Компас – одно из полезных изобретений человечества, которому более тысячи лет. С его помощью можно легко ориентироваться на местности и находить путь домой в глухих лесах, пустынях, тайге и джунглях.
Несмотря на то, что в 21 веке ученые разработали массу других приборов для определения местоположения, компас остается самым популярным средством навигации.
Поэтому тем, кто любит бродить по незнакомым местам и уходить далеко от населенных пунктов, необходимо приобрести его и научиться им пользоваться.
Виды компасов
Существует несколько видов компаса:
- Магнитный (механический);
- Радиокомпас;
- Электронный;
- Спутниковый;
- Электромагнитный (составной);
- Гирокомпас.
Каждый из них имеет свои особенности и принцип работы. Чтобы понять, как функционирует тот или иной предмет, нужно подробно узнать о его конструкции.
Магнитный
Главная часть компаса – стрелка с одним намагниченным концом. Согласно правилам физики, ее положение соответствует направлению магнитного поля нашей планеты. Оба конца стрелки показывают на полюса.
Благодаря тому, что магнитные полюса Земли в целом соответствуют географическим, компас можно использовать повсюду. Он позволяет определить точное расположение юга и севера, а также вычислить местонахождение других сторон света.
Радиокомпас
Основу конструкции радиокомпаса составляет не намагниченная стрелка, а чувствительный радиодатчик, который ловит сигналы от радиостанций. Такие устройства используются преимущественно в самолетах и не подходят для личного применения.
Минусом прибора является то, что работает компас с большой погрешностью в показаниях. Он не способен дать точное расположение сторон света и ошибается на 8-10 градусов. Из-за этого сегодня в авиации востребованы другие навигационные устройства, такие как GPS.
Цифровой
Электронные компасы – самые популярные приборы для определения полюсов. Ими предпочитают пользоваться заядлые туристы и любители путешествовать по неизведанным местностям.
Внутри электронного компаса находится магнитный датчик. Он получает энергию от батареек или мини-аккумулятора. Сила притяжения магнитного полюса улавливается, а показатели направления выводятся на экран устройства.
Спутниковый
Данная модель навигационных приборов считается самой точной. Она настроена на прием сигнала от космических спутников и определяет, где находятся все 4 стороны света.
Основным преимуществом спутниковых компасов является то, что они указывают на север, юг, запад и восток вне зависимости от магнитных аномалий и девиаций. Но, если сигнал от спутника прервется, либо заряд батареи закончится, устройство перестанет работать.
Прежде чем пойти в поход, рекомендовано проверить исправность компаса. Для этого потребуется записать несколько показаний стрелки, а после сверить их с картой.
Электромагнитный
Представляет собой комбинированную модель, в которой установлен и дисплей, показывающий расположение юга и севера, и намагниченная стрелка. Он нечувствителен к магнитным девиациям, поэтому отличается точностью и надежностью.
Но чтобы получить достоверные данные, человеку нужно постоянно находиться в движении. Если стоять на одном месте, то компас не будет функционировать.
Гирокомпас
Принцип работы гирокомпаса основан на способности конструкции удерживать одно и то же положение стрелки с магнитом в пространстве при тряске или повороте его опорной рамки. Это экспериментальная модель и она не подходит для применения в походных условиях.
Гирокомпас способен точно определять географические стороны света и не подвержен влиянию магнитных полей, которые генерируются другими устройствами и автомобилями, находящимися рядом с ним.
Кратко об особенностях работы компаса на смартфоне
Для туризма самый подходящий компас тот, который находится в смартфоне. Этот гаджет всегда под рукой, его легко зарядить от автомобильного аккумулятора и пользоваться им намного удобнее, чем механическими навигационными приборами.
Принцип действия компаса в телефоне основан на маленьком датчике, установленном в плату устройства. Он чувствителен к линиям магнитного поля и показывает направление по 4 сторонам света.
Минусом использования компаса на смартфоне или планшете считается большая вероятность поломки гаджета в экстремальных условиях. Если под рукой нет переносного аккумулятора или смартфон попросту упадет и разобьется, то человек останется без средства навигации.
Да и вблизи с приборами, которые генерируют магнитные импульсы, такой компас не всегда показывает направление правильно. Очень часто датчик реагирует на работающий автомобиль или бытовую технику в квартире, из-за чего его показатели являются недостоверными.
Руководство по использованию механического компаса для «чайников»
Электронные и электромагнитные компасы просты в использовании. Все необходимые показания о местоположении выводятся на маленький дисплей.
В некоторых моделях таких устройств есть запоминание отправной точки, благодаря чему человек может без проблем узнать, куда и сколько времени ему нужно идти, чтобы вернуться домой.
Поэтому объяснять, как пользоваться электронными и электромагнитными приборами для ориентирования, не требуется.
С механическими моделями дело обстоит иначе. Чтобы понять, где находятся стороны света, необходимо соблюдать такую последовательность действий:
- На каждом механическом компасе указаны отметки: N (север), E (восток), S (юг), W (запад). Нужно взять прибор в руку так, чтобы маркер N был вверху;
- Компас кладется на ладонь. Можно положить устройство на любую ровную и устойчивую поверхность;
- Далее нужно определить, куда смотрит стрелка компаса. Если человек стоит лицом к северу, то она будет показывать на N. Когда стрелка указывает на другой маркер, то необходимо покрутить компас или повернуться с ним в руке. В итоге красная часть стрелочки должна смотреть строго на север;
- После требуется определить, в какую сторону необходимо двигаться. При повороте компаса положение стрелки будет меняться. Например, если человеку нужно идти на восток, то она повернется на запад, и наоборот;
- Цифровые обозначения на шкале компаса соответствуют градусу движения по отношению к сторонам света. Например, при повороте устройства на северо-восток (40 градусов) та часть стрелки, которая указывала на N, остановится на отметке 330 градусов (северо-запад).
Используя механический компас, желательно находится на одном месте. Если быстро двигаться с ним или управлять автотранспортом и параллельно сверяться с навигационным прибором, то можно получить неправильные данные.
При каждом изменении местоположения человек должен записывать показания компаса или запоминать их. Это поможет вернуться к исходной точке, если выбранный путь оказался неправильным.
Памятка для путешественников
Перед тем, как научиться обращаться с компасом, необходимо запомнить, чем отличается географический и магнитный северный полюс. Невзирая на то, что они оба называются «северными», между ними есть большая разница.
Географический полюс представляет собой точку, где сходятся линии, идущие от экватора по направлению к верхнему полушарию Земли на карте мира. У всех карт она расположена в одном месте.
Северный магнитный полюс связан с магнитосферой планеты, которая отклоняется от положения земной оси примерно на 11 градусов. Поэтому в некоторых уголках мира географическое местоположение не соответствует показаниям компаса. Погрешность составляет не более 20 градусов.
Многим кажется, что небольшое отклонение в маршруте по компасу от фактического местонахождения человека не критично. Но на самом деле ошибка даже на 1 градус приведет к тому, что каждый километр пройденного пути уведет от цели на сотни метров. Например, если человек прошел 10 км, то он окажется очень далеко от того места, к которому шел.
Чтобы компас помог найти путь, нужно не только смотреть на то, куда показывает стрелка, но и научиться учитывать магнитное склонение (разница между географическим и магнитным полюсом). Сделать это можно на следующем примере:
«Линия нулевого склонения проходит через три американских штата – Иллинойс, Висконсин и Алабама. Все области восточнее нее имеют западное склонение, значит там северный магнитный полюс немного западнее географического.
С западной стороны линии нулевого склонения и значение магнитного полюса обратное. Чтобы правильно определить свое местоположение, путешественнику нужно заранее узнать, в какой области относительно линии нулевого склонения он будет находиться.
Это поможет корректировать путь и проверять правильность показателей компаса».
Видео в тему
Компас в современном мире: нужная вещь или устаревший предмет
Порох, книгопечатание, бумага и компас… Считается, что именно эти вещи были «четырьмя великими китайскими изобретениями», которые повлияли на сегодняшнюю картину цивилизованного мира.
Отрицать пользу прибора, способного определять стороны света, нелепо, но так ли нужен компас сейчас, когда спутниковая связь, навигаторы, гео-таргетирование в каждом смартфоне и общий уровень развития технологий предлагают совершенные способы решения тех же задач? Может, место компаса в музее, рядом с астролябией и моделью древней галеры?
Историческая справка
Этот предмет известен человечеству очень давно: первые упоминания о компасе относятся к временам китайской династии Сун (10-13 века н.э.), когда насаженная на вертикальную ось стрелка стала помогать ориентироваться в пустыне.
Морской компас впервые был описан в XIII веке, и уже со времен Средневековья стал активно использоваться европейскими корабелами в путешествиях.
До того, как научиться использовать магнитное притяжение Земли в своих целях, китайцы делали так называемые «колесницы, указывающие на юг» ‒ сложнейшие немагнитные навигационные приборы, действие которых основывалось на принципе обратной связи. С изобретением компаса стало возможно быстро и просто понять, в какую сторону двигаться.
Как устроен компас
Происхождением современное название обязано староанглийскому слову «compass», в XIII–XIV веках обозначавшему «круг». Даже второклассникам сегодня известно, что «компас показывает, где Север», но как же он это делает?
Существованием прибор обязан наличию у Земли магнитного поля, вдоль силовых осей-линий которого (параллельно им) вытягивается стрелка компаса. Этому способствуют магниты, расположенные внутри прибора.
Собственно, металлическая стрелочка ‒ и есть этот магнит, одной стороной отталкивающийся, а другой ‒ притягивающийся к планете, как два маленьких магнитика в детской игре.
В зависимости от вида компаса, стрелка может плавать в жидкости (известный фокус с иголкой и бумажкой, по сути, примитивный навигационный приборчик), работать с помощью рамок с обмотками (как электрогенератор) или гироскопов.
Классический магнитный компас ‒ это пластиковая или латунная коробочка округлой формы. В ее центре – штырь из стали, на котором вращается стрелка (она намагниченная).
На нем обычно установлен кусок агата или другого материала, уменьшающий трение между штырьком и стрелочкой.
Закрывается конструкция стеклом, а под указателем-стрелкой есть тормозной рычажок, неподвижно закрепляющий ее в нерабочем положении.
На «циферблате», то есть дне коробки, располагается лимб ‒ разметка с делениями от 0 до 360° (с шагом 5–15°), сторонами горизонта и диаметрами, перпендикулярными друг другу.
Традиционно стрелку окрашивают в два цвета: холодный синий будет указывать на север, а красный ‒ на жаркий юг, но бывают стрелки, просто заостренные или маркированные с одной стороны.
Стороны света чаще всего обозначаются латинскими буквами: N ‒ север, S ‒ юг, W ‒ запад и E ‒ восток.
Виды компасов
Часто маленькие компасы снабжают ремешком, чтобы их можно было носить как часы, а крупные – помещают в футляр-кожух, оберегающий прибор от повреждений и влаги. Определить местоположение просто: нужно отпустить тормоз, и стрелка, перестав вращаться, укажет направление. Стоит помнить о помехах вблизи линий электропередач, полотна железных дорог и т.п.
Кроме базовой, известны и другие разновидности прибора:
- Магнитные компасы. Туристические (например, когда-то популярный компас Андрианова ‒ классический образец магнитных взаимодействий), военные, более точно определяющие азимут. В них, помимо шкалы, есть еще и линейка, визиры, увеличительные линзы.
- Геологические, горные компасы, компас Брантона. В них шкала расположена против часовой стрелки. Монтируется прибор на прямоугольной пластине (латунной или пластмассовой), используется для того, чтобы определять наклонные углы падения слоев горной породы. В таких компасах есть полулимб и клинометр (отвес).
- Гироскопические компасы. Они работают с помощью гироскопов и показывают направление не на магнитный, а на истинный полюс Земли. Устанавливаются такие приборы на морские суда и самолеты, т.к. они устойчивы к тряске, раскачиванию (для этих же целей предназначен пелорус ‒ консоль под компас, который устанавливается на нее в кардановом подвесе);
- Экзотические варианты. Астрономический компас, определяющий положение по звездам, буссоль ‒ геодезическая разновидность для измерения углов при съемке на местности и прочие.
- Электронные современные модификации. Они определяют координаты через навигационные спутниковые системы (нужно минимум три спутника) и оснащены множеством программ, превращающих компас в мощное многофункциональное устройство.
Для чего же нужен компас в современной действительности
Главное свойство, которое отличает обыкновенный магнитный компас от других приборов и делает его незаменимым даже в наш технологичный век, ‒ это его абсолютная независимость от любых внешних источников питания. Чтобы определить местоположение, не понадобится батарейка или электросеть, можно не бояться, что спутниковая система выйдет из стоя, электроника засбоит, а сложные схемы перестанут работать.
Нужен компас, прежде всего там, где нет связи, электричества и цивилизации: в дальних туристических походах, путешествиях в заповедные уголки, малоизученную или незнакомую местность.
Чтобы не зависеть от обстоятельств, спортсменам и туристам нужны лишь компас и карта ‒ а обычному человеку, представляющему приблизительно, где он находится, и желающему выйти к цивилизации, можно обойтись и без карт.
Современные компасы с GPS тоже пригодятся в путешествии ‒ стоит запастись и этой, и традиционной разновидностями (если у электронного все же сядут батарейки), а также набором карт.
Для того, чтобы обращаться с электронным компасом, нужно иметь навык такой работы, и неподготовленным людям лучше не начинать знакомство с ним прямо в походе. Для гор стоит выбрать спортивно-альпинистские модели, которые предлагают специализированные магазины.
Этот незаменимый прибор рано списывать на «свалку» истории ‒ как любое простое и гениальное изобретение, он способен выручить там, где не работают сложные схемы.
Что такое электронный компас и как он работает
В последнее время в печати появились материалы об электронном компасе, как правило, эти материалы предполагают использование в таких приборах магниторезистивных датчиков магнитного поля [2, 4, 5].
Ниже предлагается рассмотреть отдельные вопросы создания электронного компаса с применением магниточувствительных интегральных схем, именуемых в зарубежной печати “схемами Холла”.Такие схемы сегодня доступны для радиолюбителей, проживающих в странах СНГ [1,3].
В настоящее время для определения координат относительно сторон света используются различные навигационные приборы и оборудование. К таким приборам относятся: магнитный и радиокомпас, радиополукомпас, гирокомпас и гирополукомпас, приемники системы GPS и др.
Каждому из этих приборов присущи как определенные преимущества, так и очевидные недостатки. Следует отметить, что ни один из известных навигационных приборов не может обеспечить точного определения азимута во всех районах Земли при любой погоде, различных состояниях магнитосферы и радиопомехах.
- Точное определение положения объектов на поверхности Земли и в пространстве представляет собой достаточно сложную техническую задачу, которая решается при помощи магнитометрических систем контроля пространственного положения (МСКПП) с учетом многих факторов.
- В связи с этим в морском деле, в авиации, в военном деле применяют совместно компасы различных типов, и на их основе созданы единые (комплексные) курсовые системы.
- Однако, в «бытовых целях” наибольшее распространение получили устройства, предназначенных для регистрации магнитного поля Земли (МПЗ) и ориентирования различной аппаратуры на плоскости и в пространстве относительно направления МПЗ.
- Наиболее распространенными и доступными (по стоимости) для “обычного пользователя» являются устройства, использующие принцип магнитного компаса.
Немного теории. Для понимания принципов ориентирования по магнитному полю Земли ниже приведем некоторые основные понятия и принципы.
Магнитное поле Земли
Магнитное поле Земли (часто называемое еще и геомагнитным — ГМП) в каждой точке пространства характеризуется вектором напряженности Т, направление которого определяется тремя составляющими X, Y, Z (северной, восточной и вертикальной составляющей) в прямоугольной системе координат (рис. 1), или тремя элементами Земли: горизонтальной составляющей напряженности Н, магнитным склонением D (угол между Н и плоскостью географического меридиана) и магнитным наклонением I (угол между Т и плоскостью горизонта).
Для изучения пространственного распределения основного геомагнитного поля, измеренные в разных местах значения Н, D, I наносят на специальные карты (которые носят наименование магнитных карт Земли) и соединяют линиями точки равных значений элементов. Такие линии называют соответственно изодинамами, изогонами, изоклинами.
Линия (изоклина) I = 0, т.е. магнитный экватор, не совпадает с географическим экватором. С увеличением широты значение I возрастает до 90° в магнитных полюсах. Полная напряженность Т от экватора к полюсу растет от 33,4 до 55,7 А/м (от 0,42 до 0,7 э или от 42 до 70 мкТл).
Ось центрального диполя не совпадает с осью вращения Земли. Северный магнитный полюс расположен в Гренландии близ города Туле (78° северной широты, 69° западной долготы), а южный магнитный полюс расположен в Антарктиде (78° северной широты, 249° западной долготы).
Таким образом, магнитная ось наклонена на 12° к оси вращения Земли. Следует отметить, что понятие “северный магнитный полюс» и «северный магнетизм», как и “южный магнитный полюс” и “южный магнетизм» не совпадают.
Северный магнитный полюс Земли включает понятие южного магнетизма, а южный магнитный полюс — северного. Материковое магнитное поле Земли имеет среднюю напряженность Н около 0,45 э.
Рис. 1. Составляющие магнитного поля Земли.
Однако на земном шаре существуют области магнитных аномалий, где напряженность магнитного поля может превышать среднюю в 2-3 раза. Обычно сильные магнитные аномалии связываются с залежами магнетитовых (FeO, Fe203) и гитаномагнетитовых (примеси ТiO2) руд, с залежами других пород, обогащенных магнетитом, с некоторыми пирроктиловыми (FeS) месторождениями.
Приметами таких аномалий являются Кривой Рог, Кольские аномалии, аномалии на Урале и т.п. Наиболее сильной аномалией на земном шаре является аномалия в районе г. Курска и г. Белгорода, получившая наименование Курской магнитной аномалии (КМА).
Напряженность поля КМА (вертикальная составляющая) достигает здесь 1,Б…1,91 э (150…190 мкТл), Эта аномалия объясняется наличием большого рудного тела под поверхностью Земли. Наиболее известным применением явления земного магнетизма является компас, изобретенный в Китае более 2000 лет тому назад, который начал использоваться примерно в XII веке.
Принцип действия компаса основан на взаимодействии магнитного поля постоянных магнитов компаса с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.
Простейший компас представляет собой круглую коробку из немагнитного материала, в центре которой располагается магнитная стрелка, установленная на остром основании (например, на игле).
Свободно вращающаяся магнитная стрелка поворачивается вокруг оси, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля. Таким образом, стрелка всегда указывает одним из концов в направлении Северного магнитного полюса.
Для определения азимута компас должен находиться в строго горизонтальном положении. Точность определения направления (или азимута) простым компасом составляет З…5п.
Точность современных судовых магнитных компасов в средних широтах и при отсутствии качки достигает 0,3…0,5°. К недостаткам магнитного компаса относится необходимость внесения поправки в его показания на несовпадение магнитного и географического меридианов (поправка на магнитное склонение) и поправки на девиацию (вращение Земли).
Вблизи магнитных полюсов Земли и крупных магнитных аномалий точность показаний магнитного компаса резко снижается, в этих районах приходится пользоваться навигационными приборами других типов [1].
В связи с бурным развитием микромагнитоэлектроники в последнее время широкое распространение получили т.н. электронные компасы. Электронные компасы имеют массу преимуществ перед традиционными (стрелочными).
Они вибро- и удароустойчивы, к тому же конструкции современных компасов предусматривают: возможность введения местоположения пользователя, установку магнитного склонения, автоматическую компенсацию при воздействии внешних полей, установку маршрута и его запись, прямой интерфейс с электронной системой навигации и т.д.
Рис. 2. Разложение вектора магнитного поля Земли на составляющие.
Точность определения азимута электронным компасом может достигать 0,1°. В таких приборах роль “магнитной стрелки” выполняет преобразователь магнитного поля.
Принципы определения направления вектора МПЗ
На практике определение направления вектора магнитного поля Земли (Н) сводится к измерению напряженности двух его составляющих Нx и Нy (рис. 2) с дальнейшим вычислением угла. Угол ф, в общем случае, определяется по формуле:
Следует отметить, что значения напряженности магнитного поля, определенные преобразователем (датчиком) МП, могут колебаться как по амплитуде (дельта Н), так и по постоянной составляющей (Hy0 и Hx0). С учетом этого уравнение (1) принимает следующий вид (2) (см. врезку).
Так как абсолютные значения синуса и косинуса угла равны при 45 градусах, то вычисления производят только в этой области. Если предположить, что погрешность измерения H составляет 1 %, то при угле 45 градусов получают максимальное отклонение 1,1 градуса.
Для достижения необходимой точности при определении направления менее 1% в работе (2) были сформулированы следующие основные требования к Измерительной системе, предназначенной для определения вектора МПЗ (формула):
- Должны использоваться, как минимум, два датчика МПЗ. При этом их магниточувствительные элементы располагаются перпендикулярно друг к другу Один датчик МП регистрирует другой
- Диапазон измерений должен составлять от 20 до ЮОА/м {от 0,25 до 1,25 гс или от 25 до 125 мкТп).
- Отклонение амплитуды смещения не должно превышать 1% от максимального значения.
Структурная схема электронного компаса
В последние годы на отечественном рынке появилось достаточно много моделей электронных компасов, выпускаемых зарубежными производителями. Эти модели имеют различные характеристики, различный набор функций и различное конструктивное оформление. Стоимость таких устройств составляет от 20 до 1000 USD.
Рис. 3. Возможный вариант структурной схемы электронного компаса.
В зависимости от назначения структурные и электрические схемы электронных компасов могут быть весьма разнообразными. Однако все они содержат некоторые общие узлы уі блоки.
Возможный вариант структурной схемы электронного компаса приведен на рис, 3. Структурная схема электронного компаса содержит следующие основные узлы и блоки:
- Два канала для измерения напряженности МПЗ по осям X и Y
- Канал определения угла наклона устройства.
- Микропроцессор
- Блок ввода местоположения пользователя.
- Блок памяти.
- Интерфейс,
- Графический и (или) цифровой индикаторы.
- Стабилизированный источник питания.
Назначение основных узов и блоков
Каналы определения азимута. Представляют собой измерители напряженности магнитного поля Земли по осям X и Y. Выходной сигнал каждого канала выдается через АЦП в цифровой форме и поступает в микропроцессор. Конструктивно каналы могут быть реализованы в виде ИМС.
Канал определения угла наклона, Представляет собой устройство, определяющее угол наклона устройства относительно Земли. Задача данного канала заключается в вы работке специальной поправки в данные канала определения азимута, при углах наклона до ±45° относительно Земли.
Выходной сигнал данного канала выдается через АЦП в цифровой форме и поступает в микропроцессор. Конструктивно канал может быть реализован в виде ИМС.
Микропроцессор служит для обработки сигналов, поступающих с каналов определения азимута и угла наклона, выработки соответствующих поправок и передаче выходных данных, через интерфейс, на графический и цифровой индикаторы направления. Обычно реализуется в виде БИС. Блок ввода местоположения пользователя.
Предназначен для ручного («клавиатурного”) ввода информации о местоположении (например, страны или города) пользователя. Сигнал с этого блока поступает в микропроцессор, где сравнивается с фиксированной информацией о местоположении стран и городов, хранящейся в блоке памяти.
Блок памяти. Энергонезависимое электронное устройство, предназначенное для хранения сведений о географических координатах стран и городов. Может хранить данные о 500 и более объектах. Интерфейс или блок сопряжения.
Представляет собой электронное устройство, преобразующее выходной сигнал микропроцессора в форму, необходимую для работы графического и цифрового индикаторов.
Основную проблему при разработке электронных компасов составляет оптимальный выбор типа датчика или преобразователя магнитного поля (ПМП).
В качестве датчиков МП в таких устройствах могут использоваться различные типы преобразователей магнитного поля: магниторезисторы, высокочувствительные элементы Холла, магнитодиоды и магнитотранзисторы, магниточувствительные интегральные схемы, миниатюрные индуктивные и феррозондовые датчики и т.п.
- Выбор типа ПМП осуществляется с учетом требуемых параметров и характеристик разрабатываемой аппаратуры, условий ее эксплуатации и целого ряда экономических факторов.
- Основное требование, предъявляемое к ПМП, предназначенных для этих целей, — это высокая и явно выраженная координатная магнитная чувствительность.
- В настоящее время наиболее широкое применение в составе электронных компасов получили тонкопленочные магниторезисторы и миниатюрные индуктивные датчики МП.
Принцип действия таких устройств рассматривается в работах [1,2,4,5]. Следует отметить, что разработка современного электронного компаса в “домашних условиях” представляет собой достаточно сложную задачу даже для квалифицированного радиолюбителя.
Однако, для понимания принципов работы и оценки возможностей подобных приборов, ниже рассматриваются два простейших варианта “электронного компаса», реализованных с применением магниточувствительной ИС, построенной с использованием элемента Холла.
М. Бараночников. г. Москва. E-mail: baranochnikov[a]mail.ru РМ-07-17.
Литература:
- Бараночников М.Л. Микромагнитоэлектроника. Том 1. — ДМК Пресс, Москва, 2001 г., 544 с.
- Wellhausen Н. Elecktronischer Kompab // Elektronic, 8/14, 4, 1987. — рр. 85 — 89.
- Бараночников М. Л. Микромагнитоэлектроника. Том 1. Том 2. — Лазерный диск. ДМК Пресс, Москва, 2002 г.
- Электронный компас, — Радиохобби, №2, 2002 г, с. 18.
- Бузыканов С. Применение магниторезистивных датчиков в системах навигации. — Chip news, №5, 2004 г., с. 60 — 62.
Что такое компас и для чего он нужен?
Компас — одно из величайших изобретений человечества, устройство для ориентирования. Его появление сопоставимо с появлением пороха в военном деле. Когда появился компас, португальцы и испанцы отважились на далёкие плавания, в результате которых и произошли Великие географические открытия. 
Сегодня существует несколько принципиально различающихся видов компасов — астрономический, магнитный, радиокомпас, компас, ориентированный на искусственные объекты, гирокомпас, спутниковый.
Первый в истории
Первым в истории стал компас магнитный. Он, как многие великие вещи, был изобретён в Китае в период правления династии Сун 960 – 1279 годы нашей эры. Подробности создания не сохранились, зато осталась потомкам легенда. Пять тысяч лет прошло, как китайский император Ху Ан-ди вёл войну с монгольским ханом.
Монгольское войско стало отступать в пустыню, теснимое китайцами. Когда монголы оказались в родных местах, они подняли страшную пыль, затмившую солнце. Хорошо зная местность, всадники скрылись, а вот китайцы совершенно потеряли ориентир — куда идти? 
Когда положение стало критическим: кончилась вода, съедены припасы — император вдруг вспомнил, что с ним — странный крошечный железный человечек, подаренный когда-то древним мудрецом. Как ни ставь человечка, он всегда покажет рукою на юг.
Закрепил император человечка на колеснице и повёл воинов строго по указанию руки человечка-игрушки. Через несколько дней те, кто выжил, увидели родные места…
Легенда слишком отдаляет реальные сроки изобретения компаса. Однако отражает суть изобретения — ориентацию стрелки на север-юг.
Сохранились сведения и о том, что около 800 лет назад магнитные компасы в виде рыбки были у египетских моряков. Чтобы воспользоваться компасом, его опускали на воду, и «рыбка» неизменно поворачивала голову на север.
В Европу магнитный компас попал в XII веке с венецианскими купцами. Он тут же начал с невероятной скоростью распространяться, особенно — среди мореплавателей. Компас совершенствуют, наделяя стрелкой, насаженной на острую иглу: преображение инструмента — заслуга Флавио Джойя (Италия).
В XVI веке, чтобы исключить воздействие качки, компас помещают в кардановый подвес; в XVII веке — снабжают пеленгатором. 
Но каким бы преобразованиям ни подвергался магнитный компас, остаётся неизменным принцип его действия — расположение свободной магнитной стрелки по направлению силовых линий земного магнитного поля.
Астрономический компас
С его помощью определяют направление движения, ориентируясь на определённое небесное тело, чаще — Солнце. Чтобы воспользоваться астрономическим компасом, нужно знать дату и точное время, вычислить азимут небесного тела и т. д.
Довольно сложная процедура определения компенсируется тем, что астрономический компас всегда очень точно указывает направление, даже недалеко от магнитных полюсов Земли или в космосе.
Он незаменим при особо точных расчётах, когда нельзя пренебречь variation of the compass — «изменением компаса», его отклонением от истинного севера и юга, связанным с несовпадением географических и магнитных полюсов.
Гирокомпас
Этот вид компасов применяется для определения курса и азимута направления. Создание гирокомпаса — заслуга учёного Фуко (Франция), подавшего идею прибора. 
Гирокомпас показывает направление на истинный полюс (точку вращения Земли), используется в навигационных системах крупных судов.
Радиокомпас
Радиокомпас, или бортовой радиопеленгатор, применяется в воздушной навигации и работает по сигналам радиостанций, передаваемым с земли. Впервые применили радиокомпас в 1920 году.
Как пользоваться компасом: строение, виды, применение. Как правильно пользоваться компасом в лесу без карты
Казалось бы, в век продвинутых технологий знать, как пользоваться компасом, никому не нужно, у всех есть устройства GPS, более точные и простые в использовании. Но всё-таки старый, проверенный прибор с магнитной стрелкой гораздо более надёжен, ведь навигатор может разрядиться, разбиться, а также перестать работать из-за слабого сигнала.
В лесу легко потеряться
Не имея альтернативного способа ориентирования, легко заблудиться даже в знакомом лесу. Человек создан так, что одна нога у него ведущая (как и рука), и поэтому шаги этой ноги получаются длиннее, а другая нога частит, и вместо того, чтобы идти прямо, турист идёт по кругу.
Проблемой может стать и потеря ориентации. При отклонении с намеченного пути может возникнуть бесконтрольный страх, начнётся паника, трудно будет рассуждать логически и принимать правильные решения. Имея компас, путник легко избежит этих опасностей.
Устройство компаса
Прежде чем научиться пользоваться компасом, следует разобраться, из каких частей он состоит и как работает. Основные детали этого прибора следующие:
- Корпус-основа. Обычно бывает с плоским и массивным дном, часто прямоугольным, чтобы легко было ставить ровно на поверхность, а также проводить прямые линии по карте. Иногда на корпус наносятся деления, как на линейке.
- Круглая капсула с амортизирующей жидкостью, в которой находится свободно вращающаяся стрелка.
- Стрелка компаса — магнитная полоска металла, посаженная на тонкую ось, почти без трения. Один конец, который показывает на север, окрашен.
- Разметка сторон света. Может быть нанесена либо на диск под стрелкой, либо на специальное поворотное кольцо вокруг него (безель). Окружность делится на 360 градусов, на ней находятся английские буквенные обозначения частей света: юг (S), запад (W), восток (E) в нулевой отметке расположен север (N). Стороны света могут быть обозначены и русскими буквами — СЮЗВ.
- Нередко могут обозначаться буквами и промежуточные стороны света: северо-восток (NE или СВ), северо-запад (NW или СЗ), юго-восток (SE или ЮВ), юго-запад (SW или ЮЗ).
- На моделях с безелем бывает ещё стрелка-индикатор направления. Выполняя по компасу пеленг, можно совместить её с магнитной стрелкой или потом направить на ориентир.
- Арретир — небольшой рычажок, которым можно зафиксировать стрелку компаса.
Так называемый планшетный компас бывает установлен на прозрачную прямоугольную основу с линейной разметкой, при помощи которой легко и точно можно вычислять по карте расстояния. Часто оснащается также увеличительным стеклом для рассматривания мелких деталей карт.
Самыми сложными по комплектации бывают армейские приборы для ориентирования, более прочные и функциональные. Их отличает цельный корпус с герметично закрывающейся крышкой со стеклом и светящийся в темноте циферблат. В них может быть встроен клинометр для вычисления наклона плоскости, резьба для крепления к штативу, пузырьковый уровень.
Кроме того, бывают специализированные профессиональные компасы, например, геологический или гироскопический, который устанавливают на самолёты и морские суда. Этот сложный навигационный прибор обладает высочайшей устойчивостью, надёжно работает в сложных условиях, а главное, показывает не магнитный полюс Земли, а настоящий географический.
Ответы на вопросы
Принцип действия
Постоянные магниты прибора взаимодействуют с магнитным полем Земли. Принцип действия компаса основывается на притяжении-отталкивании магнитов — стрелки и Земли.
- Географические и магнитные полюса
- Географические полюс — точка, в которой ось вращения пересекается с поверхностью Земли.
Почему моряки говорят компАс? Причины, фото и видео
Пожалуй, все, кому приходилось смотреть фильмы про моряков или пиратов, обращали внимание на присутствие у мореходов определенного сленга. То же самое можно сказать и при непосредственном общении с людьми, посвятившими себя морскому делу.
В частности, обращает на себя внимание профессиональное произношение слова “компАс” – с броским ударением на второй слог. Хотя в быту большинство людей привыкло говорить “кОмпас”.
Как же все-таки будет правильнее, куда нужно ставить ударение? И почему моряки говорят именно так, с ударением на А?
Происхождение слова “компас”
Согласно большинству литературных источников, слово “компас” имеет латинское происхождение. Оно возникло из слияния двух понятий: COMES, которое можно перевести как попутчик, и PASSUS – шаг. В латинском, в позднем варианте, оно звучит как COMPASSUS, дословно – “вместе идущий”.
Согласно правилам латинского языка, гласный звук, который находится перед двойным согласным, в любом случае окажется ударным. То есть, если уповать к литературной, словарной справедливости, моряки будут правы, и говорить надо “компАс”. Но на практике сложилась несколько иная ситуация.
Слово “компас” в современном русском языке
Сегодня общелитературным и правильным считается ударение на первый слог, слово должно звучать как “кОмпас”. Второй слог может быть ударным, подобное явление допускается, если речь идет о жаргонизме.
Парадоксально, но в данной ситуации все обстоит именно так – естественное ударение слова, заимствованного из иностранного языка, рассматривается как жаргонизм, а видоизмененное – как литературный вариант.
Впрочем, для иностранных заимствований подобное явление вполне тривиально, ведь в каждом языке собственные нормы, собственные решения, удобные именно для его носителей.
Интересный факт: до того, как слово “компас” вошло в обиход русских моряков, прибор называли иначе – маткой. Замена произошла лишь впоследствии. Вероятно, русские моряки слышали, как прибор именуют англоязычные и другие иностранные матросы, и потому во флоте укоренилось именно изначальное звучание слова.
Что такое “кОмпас”, и что такое “компАс”?
Стоит отметить и еще один интереснейший факт. Профессионалы могут отметить, что “кОмпас” и “компАс” – два совершенно разных слова. Эту версию стоит разобрать подробнее, в ней есть своя истина.
Так, специалисты могут указать, что существует прибор под названием “кОмпас”, который нужен для ориентирования по сторонам света, он обладает магнитной стрелкой, которая показывает на север.
А еще есть “компАс” – так именуют отдельно взятую магнитную стрелку, расположенную на шпильке, оснащенную картушкой – обычно из бумаги, где отмечают либо страны света (стороны, направления), либо 32 ветра.
Простейшее устройство представляет собой тот же прибор для ориентирования, только в более старом исполнении. Им можно пользоваться для тех же целей.
Рассмотрев представленные сведения, можно сделать выводы о том, почему моряки ставят ударение именно на второй слог. Так сложилось исторически, данный вариант соответствует изначальному звучанию слова, которое пришло из латинского.
А что касается общих современных литературных норм – грамотнее будет говорить “кОмпас”, ведь сегодня именно такое звучание считается грамотным. Даже более того: современные моряки не слишком часто ставят ударение на второй слог, стремясь говорить грамотно, не бравировать своим призванием.
Звучание “компАс” сегодня можно услышать только в узких кругах, или в фильмах, мультиках.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.