DE2929504A1

DE2929504A1 - Richtungsweiservorrichtung

Info

Publication number: DE2929504A1
Application number: DE19792929504
Authority: DE
Inventors: Hisatsugu Ito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1978-07-21
Filing date: 1979-07-20
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DE2929504C2

Description

Richtungsweiservorrichtung
Die Erfindung betrifft einen Kurs- bzw. Richtungsweiser für einen sich bewegenden Körper, etwa ein Automobil oder ein Schiff.
Bisher erfolgte die Kursanzeige von sich bewegenden Körpern bzw. Fahrzeugen in vielen Fällen mittels einer Vorrichtung, die sich auf die Drehung eines Dauermagneten unter dem Einfluß des Erdmagn felds stützt. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist ein Azimutfühler oder -weiser mit zwei mit Magnetmodulation arbeitenden Magnetfühlern (im folgenden auch als Modulations-Magnetfühler bezeichnet), die sehr schwache Ströme oder sehr schwache Magnetfelder zu messen vermögen und welche für die Messung von Quer-oder Quadraturkomponenten des Erdmagnetfelds angeordnet sind. Jeder dieser Fühler umfaßt einen ringförmigen Magnetkern zwei in derselben Richtung um zwei gegenüberstehende Schenkel des Magnetkerns herumgewickelte Erregerwicklungen mit jeweils gleicher Windungszahl und in Reihenschaltung miteinander sowie zwei Ausgangswicklungen, die in entgegengesetzter Richtung um diese Schenkel herumgewickelt und miteinander in Reihe geschaltet sind. Bei diesen Modulations-Magnetfühlern nehmen die beiden zusammengeschalteten Erregerwicklungen ein Wechselstromsignal mit einer vorbestimmten, konstanten Frequenz ab, wobei über die zusammengeschalteten Ausgangswicklungen jedoch kein Signal induziert wird, wenn kein Erdmagnetismus vorhanden ist. Beim Vorhandensein von Erdmagnetismus wird über die Ausgangswicklungen ein Wechselstromsignal induziert, das im wesentlichen aus geradzahligen Harmonischen des an die Erregerwicklungen angelegten Signals besteht.
Diese Wechselstromsignale von beiden Magnetfühlern werden an zugeordnete BandpaBfilter angelegt, in denen die zweiten Harmonischen dieser Signale abgegriffen (picked up) werden. Diese zweiten Harmonischen bilden Maßstäbe für die Quadaturkomponenten des Erdmagnetismus, wobei das Verhältnis zwischen diesen Maßstäben die betreffende Richtung angibt.
Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird für die Messung und Anzeige des Erdmagnetfelds ein gemeinsamer Mechanismus benutzt, so daß für diesen eine Einbaustelle gewählt werden muß, an welcher sowohl Ablesbarkeit als auch Empfindlichkeit für das Erdmagnetfeld zufriedenstellend sind. In der Praxis erweist es sich allerdings als äußerst schwierig, eine solche Einbauposition zu finden. Da außerdem der Dauermagnet eine auBerordentlich seringe Drehkraft unter dem Erdmagnetfeld besitzt, kann dessen Richtung möglicherweise falsch wiedergegeben werden, und zwar infolge von Reibung in einem Lager für den Dauermagneten und aufgrund anderer Ursachen. Zudem ist es dabei nötig, eine Horizontalkomponente des Erdmagnetfelds zu messen, weshalb das Gerät waagerecht eingebaut werden muß. Weiterhin erweist es sich dabei als schwierig, einen mechanisch mit dem Dauermagneten am sich bewegenden Körper gek«^nelten Zeiger senkrecht zu der Richtung anzuordnen, in welcher die Bedienungsperson bzw. der Fahrer den Zeiger betrachtet, beispielsweise am üblichen Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs.
Die Azimutfühlervorrichtung eignet sich zwar für die Messung oder Anzeige der Fahrtrichtung (Kurs) von Fahrzeugen, z.B.
Automobilen, doch vermag sie beim Einbau in solche Fahrzeuge die Richtung des Erdmagnetfelds nicht genau zu messen, weil z.B. Kraftfahrzeuge eine große Menge Eisen enthalten, das bei der Fertigung oder bei der Blechherstellung bereits magne' siert worden ist. Infolgedessen besitzen Kraftfahrzeuge ein ihnen eigenes, lokales Magnetfeld, das die Messung der Richtung des Erdmagnetfelds ungünstig beeinflußt und zu Fehlmessungen führt. Um dieses Eigenmagnetfeld zu kompensieren, wurden bisher mehrere Dauermagnete umd die Azimutfühlervorrichtung herum angeordnet. Diese Maßnahme ist jedoch unzweckmäßig, weil die Dauermagnete bezüglich Lage und Intensität schwierig zu justieren sind.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten und zweckmäßigen Kurs- bzw. Richtungsweisers mit einem Magnetfühler und einer zugeordneten Anzeigevorrichtung, die derart auf Abstand voneinander angeordnet sind, daß der Magnetfühler in einer Position, in welcher er zufriedenstellend auf das Erdmagnetfeld anspricht, angeordnet werden kann, während sich die Anzeigevorrichtung an einer Stelle befinden kann, an welcher sie der Benutzer leicht sehen und ablesen kann, so daß die Richtung des Erdmagnetfelds mit hoher Genauigkeit meßbar und gut ablesbar ist.
Mit diesem Richtungsweiser soll zudem die Richt llg eines Magnetfelds dadurch genau meßbar sein, daß der Einfluß eines Eigenmagnetfelds, das bei einem das Gerät tragenden Fahrzeug sehr wahrscheinlich vorhanden ist, ausgeschaltet wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Richtungsweiser der angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch durch einen Magnetfühler mit einem ringförmigen Maynetkern, einer induktiv an diesem angeordneten Erregerwicklung, einer ersten, um den Magnetkern herumgewickelten und zwei einander diametral gegenüberliegende Abschnitte desselben umschlingenden Ausgangswicklung und einer zweiten, praktisch senkrecht zur ersten Ausgangswicklung um den Magnetkern herumgewickelten und zwei andere, einander diametral gegenüberliegenle Abschnitte desselben umschließenden Ausgangswicklung, durch eine Steuerschaltung mit einem Oszillator zur Erzeugung eines Wechselspannung-Bezugssignals, einem an diesen angeschlossenen Frequenzteiler, einer mit letzterem verbundenen Treiberschaltung, wobei der Frequenzteiler ein erstes Wechselspannungssignal mit einer vorbestimmten konstanten Frequenz und ein zweites Wechselspannungssignal mit einer Frequenz entsprechend dem Doppelten der vorbestimmten konstanten Frequenz liefert, von denen das erste über die Treiberschaltung an die Erregerwicklung des Magnetfühlers anlegbar ist, zwei über die beiden Ausgangswicklungen des Magnetfühlers geschalteten Wechselstrom-Verstärkern zur Verstärkung ihrer Wechselspannungssignale, zwei mit den betreffenden Verstärkern verbundenen Phasendetektoren zum synchronen Abgreifen der jeweiligen Wechselspannung-Ausgangssignale der beiden Verstärker, wobei das zweite Wechselspannungssignal vom Frequenzteiler geliefert wird, zwei Tiefpaßfiltern, die an die Ausgänge der zugeordneten Phasendetektoren angeschlossen sind, sowie zwei an die Tiefpaßfilter angeschlossenen Gleichstrom-Verstärkern, und durch eine Anzeigevorrichtung mit zwei einander praktisch senkrecht kreuzenden bzw. schneidenden und zwischen sich einen Raullt festlegenden Treiberwicklungen oder -spulen, einem drehbar im zentralen Bereich dieses Raums angeordneten Dauermagneten und einem mit der Achse des Dauermagz) ten verbundenen und mit ihm mitdrelibaren Zeiger, well)ei die beiden Treiberspulen Ausgangssignale von erstem bzw. zweitem Gleichstrom-Verstärke abnehmen und dabei den Zeiger in eine durch diese Ausgangssignale bestimmte Richtung weisen lassen Ein vorteilhaftes Merkmal besteht dabei darin, daß das erste Tiefpaßfilter und der damit verbundene erste Gleichstrom-Verstärker als erste Tiefpaßfilter- und VerstärkerschalL.Ilg ausgebildet sind, die einen ersten Operationsverstärker mit einer Rückkopplungsschaltung aus einer Parallelkombination eines Kondensators und eines Widerstands aufweist, und daß das zweite TiefpaB-filter und der damit verbundene zweite Gleichstrom-Verstärker als zweite gleichartige Schaltung ausgebildet sind.
In weiterer Ausgestaltung kennzeichnet sich der erfindungsgemäße Richtungsweiser dadurch aus, daß zwei Modulations-Magentfühler zur Messung von Quer- bzw.
Quadraturkomponenten eines an ihnen anliegenden externen Magnetfelds vorgesehen sind, daß jeder Magnetfühler einen Magnetkern, eine gleichmäßig um diesen herumgewickelte und mit einem Wechselspannungssignal beaufschlagbare Erregerwicklung sowie zwei Ausgangswicklungen aufweist, die mit jeweils gleicher Windungszahl um einander gegenüber stehende Magnetkernschenkel herumgewickelt sind, daß die beiden Ausgangswicklungen so zusammengeschalte sind, daß sie durch das an die Erregerwicklung angelegte Wechqelspannungssignal differentiell betätigbar sind, und daß zwei variable bzw. regelbare Gleichstromquellen zur Lieferung von kompensierenden Gleichströmen zu den beiden Ausgangswicklungen vorgesehen sind.
Zur Vereinfachung des Aufbaus des Richtungsweisers können die beiden Mudulations-Magnetfühlereinheiten als einstückige Konstruktion mit einem einzigen ringförmigen Magnetkern, um den die Erregerwicklung gleichmäßig herumgewickelt ist, ausgebildet sein. Dabei werden zwei erste Ausgangswicklungen mit jeweils gleicher Windungszahl um zwei erste, einander gegenüberstehende Schenkel des Magnetkerns herumgewickelt ul so zuammengeschaltet, daß sie differentiell auf das dn die Erregerwicklung angelegte Wechselspannungssignal ansprechen, während zwei weitere Ausgangswicklungen gegenüber dem ersten Ausgangswicklungspaar zur Messung der Quadraturkomponenten dQS äußeren Magnetfelds mit dem ersten Ausgangswicklungspaar angeordnet werden. Das zweite Ausgangswicklungspaar wird dabei mit jeweils gleicher Windungszahl um zwei andere, einander gegenüberstehende Schenkel des Magnetkerns herumgewickelt, und diese Wicklungen werden so zusanuengeschaltet, daß sie differentiell auf das an die Erregerwicklung angelegte Wechselspannungssignal ansprechen.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Modulations-Magnetfühlervorrichtung, Fig. 2 eine graphische Darstellung einer B-H-Kurve für den Magnetkern gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer abgewandelten Ausführungsfoim, Fig. 4 ein Blockschaltbild eines bisherigen Azimutfühlers mit zwei senkrecht zueinander stehenden Modulations-Magnetfühlr, die jeweils Komponenten eines auf sie einwllkenfl^n Magnetfelds messen, Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Darstellung des grundsätzlichen Aufbaus der Erfindung, Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Magnetfühlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 7 eine Aufsicht auf den Magnetfühhler nach Fig. 6 zur Erläuterung der Beziehung zwischen ihm und dem Erdmagnetfeld, Fig. 8 ein Schaltbild für den Magnetfühler gemäß Fig. 6, Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Steuerschaltung gemäß der Erfindung, Fig. 10 ein Schaltbild zur Verdeutlichung der Einzelheiten eines Wechselstromverstärkers und Phasendetektors gemäP Fig. 9, Fig. 11 ein Schaltbild eines Tiefpaßfiltn-rs und eines Gleichstromverstärkers gemäß Fig. 5, Fig. 12 ein Schaltbild einer Abwandlung eines Teils der Anordnung nach Fig. 9, Fig. 13 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, Fig. 14 ein Schaltbild der einen Hälfte der Richtungsweiseranordnung nach Fig. 15, tig. 15 ein Schaltbild einer Ausfül"ungsform des Riclitungsweisers gemäß der Erfindung, Fig. 16 eine Fig. 15 ähnelnde Darstellung einer angewandelten Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 17 eine Fig. 15 ähnelnde Darstellung einer weiteren Abwandlung der Erfindung.
Zum besseren Verständnis zwei Erfindung ist im folgenden das Prinzip der Modulations-Magnetfühlervorrichtungen anhand von Fig. 1 erläutert. Die Anordnung nach Fig. 1 umfaßt einen Modulations-Magnetfühler 10 mit einem zylindrischen Magnetkern 12 aus einem magnetischen Material mit steiler Magnetisierungskurve sowie eine Erreger- und eine Ausgangswicklung 14 bzw. 16, die mit gegenseitigem Abstand um den Magnetkern 12 herumgewickelt sind. Die Erregerwicklung 14 is an eine Wechselspannung-Erregungssignalquelle 18 mit einer Frequenz f angeschlossen, um von dieser mit einem Erregungsstrom zum Erregen des Magnetkerns 12 beschickt zu werden. Die Ausgangswicklung 16 vermag eine im Magnetkern 12 auftretende Änderung des Magnetflusses abzugreifen, und sie ist am einen Ende mit Masse und am anderen Ende mit einem Bandpaßfilter 20 mit einer Mittenfrequenz 2f verbunden.
Die Signalquelle 18 ist mit einem Frequenzvervielfacher 22 verbunden, dem ein Phasendetektor 24 nachgeschaltet ist, welcher seinerseits ebenfalls an das Bandpaßfilter 20 angeschlossen ist. Der Frequenzvervielfacher 22 multipliziert die Frequenz f der Signalquelle 18 zur Lieferung eines Signals mit der Frequenz 2f. Der Phasendetektor 24 ist an eine Anzeigevorrichtung 26 angeschlossen.
Das Magnetmaterial des Magnetkerns 12 kann die Magnetisierungs- bzw. B-H-Kurve gemäß Fig. 2 besitzen, in welcher die Magnetiiußdichte B auf der Ordinate in Abhängigkeit von der Magnetfeldintensität H (welche dem Strom in der Erregerwicklung proportional ist) auf der Abszisse aufgetragen ist. Sofern kein GleichspaIiiiung-Magnetfeld am Magnetkern 12 anliegt, ist die B-H-Kurve, wie in Fig. 2 in ausgezogener Linie dargestellt, gegenüber dem Ursprung bzw. Nullpunkt symmetrisch. Unter diesen Bedingungen liefert die Signalquelle 18 der Erregerwicklung 12 ein Wechselspannungssignal mit der Frequenz f zur ausreichenden Sättigung des Magnetkerns. Hierbei entsteht ein verzerrtes Wechselspannungssignal mit einer Wiederholungsfrequenz von f. Wenn die B-H-Kurve des Magnetkern 12 gegenüber ihrem Ursprung oder Nullpunkt symmetrisch verläuft und das Wechselspannungssignal eine Wellenform mit guter Symmetrie besitzt, liefert die Ausgangswicklung eine gegenüber einem Punkt auf der Zeitachse symmetrische Wellenform. Bekanntlich entfällt eine solche Wellenform, wenn sie verzerrt ist, neben der Grundwelle auch ungeradzahlige Harmonische.
Wenn dagegen an den Magnetkern 10 von außen her ein Gleichspannung-Magnetfeld mit einer Intensität H gemäß Fig. 10 einwirkt, verschiebt sich die B-H-Kurve des Magnetkerns 12 vom Nullpunkt nach rechts oder links um eine Größe entsprechend der Intensität H des äußeren Magnetfelds. Gemäß Fig. 2 ist die gestrichelt eingezeichnete B-H-Kurve gegenüber dem Ursprung oder Nullpunkt nach rechts versetzt. Dies bedeutet, daß die B-l1-Kurve ihre Symmetrie gegenüber dem Nullpunkt verloren hat. Infolgedessen ist auch das an der Ausgangswicklung 16 erzeugte Wechselspannungssignal nicht mehr gegenüber dem genannten Zeitachsenpunkt symmetrisch.
Unsymmetrische Wellenformen enthalten bekanntlich neben der Grundwelle f und ungeradzahligen Hamonischen auch geradzahlige Harmonische. Bei letzteren findet sich die höchste Amplitude in einer zweiten Harmonischen, die eine Frequenz entsprechend dem Doppelten der Grundfrequenz f, d.h. 2f, besitzt. Wenn beispielsweise mit E 2f die Amplitude der zweiten Harmonischen in dem an der Ausgangswicklung 16 entstehenden Wechselspannungssignal bezeichnet ist, so ist E2f ungefähr proportional der Intensität H des von außen auf den Magnetfühler 10 einwirkenden Gleichspannung-Magnetfelds.
Da das Bandpaßfilter 20 nur die zweite Harmonische im Wechselspannungssignal von der Ausgangswicklung 16 durchzulassen vermag, besitzt das Ausgangssignal dieses Filters eine Amplitude entsprechend der Intensität des äußeren Gleichspannung-Magnetfelds und einen Phasenwinkel von entweder 0 oder Ir Radianten, welche die Richtung des Magnetfelds angibt. Wenn der Phasendetektor synchron mit dem Ausgangssignal des Frequenzvervielfachers 22 das Wechself.pannungssigl ll vom Bandpaßfilter 20 abgreift, liefert er an seiner Ausgangsklemme ein Gleichspannungssigflal V entsprechend der Intensität H und der Richtung des externen Gleichspannung-Magnetfelds. Durch Anlegung dieses ;ignals V ln die Anzeigevorrichtung 26 kann das externe Magnetfeld H sichtbar angezeigt werden.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist jedoch die.zweite Harmonische E2f der Ausgangswicklung 16 im Vergleich zu deren Grundwelle Ef und ihren ungeradzahligen Harmonischen E3f, E5f .... von besonders niedrigem Pegel. Die zweite Harmonische ist daher praktisch nicht brauchbar.
GemäB Fig. 3, in welcher den Teilen von Fig. 1 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie dort bezeichnet sind, weist ein ringförmiger Magnetkern 12 zwei einander gegenüberstehende Schenkel und zwei Erregerwicklungen 14a und 14b auf, die jeweils in gleicher Windungs?l.hl in derselben Richtung um einen Endabschnitt dieser Schenkel herumgewickelt und miteinander in Reihe geschaltet sind. Am anderen Ende der Schenkel sind zwei Ausgangswicklungen 16a und 16b mit jeweils gleicher Windungszahl in entgegengesetzter Richtung herumgewickelt und miteinander in Reihe geschaltet.
Anderweitig entspricht diese Anordnung im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 1.
Infolge der beschriebenen Anordnung wirken die. in Reihe geschalteten Ausgangswicklungen differentiell gegenüber der Quelle 18 für das Wechselspannung-Errngungssignal, so daß an der Ausgangsklemme 16c für die Ausgangswicklungen kein Ausgangssignal anliegt, wenn kein externes Gleichspannung-Magnetfeld H vorhanden ist.
Wenn jedoch auf dem Modulations-Magnetfühler 10 ein externes Gleichspannung-Magnetfeld H einwirkt, liefert die Ausgangsklemme 14c eine zweite Harmonische des Erregungssignals von der Signalquelle 18 und, genau genommen, die geradzahligen Harmonischen derselben sowie kaum die Grundwelle Ef und ihre ungeradzahligen Harmonischen E3f, ... . Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Ausgangswicklungen 14a und 14b in bezug auf die über diese Wicklungen induzierte zweite Harmonische kumulativ zusammengeschaltet sind.
Mit der Anordnung gemäß Fig. 3 kann somit das externe Gleichspannung-Magnetfeld im Vergleich zur Anordnung gemäß Fig. 1 stabil und mit hoher Ansprechempfindlichkeit gemessen werden.
Die Richtungen des Gleichspannung-Magnetfelds können durch einen Azimutfühler bzw. eine Richtungsmeßvorrichtung mit zwei Modulations-Magnetfühlern der Art gemäß Fig. 3 gemessen werden, die so angeordnet sind, daß sie Quer- bzw.
Quadraturkomponenten des Gleichspannunq-Magnetfels messen.
Das Gleichspannung-Magnetfeld kann das Erdmagnetfeld sein.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild des vorstehend umrissenen Richtungfühlers bz, -weisers. Die dargestellte Anordnung umfaßt einen ersten Modulations-Magnetfühler 10X zur Messung einer Komponente in einer ersten Richtung bzw. X-Richtung eines von außen einwirkenden Gleichspannung-Magnetfelds H mit einer ersten Signalverarbeitungsschaltung 32X, die über eine Ausgangsklemme 16cX mit dem Magnetfühler 10X verbunden ist, einen zweiten Modulations-Magnetfühler 10Y zur Messung einer Komponente in einer Y-Richtung senkrecht zur X-Richtung des Marrnetfelds und eine zweite Signalverarbeitungsschaltung 32Y, die mit dem Magnetfühler 10Y über seine Ausgangsklemme 16cY verbunden ist.
Wie bei den Anordnungen gemäß Fig. 1 und 3 werden die nicht dargestellten, an jedem Magnetfühler 10X oder 10Y vorgesehenen Erregerwicklungen durch eine nicht dargestellte, zugeordnete Wechselspannung-Erregungssignalquelle erregt.
Die Signal - rarbeitungsschaltungen 32X oder 32Y nehmen jeweils ein Ausgangssignal von der Ausgangsklemme 16cX bzw.
16cY ab, um ein Ausgangssignal Vx bzw. Vy zu liefern, welches die Intensität und Richtung des Magnetfelds H angibt. Die Signalverarbeitungsschaltungen 32X und 32Y enthalten aus diesem Grund jeweils das Bandpaßfiliter 20, den Frequenzvervielfacher 22 und den Phasendetektor 24 (vgl. Fig. 1).
Wenn bei der Anordnung gemäß Fig. 4 beispielsweise ein gleichspannung-Magnetfeld H mit einer ebenfalls mit H bezoiceten Intensität so angelegt wird bzw. einwirkt, daß das Magnetfeld eine Komponente HX in der X-Richtung 30X und eine Komponente H in der Y-Richtung besitzt, lassen Y sich die Signale Vx und Vy der Signalverarbeitungsschaltungen 32X bzw. 32Y mit Vx = KHx bzw. Vy = KMy ausdrücken, wobei K eine Konstante bedeutet. Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung wirkt das Magnetfeld mit der Intensitcit H unter einem Winkel e zur Richtung 30X auf die Anordnung ein. Infolgedessen gelten HX = Hcose und Hy = Hsine. Infolgedessen lassen sich die Sinale Vx und Vy mit Wlicose bzw. Vy = KHsine ausdrücken. Dividieren von Vy durch VX ergibt Vy/Vx = sine/cose = tane. Somit bestimmt sich der Winkel e zoll e - tan (Vy/Vx) Die Anordnung gemäß Fig. 4 kann in einem lokalen Gleichspannung-Magnetfeld mit einer konstanten Intensität von H0 liegen, wodurch ein Meßfehler eingeführt wird. Wenn unter diesen Bedingungen ein zu messendes externes Gleichspannung-Magnetfeld mit der Intensität H auf die Anordnung einwirkt, befindet sich letztere in einem Magnetfeld mit einer Intensität, welche der Vektorsumme beider Intensitäten H und H0 entspricht. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß das lokale Magnetfeld H0 in einer Richtung liegt, in welcher ein Winkel Z zur Richtung 30X des Modulations-Magnetfühlers 10X gebildet wird, besitzt das Gesamt-Magnetfeld eine X-Komponenee HX und eine Y-Komponente Hy, die sich ausdrücken lassen durch HOcosK bzw. Hy = H sin e + IIo sin α . Infolgedessen lassen sich die Signale Vx und Vy der Signalverarbeitungsschaltung 32X baw. 32Y ausdrücken durch VX = K/Hcose + HocoscK ) bzw.
Vy = K(Ilsine + H0sinα). Infolgedessen läßt sich der Winkel e nicht aus den Signalen Vx und Vy ableiten, sofern nicht die Intensität I!o und der Winkel OL bekannt sind.
Azimutfühler bzw. RichtunvCweiservorrichtungen mit zwei Modulations-Magentfühlern, die auf die in Fig. 4 dargestellte Weise wirkungsmäßig miteinander kombiniert sind, eignen sich als Meßfühler zur Kursbestimmung von sich bewegenden Körpern, wie Kraftfahrzeugen. Kraftfahrzeuge besitzen jedoch einen Aufbau mit einem großen Anteil an Eisen, das in vielen Fällen im Verlauf der Kraftfahrzeugfertigung oder der Blechherstellung magnetisiert worden ist. Wenn daher ein Richtungsweiser der Art gemäß Fig. 4 an einem Kraftfahrzeug montiert ist, kann die Richtung des Erdmagnetfelds wegen des Vorhandenseins des lokalen, MeßEehler einführenden Eigenmagnetfelds des Kraftfahrzeugs nicht genau bestimmt werden. Infolgedessen ergibt sich ein Meßfehler ei der Bestimmung des Azimuts bzw. der Richtung des Erdmagnetfelds. Um solche Eigenmagnetfelder zu kompensieren, wurden bisher folglich mehrere Dauermagnete um die betreffende Richtungsweiseranordnujig herum vorgesehen. Diese Maßnahme erwies sich jedoch als höchst unzweckmäßig, weil die Dauermagnete bezüglich Lann und Intensität schwierig zu justieren sind.
Fig. 5 veranschaulicht den Grundaufbau eines Kursgebers bzw.
Richtungsweisers gemäß der Erfindung. Die dargestellte Ano lnung umfaßt einen Magnetfühler 34, eine Steuerschaltung 36 und eine Anzeigevorrichtung 38, die in der genannten Reihenfolge miLeinander in Reihe geschaltet sind. Wenn auf die durch den Pfeil H angedeutete Weise der Erdmagnetismus H unter einem Winkel e zu einer sti hpunktiert eingezeichneten Bezugszlinie auf den Magnetfühler 34 einwirkt, schlägt ein Zeiger 40 der Anzeigevorrichtung 38 über einen Winkel e aus seiner Nullstellung aus.
Der Magnetfühler 34 kann beispielsweise die Modellkonstruktion gemäß Fig. 6 besitzen. Dabei besitzt der Magnetfühler 34 einen ringförmigen Magnetkern 42, der üblicherweise als Toroidkern bezeichnet wird. Der Toroidkern gemäß Fig. 6 besitzt einen rechteckigen Querschnitt und besteht aus einem ferromagnetischen Material mit einer Magnetisierungs- bzw.
B-H-Kurve der Art gemäß Fig. 2. Der Magnetkern 42 kann jedoch auch einen rechteckigen Umriß anstelle des kreisförmigen Umrisses gemäß Fig. 6 besitztn. Um den Magiietkern 42 ist eine Erregerwicklung 44 gleichmäßig in der Weise herumgewickelt, daß der Magnetkern 42 durch ein über Klemmen 44a und 44b angelegtes Wechselspannungssignal umfangsmäßig magnetisiert wird. Weiterhin ist eine erste Ausgangswicklung 46 so um den Magnetkern 42 herumgewickelt, daß sie zwei diametral gegenüberliegende Abschnitte desselben auf-bzw. neben den benachbarten Abschnitten der Erregerwicklung 44 umschlingt, während eine zweite Ausgangswicklung 48 auf dieselbe Weise wie die erste Ausgangswicklung 46 um praktisch senkrecht zu dieser um den Magnetkern 42 herumgewickelt ist. Die beiden Ausgangswicklungen 46 und 48 weisen jeweils Abschlüsse bzw. Klemmen 46a, 46b bzw. 48a, 48b. auf.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 hat ein die Erregerwicklung 44 durchfließendes Wechselspannungssignal ersichtlicherweise zur Folge, daß keine der Ausgangswicklungen ein Ausgangssignal abgibt. Dasselbe gilt auch für eine Vergrößerung des Wechselstromflusses durch die Erregerwicklung 44 auf eine solche Größe, daß der Mangetkern 42 magnetisch gesättigt wird.
Wenn dagegen ein externes Gleichspannung-Magnetfeld H senkrecht zur Ausgangswicklung 46 auf diese einwirkt (Pfeil H In Fig. 6), wird der mit der Ausgangswicklung 46 verkettete Teil des Mangetkerns 42 durch das äußere Magnetfeld gleichspannungsmäßig magnetisiert, so daß die B-H-Kurve auf die vorher in Verbindung mit Fig. 2 beschriebene Weise eine Verschiebung um einen der Intensität des externen Magnetfelds entsprechenden Betrag erfährt. Infolgedessen erscheint über die Ausgangswicklung 46 ein Wechselspannungssignal.
Wenn dabei das an der Erregerwicklung 44 anliegende Erregungssignal die Frequenz f und gute Symmetrie besitzt, d.h. keine geradzahlige Harmonische enthält, enthält das an der Ausgangswicklung 46 induzierte Wechselspannungssignal eine Signalkomponente mit einer Frequenz entsprechend dem Doppelten der Frequenz des Erregungssignals bzw. seiner zweiten Harmonischen, wobei die Amplitude etwa der Intensität des externen Magnetfelds proportional ist. Die Anordnung gemäß Fig. 6 wird daher auch als magnetischer Modulator für zweite Harmonische (second harmonic type magnetic modulator) bezeichnet.
Andererseits wird der mit der Ausgangswicklung 48 verkettete Teil des Magnetkerns 42 durch das externe Magnetfeld nicht umfangsmäßig magnetisiert, mit dem Ergebnis, daß die Ausgangswicklung 48 kein Ausgangssignal abgibt.
Fig. 7 ist eine Aufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 6 mit weggelassener Erregerwicklung 42. Wenn ein Gleichspannung-Magnetfeld mit der Intensität H auf die Anordnung gemäß Fig. 7 so einwirkt, daß ein Winkel e zwischen der Richtung des Magnetfelds und der zentralen Durchmesserebene der Ausgangswicklung 48 gebildet wird (vgl. Pfeil H in Fig. 7), enthalten die von beiden Ausgangswicklungen 48 und 48 erzeugten Signale jeweils frequenzverdoppelte Signalkomponenten bzw. zweite Harmonische Ex und Eyi die sich durch Ex = KHcose und Ey = KHsine, worin,K eine Konstante bedeutet.
Der Mangetfühler gemäß Fig. 6 kann den Schaltungsaufbau nach Fig. 8 besitzen, in welcher den Teilen von Fig. 6 entsprechende Teile mit denselben Bezugs ziffern wie vorher bezeichnet sind.
Die Darstellung nach Fig. 8 dient zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung.
Die Steuerschaltung 36 kann den Schaltungsaufbau nach Fig. 9 besitzen, in welcher der Magnetfühler 34 ebenfalls in der Schaltungskonfiguration gemäß Fig. 8 dargestellt ist.
Die dargestellte Anordnung umfaßt einen ersten Wechselstrom-Verstärker 50, der über seine Klemmen 46a und 46b über die elfte Ausgangswicklung 46 geschaltet ist, um das Wechselspannungssignal von der Ausgangswicklung 46 zu verstärken, sowie einen zweiten Wechselstrom-Verstärker 42, der über die Klemmen 48a und 48b an die zweite Ausgangswicklung 48 angeschlossen ist und deren Wechselspannungssignal verstärkt.
Weiterhin vorgesehen sind ein Oszillator 54, der auf einer Frequenz entsprechend dem Vierfachen der Frequenz f des Erregungssignals schwingt, ein Frequenzteiler 56, der mit dem Oszillator 54 zum Dividieren der Frequenz 4f dieses Oszillators zur Lieferung eines Wechselspannungssignals mit einer Frequenz von 2f an der Ausgangsklemme 46a sowie Wechselspannungssignalen mit der Frequenz f an seinen Ausgangsklemmen 56b bzw. 56c verbunden ist. Die an den Ausgangsklemmen 56b und 56c erscheinenden Wechselspannungssignale mit der Frequenz f werden gegenphasig an zwei Treiberschaltungen 58 bzw. 60 angelegt, deren Ausgangssignale über Klemmen 44a bzw. 44b an die Erregerwicklung 44 angelegt werden.
Die Wechselspannungssignale von den beiden Verstärkern 50 und 52 werden einem ersten und einem zweiten Phasendetektor 62 bzw. 64 eingegeben,die auch das Wechselspannungssignal mit der Frequenz 2f des Frequenzteilers 56 abnehmen. Die beiden Synchron- bzw. Phasendetektoren 62 und 64 nehmen somit Gleichspannungssignale ab, welche den Wechselspannungssignalkomponenten mit der Frequenz 2f bzw. frequenzverdoppelten Signalkomponenten proportional sind. Diese Gleichspannungssignale von den beiden Phasendetektoren 62 und 64 werden zur Beseitigung von Welligkeitsanteilen einem ersten und einem zweiten Tiefpaßfilter 66 bzw. 68 eingespeist. Weiterhin sind zwei Gleichstrom-Verstärker 70 und 72 an die Ausgänge der beiden Tiefpaßfilter 66 bzw. 68 angeschlossen, um an Ausgangsklemmen 74x bzw. 74y verstärkte Gleichspannungssignale Vx bzw. Vy zu liefern, die ihrerseits die Ausgangssignale der Steuerschaltung 36 bilden und wiederum an die Anzeigevorrichtung 38 (Fig. 5) angelegt werden.
Fig. 10 veranschaulicht beispielhaft die Einzelheiten des ersten Wechselstrom-Verstärkers 50 und des mit diesem verbundenen Phasendetektors 62. Gemäß Fig. 10 umfaßt der Verstärker 50 einen Operationsverstärker 76 mit einem positiven und einem negativen Eingang, die über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C1 und einem Widerstand R1 an die erste Ausgangswicklung 46 angeschlossen sind, und mit einem Ausgang, der über einen Widerstand R2 an den negativen Eingang und weiterhin über einen Kondensator C2 an die Verzweigung oder Verbindung zwischen Kondensator Cl und Widerstand R1 rückgekoppelt ist. Der positive Eingang liegt an Masse.
Wenn die Widerstände R1 und R2 beispielsweise Widerstandswerte R1 und R2 und die Kondensatoren C1 und C2 Kapazitäten C1 und C2 besitzen, können die jeweiligen Größen entsprechend gewählt werden, so daß der Wechselstrom-Verstärker 62 selektiv nur die Wechselspannungssignalkomponente mit der Frequenz 2f verstärkt. Der Wechselstromverstärker 62 bildet somit einen selektiven Verstärker.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 76 ist mit einem Eingang 62a des ersten Phasendetektors 62 verbunden. Der Eingang 62a ist über einen Widerstand R3 mit dem Kollektor eines emittergekoppelten npn-Transistors 78 verbunden, dessen Basis über einen Widerstand R4 mit dem anderen Eingang 62b des Phasendetektors verbunden ist, der seinerseits das Wechselspannungssignal mit der Frequenz 2f vom Frequenzteiler 56 abnimmt. Der Kollektor des Transistors 78 ist außerdem an einen Ausgang 62c des Phasendetektors 62 angeschlossen.
Der zweite Wechselstromverstärker 64 und der an ihn angeschlossene Phasendetektor 68 können ebenfalls den Aufbau nach Fig. 10 besitzen.
Das erste Tiefpaßfilter 60 und der an dieses angeschlossene erste Gleichstrom-Verstärker 70 können beispielsweise die Schaltungskonfiguration gemäß Fig. 11 besitzen. Dabei weist ein Operationsverstärker 80 einen an Masse liegenden positiven Eingang sowie einen negativen Eingang auf, der an einen Widerstand R5 angeschlossen ist, welcher seinerseits über einen Eingang 88 bzw. 82a mit dem Ausgang 62c des ersten Phasendetektors 62 verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 80 ist mit der Ausgangsklemme 74x der Steuerschaltung 36 verbunden und über einen Kondensator C3, der mit einem Widerstand R6 parallelgeschaltet ist, an den negativen Eingang rückgekoppelt.
Der Operationsverstärker 80 bildet eine kombinierte Tiefpaßfilter- und Verstärkerschaltung 86A, mit dem an seinem Eingang 82a angeschlossenen Widerstand R5, dem Widerstand R6 und dem Kondensator C3.
Das zweite Tiefpaßfilter 64 und der Gleichstrom-Verstärker 68 l innen ebenfalls den Aufbau nach Fig. 11 besitzen.
Fig. 12 veranschaulicht eine Abwandlung der Anordnung nac Fig 11 mit der ersten Ausgangs-Meßspule 46 und ihren zugeordneten Bauteilen 50 und 62. Gemäß Fig. 12 ist anstelle der kombinierten Tiefpaßfilter- und Verstärkerschaltung 86A nach Fig. 11 eine Integratorschaltung 82B vorgesehen, deren Ausgang mit der Ausgangsklemme 74x verbunden und zur ersten Ausgangs-Meßfühlerwicklung 46 über einen Rückkopplungswiderstand 84 mit einem Widerstandswert Rf rückgekoppelt ist. Die Integratorschaltung 82B unterscheidet sich von der Schaltung 82A nur dadurch, daß bei ersterer der Widerstand R6 nach Fig. 11 fehlt.
Die zweite Ausgangs-Meßfühlerwicklung 48 und ihre zugeordneten Bauteile 52, 64, 68 und 72 können den Aufbau nach Fig. 12 besitzen.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 12 sei angenommen, daß die Integ ltorschaltung 82B eine ausreichend hohe Regelverstärkung besitzt. In diesem Fall gilt entsprechend der Rückkopplungstheorie K'VX/Rf = Hx, wobei K' eine Konstante, Vx eine Ausgangsspannung der Integratorschaltung 82B und HX eine Komponente des am Magnetfühler 34 anliegenden Magnetfelds H bedeuten, die senkrecht" zur ersten Ausgangswicklu j 46 liegt.
Aufgrund der beschriebenen Rückkopplungsschaltung besitzt die Anordnung nach Fig. 12 eine Ansprechempfindlichkeit VX/Hx, die schwierig durch den Verstärkungsfaktor eines verwendeten Verstärkers und eine Spannungsänderung über eine vorgesehene elektrische Stromquelle zu beeinflusSen ist. Hierdurch wird eine beträchtliche Erhöhung der Genauigkeit gewährleistet. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die Stabilisierung aufgrund der Rückkopplung der Ausgangsspannungen für Schaltungen zweckmäßig ist, welche nicht die Integratorschaltung nach Fig. 10 oder 11 enthalten.
Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß die Steuerschaltung 36 gemäß Fig. 9 an den Ausgangsklemmen 74x und 74y Ausgangsspannungen V bzw. Vy liefert, die x sich durch Vx = Kx bzw. V = K"IIy ausdrücken lassen, x worin K" eine Konstante bedeutet, 11x die oben angegebene Bedeutung besitzt und H eine senkrechte zur zweiten Ausgangswicklung 48 liegende Komponente des den Magnetfühler 34 beeinflussenden Magnetfelds bedeutet. Wie erwähnt, gelten beispielswei' bei der Anordnung nach Fig. 7 HX = Hcose und Hy = Eine.
Fig. 13 veranschaulicht einen Modellaufbau der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 38 (vgl. Fig. 5). Die dargestellte Anordnung enthält zwei Treiberwicklungen bzw.
-spulen 90 und 92 in Form von einander identischen Rechtecken, die einander senkrecht kreuzen und zwischen sich einen Zwischenraum festlegen, wobei in diesem Raum in zentraler Anordnung ein Dauermagnet 94 angeordnet ist, der um seinen Mittelpunkt auf der gemeinsamen Achse beider Spulen 90 und 92 drehbar gelagert ist. ber den beiden Spulen 30 und 92 ist ein Zeiger 16 angeordnet, dessen eines Ende mit dem Mittelpunkt des Dauermagneten 94 über einen dünnen Stift bzw. über eine Nadel verbunden ist, welche die oberen Kreuzungsabschnitte der Spulen 90 und 92 (Fig. 13) durchsetzt und auf der gemeinsamen Achse beider Spulen liegt. Der Zeiger 96 ist auf den Dauermagneten 94 ausgerichtet und mit diesem mitdrehbar gelagert.
Wenn die senkrecht zueinanderstehenden Spulen 90 und 92 von Gleichströmen IX und Iy durchflossen werden, bildet das entstehende Magnetfeld mit der Intensität H' einen Winkel eg zur Spule 92. Das Magnetfeld H' enthält eine durch H'cose' = zIX ausdrückbare Komponente in Richtung der Spule 92 und eine durch H'sin#' = αIy ausdrückbare Komponente in Richtung der Spule 90, wobei eine Konstante darstellt.
Infolgedessen gilt Iy/IX = sine'/cose' = tanet. Unter diesen Bedingungen schwingt der Dauermagnet 94 mit dem Zeiger 96, bis er unter einem Winkel e' entsprechend e = tan Iy/IX gegenüber seiner Ausgangsstellung zur Ruhe kommt.
Wenn die Anzeigevorrichtung 38 gemäß Fig. 15 mit den Ausgangsklemmen 74x und 74y der Steuerschaltung 36 (Fig. 9) verbunden ist, werden die Spulen 90 und 92 von Strömen oder Vx/R bzw. Iy oder Vy/R durchflossen, wobe R die Widerstandsgröße jeder Spulen 90 bzw. 92 angibt. Da, wie erwähnt, Vx = K"Hcose und Vy = K"Hsine gilt, ergibt sich Iy/IX = Vy/Vx = sine/cose = tane. Dies ergibt wiederum e = tan (tank) = e. Mit anderen Worten: Der Winkel e, über den sich der drehbare Dauermagnet 94 gedreht hat, entspricht dem Winkel e zwischen dem Magnetfühler 34 und dem an diesem anliegenden externen Magnetfeld. Der Zeiger 96 weist also genau in die Richtung des einwirkenden Magnetfelds.
Die beschriebene Richtungsweiseranordnung gemäß der Erfindung enthält den Magnetfühler 34, die Steuerschaltung gemäß Fig. 9 mit den Strömen IX und/oder die Anzeigevorrichtung 36, wobei Magnetfühler 34 und Anzeigevorrichtung 36 in voneinander getrennter Lage am betreffenden Fahrzeug anbringbar sind. Beispielsweise kann der Magnetfühler 34 in einer Position angeordnet sein, in welcher er gut auf das Erdmagnetfeld anspricht, beispielsweise an der Heckscheihe oder auf dem Dach eines Kraftfahrzeugs, während die Anzeigevorrichtung 33 am Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung werden sowohl gute Meßgenauigkeit als auch gute Ablesbarkeit gewährleistet.
Wie erwähnt, führt das lokale bzw. Eigenmagnetfeld einen Meßfehler in die Richtungsmessung des externen Magnetfelds mittels der Azimutfühlervorrichtung ein, die zwei Modulations-Magnetfühler zur Messung der Quadraturkomponenten des externen Magnetfelds aufweist. In Fig. 14, in welcher die den Teilen von Fig. 4 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie dort bezeichnet sind, ist eine Modulations-Magnetfühlervorrichtung dargestellt, die elektrisch mit einer erfindungsgemäßen Kompensierschaltung zur Aufhebung dieses einen Fehler einführenden Eigenmagnetfelds verbunden ist.Bei der dargestellten Anordnung ist die Ausgangsklemme 16c der zusammengeschalteten Ausgangswicklung 14a, 14b über einen Widerstand 102 mit einer variablen bzw. regelbaren Gleichstromquelle 100 verbunden, deren Minusklemme an Masse liegt.
In jeder anderen Hinsicht entspricht diese Anordnung derjenigen nach Fig. 4.
Im Betrieb fließt ein kompensierender Gleichstrom I von der Stromquelle 100 über den Widerstand 102 in die Ausgangswicklungen 14a, 14b, so daß im Mangetkern 12 ein Gleichspannung-Magnetfeld entsteht. Wenn das so erzeugte Magnetfeld dieselbe Intensität und die entgegengesetzte Richtung wie das betreffende Eigenmagnetfeld H0 besitzt, kann das loknle bzw. Eigenmagnetfeld unterdrückt werden.
Zu diesem Zweck wird die Spannung der regelbaren Gleichstromquelle 100 so eingestellt, daß der Phasendetektor 24 ein Null-Ausgangssignal liefert, wenn am Magnetfühler 10 kein externes Magnetfeld anliegt.
Fig. 15 veranschaulicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Richtungsweiservorrichtung mit Mitteln zur Ausschaltung bzw. Unterdrückung des internen bzw. Eigenmagnetfelds. Diese Anordnung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. nur dadurch, daß gemäß Fig. 15 eine variable bzw. regelbare Gleichstromquelle 100X oder 100Y einen kompensierenden Strom IX bzw. Iy über einen Widerstand 102X bzw. 102Y zur Ausgangsklemme 16cX oder 16cY des betreffenden Modulations-Magnetfühlers 10X bzw. 10Y liefert, um dabei, wie b der Anordnung nach Fig. 14, das Eigenmagnetfeld Hg aufzuheben.
Die Modulations-Magnetfühler 10X und 10Y können zu der einheitlichen Konstruktion nach Fig. 17 zusammengefaßt werden. Dabei weist ein quadratischer Magnetkern 12 eine nicht dargestellte, gleichmäßig um ihn herumgewickelte Erregerwicklung, zwei erste Ausgangswicklungen, die mit jeweils gleicher Windungszahl in entgegengesetzte Richtungen um zwei erste, einander gegenüberstehende Schenkel des Magnetkerns 12 herumgewickelt und miteinander in Reihe geschaltet sind, sowie ein zweites Paar von Ausgangswicklungen auf, die in entgegengesetzten Richtungen um ein zweites, einander gegenüberstehendes Schenkelpaar des Magnetkerns 12 herumgewickelt und miteinander in Reihe geschaltet sind. Die beiden Ausgangswicklungspaare, die mit 16X bzw. 16Y bezeichnet sind, sind senkrecht zueinander angeordnet und jeweils differentiell mit einem über die Erregerwicklung angelegten Erregungssignal betreibbar.
Die Anordnung nach Fig. 16 entspricht bezüglich des Arbeitsprinzips weitgehend den Anordnungen nach den Fig.3 und 4; außerdem vermag sie das interne hzw. Eigenmagnetfeld auf die vorher in Verbindung mit Fig. 14 beschriebene Weise zu unterdrücken.
Die Anordnung nach Fig. 16 kennzeichnet sich dadurch, daß ihr Aufbau insgesamt vereinfacht ist.
Die Anordnung nach Fig. 17 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 16 nur in der Art und Weise, in welcher die beiden Ausgangswicklungen um den quadratischen Magnetkern herumgewickelt sind. Gemäß Fig. 17 umschlingt die eine Ausgangswicklung, beispielsweise die Wicklung 14X, zwei erste, einander gegenüberstehende Abschnitte des Magnetkerns 12, d.h. einen oberen und einen unteren Schenkel (vgl. Fig. 17), der die andere Ausgangswicklung 14Y um die beiden anderen, gegenüberstehenden Schenkel, d.h. den linken und den rechten Schenkel, herumgewickelt ist und senkrecht zur Ausgangswicklung 14X liegt, so daß sich eine vereinfachte Wicklungsart ergibt.
Bei der Anordnung nach Fig. 17 sind die beiden Ausgangswicklungen 14X und 14Y nicht gitterartig mit dem Magnetfluß aufgrund des Erregungsstroms in der Erregerwicklung (nicht dargestellt) verkettet, sondern vielmehr mit einem externen Magnetfeld verkettet. Der Magnetfühler 10 gemäß Fig. 17 arbeitet daher ähnlich wie derjenige nach Fig. 7.
In Fig.16 und 17 kann jeweils anstelle des quadratischen Magnetkerns 12 ein Toroidkern verwendet werden.
Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

Claims

Patentansprüche Richtungsweiservorrichtung., g e k e n n z e i c h n e t durch einen Magnetfühler mit einem ringförmigen Magnetkern, einer induktiv an diesem angeordneten Erregerwicklung, einer ersten, um den Magnetkern herumgewickelten und zwei einander diametral gegenüberliegende Abschnitte desselben umschlingenden Ausgangswicklung und einer zweiten, praktisch senkrecht zur ersten Ausgangswicklung um den Magnetkern herumgewickelten und zwei andere, einander diametral gegenüberliegende Abschnitte desselben umschließenden Ausgangswicklung, durch eine Steuerschaltung mit einem Oszillator zur Erzeugung eines Wechselspannung-Bezugssignals, einem an diesen angeschlossenen Frequenzteiler, einer mit letzterem verbundenen Treiberschaltung, wobei der Frequenzteiler ein erstes Wechselspannungssignal mit einer vorbestimmten konstanten Frequenz und ein zweites Wechselspannungssignal mit einer Frequenz entsprechend dem Doppelten der vorbestimmten konstanten Frequenz liefert, von denen das erste über die Treiberschaltung an die Erregerwicklung des Magnetfühlers anlegbar ist, zwei über die beiden Ausgangswicklungen des Magnetfühlers geschalteten Wechselstrom -Verstarkern zur Verstärkung ihrer Wechselpsnnungssignale, zwei mit den betreffenden Verstärkern verbundenen Phasendetektoren zum synchronen Abgreifen der jeweiligen Wechselspannung-Ausgangssignale der beiden Verstärker, wobei das zweite Wechselspannungssignal vom Frequenzteiler geliefert wird, zwei Tiefpaßfiltern, die an die Ausgänge der zugeordneten Phasendetektoren angeschlossen sind, sowie zwei an die Tiefpaßfilter angeschlossenen Gleichstrom-Verstärkern, und durch eine Anzeigevorrichtung mit zwei einander praktisch senkrecht kreuzenden bzw. schneidenden und zwischen sich einen Raum festlegenden Treiberwicklungen oder -spulen, einem drehbar im zentralen Bereich dieses Raums angeordneten Dauermagneten und einem mit der Achse des Dauermagneten verbundenen und mit ihm mitdrehebaren Zeiger, wobei die beiden Treiberspulen Ausgangssignale von erstem bzw.

ziieitem Gleichstrom-Verstärker abnehmen und dabei den Zeiger in eine durch diese Ausgangssignale bestimmte Richtung weisen lassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der ringförmige Magnetkern eine kreisförmige Gestalt besitzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der ringförmige Magnetkern einen quadratischen Umriß besitzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das erste Tiefpaßfilter und der damit verbundene erste Gleichstrom-Verstärker als erste Tiefpaßfilter- und Verstärker schaltung ausgebildet sind, die einen ersten Operationsverstärker mit einer Rückkopplungsschaltung aus einer Parallelkombination eines Kondensators und eines Widerstands aufweist, und daß das zweite Tiefpaßfilter und der damit verbundene zweite Gleichstrom-Verstärker als zweite, gleichartige Schaltung ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das erste Tiefpaßfilter und der damit verbundene erste Gleichstrom-Verstärker als erste Integratorschaltung mit einem Operationsverstärker mit einem Rückkopplungskreis aus einem Kondensator ausgebildet sind und daß das zweite Tiefpaßfilter und der zweite Verstärker als zweite, gleichartige Integratorschaltung ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein erster Rückkopplungskreis über den ein Ausgangssignal von der ersten Integratorschaltung zur ersten Ausgangswicklung des Magnetfühlers rückkoppelbar ist, und ein zweiter Rückkopplungskreis vorgesehen sind, über den ein Ausgangssignal vom zweiten Integrator zur zweiten Ausgangswicklung des Magnetfühlers rückkoppelbar ist.
7. Richtungsweiservorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zwei Modulations-Magnetfühler zur Messung von Quer- bzw. Quadraturkomponenten eines an ihnen anliegenden externen Magnetfelds vorgesehen sind, daß jeder Magnetfühler einen Magnetkern, eine gleichmäßig um diesen herumgewickelte und mit einem Wechselspannungssignal beaufschlagbare Erregerwicklung sowie zwei Ausgangswicklungen aufweist, die mit jeweils gleicher Windungszahl um einander gegenüberstehende Magnetkernschenkel herumgewickelt sind, daß die beiden Ausgangswicklungen so zusammengeschaltet sind, daß sie durch das an die Erregerwicklung angelegte Wenhselspannungssignal differentiell betätigbar sind, und daß zwei variable bzw. regelbare Gleichstromquellen zur Lieferung von kompensierenden Gleichströmen zu den beiden Ausgangswicklungen vorgesehen sind.
8. Richtungsweiservorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h -n e t durch einen Modulations-Magnetfühler mit einem ringförmigen Magnetkern, einer gleichmäßig um diesen herumgewickelten und mit einem Wechsr' pannungssignal beaufschlagbaren Erregerwicklung, zwei ersten Ausgangswicklungen, die mit jeweils gleicher Windungszahl um zwei einander gegenüberstehende Schenkel des Magnetkerns herumgewickelt und so zusammengeschaltet sind, daß sie differentiell mit dem an die Erregerwicklung angelegten Wechselspannungssignal betätigbar sind, sowie zwei weiteren Ausgangswicklungen, die gegenüber den ersten beiden Ausgangswicklungen zur Messung von Quadraturkomponenten eines auf den Magnetfühler einwirkenden externen Magnetfelds angeordnet, um ein zweites Paar einander gegenüberstehender Schenkel des Magnetkerns mit jeweils gleicher Windungszahl herumgewickelt und so zusammengeschaltet sind, daß sie differentiell mit dem Wechselspannungssignal betätigbar sind, und durch zwei variable bzw. regelbare Gleichstromquellen zur Lieferung von kompensierenden Gleichströmen zu ersten bzw. zweiten Ausgangswicklungen.
9. Richtungsweiservorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h -n e t durch einen Modulations-Magnetfühler mit einem ringförmigen Magnetkern, einer gleichmäßig um diesen herumgewickelten Erregerwicklung, einer um den Magnetkern herumgewickelten ersten Ausgangsspule, welche zwei erste, gegenüberliegende Abschnitte des Magnetkerns umschließt, und einer zweiten Ausgangswicklung, die gegenüber der ersten Ausgangswicklung so angeordnet ist, daß sie Quer- bzw. Quadraturkomponenten eines externen Magnetfelds zu messen vermag, und welche unter Umschließung eines zweiten Paars gegenüberliegender Magnetkernabschnitte um den Magnetkern herumgewickelt ist, und durch zwei variable bzw. regelbare Gleichstromquellen zur Lieferung von kompensierenden G] strömen zii ersten bzw. zweiten Ausgangswicklungen.