Una brújula magnética digital indica a un vehículo, robot o instrumento hacia dónde apunta detectando el campo magnético terrestre. Ese campo es débil, y casi todo lo que rodea a una brújula lo perturba: el acero del chasis de un vehículo, un motor, un cable de batería, un altavoz. La calibración es la forma en que una brújula aprende las perturbaciones del lugar donde está instalada y las elimina. Una brújula sin calibrar puede equivocarse en muchos grados; una bien calibrada puede ser precisa hasta aproximadamente un grado.
Cómo funciona una brújula digital
Una brújula digital como la Galileo DMC300 de Aeron contiene un magnetómetro triaxial, que mide el campo magnético en tres ejes, y un acelerómetro triaxial. El acelerómetro mide el alabeo y el cabeceo a partir de la dirección de la gravedad, y esos ángulos se utilizan para compensar la inclinación del rumbo: el campo magnético se gira de vuelta al plano horizontal, de modo que el rumbo sigue siendo correcto cuando la brújula no está nivelada. Un filtro digital reduce el ruido para que el rumbo pueda calcularse incluso en condiciones dinámicas.
Qué perturba una brújula
- Hierro duro: campos magnéticos permanentes que se mueven con la brújula, procedentes de imanes, acero magnetizado, motores y cables con corriente elevada. El hierro duro añade un desfase fijo al campo que ve la brújula, sea cual sea la dirección a la que apunte.
- Hierro blando: materiales como el acero común y el níquel que no son imanes en sí mismos, pero curvan el campo terrestre a su alrededor. El hierro blando distorsiona el campo de forma distinta según la dirección de la brújula.
- Errores del sensor: pequeñas diferencias de sensibilidad entre los tres ejes del magnetómetro y ejes que no están exactamente en ángulo recto ni exactamente alineados con la carcasa.
- Declinación magnética: la diferencia entre el norte magnético y el norte verdadero, que depende del lugar de la Tierra en que se esté y cambia lentamente con los años.
Qué hace la calibración
Si un magnetómetro perfecto se gira por todas las direcciones en un campo magnético limpio, las puntas de los vectores de campo que mide quedan sobre una esfera centrada en cero. El hierro duro desplaza esa esfera fuera del centro. El hierro blando y los errores del sensor la aplastan hasta convertirla en un elipsoide. La calibración recoge mediciones mientras la brújula se gira por muchas orientaciones, ajusta la forma que estas describen y calcula el desfase y la corrección que la devuelven a una esfera centrada. El dispositivo aplica entonces esa corrección a cada lectura.
Como las perturbaciones proceden de la instalación, la calibración debe hacerse con la brújula montada donde se va a utilizar, con los equipos circundantes en su sitio y, idealmente, encendidos como lo estarán en funcionamiento. Una brújula calibrada en un banco y luego atornillada junto a un motor dará un rumbo erróneo.
Un procedimiento de calibración paso a paso
- Elija el lugar. Trabaje en una zona abierta, lejos de edificios de acero, vehículos aparcados, hormigón armado y líneas eléctricas.
- Monte la brújula de forma definitiva. Fíjela con firmeza en su posición final, lejos de bordes afilados de material ferromagnético, que concentran la distorsión.
- Inicie el modo de calibración en el software de configuración del dispositivo. La Galileo DMC300 incluye un paquete de software de escritorio para la configuración, la visualización de datos y el registro, y admite la calibración de hierro duro y de hierro blando.
- Gire por las orientaciones. Gire el vehículo o instrumento lentamente en un círculo completo y, cuando sea posible, también con distintas inclinaciones, para que el software vea el campo desde muchas direcciones. Para el INS de Aeron, la práctica recomendada es un movimiento circular sobre una superficie horizontal con alabeo y cabeceo dentro de ±5°.
- Compruebe el resultado. Compare el rumbo calibrado con una referencia conocida en varios rumbos. La utilidad de configuración de Aeron para su INS permite introducir un rumbo de referencia y guarda el desfase entre el dispositivo y la referencia.
- Fije la ubicación. Introduzca la latitud y la longitud del lugar, o utilice una posición GNSS cuando esté disponible, para que el dispositivo pueda aplicar la declinación magnética correcta del Modelo Magnético Mundial e informar del rumbo verdadero.
El procedimiento completo para los sistemas de navegación inercial de Aeron está en Calibración del magnetómetro de los productos INS de Aeron.
Cuándo volver a calibrar
- después de instalar la brújula o de moverla;
- después de añadir, quitar o mover equipos cercanos, como baterías, motores o soportes de acero;
- después de que el vehículo haya sido reparado o haya sufrido un impacto fuerte;
- al trasladar el equipo a una región lejana, donde el campo terrestre es distinto;
- siempre que las comprobaciones del rumbo frente a una referencia empiecen a derivar.
Qué precisión cabe esperar
Incluso una brújula calibrada tiene límites. La Galileo DMC300 se especifica con una precisión de rumbo de ±1° (1σ) en condiciones estáticas y semiestáticas, con alabeo y cabeceo inferiores a 45° y latitudes de ±60°. Cerca de los polos magnéticos, donde la componente horizontal del campo es pequeña, cualquier brújula se vuelve menos fiable. Cuando el rumbo debe mantenerse preciso en maniobras rápidas o cerca de grandes estructuras de acero, un sistema de navegación inercial con ayuda de GNSS y rumbo de doble antena es la mejor herramienta.
Para recibir ayuda para calibrar una brújula Galileo o un INS de Aeron en su plataforma, póngase en contacto con nuestro equipo de soporte.