Bagaimana cara kerja kalibrasi kompas?

Saya bertanya-tanya bagaimana kalibrasi kompas bekerja / mengapa misalnya menggambar 8 atau memutar telepon ke semua 3 sumbu bekerja (atau setidaknya akan bekerja) - Maksud saya, saya akan memahami proses kalibrasi, jika aplikasi akan mengatakan saya: Arahkan ke utara, lalu tekan tombol itu di bawah sana, tetapi pada dasarnya Anda dapat memulai dari nol pengetahuan untuk aplikasi, hanya dengan memutar telepon Anda! Bagaimana itu dilakukan? Juga, apakah saya harus memasukkan mode kalibrasi khusus atau dapatkah saya menggambar angka-angka ini (seperti angka 8) langsung di Google Maps? Bagaimana Google Maps tahu bahwa saya tidak hanya benar-benar memindahkan telepon tetapi ingin mengkalibrasi kompas? Terima kasih atas petunjuknya!

Kalibrasi kompas bekerja dengan mendeteksi intensitas medan magnet bumi. Tetapi kadang-kadang karena gangguan kuat dari perangkat elektronik lainnya seperti transformer, sensor kompas mungkin mendapatkan gagasan yang salah tentang kutub magnet bumi dan dapat menunjuk ke arah yang salah.

Jadi untuk memastikan itu, ia meminta pengguna untuk mengkalibrasi ulang kompas dengan memutar arah angka-8 sehingga dapat menilai intensitas magnetik di semua arah. Dari data itu, itu menyimpulkan kutub sebenarnya bumi.

Tujuan kalibrasi adalah untuk mengetahui cara mengkompensasi bagaimana komponen-komponen dalam telepon Anda (sekrup, magnet speaker, dll.) Mengganggu medan magnet yang diukur.

Proses kalibrasi didasarkan pada fakta bahwa Anda dapat memisahkan kontribusi internal dan eksternal ke medan magnet dengan melihat bagaimana medan berubah saat ponsel diputar. Misalnya, dalam satu orientasi medan magnet dari magnet di speaker akan menambah medan bumi; tetapi ketika telepon berorientasi pada arah yang berlawanan, kedua bidang tersebut akan dibatalkan sebagian.

Saat Anda melambaikan telepon, magnetometer mencatat bagaimana besarnya bidang yang diukur berubah dan menggunakannya untuk mengkalibrasi sensor medan magnet x, y, dan z. Lihat jawaban geometrik untuk pertanyaan serupa untuk detail lebih lanjut tentang proses ini. Perhatikan bahwa kalibrasi ini tidak memungkinkan Anda mengimbangi pengaruh benda-benda eksternal lainnya (mis. Lemari es Anda) pada medan magnet.

Mengenai implementasi di Google Maps: Saya percaya bahwa Google Maps tidak memiliki kontrol atas kalibrasi kompas karena tidak ada fungsi seperti itu di Android API. Magnetometer mungkin mengkalibrasi dirinya sendiri secara terus-menerus, dan Google Maps hanya meminta Anda untuk memutar ponsel Anda sehingga magnetometer dapat mengumpulkan data yang diperlukan untuk mendapatkan kalibrasi yang akurat.

Dengan kata lain, Anda dapat mengkalibrasi kompas kapan saja sensor medan magnet digunakan hanya dengan melambaikan telepon - tidak ada "mode kalibrasi".

Pada titik mana pun di ruang angkasa, kekuatan dan arah medan magnet adalah efek bersih dari semua sumber medan magnet yang memengaruhi titik itu. Medan magnet bumi adalah salah satunya. Obeng magnet, mobil, magnet kulkas, dll. Semuanya menghasilkan bidang. Ladang juga diproduksi oleh arus yang mengalir melalui kabel. Ini seperti menuangkan air ke dalam gelas dari berbagai sumber. Begitu ada di gelas, Anda tidak bisa tahu dari mana asalnya.

Tidak ada instrumen yang dapat menentukan "kutub sebenarnya" bumi dengan mengukur medan magnet pada suatu titik. Apa yang bisa dilakukan telepon adalah merasakan titik di mana sumbu telepon sejajar dengan garis gaya magnet N / S dan menentukan ujung telepon mana yang mengarah ke utara. Jika Anda menari jauh dari benda-benda yang mungkin bermagnet, seperti mobil dan pagar baja, bidang yang diukur telepon mungkin terutama bidang bumi dan karenanya kompas telepon akan dikalibrasi dengan benar. Jika Anda kemudian meletakkan telepon ke dalam mobil bermagnet, bagaimanapun, itu akan menunjukkan arah yang salah untuk utara. Baja di setiap mobil bermagnet ke tingkat tertentu.

Kompas presisi tinggi seperti itu digunakan di pesawat dan kapal maritim yang serius sebenarnya memiliki magnet koreksi kecil yang dapat disesuaikan dengan sekrup untuk kesalahan N / S dan E / W. Mereka dikalibrasi setelah pemasangan dengan memutar kendaraan ke pos yang diketahui (kompas mawar dicat oleh surveyor di taxiway jauh dari bangunan logam, misalnya) dan rewel dengan magnet sampai kesalahan kompas diminimalkan. Kemudian kesalahan residual dicatat pada "kartu koreksi kompas" untuk digunakan dalam mengoreksi pembacaan yang ditunjukkan. Cari "kompas kartu koreksi" untuk melihat gambar.

Secara teori, GPS dapat digunakan untuk mengkalibrasi kompas saat berjalan atau mengemudi karena trek GPS instan akurat. Saya belum pernah mendengar hal ini dilakukan, walaupun itu mungkin biasa. Itu akan bekerja bahkan di mobil bermagnet. Namun, di pesawat terbang atau kapal laut, ini tidak akan berhasil karena tajuk kendaraan sampai taraf tertentu biasanya sedikit merayap ke angin dan GPS tidak mengetahui hal ini.

Saya telah menguji pengukuran bidang kompas yang disediakan oleh ponsel Android dan menemukan, bahwa jika saya memutar ponsel sebesar 180 derajat, bidang tersebut tidak berubah persis berseberangan, yang harus menjadi kasus jika sensornya benar. Ini mungkin karena daya tarik batiniah dari detail ponsel atau ketidakmampuan membaca sensor.

Jika Anda tidak mengompensasi itu dan hanya menggunakan membaca apa adanya dan mencoba untuk menghitung arah Utara, Anda akan menemukan bahwa mereka salah: memutar telepon dengan 90 degress di sekitar sumbu vertikal tidak menyebabkan berputar medan magnet yang diukur oleh sudut yang sama (itu berlaku untuk sudut mana pun, hanya saja lebih mudah untuk memeriksanya dengan 90 derajat).

Jadi tujuan kalibrasi adalah untuk mengembangkan formula kompensasi yang akan mengubah pembacaan yang salah dari sensor magnetik ke nilai yang lebih realistis, dari mana kita dapat menghitung bantalan yang benar. Dugaan saya adalah bahwa ia sedang mencari pergeseran optimal dari nol untuk setiap sumbu yang akan memberikan hasil panjang vektor magnetik independen pada orientasi telepon (yang harus menjadi kasus dalam situasi ideal tetapi tidak terjadi ketika nol digeser pada sumbu apa pun ).