Как работает компас, в том числе в смартфоне или в более простом телефоне. Принцип работы цифрового компаса Работает ли магнитный компас за пределами Земли

Издавна люди использовали компас,как надежное устройство для ориентирования на незнакомой местности. И даже в наш век цифровых технологий он не теряет своей популярности. Конечно, появились различные электронные устройства, заменяющие компас, однако ни одно из них не может быть так надежно, как старый добрый компас. Ведь ему не нужны ни батарейки, ни электрическая сеть, не важен уровень сигнала спутника. В ситуации, где новомодные электронные гаджеты будут бесполезны, этот маленький, но надежный друг никогда не подведет.

Кроме этого существуют сувенирные компасы, которые могут стать прекрасным подарком и способны подчеркнуть и украсить оригинальный интерьер. А если вы хотите идти в ногу со временем, вы можете выбрать себе электронный компас, купить который вы сможете в нашем интернет-магазине. Классические, сувенирные и цифровые компасы представлены в нашем каталоге в огромном количестве.

Классический компас - купить частичку истории.

Как известно, компас был изобретен в Китае, и это исторически значимое событие относят к III в. до н.э. Именно там и тогда была познана сила магнита. Китайцы даже создали прибор из искусственного магнита,обнаружив, что намагничивание обнаруживается, если охладить раскаленный железный кусок. Но такой метод был накладен, ведь каждый кусок железа можно было разогреть лишь единожды. И,что самое интересное, хотя в наши дни все суда обеспечены гиро- и электронными компасами, есть сферы в которых именно классический магнитный компас остается важнейшим атрибутом удачного путешествия. Альпинисты, байдарочники,каякеры и многие другие отдают свое предпочтение самому простому, но крайне надежному магнитному механизму.

Когда собираешься на охоту в незнакомую местность, где нет видимых ориентиров, надо обязательно взять с собой компас с картой района. Такая предосторожность нужна в степи и тундре, в горах. Не обойтись без компаса темной ночью, в туманный день и в пургу.

Какие бывают

Компас - это прибор, с помощью которого можно ориентироваться на незнакомой местности.

Компасы бывают:

  • магнитными;
  • жидкостными;
  • электронными.

Жидкостные

Самым точным среди всех магнитных считается жидкостный компас. В типичном простом варианте он выглядит в виде «казанка», наполненного водой, в котором на вертикальной оси закреплена картушка из алюминия или бронзы. По разным сторонам картушки имеются прикрепленные магниты.

В таких устройствах жидкость придает устойчивость стрелке, в устойчивом положении стрелка помогает точно определить показания.

Планшетные

Такой прибор представляется в виде планшета, в нем установлена круглая колба с намагниченной стрелкой. Оснащен планшетный компас увеличительным стеклом для удобства рассмотрения шкалы. Специальная жидкость в капсуле обеспечивает устойчивость стрелки во время быстрого передвижения.

Базовые модели

Предназначены для начинающих туристов, имеют все нужные компоненты, но нет у них зеркала и регулировки отклонений.

Многофункциональные

Они оснащены зеркалом, увеличительным стеклом и другими дополнительными свойствами. Подходят для регулярных походов в глубинке, вдали от маршрутов.

Магнитные

Есть несколько видов устройств, с которыми можно определять стороны света.

Механический

Он бывает обычным туристическим. Этот вид компаса имеет стрелку с красным концом, надетой на иглу, указывающей на север, где находится самое сильное магнитное поле. С простым магнитным прибором совместно с картой можно точнее установить место расположения разных объектов.

Для военных

Он отличается от обычного увеличительной линзой и визирным приспособлением. С таким прибором можно точнее определять направление пути в полевых условиях.

Геологический

В этом приборе деление шкалы направления расположены против часовой стрелки. Для определения углов падения слоев пород он оснащен клинометром и полулимбом.

Гигроскопический

Гигроскопический компас устанавливают на самолеты и на речные морские суда. Он оснащен гироскопом, благодаря такому устройству, показывает на истинный полюс, а не на магнитный полюс. Этот прибор обладает устойчивостью, поэтому во время раскачки точнее показывает направление.

Астрономический

Такой вид можно определить стороны света, ориентируясь на звезды и светила. Недостаток прибора в том, что с ним нельзя работать днем.

Для спортивного ориентирования

Какой компас выбрать спортсменам? Они должны уметь пользоваться магнитным компасом и разбираться в топографической карте.

Поэтомукомпас для спортивного ориентирования должен обладать высокими эксплуатационными характеристиками, такими, как:

  • скоростью и быстротой установки магнитной стрелки;
  • устойчивостью стрелки во время быстрого передвижения спортсменов;
  • удобством пользования, чтобы в руке прибор держался устойчиво;
  • маленьким размером и легкой массой.

Электронные компасы действуют на основе магнезированных датчиков, включаясь при поиске нужных координат в систему спутниковой навигации. Они предназначены только для профессионалов, используют их в основном военнослужащие и представители силовых структур.

В зависимости от места и цели используются такие виды электронных навигаторов.

Указывает направление на объект, излучающий радиоволны. Применяют его авиаторы для ориентирования в пространстве во время совершения полетов.

Он отличается от механического туристического тем, что в нем нет намагниченной стрелки. Компас определяет стороны света по электронным схемам. Он показывает время, встроены в нем разные дополнительные программы, даже видеофильмы.

GPS и ГЛОНАСС

Эти навигаторы работают с помощью электронной системы, сигналы для определения точного местоположения и направления они получают с нескольких спутников.

Приемники GPS считаются высококачественными навигаторами, почти всегда снабжаются электронным компасом. Но GPS-навигаторы не могут работать без аккумулятора, который в самый нужный момент может разрядиться. Следовательно, во время похода не обойтись без магнитного компаса или комплекта запасных батарей.

GPS приемники, в отличие от магнитных компасов, обладают таким преимуществом: могут оценить текущее местоположение без видимых ориентиров в снежные дни и в туманную погоду. С устройством GPS можно легко установить нужное направление при обходе какого-нибудь препятствия и заново настроить компас по изменённой линии маршрута.

Критерии выбора

Выбор компаса зависит от цели: покупают его для охоты, для туристических походов или спортивного ориентирования. Выбирать модель компаса рекомендуется с таким расчетом, чтобы ее можно было использовать в разных ситуациях: во время туристических походов и соревнований по ориентированию.

Какой компас лучше всего для пеших и вело- туристов?

При выборе надо взять на заметку некоторые нюансы:

  • Для туристических походов подходят классические модели компасов с градусным делением и с линейкой.
  • Туристы часто пользуются градусными вычислениями и расчётами по азимуту, поэтому линейка и градусный лимб на компасе им необходимы в условиях похода.
  • Для велосипедистов более приемлемый вариант - это GPS навигатор, хотя батарейки у него быстро садятся. Поэтому придется велотуристам взять с собой и классический компас.
  • Для путешествия по воздуху предпочтение надо отдавать электронным навигаторам, так как они многофункциональны, можно определить по ним и высоту, и давление.

Обзор лучших моделей

Хороший качественный инвентарь для туристов выпускают шведская компания Silva и финская компания Suunto.

Подходит для применения на любой местности, является классическим профессиональным прибором для спортивного ориентирования, оснащен системой Spectra, стрелка прибора прямая и широкая, удобная для быстроты считывания показаний.

Отличается такими особенностями:

  1. Сильным магнитом, стрелка прибора быстро успокаивается.
  2. Прозрачной базовой пластиной с четкой маркировкой
  3. Безопасностью размещения в руке.
  4. Модель Silva 6 Nor Spectra Right можно держать и в правой руке.

Наручная модель Suunto M-9 отличается удобством многофункциональностью.

Туристы выбирают его за маленькие размеры и легкий вес, а также точность определения направления. Наручный прибор можно использовать и под водой.

Хороший прибор американского производства считается самым надежным, пригодным для использования в полевых условиях.

Корпус из алюминия, обладает особой прочностью, водонепроницаемый. Прибор характеризует повышенная точность определения направления.

Как ориентироваться по компасу

Итак, что нужно сделать:

  1. Сначала надо определить ориентир, к которому следует возвратиться, к примеру, это может быть дерево.
  2. Ориентирование начинают с нажатия на специальный фиксатор и освобождения магнитной стрелки.
  3. Взяв прибор и поставив на ладонь горизонтально, надо подождать положения синей стрелки на 0 градусе шкалы, затем поворотом крышки установить ее с прорезью к себе, а мушкой к предмету.
  4. Выбрав направление движения, следует зафиксировать его и запомнить значение угла, называемого «азимутом».
  5. Постоянно сверяясь с направлением, надо начать движение.
  6. После того как дошли до конечной точки передвижения, следует повернуться вокруг своей оси. Это значит, что был сделан поворот вокруг своей оси на 180 градусов. Выходит, что совершили возвращение на начальную точку маршрута.

Туристы и путешественники, а также охотники в любой момент могут оказаться в незнакомых местах и потерять направление своего дальнейшего движения. В таких случаях с компасом можно быстро определить местоположение.

А вот перед тем как выбрать компас, надо изучить их виды, свойства, а также для кого и для каких целей они предназначены.

Видео

Как пользоваться компасом в лесу, вы узнаете из нашего видео.

В этой статье мы будем строить компас с помощью цифрового специализированного магнитометра TinyShield, а также круглого светодиодного индикатора. Сразу предупредим, что перед началом прошивки и использования устройства, соответствующие драйверы должны быть установлены для обнаружения com-порты. Эти драйверы должны быть установлены перед загрузкой кодов от codebender плагина. Но можно просто использовать codebender плагин непосредственно в программе TinyDuino .

Схема цифрового компаса

Магнитометр, который используется для компаса, типа Honeywell HMC5883L 3-осевой компас. Прочитайте о нём подробнее в даташите .

После того, как TinyDuino будет запрограммирован, вы можете удалить экран USB. При каждом включении или перезагрузки процессора, необходимо откалибровать его. Для калибровки, просто поверните его на 360 градусов по каждой оси. Теперь имеем полностью функциональный цифровой компас, который занимает размер меньше, чем кубический сантиметр пространства! А HCM5883L чип настолько чувствителен, что ферромагнитные материалы, намагниченные или нет, находясь в пределах радиуса 5 см будут вызывать возмущения и помехи в работе. Прошивка находится

Электронный компас используется на судах, яхтах, так как имеет определенные преимущества по сравнению с . Основные достоинства заключаются в том, что устройство ищет “истинный Север” и не подвергается магнитному влиянию металлического корпус судна. Электронный компас полезен для навигации в неизвестной местности.

Информация может передаваться в электронном виде и отображаться в цифровом виде. Данные, полученные от электронного компаса, распределяются репитерами компаса. Репитеры электронного компаса в свою очередь, могут обеспечить аналоговое или цифровое отображение для навигатора и предоставить данные на другое электронное оборудование. Наиболее важное морское оборудование, которое зависит от информации судового электронного компаса - и .

Устройство может как использовать, так и не использовать сигналы GPS, чтобы определить направление. Наряду с этой функцией, электронные компасы оснащены дополнительными возможностями (например, подключение внешнего дисплея). Устройства совместимы с различным оборудованием судов ( , и другими). Плановое техническое обслуживание: современный электронный компас не требует никакого периодического обслуживания.

Если вы хотите купить электронный компас, то вы можете обратиться за консультацией к менеджерам компании "Маринэк" по телефонам указанным на сайте, или ознакомиться с особенностями компасов самостоятельно: .

Я не очень хорош в нахождении мест и определении направлений, но умею читать карты и компас. В наше время навигация при помощи GPS очень популярна и у вас может возникнуть вопрос: зачем мне нужен компас? Итак, я люблю гаджеты и если я смогу сделать что-то сам, то использование такого устройства будет радовать меня намного больше. Поэтому я и решил рассказать вам как сделать компас своими руками.

Я начал с базовой функции, показывающей угол наклона и поворота цифрового магнитометра на ЖК-дисплее, но на микроконтроллере осталось множество неиспользованных аналоговых и цифровых пинов (я использовал совместимый с Ардуино JeonLab mini). Поэтому я подключил к нему цифровой датчик температуры и фототранзистор, подстраивающий яркость подсветки дисплея (одиночный светодиод).

После этого на контроллере осталось еще несколько свободных пинов и у меня есть планы по добавлению дополнительных датчиков, например наружный термометр, устройство анти-вор и т.д.

Картинка в начальной части этой инструкции иллюстрирует устройство в полной сборке и установленное поверх зеркала заднего вида автомобиля. Девайс отображает направление, наклон и температуру в салоне.

Шаг 1: Список компонентов


  • LCD: 16×2 HD44780 LCD (белый текст на синем фоне): это очень популярный дисплей, который легко найти и купить.
  • JeonLab mini v1.3 : это недорогая плата, совместимая с Arduino. На рынке существует несколько небольших плат, совместимых с Arduino, так что просто выберите ту, которую можно спрятать за экранчиком.
  • Цифровой компас: MAG3110 (купил готовый на Ebay): я пробовал другой цифровой компас пару лет назад и мне не удалось его запустить, а эту модель удалось легко запрограммировать. Всё будет объяснено более детально далее в статье.
  • Датчик температуры TMP36 : взгляните на спецификацию с сайта Digikey. Он очень прост в использовании.
  • Фототранзистор LTR-4206E : Я уверен, что любой другой ИК-фототранзистор будет работать не хуже.
  • Регулятор 7805: Вы знаете для чего он нужен. Зарядка автомобиля и напряжение равны примерно 13.8-14.4V, тогда как нам для работы контроллера и монитора нужно 5V.
  • Резисторы и конденсаторы (смотрите схему)
  • Штекер для автомобильного зарядника
  • Плата прототипирования
  • Кнопка-выключатель (нормально открытый, normal open, N.O.) для калибровки магнитометра
  • Цельный медный провод (1мм в диаметре) для крепления девайса
  • Стяжки для кабеля

Шаг 2: Схема устройства

JeonLab mini v1.3 — это Ардуино с минимумом функционала. Для загрузки программы понадобится USB-интерфейс FTDI, который нужен лишь для загрузки кода и последовательной коммуникации.

Подключение дисплея хорошо объяснено в документации к библиотеке на странице руководства к Arduino , для удобства я лишь изменил распиновку. Помните, что вам также нужно изменить пины и в коде программы. Одна важная вещь, о которой стоит сказать — анод светодиодной подсветки дисплея подключен не к V, а к цифровому пину 5, который поддерживает широтно-импульсную модуляцию (ШИМ, pulse-width modulation, PWM), что позволяет управлять яркостью подсветки дисплея.

У датчика температуры TMP36 есть три ножки — V, сигнал и GND. Я соединил сигнальную ножку с одним из аналоговых входов JeonLab mini. Смотрите программу Ардуино в следующем шаге, чтобы понять, как рассчитывается температура по датчику.

Фототранзистор имеет две ножки — положительную и отрицательную. Вы можете держать резистор между отрицательным проводом и GND до тех пор, пока получаете корректные значения в темноте (я тестировал девайс на рассвете) и при ярком освещении (в этом случае вам не нужно ничего измерять, так как мы и так будем получать максимальные значения). Яркость, измеренная этим фототранзистором, используется для регулировки яркости светодиода подсветки дисплея.

Файлы

Шаг 3: Предварительные тесты и рассёт курса

Прежде всего, я собрал и протестировал дисплей, JeonLab mini и магнетометр MAG3110 на макетной плате. У магнетометра есть трёхосевой датчик, но, так как дороги в местности, где я живу, относительно ровные, я решил не заморачиваться со сложными формулами и просто вычислять угол направления при помощи ATAN осей X и Y — всё работает достаточно хорошо.

Сила и направление магнитного поля отличаются от места к месту. Для точного измерения электронного компаса и карты вам нужно знать магнитное отклонение (разница между севером компаса и настоящим географическим севером). В моем коде я не вычитал и не добавлял отклонение, но если в вашем местоположении оно очень большое, вы можете добавить его, чтобы компенсировать разницу.

По предварительным испытаниям я определил максимальные и минимальные значения осей X и Y, представляющие север и юг, но значения распределены по углу неравномерно. Другими словами, центральное значение не представляет восток или запад. Это, как мне известно, обыкновенно для всех полупроводниковых магнитометров, если в них нет встроенных алгоритмов компенсации. Чтобы правильно считывать направление (приблизительно), я обнаружил, что если вы знаете значения для севера и юга для каждой оси, X и Y, то достаточно просто вычислить ATAN разностей текущего значения и средние значения X и Y дадут вам угол направления (см. скетч Arduino в следующем шаге), и всё будет отлично работать. Это не идеальный способ вычисления направления, но мы и не говорим о точности до десятых долей. Я ездил с компасом в своём автомобиле около недели и результаты оказались вполне удовлетворительными.

Шаг 4: Скетч Ардуино

Файлы

Шаг 5: Сборка электронных компонентов




Шаг 6: Собираем из проволки каркас