[实用新型]电子方向指示仪

说明书

本实用新型属于方位测量仪表。

现在陆路、海路使用的指南针都是磁针式。磁针指示的方向，实际是地磁场的方向，与地球真北方向有一误差角一磁偏角；使用该指南针时，磁针需要一段稳定时间才能读数，在振动较大或方向多变的场合，磁针会不停地摆动，读数误差很大；同时这种机械式指南针，不能与电气仪表、数字仪表实行电气联接。

本发明的目的在于提供一种机械光电相结合的电子方向指示仪，以克服上述指南针存在的缺点。

本实用新型的目的是这样实现的。其构成中有方向检测机构和真北脉冲产生电路和真北指示灯，它们的作用与指南针的磁针作用相似，同时磁偏角调整机构使真北指示灯所指示方向为地球的真北方向。在此基础上加上极坐标度数显示机构，仪器就能准确地指示出被检测物前进的极坐标度数。

本实用新型能够指示真北方向，并且在振动大或方向多变时不受影响，可用于各种地面、水面交通工具及其他场合，其测试精度可达0.5度以上，还由于有极坐标度数显示机构，就能用数字显示所在方向的极坐标角度，进而与其他电气仪表、数字仪表实行电气联接，对方向信号做进一步处理和加工利用。

本实用新型的具体结构与工作情况通过附图与实施例进一步说明。

图1是依据本实用新型做出的电子方向指示仪的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是真北脉冲产生电路的电原理图；

图4是数字显示电路的电原理图。

下面说明实施例1。

本实用新型的技术关键有四个方向：第一是方向检测机构；第二是真北脉冲产生电路；第三是真北指示灯；第四是磁偏角调整机构。

方向检测机构由微型电机1、汇流环6、线圈11、圆盘8、碳刷10及线圈引线12构成。园盘、汇流环、线圈固定在微型电机主轴上，线圈的两端连接汇流环的上下环，碳刷与汇流环接触，碳刷架固定在微型电机机壳上。微型电机为转数7600转／分的直流电机，它带动线圈、汇流环、园盘同步顺时针方向在地磁场中旋转，在线圈中感应出正弦交流电压，此电压经汇流环、碳刷、引线12的①③抽头送至真北脉冲产生电路中，C₁一端连接线圈引线12的①抽头，C₁另一端连接R₁，电压经C₁.R₁送至由U₁－U₅五级反向器构成的模拟放大器，进行电压放大，反向器可用CMOS集成电路CC4096，R₂是负反馈电阻，调节R₂与R₁的比值可调节电压增益值，增益值可达2000倍。经放大的正弦电压分两路送至U₉，一路从U₅输出经C₂至TH端和经C₄至TR端，另一路从U₄输出端经C₃至Co端，U₉由一块CMOS集成电路CC7555构成，它与电阻R₃－R₅，C₂－C₄构成真零点检测电路，C₂－C₄为耦合电容，R₃－R₅为确定工作点的偏置电阻，U₉在静态时，TH与Co同电位，TR端的直流电位略大于1／3V^＋。当有交流电压送至U₉时，从OUT端输出与①③抽头输入的正弦交流电压反向的方波信号，经U₆倒向后，此方波信号则与①③头输入的正弦交流电压同向，并且真零点对齐，经C₅、R₆组成的微分电路微分，产生微分胶冲，经二极管D后将正脉冲送至U₇整形，U₈倒向，产生真北脉冲，此脉冲送BG₁放大，BG₁可用3D04HN沟道增强型场效应晶体管，其电源电压取＋3V－十18V。然后再将BG₁放大后的脉冲经②③头送至线圈引线12的②③抽头，经碳刷、汇流环送至真北指示灯的两根引线上，真北指示灯的引线与汇流环的中下环连接，使真北指示灯闪亮，其最亮位置即是地球的真北方向。真北指示灯可采用萤光管、发光二极管或小灯泡等。真北指示灯安在园盘基准线14顺时针超前90度的位置。而真北脉冲产生电路安在底座13上。磁偏角调整机构由螺钉7、9、园盘基准线14线圈基准线15、园盘上的观察孔19及机壳上的刻度盘18构成。使用仪器时先根据该地的磁偏角调整仪器，先将线圈基准线15对准刻度盘零点，并用螺钉9固定线圈11，松开螺钉7，根据当地磁偏角转动园盘（东偏逆时针转动，西偏顺时针转动）使园盘基准线14对准相应刻度，然后固定螺钉7，松开螺钉9，这就完成了磁偏角的调整。

实施例2是在实施例1的基础上增加了极坐标度数显示机构。该机构由检测器和数字显示电路组成。检测器由探头2和透光孔16组成。探头2由光电三极管3及其引线4、发光二极管20及其引线21组成。它们分别安在机壳上，与园盘8上的透光孔16位置相对应，光电三极管的引线4的④⑤头与发光二极管的引线21⑥⑦头分别与数字显示电路的④⑤头，⑥⑦头连接。每当园盘转动时，透光孔16经过探头，光电管便产生一电脉冲送至数字显示电路中的整形电路U17，产生一定位脉冲，送计数显示电路。数字显示电路包含压控振荡器22，频率控制电路23、计数显示电路24，压控振荡器由U₁₀、U₁₁、BG₂及R₈、R₉、C₆等构成，它产生计数脉冲，其频率受频率控制电路的控制，它的输入端连接频率控制电路的输出端；U₁₈－U₂₀三个与门组成译码器对U₂₁－U₂₃组成的计数器的BCD码进行译码，当计数器计到360时，译码器输出高电平“1”，产生360度脉冲，使计数器U₂₁－U₂₃清零，同时送触发器U₁₂CP端，由真北脉冲产生电路A点来的脉冲一路送或门U₁₅，使计数器U₂₁－U₂₃清零，一路送U₁₂复位端R使U₁₂复位，U₁₂Q端输出的高电平经积分电路（R₁₄、C₈）延迟一段时间，打开与门U₁₃。频率控制电路是利用真北脉冲和360度脉冲的时间差控制压控振荡器的频率的，从而保证计数器U₂₁－U₂₃在电机每转一周，计数到360度。如果真北脉冲先于360度脉冲，真北脉冲一个作用是使计数器U₂₁－U₂₃清零；另一个作用是使BG₃导通，给C₇充电，BG₂栅极电压升高，其内阻减小，压控振荡器频率升高；如果360°脉冲先于真北脉冲，它一方面使计数器U₂₁－U₂₃清零，一方面使触发器U₁₂Q端输出“1”电平，BG4导通，C7放电，BG₂栅极电压下降，其内阻变大，压控振荡器频率下降，同时U₁₂的Q端输出“0”电平，封锁与门U₁₃，待真北脉冲送来后，使U₁₂复位，Q端变为“0”电平，关闭BG₄，虽然这时Q端变为“1”电平，由于积分电路的延迟作用，U₁₃与门不能立即打开，调整R₁₄，使延迟时间大于真北脉冲的脉冲宽度。由压控振荡器产生的计数脉冲送到分频器U₁₄，经分频后送到二一十进制计数电路U₂₁－U₂₃，做为1度计数脉冲，U₂₁－U₂₃的Q₁－Q₄输出端分别连接U₂₄－U₂₆显示电路的A′B′C′D′输入端，把三位BCD码送显示电路。由探头的引线4的④⑤头送来的脉冲至计数显示电路的④⑤头，由施密特触发器U₁₇整形后送显示电路，做为送数和锁存信号。数字显示电路中的元件可采用以下型号：U₁₀、U₁₁－CC4069，U₁₂－CC4013，U₁₃、U₁₈－U₂₀－CC4081，U₁₄－CC4024，U₁₅－CC4071，C₁₇－CC40106，U₂₁－U₂₃－CC4518，U₂₄－U₂₆－CL002，BG₂－BG₄均采用沟道增强型场效应晶体管。发光二极管20可采用红外发光二极管5GL，光电管3可采用硅光电三极管3DV5C。电源电压可采用＋5V一十10V。