert ist. Solche Systemkomponenten, die vorher beschrieben waren, tragen dieselben Bezugszeichen in Fig. 5.

Die Uhr 10 erzeugt ein 288 Kilohertz-Ausgangssignal, das vom Zähler 11 geteilt wird, um das 800 Hertz-Referenzsignal zu bildenc Das Flip-Flop 12 teilt weiter den Zählerausgang durch 2, um das 400—Hertz—Signal zu erzeugen, das nach weiterer Verarbeitung zur Erregung des Flußabtastgeräts lh verwendet wird. Die zweite harmonische Komponente von 800 Hz des Flußabtastvorrichtungsausgangs wird aufgearbeitet, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und dann zum Phasenkomparator 20 geführt, wo es mit dem phasenstarren Schleifenausgangssignal, welches beim Flip-Flop 23 erscheint, verglichen wird. Die Art und Weise, wiß die phasenstarre Schleife jenes Ausgangssignal erzeugt, wird ausführlicher beschriebene

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Der Ausgang vom Phasenkomparator 20 wird durch, cleat Tief-■ paßfilter 21 gefiltert;, um ein phasenempfindlicites Fehlex'~ signal zu erzeugen, das den VCO 80 steuert, der· seinerseits Impulse im Bereich von 0 bis 100 PPS in Abhängigkeit vom Fehlersignal erzeugt- Der Ausgang vom VCO 80 geiifc zum Summierer 81, der als zweiten Eingang die 288 kHz—Uhrfrequenz hat, die als Eingang 10a zum spanauagsgesteuerten Oszillatorverarbeiter 22 bezeichnet ist. Der iiasgaag vom Summierer 81 hat eine Nominal frequenz von 288 ΊεΜζ und wird durch den Auf/Abzähler 82 geteilt, um das 1&3Q IIz-Aus gangs signal vom spannungsgesteuerten Oszillafcsarvorarbeiter 22, der vorher beschrieben ist, zu entwickeln.

Die Auf/Absteuerung 83 ist mit dem Ausgang des \ÜjLi»fpaß— filters 21 verbunden, spricht auf die PoIa z*itat dies dort erscheinenden Fehlersignals an und steuert die Richtung der Zahlung des Äuf/Abzählers 82. Flip-Flop 23 teil* das I6OO-Hz-Ausgangs signal von dem spannungsgesteuerten Öszillatox^- verarbeiter 22 durch Z₃ um das 800-Hz-phasenstaEre Schleifenausgangssignal, das zum Phasenkomparator 2O geführt ist, zu erzeugen. Die Phasendifferenz zwischen dem -wmm Zähler 11 erzeugten 80Q-Hz-Referenzsignal und dem 8OO-B2:—Ausgangssignal von der phasenstarren Schleife ist ein MaiB dex" Differenz zwischen der Richtung des Schiffes und magmetisch Hord (unter der Annahme keiner Veränderungskorre&tur).

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Die nominalen Betriebsbedingungen für die phrs sfiistarre Sciili'if«"· sind derart, daß das VCO-80 einen Nullausgang r-rzfigt vaiil das Flip-Flop 23 ο in 800 Hz-Ausgangssignal ex'7cugt. Sobald die von der Flußabt as tvorrichtung 1^l· «.rzemgtcii 31."TXIaIe in Abhängigkeit von uer Richtungsänderung ύοε Schiffes in Phase schieben, wird ein Fehlers:I fjnal ani Ausgang des Tiefpaßfilters 21 entwiclcelt_s -wel— οΉί:■& d?*s YCO 80 einen Impuls bei z.B. 20 PPS erzeugen laß I. Diese Imj>ulse werden mit der 28S kHz-Uhr frequenz sttumiort und tx*ci.ben den Auf/Abzähler 82 in der von der Auf/Alj-str-nniiai;; 33 angezeigten Richtung, um ein Ausgangs— sigji.-il an Flip-F3.op 23 zn erzeugen, das die erforderliche .»si«.»Tauig zu ύοη -von der Flußalotnstvorrichtimg 1'j ■ώ oignalen hot. Auf diese Weise gleicht die phasenritiii-ro Scliloife den Ausgang dea^ Flußab ta st Vorrichtung ab.

iiiiio andere Ausfühnuigsform der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt· ¥ieder tragen die vorerwähnten Systemeleiaente die gleichen Bezugs zeichen. Die Aus führungs form ugt in Fig. 6 gezeigten Brfindung unterscheidet sich von der der Fig. riarin, daß kein Auf/Abzähler erfox"derlich ist. Seine Tätigkeit 1st folgende:

Die Uhr 1O entwickelt ein 288 kHz-Ausgangssignal, das über den SuiHiniex-or 86 zuni Zähler 11 geführt wird. Der Zähler teilt tlux-clj 36O, uiii das 800 Hz-Referenzsignal zu erzeugen. Das Flip-Flop 12 teilt dieses Referenzsignal durch 2, um

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die 400-Hz-¥ellenform zu erzeugen, die letztlich, benutzt wird_s um die Flußabtastvorrichtung ~\h zu erregen. Der Ausgang der Flußabtastvorrichtung lh einschließlich der interessanten zweiten harmonischen Komponente bei 800 Hz wird zum Phasenkomparator 20 geführt, und zwar zum Vergleich mit dem 800-Hz-Ausgangssignal von der phasenstarren Schleife. ¥eim ein Ehasenirrtum abgetastet wird, erscheint ein Fehlersignal am Ausgang des Tiefpaßfilters 21, der den VCO 80 Impulse mit einer Rate von 0 bis 100 PPS erzeugen läßt, und zwar je nach der Größe des Fehlersignals. Diese Impulse werden zu Gattern 84 und 85 geführt. Das am Ausgangs-Tiefpaßfilter 21 erscheinende Fehlersignal ■wird auch, zum-Eingang der Auf/Abs teueinang 83 geführt.

TJm den Phasenfehler durch Aufzählen zu kompensieren, ist das Gatter 84 durch den ⁿAuf "-Ausgang von der Steueam^ 83 geeignet eingestellt* Dies ermöglicht es dem Ausgang-, vom VGO 80 zum Summierer 81 geführt zu werden, der den Ausgang mit dem 288 kHz-Uhrsignal kombiniert und das Ergebnis zum Zähler 87 führt. Dieser und das Flip-Flop 23 teilen das sich ergebende Signal durch 36Ο und bilden ein phasenstarres Schleifenausgangs signal, das zum Treiben des Phasenkoraparators 2O verwendet wird. Sollte der Phasenfehler durch Herunterzählen korrigiert werden, dann erregt der "Abwärts^M-Aisgang von der Steuerung 83 das Gatter 85, wodurch der Ausgang des VCO 80 zum Summierer 86 laufen kann, wo er mit dem Uhrsignal kombiniert und zum Zähler 11 übermittelt wird,

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der seinerseits durch 36O teilt und das 800-Hz-Referenz-Signal bildet. Somit erfolgt die Pelllerkorrektur durch Aufzählen unter Verwendung des Zahlers 87, während die Fehlerkorrektur durch Abzählen mittels des Zählers 11 gewährleistet wird.

Eine dritte Ausführungsform der phasenstarren Schleife der Erfindung ist in Pig. 7 gezeigt. Wiederum tragen die bereits beschriebenen Systemelemente die gleichen Bezugszeichen. Die Ausführungsform der Pig. 7 ist beachtlich einfacher als die der Pig. 6 oder 5· Somit sind die Auf /Absteuerungen und Tore ebenso wie ein Auf/Abzähler entbehrlich. Die Ausführungsform der Pig, 7 arbeitet wie folgt:

Die Uhr 10 erzeugt ein 288 kHz-Signal, das zum €DSR-jSatter geführt wird, zum Zähler 11, der durch 366 teilt, und zum Flip-Flop 12, das durch 2 teilt. Eine Rückkopplungsschleife mit einem Durch-4-Teiler 89 liegt zwischen dem Ausgang des Flip-Flops 12 und dem Eingang des ODER-Gatters 88. Der Ausgang des Zählers 89 beträgt etwa 1OO PPS (impulse pro Sek.) Die Nettowirkung dieser Rückkopplungsanordnung ist dazu gedacht, am Ausgang des Zählers 11 ein Referenzsignal mit einer Nominalfrequenz von8QO.277Hz zu erzeugen. Somit wird die Flußabtasteinrichtung lh mit einer Wellenform mit einer Grundkomponente von^G0.138iiz erregt. Der Ausgang der Flußabtastvorrichtung lh weist die zweite harmonische der fundamentalen Eingangswelle auf, d.n.800,277 Hz, die weiterverar-

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bei te t wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und zum Phasenkomparator 2O geführt wird, dessen zweiter Eingang der Ausgang -der phasenstarren Schleife ist.

Wir nehmen an, daß die erforderliche Phasenbeziehung zwischen den zwei Eingängen zum Phasenkomparator 20 besteht, kein Fehlersignal am Ausgang des Tiefpaßfilters 21 erscheint und der VCO 90 Ausgangsimpulse mit einer 100-PPS-Rate erzeugt. Die VCO-Ausgangsimpulse werden mit dem 288 kHz—Ausgang der Uhr 10 durch den Summierer 81 kombiniert» und der Ausgang des Summierers 81 wird durch den Zähler 87 land das Flip-Flop 22 geteilt, um das phasenstarre Scitlexfenausgangssignal zu erzeugen, das auch eine N.Gminalfreqtienz von etwa800277 Hz hat·

Sollte eine falsche Phasenbeziehung zwischen den Ausgängen des Phasenkompairators 20 bestehen, dann entwickelt der Tiefpaßfilter 21 ein Fehler signal, das je nach seiner Polarität den. VCO 90 einen Ausgangsimpuls zug mit einer Rate erzeugen lägt, die höher oder niedriger als 100 PPS ist. Dieser veränderte Ausgang vom VCO 90 wird in derselben Weise mit dem Ausgang von der Uhr 10 durch den Summierer 81 kombiniert und vom Zähler 87 und Flip-Flop 23 geteilt, um ein Signal am Ausgang des Flip-Flop 23 zu erzeugen, das die korrekte Phasenbeziehung bezüglich dem von der FlußabtastvoETxchtuiig 14 abgeleiteten Signal trägt.

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Die sich, aus der Zueignung und Verwendung dex- Ausführungs— formen der phasejistarren Schleifen, wie sie in den Fig· 5 bis 7 gezeigt sind, ergebenden Vorteile und Merlanale sind unmittelbar und wesentlich. Ba die Systemulir sowohl dazu verveendet wird, um eine Systemzeiteinstellung zu erzeugen als auch die Basisfrequenz dex* phasenstarren Schleife zu steuern, sind die Stabilitätserfordernisse für die Anlagenuhr erheblich reduziert. Tatsächlich kann die Anlagenuhr er-lieblich driften, ohne daß die Genauigkeit des Systems beeinträchtigt wird. Somit sind die von dem System zugelassenen Betriebstempera.turextreme erhoblidi verbreitert. Diese DurchfiHiruiigbsteigerung ist gewährleistet worden i-ixt einer daiait zusammenhängenden Kostemniiiderung, die dnrcli die Gestalt der pliasenstarren Schleife .dadurch ermöglicht wurde, daß eine wenige-rteure Uhr verwendet werden kann .

Zweckmäßig ist es auch, wenn wegen der Eigenschaft der pliasenstarren Schleife übliche mit solchen phasenstarren Schleifen zusammenhängende Problems, z.B. die Synchronisation, das Auf- oder Einfangen und das Aufschalten eliminiert worden sind. Und weil ferner diese schwierigen Aspekte der phasenstarren Schleifen minimal gehalten worden sind, sind die vorteilhaften Eigenschaften der phasen— starren Schleifen erhalten geblieben und verbessert worden, Eines der bedeutendsten und günstigsten Ergebnisse, die sich aus der Verwendung der phasenstarren Schleifen gemäß der Erfindung ergeben, besteht darin, daß bei der Ver-

- Zh -

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- 2h -

Wendung eines Digitalkompasses der vorliegentlon Erfindung es möglich ist, die Bandbreite der phasonetarren Schleife zu reduzieren, wodurch man Eingangsdaten filtern kann, ■während gleichzeitig die Aufschaltzeit des Systems niclit erhöht wird.

Schließlich korrigieren die phasenstnrren Sclileifen, die hier beschrieben sind, automatisch und momentan Änderungen in der Systemuhr frequenz, unabhängig von el on. phasenstnrren Schleif enbandbreiton Begrenzungen, die . zw.'iclcs Datenmittelung eingegeben sind.

Fie der Fachmann feststellen wir<l, besteht eine Äquivalenz zwischen dem von der Uhr abgeleiteten Referenzsignal im,j dem phasenstarren Schleifenausgangssignal. Goiiiit haan die hier beschriebene und in den Ansprüchen dargelegte Erfindung auch durch Roilaiaustausch dieser zwei Signale praktiziert werdai.

Es wird im folgenden die Flußabt as tvorri chtung beschrieben. Die Flußabtastvorrichtung iVist in Form einer speziellen bevorzugten Ausführungsform in Fig. 2 gezeigt und besteht aus einem toroidförmlgen magnetischen Körper 50 mit einer Primärwicklung, die von einer Spannung E x. sin (wt) erregt wird, die über die Anschlüsse 52-53 angelegt wird. Die Flußabtasteinrichtung hat auch zwei Sekundärwicklungen 5k und 55· Der Ausgang von der Sekundärwicklung 5^ erscheint an den Anschlüssen 56~57f wahrend der

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von der Wicklung 55 an den Anschlüssen 58-59 erschein

sclie int.

Dor Toroid 50 ist aus magnetischem Material "icv^estellt und kann beispielsweise aus Mo^^iidänpermaloiband hergestellt sein. Magnetdraht kann sowohl für die primäre als auch für die sekundäre Wicklung- verwendet werden. Wie dargestellt", "besteht die Primärwicklung- 5"I aus vier ctva gleichen Abschnitten, von.denen jeder aus derselben Zahl "indungen besteht. Die Primärwicklung kann jedoch gleichmäßig verteilt um den Umfang des Toroids $O angeordnet sein. Die abgesondert· Primärwicklungsstruktur in Fig. 2 ist leichter herzustellen,

der

Jcdi·/ Sekundärwicklungen 5^ und 55 besteht aus zwei im li'csonilichen identischen, gegenübei-liegend angeordneten Ab— schnitten auf dem Umfang des Toroids 50· Die zwei Abschnitte, die jvreils Selcundärwicklungen aufweisen, sind gegenüberliegend so gewickelt, daß bei der Abwesenheit eines aus— seron Hagnetfeldes die darin induzierten-Spannungen sich aufheben. Die Sekundärwicklungen $h und 55 sind orthogonal und erzeugen in der Gegenwart eines Magnetfeldes sekund iirc harmonische Sinus/Kosinus-Da ten im Format nach Art ("inps !Rechengerätes . Wenn beispielsweise der Pfeil 60 die Richtung des Schiffes darstellt und Pfeil 61 die Richtung der magnetischen Nordrichtung, dann erzeugt die Wicklung 5'i eine Spunung proportional zu sin Q, d.h. der Winkel θ zwisehen der Sichtung des Schiffes und magnetisch Nord.

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In ähnlicher ¥eise erzeugt die Wicklung 55 ein Signal, das proportional zu cos θ ist.

Während die Flußabtastvorrichtung gemäß Fig. 2 ein einziges Toroid mit einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen verwendet, ist es auch möglich, zwei passende Toroide zu verwenden, von denen jedes eine einzelne Sekundärwicklung hat. Ein Tox'oid viirde dann ein Signal proportional zu sin θ erzeugen, "wahrend das andere ein Signal proportional zu cos θ erzeugen würde.

Fig. 3 beschreibt eine andere bevorzugte Ausführungsfox-in der Flußabtastvorrichtung 65, die Ausgangsdaten im syxichronärtigen Format erzeugt. Die Flußabtastvorrichtung 65 hat einen toroiden Magnetkörpor 66 und eine Primärwicklung 67» die von einem an den Anschlüssen 6S-69 liegenden Signal Ξ χ sin (wt) erregt ist. Die Primärwicklung 67 kann um das Toroid 66 verteilt sein oder, wie in Fig. 3 gezeigt, abgesondert sein.

TJm das Toroid 66 verteilt sind drei Paare von Sekundärwicklungen im Abstand von 120 . Die Sekundärwicklung ¹JO erzeugt an den Anschlüssen 7^~72 eine Spannung proportional zu sin Θ, wo θ wieder der Winkel zwischen der Richtung des Schiffes und magnetisch Nord ist. Die Sekundärwicklung 73 erzeugt an den Anschlüssen 7^-75 ein Signal proportional zu sin (θ + 120), während die Wicklung 76

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409809/082 3

an den Anschlüssen 77-78 ein Signal proportional zu sin (θ 4- 2hO) erzeugt.

Die Flußabtastvorrichtiing der Pig. 3» die eine Ausgangsdateninforniatlon im synchronartigen Format erzeugt, kann im Digitalkompaß der Fig. 1 verwendet werden. Alles, was getan werden muß, ist die Umwandlung der synchronartigen Daten in die rechengerätartigen Daten. Solche Techniken sind in der TJSA-Patentschrift 3 h93 735 beschrieben für "Computer Circuits For Processing Trigonometrie Data", ausgegeben am 3* Februar 197Ot aiigrund einer Erfindung des Erfinders auch der vorliegenden Anmeldung.

Da der Betrieb der Flußabtastvorrichtungen, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, von der Sättigung des Toroids und der Gegenwart des magnetischen Erdfeldes abhängt) ist es notwendig, die jeweilige Primärwicklung mit Spannung zu erregen, die das Toroid in Sättigung gehen läßt.

Es wird jetzt die Fehlerkorrektur beschrieben. Erdfindungsgemäß sind verschiedene Techniken für die elektrische Korrektur verschiedener Arten von Fehlern beschrieben, die zu den Magnetfeldrichtungs-Meßvorrichtungen gehören»

Eine Art von Fehler ist die magnetische "Veränderung¹¹ oder Schwankung oder der Unterschied zwischen der wahren und der magnetischen Nordrichtung. ¥ie in Fig. 1 gezeigt ist,

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kann ein Veränderungskorrekturnetzwerk 30 verwendet \\^rerden, um elektrisch die Veränderung so zu korx'igieiOn, daß dex-Anzeiger 37 den Steuexkui^s bezüglich der wahx'en Nox-di-ichtung darstellt. Diese Technik für die VeründerungskoiTektux' ist äußerst nützlich und eine praktische Navigationshilfe.

Zusätzlich zu dem magnetischen Verändenzngsfehlex^ gibt es auch magnetische "Abweichungs"-Fehler infolge der unechten öx-tlichen magnetischen Felder, die beispielsweise durch Gleichströme al ex* NachbaiMuagnete eingeführt sind. Auch das Toroid selbst besitzt gewöhnlich Spuren von JRostmagne ti sinus . Bei Abwesenheit einer geeigneten Kompensation "würden diese unechten örtlichen Magnetfelder Fohl er bei der Ablesung des Kompasses bewirken. TJm diese magnetischen Abweichungsii-rtümer zu kompensieren, kann eine magnetische Vorspannung im Toroid vorgesehen werden, die den Effekt der Auslöschung der unechten ortlichen Magnetfelder hat. Dies wird durch Eingeben von Strömen niedrigen Niveaus in die Sekundärwicklungen der FluDabtastvorriclitung bewirkt, um dadurch eine kompensierende magnetische Vorspannung im Toroid zu gewährleisten. Diese !Compensationsströme sind in Fig. 1 als Stroingeneratoren kh und U5 gezeigt, die jeweils KompcnsaidLons ströme I 1 und I 2 erzeugen.

iJine andere Art von magnetischem Abweichungs fehl er besteht infolge der Gegenwart von örtlichem Eisenmetall. Dieser

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Abveichungsf ehlei· kann als aus zwei Komponenten bestellend angesehen werden. Die erste Komponente spitzt sich bei den Ilauptkompaß stellen zu, während sich die zweite bei den Zwischenhauptsteilen zuspitzt. Jede Komponente des Abveichurigsfehlers wii'cL auf unterschiedliche ¥eise kompensiert.

Die Abweichungsfehler, die sich bei den Hauptstellen zuspitzenj können elektrisch durch Kreuzkuppeln der Sinus/ Kosinus-Daten kompensiert werden, die in den Sekundärwicklungen der Flußabtastvorrichtung 14 erscheinen. l.^rie in Fig* 1 gezeigt, bewirken die Betriebsverstärker h6 und hf diese Kreuzkupplung. Diese Kompensationstechnik kann auch verwendet werden, um die Tatsache zu korrigieren, daß die Sekundärwicklungen der Flußabtagteinrichtung 14 nicht präzise orthogonal sind, /wie erforderlich ist bei wahren Sinus/Kosinus-Meßwertt»·

Die Abweichungsfehler, die sich bei den Zwischenhauptpunkten zuspitzen, können dadurch kompensiert werden, daß die Sinus- und Kosinus-Maßfaktoren eingestellt werden» Dies wird in Fig. 1 durch variable Summierung der "Widerstand© 16 und 17 erreicht· Somit kann, wie hier beschrieben, die Fehlerkompensation elektrisch ohne Zuflucht zu mechanischen Kompensationsmxtteln bewirkt werden, die veriicndet v/erden, wenn es sich um konventionelle Nordsuch-Seekoiupasse handelt«

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Die Prinzipien und Techniken, die hier zur Messung von Magnetfeldern beschrieben sind, finden breite Anwendung·

Eine solche Anwendung ist das Lesen der Position, einer magnetisierten Welle oder Seele in der Abwesenheit einer körperlichen Kupplung an die Welle oder deren Füllung oder Ladung. Wenn beispielsweise das Ende einer Welle in einer bevorzugten Richtung magnetisiert wäre und die Flußabtastvorrichtung der Fig. 2 oder 3 in der Nähe angeordnet wären, wäre die Bewegung der magnetisierten Welle bezüglich der Flußabtastvorrichtung analog zur Bewegung einer auf dem Schiff befestigten Flußabtastvorricntung bezüglich, magnetisch Nord. Die erzeugte Information kann in beiden Fällen auf dieselbe Weise behandelt werden. Xn dem einen Fall ist das Ergebnis ein Maß des Steuerkurses des Schiffes bezüglich magnetisch Nord, während im anderen Fall das Ergebnis ein Maß der Wellenposition bezüglich der Flußabtastvorrichtung ist.

Im. allgemeinen kann der Ausgang der Flußabtastvoxrichtungen der Fig. 2 und 3 durch entfernte Anzeigevorrichtungen ähnlich jenen verwendet werden^ die zum Ansprechen auf Rechengerät- oder Syncbrondaten ansprechen.

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Claims

Patentanspruch, e

1 J Vorrichtung zur Messung der Richtung eines Magnetfeldes, beispielsweise ein Abtastkompaß, gekennzeichnet durch, eine Flußabtastvorrichtung mit einer primären und einer Hehrzahl von sekundären Wicklungen, eine Srregereinrichtung, die mit der Primärwicklung zur Sätügung der Flußabtasteinrichtung mit einem Erregersignal in der Anwesenheit des Magnetfeldes betrieblich, verbunden ist, um dadurch Sekundärsignale zu erzeugen,
die eine Funktion der relativen Richtung des magnetischen Feldes bezüglich der Flußabtastvorrichtung sind, eine
Kombinationseinrichtung für die Sekundär signale mit
einer Ableit einrichtung für ein Ausgangs signal mit einer-Phase, die proportional zur relativen Richtung des Magnetfeldes ist, und eine Einrichtung, die auf die Phase des Ausgangssignals zur Erzeugung einer Anzeige der relativen Richtung des Magnetfeldes anspricht·

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ableiten eines Ausgangssignals mit einer Phase, die proportional zu der relativen Rxchtung des magnetischen Feldes ist, eine phasenstarre Schleifeneinrichtung aufweist·

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A098Ü3/Ü823

3« Vorrichtung nach. Anspruch. 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das Erregersignal dreieckförmige Fellenformen aufweist.

h» Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß. die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Mittelungseinrichtung für die momentanen ¥erte der relativen Richtung des magnetischen Feldes aufweist.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Erreger signal dreieckfSrmige Wellen aufweist. ,

6. Vorrichtung nach Anspruch % dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zur Erzeugung einer Anzeige der relativen Sichtung des magnetischen Feldes eine Bigitaldarstellungseinrichtung aufweist·

7· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ansprechen auf das Ausgangssignal eine Einrichtung aufweist, die auf die relative Phase des Aus gangs signale s und ein Bezugssignal anspricht, das auf das Erregersignal bezogen ist, um ein Maß der relativen Richtung des magnetischen Feldes abzuleiten.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Flußabtasteinrichtung
mit einer primären und einer Mehrzahl von sekundären
Wicklungen, eine Erregereinrichtung, die betrieblich mit

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der Primärwidfl.ung zur Sättigung der Flußabtasteinrichtung mit einem Erregersignal in der Anwesenheit des magnetischen Erdfeldes verbunden ist, um dadurch Sekundärsignale zu erzeugen, die eine Funktion der relativen Richtung zwischen Nord und der Abtasteinrichtung sind, eine Kombinationseinrichtung für die Sekundärsignale mit einer Einrichtung zur Ableitung eines Ausgangssignales von den Sekundärsignalen mit einer Phase, die proportional zur Richtung Nord ist, und eine Einrichtung, die auf die Phase des Ausgangssignals anspricht, um eine Anzeige der Richtung relativ zur Richtung Nord zu eir· zeugen.

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■ 9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal dreieckförmige Wellenformen aufweist«

10. Torrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableiteinrichtung für ein Ausgangssignal mit einer Phase, die proportional zur Richtung relativ zur Nordrichtung ist, eine phasenstarre Schleifeneinrichtung aufweist.

11· Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Erregersignal dreieckige Wellenformen aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Mittelungseinrichtung für die momentanen Werte der Richtung relativ zu Nord aufweist.

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Erregersignal dreieckige Wellenformen aufweist.

1k· Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Veränderungs-Icorrektureinrichtung für die elektrische Korrektur für die Differenz zwischen der wahren Richtung Nord und der magnetischen Richtung Nord aufweist, so daß die auf das Ausgangs signal ansprechende Einrichtung die Richtung relativ zur wahren Nordrichtung anzeigt.

4 0 9809/0823 - 35 -

15. Vorrichtung nach. Anspruch. 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Anzeige der Richtung relativ zur Richtung Nord eine digitale Darstellunjpeinrichtung aufweist.

16· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzei.elm.et, daß die auf das Ausgangssignal ansprechende Einrichtung eine Vorrichtung aufweist, die auf die relative Phase des Aus gangs signal es und ein Bezugssignal anspricht, das auf das Erregersignal bezogen ist, um ein Maß der Richtung relativ zur Richtung Nord abzuleiten.

17· Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Kurseinstelleinrichtung zur Auswahl des gewünschten Kurses und eine Kursanzeigeeinrichtung zur Anzeige, ob der angezeigte Kurs eingehalten ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1?» gekennzeichnet durch eine Außerkursalarmeinrichtung zur Anzeige, wenn der tatsächliche Kurs von dem ausgewählten Kurs um mehr als einen vorgewählten Betrag abweicht.

19. VorÄchtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Kurseinstelleinrichtung von den linearen Wellenformsignalen erregt ist.

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A03 839/0823

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flußab tast einrichtung mit einer primären und einer Mehrzahl von sekundären Wicklungen, eine Erregereinrichn· tung, die betrieblich mit der primären Wicklung zur Sättigung der Flußabtasteinrichtung mit einem Erregersignal verbunden ist, welches dreieckige Wellenfonaen aufweist in der Gegenwart vom magnetischen Feld der Erde, um Sekundärsignale zu erzeugen, die eine Funktion der relativen Sichtung zwischen Nord und zwischen der Abtastvorrichtung sind, eine Kombinationseinrichtung für die Sekundärsignale mit einer phasenstarren Schlei— feneinrichtung zur Ableitung eines Ausgangssignals mit einer Phase, die proportional zur Richtung räativ zu Nord ist, wobei die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Mittelungseinrichtung für die momentanen ¥erte der Richtung relativ zu Nord aufweist, eine Kurseinstelleinrichtung zur Auswahl eines gewünschten Kurses, eine Aufkurs anzeige einrichtung zur Anzeige, ob der ausgewählte Kurs eingehalten wird und eine digitale Darstellungseinrichtung, die auch die Phase des Ausgangssignales zur Erzeugung einer Anzeige der Richtung relativ zur Richtung Nord ansprichtο

21. Vorrichtung nach Anspruch 2O₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Kurseinstelleinrichtung von den linearen Wellenform signal en erregt wird.

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22· Vorrichtung nach. Anspruch 20, dadurch, gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Veränderungekorrektureinrichtung für die elektrische Korrektur für die Differenz zwischen der wahren Richtung Nord und der magnetischen Richtung Nord aufweist, so daß die digitale Darstellungseinrichtung die Richtung relativ zur wahren Richtung Nord anzeigt·

23· Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flußabtasteinrichtung «it einer primären und einer Hehrzahl von sekundären Wicklungen, eine Erreger--einrichtung, die mit der primären Wicklung zur Sättigung der Fluß abtastvorrichtung in der Gegenwart des magnetischen Erdfeldes mit einem Erregersignal verbunden ist, um dadurch sekundäre Signale zu erzeugen, die Komponenten aufweisen, welche sin 0 sin (2 wt) und cos 0 sin (2 wt) sind, wobei θ der Relativwinkel zwischen der Abtasteinrichtung und Nord und w die Fundamentalfrequenz des Erregersignals ist, eine Kombinationseinrichtung für die Sekundärsignale zur Erzeugung eines dritten Signals mit einer Komponente, die proportional zu sin(ö + 2 wt) ist, eine phasenstarre Schleifeneinrichtung, die auf das dritte Signal zur Erzeugung eines Ausgangssignals anspricht, das eine Phase hat, die proportional zu θ ist, und eine auf die Phase des Ausgangssignals ansprechende Einrichtung zur Erzeugung einer Anzeige der Richtung relativ zur Richtung Nord.

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24· Vorri.ch.tung nach Anspruch. 23» dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Veränderungskorrektureinrichtung für die elektrische Korrektur für die Differenz zwischen der wahren Richtung Nord und der magnetischen Richtung Nord aufweist, so daß die auf das Ausgangs signal ansprechende Einrichtung die Richtung relativ zur wahren Richtung Nord anzeigt·

25· Vorrichtung nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationseinrichtung für die sekundären Signale eise Phasenschiebereinrichtung und eine Summiereinrichtung für die Erzeugung eines dritten Signales aufweist , das eine Komponente proportional zu sin (0 + 2 wt) hat·

26· Vorrichtung nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung durch eine Tiefpaßübertragungsfunktion mit einer Zeitkonstanten charakterisiert ist, die größer ist als etwa eine Sekunde zur Mittelung der momentanen Werte des Winkels .0 vor der Darstellung·

27· Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Erregersignal dreieckige Wellenformen aufweist«

28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung deVAnzeige der relativen Richtung eine digitale Darstellungseinrichtung aufweist,

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die bei einer Frequenz im Bereich, von etwa 0,1 bis 5 Hz auf den neuesten Stand gebracht ist.

29· Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Kurseins teileinrichtung zur Auswahl eines gewünschten Kusses und eine Aufkursanzeigeeinrichtung zur Anzeige, ob der ausgewählte Kurs eingehalten ist*

30. Vorrichtung nach Anspruch 2°, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufkursanzeigeeinrichtung eine Ansprecheinrichtung auf ein Zwischensignal aufweist^ das von der phasenstarren Schleifeinrichtung abgeleitet ist, wobei das Zwischensignal dadoch charakterisiert ist, daß es einer geringeren Mittelung als das Ausgangssignal unterworfen ist.

31· Vorrichtung nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß die Kurseinstelleinrichtung ein lineares Potentiometer aufweist, das durch lineare Wellenformsignale erregt ist, die von dem Ausgangssignal abgeleitet sind.

32. Vorrichtung nach Anspruch 29» gekennzeichnet durch eine Außerkursalarmeinrichtung, die auf die Kurseinstelleinrichtung zur Anzeige anspricht, wenn der tatsächliche Kurs von dem vorgewählten Kurs um mehr als einen vorbestimmten Betrag abweicht.

33« Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flußabtast-

- kO -

4Ü38G3/Q823

- ko -

einrichtung mit einem toroidförmigen_f magnetischen Körper, um den eine Primärwicklung und eine Mehrzahl von Sekundärwicklungen gewickelt sind, eine Erregereinrichtung, die mit der Primärwicklung zur Sättigung des magnetischen Körpers mit einem Erregersignal in der Gegenwart des magnetischen Feldes betrieblich verbunden ist, um dadurch Sekundärsignale zu erzeugen, die eine Punktion der relativen Richtung des magnetischen Feldes bezüglich der Abtastvorrichtung sind, eine Einrichtung zur Kombination der sekundären Signale mit einer Einrichtung zur Ableitung eines Ausgangs signale s von diesen Sijignalen mit einer Phase, die proportional zur relativen Richtung des magnetischen Feldes ist und eine auf das Ausgangssignal ansprechende Einrichtung zur Erzeugung einer Darstellung der relativen Richtung des magnetischen Feldes.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33» dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkörper einen Restmagnetismus besitzt und die Flußabtastvorrichtung eine Kompens at ions einrichtung aufweist, die zur elektrischen Kompensation des Restmagnetismus dem Magnetkörper zugeordnet ist.

35· Vorrichtung nach Anspruch 3k, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung eine Vorrichtung zur Einführung eines Stromes in zumindest eine der Sekundärwicklungen aufweist, um eine kompensierende magnetische Vorspannung in dem Magnetkörper zu gewährleisten.

> ' - fci -

4Ü9809/0823

36. Vorrichtung nach Anspruch 33t gekennzeichnet durch eine Kompensationseinrichtung zur Zumischung eines Teils

eines Sekundärsignals mit einem anderen.

37· Vorrichtung nach Anspruch 33» gekennzeichnet durch eine !Compensationseinrichtung zur Einstellung der relativen Amplituden der Sekundärsignale»

38. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwickluxgpn im wesentlichen orthogonal sind und Signale im Format nach Art eines Rechengerätes erzeugen·

39· Vorrichtung nach Anspruch 33» dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen drei im wesentlichen äquidistante Wicklungen aufweisen tun Signale/in synchronartigem Format erzeugen.

40, Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flußabtastvorrichtung mit einer primären und einer Hehrzahl von sekundären Wicklungen, eine Erregereinrichtung, die mit der primären Wicklung zur Sättigung der Flußabtasteinrichtung mit einem Erregersignal in der Gegenwart des magnetischen Feldes der Erde betrieblich verbunden ist, um dadurch sekundäre Signale zu erzeugen, die eine Funktion der relativen Richtung zwischen Nord und der Abtasteinrichtung sind, eine Kombinationseinrichtung für die Sekundärsignale mit einer Ableiteinrichtung eines Ausgangssignales

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- hz -

von den vorgenannten Signalen, mit einer Phase, die proportional zur Richtung relativ zu Nord ist» eine Einrichtung, die auf die Phase des Ausgangs signale s zur Erzeugung einer Anzeige der Richtung relativ zur Richtung Nord anspricht, und eine Kurseinstelleinrichtung, die eine Phasensehiebereinrichtung aufweist, welche auf das Ausgangs signal zur Auswahl eines gewünschten Kurses anspricht.

Ί·1· Vorrichtung nach. Anspruch 40, dadurch ^kennzeichnet, daß die Phasen schiebeeinrichtung eine lineare potentiometrische Einrichtung aufweist, die von den ersten und zweites, rechteckigen. WiediexrholungsSignalen erregbar ist, welche dieselbe Amplitude haben und in der Phase um U/2 zueinander geschoben sind, und daß die potentiometrisehe Einrichtung einen Kontaktarm (38) mit einer linearen Wellenkalibrierung aufweist zum Kombinieren der ersten und zweiten dreieckigen Signale in komplementärer Weise zur Erzeugung eines resultierenden Signals mit einer Nullkreuzung, die linear mit der Wellenrotation geschoben ist.

^2. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschiebereinrichtung eine Nullkreuzdetektoreinrichtung aufweist, die betrieblich mit dem Ka±ä£fc-arm zur Erzeugung einer symmetrischen Rechteckwelle verbunden ist, welche eine Phase hat, die linear entsprechend der Drehung dei· linear kalibrierten Welle geschoben ist.

4 09809/0323 -

43· Vorrichtung nacli Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Erreger signal, dreieckige Wellenformen aufweist.

44. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung' zur Ableitung des Ausgangs signals eine phasenstarre Schleifeneinrichtung aufweist, die eine Mittelungseinrichtung für die momentanen Werte der Richtung relativ zur Richtung Nord aufweist.

45· Vorrichtung nach Anspruch 4%, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine elektrische Korrektureinrichtung für die Differenz zwischen der wahren Richtung Nord und der magnetischen Richtung Nord aufweist, so daß die Einrichtung, die auf das Ausgangssignal anspricht, die Richtung relativ zur wahren Richtung Nord anzeigt.

46« Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen linearen Phasenschieber, der eine lineare potentiometrisehe Einrichtung aufweist, die durch erste und zweite Wiederholungssignale erregbar ist, welche entsprechende Bereiche identischer, linearer Anstiege haben und symmetrisch um ein Bezugspotential angeordnet sind, und daß eine Kontaktarmeinrichtung mit einer linearen Wellenkalibrierung zur Kombination der ersten und zweiten Signale in komplementärer Weise vorgesehen ist, um ein re-

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AÜ9809/0S23

sultierende s Signal mit dem Nulldurchgang zu erzeugen, der linear mit der Wellendrehung geschoben ist.

47 „ Vorrichtung nach Anspruch 46, gekennzeichnet durdi eine Nullkreuzungsabtasteinrichtung, die betrieblich mit dem Kontaktarm zur Abtastung des Nttlldurchgangs des sich ergebenden Signals angeschlossen ist, welches bei dem Kontaktarm erscheint·

48. Vorrichtung nach Anspruch 47» dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signale Rechteckwellenformen haben und daß die Nullkreuzungsabtasteinrichtung einen symmetrischen, Rechteckwellenausgang erzeugt.

49· Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flußabtasteinrichtung zur Erzeugung eines Signals, das eine Funktion der relativen Richtung des magnetischen Feldes bezüglich der Flußabtasteinrichtung ist, eine phasenstarre Schleifeneinrichtung, die betrieblich der Flußabtasteinrichtung zugeordnet ist und auf das Signal zur Ableitung eines Ausgangssignals von dort anspricht, welches eine Phase hat, die proportional zur relativen Richtung des Magnetfeldes ist, und eine Einrichtung zum Ansprechen auf die Phase des Ausgangs signals zur Erzeugung einer Anzeige der relativen Richtung de-s magnetischen Feldes.

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50« Vorrichtung nach. Anspruch 49» dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erzeugung einer Anzeige der relativen Richtung des magnetischen Feldes vorgesehen ist, die eine digitale Darstellungseinrichtung aufweist.

51. Vorrichtung nach Anspruch 49» dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Einrichtung eineMLttelungseinrichtung für die momentanen Werte der relativen Richtung des Magnetfeldes vor der Darstellung aufweist.

52» Vorrichtung nach Anspruch 49» gekennzeichnet durch eine Auswähleinrichtung einer magnetischen Feldrichtung·

53· Vorrichtung nach Anspruch 52 _B gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Beobachtung der Richtung der Flußabtasteinrichtung bezüglich der Feldrichtung des ausgesuchten Magnetfeldes.

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54. Vorrichtung nach Anspruch. 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswähleinrichturag der magnetischen Feldrichtung eine lineare Phasenschiebereinrichtung aufweist, die von einem Signal erregbar ist, welches auf das Ausgangssignal bezogen ist.

55· Vorrichtung nach Anspruch k-9_t .dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Veränderungseinrichtung der relativen Richtung des Magnetfeldes aufweist.

56. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flußabtasteinrichtung mit einer primären und einer Mehrzahl von sekundären Wicklungen, eine Uhr, eine Erreger einrichtung, die auf die Uhr anspricht und betrieblich mit der primären Wicklung zur Sättigung der Flußabtasteinrichtung mit einem Erregersignal in Gegenwart des magnetischen

Feldes verbunden ist, um dadurch Sekundärsignale zu erzeugen, die eine Funktion, der relativen Richtung des magnetischen Feldes bezüglich der Flußabtasteinrichtung sind, eine Kombinationseinricittung für die sekundären Signale, die eine phasenstarre Schleifeneinrichtung aufweist, die auf die Uhr und die sekundären Signale zur Ableitung eines Ausgangssignales von diesen anspricht, welches eine Phase hat, die proportional zur relativen Richtung des magnetischen Feldes ist_y und eine Ansprecheinrichtung auf die Phase des Ausgangssignale s zur Erzeugung einer

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Anzeige der relativen Richtung des magnetischen Feldes.

57· Vorrichtung nach einem oder melireren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flußabtasteinrichtung mit einer primären und einer Mehrzahl von sekundären Wicklungen* eine Uhr, eine Brregereinrichtung, die auf die Uhr anspricht und mit der primären Wicklung. zur Sättigung der Flußabtasteinrichtung mit einem Erregersignal verbunden ist, das von der Ohr abgeleitet ist in der Gegenwart eines magnetischen Erdfeldes, um dadurch sekundäre Signale zu erzeugen, die eine Funktion der relativen Richtung zwischen der Richtung Nord und der Abtasteinrichtung sind, eine Kombinationseinrichtung für die sekundären Signale zur Erzeugung eines phasenempfindlichen Eingangs signale s, eine phasenstarre Schleifeneinrichtung, die auf das phasenempfindliche Eingangssignal und auf die Uhr zur Ableitung eines Ausgangssignales von dieser anspricht, welches eine Phase hat, die proportional zur Richtung relativ zur Richtung Nord ist, und eine Ein·» richtung, die auf die Phase des Ausgangssignales zur Erzeugung einer Anzeige der Richtung relativ zur Richtung Nord anspricht·

580 Vorrichtung nach Anspruch 57» dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung automatisch Veränderungen in der Frequenz der Uhr korrigiert·

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59· Vorrichtung nach Anspruch. 57» dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Mittelungseinrichtung für die momentanen ¥erte der Sichtung relativ zur Richtung Nord aufweist.

60. Vorrichtung nach Anspruch 57» dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Veränderungskorrektureinrichtung für die elektrische Korrektor des Unterschiedes zwischen der wahren Richtung Nord und der magnetischen Richtung Nord aufweist, so daß die auf das Ausgangssignal ansprechende Einrichtung die Richtung relativ zur wahren Richtung Nord anzeigt.

61. Vorrichtung nach Anspruch 57» dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung durch eine Tiefpaßübertragungsfunktion mit einer Zeitkonstanten charakterisiert ist, die größer ist als eine Sekunde zur Mittelung der momentanen Werte der Richtung relativ zur Richtung Nord vor der Darstellung und eine automatische Korrektureinrichtung für die Korrektur der Frequenzänderungen der Uhr aufweist.

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62. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flußabtasteinrichtung mit einer primären und einer Mehrzahl von sekundären Wicklungen, eine Uhr zur Erzeugung eines Uhrsignals mit einer Frequenz f.., eine Einrichtung, die auf das Uhrsignal zur Ableitung eines Zwischensignals mit einer Frequenz f„ von dieser anspricht, eine Einrichtung, die auf das Uhr signal und das Zwis tonsignal zur Kombination desselben und Teilung des Ergebnisses anspricht, um ein Erreger signal mit der Frequenz (f„/2) zu erzeugen, eine Erregereinrichtung, die auf das Erregersignal anspricht und betrieblich mit der primären Wicklung zur Sättigung der Flußabtasteinrichtung mit dem Erregersignal in Gegenwart des magnetischen Feldes verbunden ist, um dadurch sekundäre Signale zu erzeugen, die eine Funktion der relativen Richtung des magnetischen Feldes bezüglich der Flußabtasteinrichtung sind, eine Kombinationseinrichtung für die sekundären Signale zur Erzeugung eines phasenempfindlichen Eingangssignales mit einer Komponente mit einer Frequenz f„, eine phasenstarre Schleifeneinrichtung, die auf das Eingangssignal und das Uhrsignal zur Ableitung eines Ausgangs signale s von diesem anspricht, welches eine Nominalfrequenz f~ und eine Phase hat, die proportional zur relativen Richtung des magnetischen Feldes ist, und eine Einrichtung, die auf die Phase des Ausgangs sdjgf· nales zur Erzeugung einer Anzeige der relativen Richtung des Hagnetfeldes anspricht.

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63· Vorrichtung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneiiirichtung eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Fehlersigraals in Abhängigkeit von den Phasenänderungen zwischen dem Eingangs signal und dem phasenstarren Schleif enau s gangs signal, aufweist.

6h» Vorrichtung nach Anspruch. 63* dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Korrektursignals in Abhängigkeit von dem Fehlersignal aufweist, wobei das Korrektursignal eine Nominalfrequenz von f hat.

65· Vorrichtung nach Anspruch 6h₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Korrektursignales eine spannungsgesteuerte OsaaLULatoreinrichtung aufweist·

66. Vorrichtung nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Schleifeneinrichtung eine Zähleinrichtung aufweist, die auf das Ufersignal und das Korrektursignal zur Veränderung der Phase des phasenstarren S_cnleifenausgangs signal s anspricht, um das Fehler signal zu vermindern.

67· Vorrichtung nach einem oder· mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet: durch eine Uhr zur Erzeugung eines Uhrsignals, eine Flußabtast einrichtung mit einer primären und einer Mehrzahl von sekundären Wicklungen, eine

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Erregereinrichtung, die auf das Ulrsignal anspricht und betrieblich, mit der primären Wicklung zur Sättigung der Flußabtastein.rich.tung mit einem Erreger signal in der Gegenwart des magnetischen Feldes verbunden ist, um dadurch sekundäre Signale zu erzeugen, die eine Funktion der relativen Richtung des magnetischen Feldes bezüglich der Flußabtasteinrichtung sind, eine Kombinationseinrichtung für die sekundären Signale zur Erzeugung eines phasenempfindlichen Ausgangssignals, eine phasenstarre Schleifeneinrichtung» die auf das Uhr signal und das Eingangssignal zur Ableitung eines Ausgangs signal s von diesem anspricht, welches eine Phase hat, die proportional zur relativen Richtung des magnetischen Feldes ist, wobei die phasenstarre Schleifenein·· richtung aufweist (1) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Fehlersignals in Abhängigkeit von den Veränderungen der Phase zwischen dem Eingangssignal und dem phasenstarren Schleifenausgangssignal, (2) eine Einrichtung, die auf das Fehlersignal anspricht zur Erzeugung eines Korrektursignals mit einer Frequenz, die proportional zu dem Fehlersignal ist, und (3) einen Auf/Abzähler, der auf das Uhrsignal, das Fehlersignal und das Korrektur signal zur Veränderung der Phase des phasenstarren Schleifenausgangssignals anspricht-, um das Fehlersignal zu reduzieren, und durch eine Einrichtung, die auf die Phase des Ausgangssignals zur Erzeugung einer Anzeige der relativen Richtung des magnetischen Feldes anspricht.

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68. Vorrichtung nach Anspruch 67» dadurch gekennzeichnet, daß der Auf/Abzählet* eine Auf/Absteuereinrichtung aufweist, die auf die Polarität des Fehlersignals zur Steuerung der Sichtung des Zählens des Auf /Abzählers anspricht·

69· Vorrichtung nach Anspruch 67» dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal eine Nominalfrequenz 0 hat.

70. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flußabtast einrichtung mit einer primären und einer Mehrzahl von sekundären Wicklungen, eine TJhreinrichtung zur Erzeugung eines Ohrsignals, eine erste Zähleinrichtung, die auf das Ohr signal zur Ableitung eines Erreger signals von dort anspricht, eine Erregereinrichtung, die auf die erste Zählereinrichtung anspricht und mit der primären Wicklung zur Sättigung der Flußabtasteinrichtung mit dem Erregersignal in der Gegenwart des magnetischen Feldes betrieblich verbunden ist, um dadurch sekundäre Signale zu erzeugen, die eine Funktion der relativen Richtung des Magnetfeldes bezüglich der Flußabtasteinrichtung ist, eine Kombinationseinrichtung für die sekundären Signale zur Erzeugung eines phasenempfindlichen Eingangssignales, eine phasenstarre Schleifeneinrichtung mit einer zweiten Zähleinrichtung, die auf das Uhrsignal und das Eingangssignal anspricht zum Ableiten eines Ausgangssignals mit einer Phase, die proportional zur relativen Richtung des magnetischen Feldes ist, wobei die phasen«

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starre Schleifeneinri ditung aufweist:

) eine in Abhängigkeit von den Phasenveränderungen zwischen dem Eingangssignal land dem phasenstarren Schleifenausgangssignal ansprechende Fehlersignaleinrichtung,

2) eine auf das Fehlersignal ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines Korrektursignals mit einer Frequenz, die proportional zu dem Fehlersignal ist,

3) eine Steuereinrichtung, die auf die Polarität des Fehlersignals anspricht, um das Korrektursignal entweder der ersten oder der zweiten Zähleinrichtung zur Verminderung des Fehlersignals zuzuführen, und eine auf die Phase des Ausgangssignals ansprechende Einrichtung zur Erzeugung einer Anzeige der relativen Richtung des magnetischen Feldes.

71. Vorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Korrektursignales eine spannungsgesteuerte Oszillatoreinrichtung mit einer Nominalfrequenz 0 aufweist.

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