Fluxgate vs Rate Compass

[Blu]

Chi mi spiega come lavora una rate rispetto a una flux?
Ho un Simrad/Robertson AC10 dotato di una Fluxgate RFC 35, ma ho per le mani una RC 36 rate da installare.
Vale la pena fare l'Upgrade ?

Grazie!

[danielef]

(09-04-2019 12:33)Blu Ha scritto:  Chi mi spiega come lavora una rate rispetto a una flux?
Ho un Simrad/Robertson AC10 dotato di una Fluxgate RFC 35, ma ho per le mani una RC 36 rate da installare.
Vale la pena fare l'Upgrade ?

Grazie!

Non mi è chiaro perché vuoi sapere come lavorano ma se proprio vuoi te lo spiego.
Forse l'unica cosa che t'interessa veramente è che la FG è relativamente lenta e da una misura assoluta della direzione del campo magnetico mentre l'altra (credo che intendi quelle chiamate gyro) è molto rapida ma da informazioni solamente sulla rotazione istantanea (velocità angolare ed accelerazione angolare) della barca, il campo magnetico terrestre non le "fa un baffo".
La prima è indispensabile per definire la rotta magnetica e qualsiasi pilota che intende mantenere una rotta magnetica la possiede - diciamo che la bussola FluxGate non è strettamente l'unica possibile, ma sicuramente la migliore dal punto di vista costi/benefici. La seconda è un "di più" che serve ad alcuni algoritmi che controllano l'assetto della barca in maniera rapida.
Se avessi un aereo ti direi che anche la gyro è indispensabile, con una barca a vela non ne sono proprio convinto. Il mio autopilota "a carbonella" non ce l'ha e non potrà mai averla ma, per quello che mi aspetto da un autopilota, ha fatto sempre e perfettamente il suo dovere.
Se vuoi il MARPA sul tuo cartografico avere il segnale della gyro è utile, forse addirittura indispensabile, ma te lo dirà qualcuno più aggiornato di me.

Daniele

[don shimoda]

Anche a me non è completamente chiaro , e cerco conferme.
Ho un autopilota Simrad AP21 con FluxGate RFC35
ed ho acquistato, come ricambio una RFC35R d'occasione ( grazie al mercatino ADV)

Da quello che capisco sono ambedue con sensore magnetico allo stato solido, quindi niente gyro.
La differenza dovrebbe essere che la "R" indica anche il rateo di rotazione (derivata matematica della prua), e questo dovrebbe migliorare le capacità dinamiche della regolazione.


dal manualse Simrad:
RFC35 Electronic Fluxgate Compass
A compact heading sensor from Simrad with 15 m (45 feet) of
cable. The direction of the earth's magnetic field is sensed by a
floating ring core in a fluxgate coil and transformed to a digital
signal read by the autopilot steering computer.

RFC35R Rate compass
Fluxgate compass with integrated rate sensor. Provides a dramatic
improvement to the dynamic performance of both the autopilot
and a stabilized radar display when connected to the autopilot
system.
Same dimensions as RFC35.

di più non sò

[danielef]

(09-04-2019 14:08)don shimoda Ha scritto:  Anche a me non è completamente chiaro , e cerco conferme.
Ho un autopilota Simrad AP21 con FluxGate RFC35
ed ho acquistato, come ricambio una RFC35R d'occasione ( grazie al mercatino ADV)

Da quello che capisco sono ambedue con sensore magnetico allo stato solido, quindi niente gyro.
La differenza dovrebbe essere che la "R" indica anche il rateo di rotazione (derivata matematica della prua), e questo dovrebbe migliorare le capacità dinamiche della regolazione.

Mi pare che la descrizione della Simrad sia chiara; la prima possiede solo la FluxGate, la seconda ha, nello stesso contenitore, anche il "chip giroscopio" che, date le dimensioni e nessuna interazione con la prima, non ha problemi a stare li dentro.
Tanto per chiarire: una bussola FluxGate NON è un sensore a stato solido nell'accezione corrente di questa definizione. Contiene solo un nucleo ferromagnetico toroidale ed alcuni avvolgimenti. Anche il chip giroscopico di "stato solido" ha poco perché i sensori veri e propri sono dei microscopici accelerometri meccanici.

Un discorso a parte è come s'interfacciano la FluxGate e il gyro al pilota ma non mi pare che qualcuno l'abbia chiesto...

Daniele

[st00042]

A me la gyro ha cambiato completamente le capacità dell'autopilota, non ne farei più a meno, ma non è un alternativa alla fluxgate
Senza gyro l'autopilota interviene solo ad un certo scarto tra la prua e la bussola
Con il gyro interviene appena sente la poppa (è montata a poppa) ruotare.
Banalmente è molto più precisa a tenere la prua al vento mentre in solitario isso la randa
Ma interviene prontamente anche quando di poppa l'onda tende a ruotare la barca

[Blu]

Grazie per gli spunti.
Danielef, fai conto che l’abbia chiesto! ? Non mi sarò espresso al meglio, ma il senso e lo scopo della domanda é in primo luogo quello di capire cosa cambia in termini prestazionali e nella capacitá di lettura da parte della AC. Poi per curiositá anche capire a grandi linee come funzionano.
Infine, devo valutare se lo sbattimento di installarla vale la candela.

[Blu]

Ps ma “rate” Indica con altro termine che è una giro?

[danielef]

(09-04-2019 21:19)Blu Ha scritto:  Ps ma “rate” Indica con altro termine che è una giro?

Credo proprio di si. I giroscopi sono strumenti che non fanno misure assolute di angoli ma rilevano la variazione ("rate of change") di orientamento attorno ad un certo asse.

Direi che la spiegazione di come funziona una bussola Flux Gate non è proprio pertinente a questo forum ma cerco di essere abbastanza conciso.
Una Flux Gate si basa essenzialmente sul fenomeno non lineare chiamato isteresi magnetica; secondo tale fenomeno se si eccita un materiale ferromagnetico con un campo magnetico esterno oscillante, il campo magnetico interno si discosta dal campo eccitante in maniera diversa lungo i fronti di salita e di discesa, in particolare attorno al punto in cui il campo eccitante si annulla, cioè passa per lo zero. Una Flux Gate ha un nucleo ferromagnetico a forma di ciambella (un "toro") posto orizzontalmente ed eccitato da una bobina alimentata con un'onda quadra solitamente a 400 Hz che fa in modo che all'interno del toro si formi un campo magnetico circolare, chiuso su se stesso, oscillante ma, ovviamente, uguale in tutti i punti del toro. Quando al campo generato dall'eccitazione si somma il campo magnetico terrestre, in una metà del toro i due campi si sommano, nell'altra si sottraggono spostando di conseguenza lo "zero" in maniera diversa; il risultato è che l'isteresi agisce diversamente nelle due metà del toro provocando una non uniformità del campo interno che può essere rivelata da un sistema di bobine esterne "captatrici". Analizzando opportunamente il segnale di tali bobine è possibile identificare esattamente la posizione delle due metà e quindi la direzione del campo magnetico terrestre.

I giroscopi elettronici su chip, possiedono degli accelerometri che si basano su un altro fenomeno noto: l'accelerazione chiamata di Coriolis che viene osservata in un sistema di riferimento rotante. Mentre sulle bussole Flux Gate non ho trovato nulla e quindi ho cercato di spiegare io, sulla rete trovi spiegati bene i gyro e quindi rimando volentieri a quei testi; vedi per esempio:
https://www5.epsondevice.com/en/informat...info/gyro/

Daniele

[danielef]

(09-04-2019 23:52)danielef Ha scritto:  ...snip

Una Flux Gate si basa essenzialmente sul fenomeno non lineare chiamato isteresi magnetica;

...snip

Prima che qualcuno mi bacchetti, preciso che nella fretta non ho citato la "saturazione magnetica" che è effettivamente l'effetto non lineare principale che differenzia il campo magnetico all'interno delle due metà del toro.
Per il resto direi di accontentarci della mia spiegazione approssimata.

Daniele

[Blu]

effettivamente non semplice...
Con i dati Gyro/rate il computer dell'autopilota è quindi in grado di leggere anche le variazioni dell'assetto (rollio soprattutto) e agire di conseguenza, o alla fine è solo una questione di velocità della lettura e quindi di risposta rispetto alla Flux? Forse dipende su quanti assi viene letto il rateo, intuisco... ma non ci metto la mano sul fuoco...

[danielef]

(10-04-2019 15:33)Blu Ha scritto:  effettivamente non semplice...
Con i dati Gyro/rate il computer dell'autopilota è quindi in grado di leggere anche le variazioni dell'assetto (rollio soprattutto) e agire di conseguenza, o alla fine è solo una questione di velocità della lettura e quindi di risposta rispetto alla Flux? Forse dipende su quanti assi viene letto il rateo, intuisco... ma non ci metto la mano sul fuoco...

La bussola fluxgate non ha una risposta moto rapida anche perché è spesso messa sotto una bussola tradizionale ad ago magnetico flottante che l'influenza; tutti conosciamo per esperienza la "viscosità" della risposta di una bussola marina. A questo s'aggiunge il fatto che, proprio per come è fatta, è sensibile solo alla direzione magnetica in un certo istante. Sarebbe in teoria possibile trattare a posteriori i dati fluxgate per ottenere il rateo di variazione ma non viene fatto; non sono sicuro ma immagino che il rateo avrebbe un errore che lo rende inutilizzabile. L'accelerometro (il gyro non è altro che un insieme di accelerometri posti in diverse direzioni di lavoro), al contrario, è uno strumento che già in origine è sensibile all'accelerazione - lo dice la parola stessa! - quindi da informazioni sulla direzione che prenderà lo scafo negli attimi successivi.
Se vuoi qualcosa che ti avvisa in anticipo che stai per avere un'imbardata (o una orzata/puggiata in marinaresco) e avere il tempo di prendere contromisure hai bisogno di un "gyro"! La fluxgate te lo fa sapere solo dopo che è già arrivata e hai messo le crocette in acqua!

Se ti può consolare - per quanto mi riguarda mi consola molto! - tieni presente che tutti noi possediamo già un ottimo gyro: il nostro orecchio interno!

Daniele

[Blu]

Si, ma qualche volta ci appisoliamo...

Comunque mi sembra di intuire che valga la pena provare visto che ne ho una da installare.
Grazie. E complimenti! Nonostante l'argomento un po' ostico sei stato chiarissimo!