В связи с широким распространением мобильной платформы android и gps чипов в составе конечных продуктов в частности, я заинтересовался идеей работы цифрового компаса, вокруг которого сейчас возникает так много вопросов.
Итак, рассматриваемый нами объект представляет собой компас, в основу которого положен принцип построения на определении координат, с использованием спутниковых навигационных систем. Однако в практике встречаются случаи, когда компас имеет в своем составе в качестве приемника блок магниторезисторов(принцип изменения сопротивления от положения объекта в абсолютном пространстве) или элементов Холла. Элементы Холла же строятся на основе микромеханических систем, высокочувствительных к изменению магнитного поля в конкретном случае изменение распределения зарядов на кремниевой пластине под влиянием магнитного поля Земли. Приборы на магниторезисторах и элементах Холла олицетворяют собой компас в его классическом виде, как автономный измерительный инструмент, в отличие от систем «собирательного» типа, входная информация для которых поступает непосредственно в виде спутникового сигнала. В итоге системы, завязанные на внешнем источнике информации в сущности являются приборами с индикацией путевого угла в виде компаса.
Так как на практике мы имеем дело чаще всего с определением местоположения и направления посредством именно навигационных систем, примером тому хотя бы android с его приложением google maps, далее приведится принцип работы алгоритма именно такого случая использования:
1. По сигналам со спутников снимаем показания координат приёмника системы спутниковой навигации (и, соответственно, объекта)
2. Засекаем момент времени, в который было сделано определение координат.
3. Выжидаем некоторый интервал времени, достаточно короткий для более качественных результатов.
4. Повторно определяется местоположение объекта.
5. Решается простейшая навигационная задача вычисления вектора скорости движения из полученных координат двух точек и размера временного интервала, после чего, зная вектор, мы с легкостью получаем:
а) направление движения
б) скорость движения
6. Осуществляется переход к шагу 2.
Как видим, работа алгоритма обеспечивается циклично и отправной точкой для начала следующего вектора будет служить конец направляющего вектора за последний временной интервал.
Недостатки этого метода, в применении цифрового компасирования:
если объект неподвижен в абсолютном пространстве, направление движения узнать не получится, точки фиксирования координат совпадают в данном случае.
Как исключение достаточно большие объекты (например, крупные морские суда), где возможно установить 2 приёмника (например, на носу и корме). Таким образом, координаты двух точек можно получить сразу, даже если объект неподвижен, и перейти к пункту 5.
Так же надо брать во внимание точность определения координат спутниковыми системами позиционирования и её влияние на тихоходные объекты, вследствие разброса ошибок определения местоположения.
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: .
Когда выбираешься за город, то привычная вещь вроде смартфона уже не помогает. Необходимо надежное устройство, помогающее сориентироваться в пространстве (а порой и во времени), а также получить другую важную информацию. Причем устройство должно быть максимально легким, компактным и, раз уж на то пошло, многофункциональным. Этот цифровой компас именно такой. С ним (и с заряженными батарейками в запасе) не заблудишься, точно определишь точку, в которой находишься, а значит поймешь, куда двигаться дальше.
Устройство весит значительно меньше 100 грамм, удобно и легко лежит в руке, имеет несколько встроенных датчиков, жидкокристаллический дисплей и возможность сохранять историю последних зафиксированных данных (до 8 позиций). Удобный шнурок для подвешивания на шею и светодиодный элемент для подсветки в темноте дополняют базовые возможности до комфортного уровня.
Встроенные функции:
- часы;
- календарь;
- термометр;
- барометр;
- высотомер;
- компас;
- погодный датчик.
А всё вместе дает возможность не только определять координаты своего местонахождения, но и прокладывать верный курс до точки назначения.
Часы и календарь
С этими понятными даже детям счетчиками всё просто. Однажды устанавливаете верные дату и время и отслеживаете текущий момент. Можно выбрать 12- или 24-часовой форматы отображения времени. Нажатие кнопки SET позволяет переходить от времени к дате. А долгое нажатие кнопки SET позволяет войти в режим настроек, в котором можно установить дату/время, а также выбрать привычные единицы измерения.
Термометр
Температура может показываться как в градусах Цельсия, так и в градусах Фаренгейта. Есть также несколько вариантов определения состояния погоды на ближайшее время: ясно, преимущественно облачно, облачно и осадки. Информация обновляется каждые 30 секунд.
Барометр
Значение атмосферного давления, как и время с датой и текущей температурой, отображается на дисплее в стандартном режиме. Информация обновляется раз в 30 секунд. Если нужны точные данные, необходимо нажать и удерживать кнопки SET и ALTI. Атмосферное давление может отображаться как в миллиметрах ртутного столба, так и в Гекто-Паскалях.
Высотомер
Нажатие кнопки ALTI переводит в режим измерения абсолютной высоты (ABS). Данные обновляются каждые 5 секунд. Удержание кнопки ALTI переводит в режим измерения сравнительной высоты (REL), показания при этом сбрасываются на 0. Высоту можно замерять как в метрах, так и в футах.
Компас
Нажатие на кнопку COMP позволяет перейти в режим компаса. Удержание той же кнопки переводит в режим его проверки. О том, как это делать, подробно рассказано в сопроводительной инструкции. При измерении направления следует держать компас вдали от воздействия магнитных полей. Искажения могут происходить из-за других магнитов поблизости, а также из-за железных и стальных предметов.
В общем, с таким ручным электронным помощником вы не потеряетесь. Еще раз напомним про запас батареек. Здесь используются "мизинчиковые".
Подарок путешественнику
Такую полезную вещь, конечно, оценит тот, кто любит надолго уходить в поход, особенно в гористой местности. А еще ему могут сгодиться шагомер и мультитул 4 в 1 . В мультитуле есть мощный фонарь, лампа-ночник, вентилятор и музыкальное устройство (воспроизведение MP3-файлов и радио). Во время стоянок и в темноте очень выручает.
Характеристики
- 7 в 1: часы, календарь, термометр, погодный датчик, компас, высотомер, барометр;
- инструкция прилагается;
- ЖК-дисплей;
- подсветка светодиодным сигналом в течение 5 секунд;
- сохранение и просмотр истории предыдущих значений;
- размеры: 6.5 х 2.5 х 10 см;
- вес: 85 г;
- период обновления данных: 30 секунд;
- температурный диапазон: от -10 °C до 50 °C (14-122 °F);
- диапазон высоты: от -305 м до 9 144 м (-1 000-30 000 футов);
- диапазон атмосферного давления: от 225 мм рт ст до 788 мм рт ст (301-1 051 гПа);
- работает от 2 ААА ("мизинчиковых") батареек (нет в комплекте);
- есть шнурок;
- бренд: LeFutur;
- упаковка: фирменная коробка;
- размеры коробки: 7 х 11 х 3 см.
Добрый день. В мобильные телефоны создатели довольно часто встраивают компас. Но, что это, и для чего он нужен, не все пользователи смартфонов имеют представление. Поэтому, в данной статье, мы постараемся подробнее рассмотреть эту программу телефона, и, если её в вашем устройстве нет, рассмотрим, как её скачать.
Какие бывают компасы
Что такое компас, мы все помним из курса школьной географии. Но, давайте более глубоко копнем этот вопрос. Люди придумали различные приборы, которые позволяют понять, где находятся полюса. Главное в этом деле понять, где находится север. Далее, зная расположение северного полюса, можно узнать, где находятся остальные направления света. Зачем нам это нужно? Чтобы не заблудиться на местности. К примеру, в лесу, в поле, или находясь на яхте в море.
Например, вы в курсе, как определить полюса в лесу, имея в подручных средствах обычную иголку? Нужно аккуратно положить маленькую иголочку на водную плёнку (на водной глади есть тончайшая плёнка, именно по ней бегают долгоножки), или можно просто положить её на маленький листик растения (или небольшой бумаги).
Сам же лист аккуратно положить на воду в фарфоровой (пластиковой) тарелке (или в луже, если вы в лесу). Итак, один из концов иголки примет направление на север, другой, на юг. Всё очень просто. К чему я это сказал? Данный метод очень может вам помочь, если вы находитесь в незнакомой местности и не знаете направления сторон. У вас нет компаса, но, есть небольшая лужа и обычная иголка! Вам останется только понять, какой именно из концов иголки показывает на север!
Виды компасов
Магнитный – всем знакомый компас из школьного курса. Суть его сводится к определению магнитного северного полюса по магнитному полю. Далее, исходя из шкалы прибора, без труда определяются остальные части света.
Есть очень красивые компасы, носить которые одно удовольствие. Например, купить красивый компас Eyeskey Professional
вы можете здесь . Доставка бесплатна, вариантов много. Тот, что на картинке, я подарил другу на день рождения. Он заядлый рыбак. От компаса он пришёл в восторг.
Электромагнитный
Суть его работы в создании поля из-за движения прибора в пространстве. Его устанавливают в различные транспортные средства, вроде кораблей, самолетов, и прочих механизмов. Тут есть одно условие, чтобы компас начал функционировать, необходимо движение этого механизма. Без движения, не появится электричество, и его величина не покажет нужных данных на приборе.
Цифровой компас
Его действие похоже на разновидность обычного классического. Различие в том, что в нем нет стрелки, но есть датчик, использующий магнитное поле. Данные с датчика идут на циферблат. В подобных компасах часто присутствуют прочие возможности. Довольно часто, такие приборы могут замерять шаги, давление. Работать он может как барометр, часы и прочее. Недостаток – окончание заряда батарейки.
Например, тот, что на скриншоте, является также и барометром. Подробнее о нём по ссылке…
Радиокомпас
Для этой разновидности компасов нет нужды в магнитном поле. В связи с тем, что данные поступают прямо со специальных вышек. Раньше, подобный механизм довольно часто применяли в самолётах. Но, в последнее время, от них всё чаще отказываются, так как довольно часты стали различия в информации из-за искажения радиоволн.
Спутниковый
Как понятно из названия, данные он получает со специальных спутников. Что интересно, этот вид компаса, показывает направление не на магнитные полюса, а на реальные, географические. Другими словами, он самый точный. Но, есть и недостатки. При плохой погоде, информация может искажаться. Также, информация может быть не точной, если человек находится под землёй.
Именно данный вид компасов, совместно с цифровыми, встраивают в телефоны и различные планшеты. Сигналы они принимают прямо со спутников. Сейчас в большинстве смартфонов, данный вид компаса встроен по умолчанию. Другими словами, скачивать его с различных сервисов нет нужды. Достаточно войти в настройки, и активировать данную функцию.
Также, этот компас часто неразрывно связан с навигатором в телефоне. Если у вас в сотовом присутствует навигатор, то, разумеется, есть и компас.
Если же в вашем телефоне отсутствует данная программа, скачать компас бесплатно, можно, с play.google.com . На снимке вы видите Compass Galaxy.
Если вас данная модель не устраивает, на этой же странице есть другие варианты телефонного компаса. Выбирайте тот, который вам больше приглянулся.
Важно: — Я не знаю, какая у вас модель телефона. Но, чтобы работал компас в телефоне, необходимо, чтобы в вашем гаджете была установлена функция магнитного датчика. Если её нет, то, необходимо подключится к геолокации GPS. Или, другими словами, подключить магнитный гироскоп. Разумеется, если это позволяет модель вашего телефона, о чем вы можете узнать из его инструкции. Успехов!
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
