Датчик Холла: принцип работы. Как проверить датчик Холла? Способы Что такое датчик холла в автомобиле
Официальное название - датчик положения на эффекте Холла
.
Это датчик, работающий на эффекте Холла
, суть которого заключается в том, что при при помещении в магнитное поле некоторого проводника с постоянным током, в этом проводнике возникает поперечная разность потенциалов. Также называет холловским напряжением.
Датчик Холла весьма широко распространен в автомобилестроении, с его помощью измеряют угол положения распредвала , на некоторых автомобилях - угол положения коленвала , на более старых автомобилях он сигнализировал о моменте искрообразования.
Эффект Холла заключается в том, что при пропускании тока через клеммы «а» полупроводниковой пластины, помещенной в поле магнита, на боковых клеммах «б» появляется напряжение .
Еще в 1879 году американский физик Э. Холл, работавший в балтиморском университете, открыл интересное явление, суть которого состояла в следующем. Если в магнитное поле поместить прямоугольную полупроводниковую пластину и к узким ее граням подвести электрический ток, то на широких, гранях пластины возникнет напряжение, величина которого может быть от десятков микровольт до сотен милливольт. Однако техническое применение этого эффекта вынужденно задержалось почти на 75 лет, до той поры, когда началось промышленное производство полупроводниковых пленок с нужными свойствами.
Устройство датчика Холла
:
1 - постоянный магнит;
2 - лопасть ротора;
3 - магнитопроводы;
4 - пластмассовый корпус;
5 - микросхема;
6 - выводы.
Еще позже, при развитии микроэлектроники, удалось сделать миниатюрный датчик, содержащий все необходимое - постоянный магнит и микросхему с чувствительным элементом. Такое устройство обладает рядом неоспоримых достоинств.
Во-первых - малые размеры.
Во-вторых, и это особенно важно, изменение частоты срабатывания (иными словами - оборотов двигателя) не вызывает смещения момента измерения.
В-третьих, электрический сигнал от датчика имеет, по терминологии специалистов, прямоугольную форму: при
включении он сразу набирает определенную и постоянную величину, а не носит характер всплесков. Для управления электроникой это немалый плюс.
Есть у датчика и другие достоинства, но упомянем о недостатках. Главный из них тот, что присущ всякой электронной схеме: датчик чувствителен к электромагнитным помехам, возникающим в цепи питания (о мерах предосторожности, диктуемых этим обстоятельством, скажем ниже). Кроме того, датчик Холла дороже магнитоэлектрического и теоретически менее надежен, поскольку содержит электронную схему, однако крупномасштабное производство и развитие технологии сводят эти факторы к минимуму.
Работает датчик Холла следующим образом. Когда через зазор проходит металлическая лопасть ротора, магнитный поток шунтируется и индукция на микросхеме равна нулю. При этом сигнал на выходе из датчика относительно «массы» имеет высокий уровень, то есть почти равен напряжению питания.
Так можно проверить работоспособность датчика Холла
:
1 - датчик;
2 - разъем;
3 - резистор МЛТ-0,25 1,5 кОм;
4 - светодиод или вольтметр (тестер);
5 - батарейка 9 В.
Проверять датчик лучше всего осциллографом. Но с известной осторожностью можно и более простым оборудованием, прямо на машине.
Первое что нужно сделать - отсоединить разъем кабеля, подходящего к датчику. Важнейшее условие, которое следует свято соблюдать: зажигание при этом должно быть выключено! Несоблюдение этого условия - одна из
основных причин выхода из строя датчиков Холла в эксплуатации. Теперь соберите простую схему, показанную на
рисунке. При прохождении магнита мимо датчика светодиод должен попеременно загораться и гаснуть, указывая на наличие сигнала.
Еще одно важное замечание: ни в коем случае не проверяйте датчик контрольной лампой! Именно так погублено
множество приборов.
У которых механический прерыватель в трамблёре заменён хитрым датчиком. О нём и поговорим, о датчике Холла, так его называют. Датчик Холла принцип работы его заключается в том, что он дает отсечку в нужной точке для поджига рабочей смеси в цилиндре, но давайте по порядку.
Датчик Холла принцип работы
Как мы видим, наш сегодняшний герой выполняет крайне ответственное задание в системе зажигания, но пока что он остаётся для нас тёмной лошадкой. Исправим данный недостаток. Итак, датчик холла что это и как работает?
Для начала немного истории. Своё название это устройство получило благодаря одному из сотрудников балтиморского университета Э. Холла, который в конце ХIХ века открыл эффект возникновения напряжения на краях полупроводниковой пластины при изменении магнитного поля, в котором она находится.
Другими словами, если специальную пластинку поместить в место, где будет периодически проскакивать магнит или что-либо, что может изменить имеющееся магнитное поле, к примеру, металлический предмет, то на её краях будут появляться импульсы напряжения, а они в свою очередь могут использоваться электроникой в качестве сигналов к действию.
Одно из ключевых преимуществ подобных датчиков – отсутствие каких-либо механически контактирующих элементов, а это значит, что нет износа и, как следствие, продолжительный срок безотказной работы узла.
Надо отметить, что эффект Холла стал массово использоваться в промышленности лишь во второй половине ХХ века, когда полупроводниковые материалы стали доступными.
Своё место датчики Холла нашли и в автомобилях, а если точнее – в двигателях, где их полезные свойства пригодились в системах зажигания.
Устанавливается такое устройство в корпус трамблёра. Внутри него, как мы уже знаем, имеется вал, именуемый в литературе валом прерывателя-распределителя.
В определённом месте на этом валу закреплена магнитопроводящая пластина, имеющая столько сердечников, сколько и цилиндров в силовом агрегате.
Вращаясь синхронно с распредвалом и коленвалом, она в момент прохождения одного из сердечников мимо датчика, возбуждает в нём импульс электрического напряжения, который затем поступает в коммутатор системы зажигания, где используется для управления работой катушки зажигания. Этот импульс является отправной точкой для генерации искры свечи.
Система зажигания сгенерирует искру именно в тот момент, когда необходимо поджечь топливно-воздушную смесь – ни на мгновение раньше, ни на мгновение позже, иначе мотор просто-напросто не сможет нормально работать. Такой вот нехитрый алгоритм.
Как проверить датчик Холла?
Как и любой другой электронный элемент, наш герой тоже может выходить из строя, и узнать об этом мы можем по плохой работе двигателя авто, а именно:
- мотор сложно завести или он вообще отказывается стартовать;
- на холостом ходу заметны перебои или просадки оборотов;
- при движении машина внезапно глохнет;
- на высоких оборотах авто начинает дёргать.
Конечно же, не факт, что эти симптомы связаны именно с датчиком Холла, но, тем не менее, проверить его нужно. Сделать это можно своими силами.
- Попросите у друзей или где-нибудь на время проверки, переставьте и убедитесь в том, является ли причиной ваших бед именно датчик Холла;
- Просто замерьте напряжение на выходе, оно должно быть в точке разрыва 0,4 В, а в точке прохода пластины — 11В.;
- Разобрать трамблер, провод высокого напряжения с надсвечником и свечей положите на корпус автомобиля с гарантией контакта на минус. Включите зажигание и замкните контакты 6 и 3 на панели коммутатора. Если искра на контактах свечи зажигания появится, то ваш датчик вышел из строя.
Но все-таки наиболее простой и примитивный способ – замена датчика на заведомо исправный. На видео ниже, видно как это просто.
Все-таки проверка требует квалифицированного подхода, если вы им не обладаете, не стоит экспериментировать. Надежно и с гарантией успеха лучше обратиться к специалистам и сделать все как положено.
Пожалуй, вот так кратко, датчик Холла принцип работы и его значение вам понятны. Надеюсь, вы почерпнули минимальные полезные знания из этой статьи.
На этом разрешите откланяться и напомнить, читайте свежие и интересные публикации, появляющиеся на блоге, поможет подписка. До скорых встреч!
Заменить датчик – не очень приятный процесс, для этого нам понадобится заняться полной разборкой всего трамблера. Давайте разберемся, что нам понадобится в работе. Нужны две отвертки – плоская и крестовая, и плоскогубцы с удлиненными губками, а также ключ на десять.
Снятие трамблера с автомобиля ВАЗ-2107
Для замены датчика нам потребуется полное снятие трамблера с автомобиля. Где находится трамблер на автомашине ВАЗ-2107? Он располагается под капотом автомобиля, слева по ходу движения. К нему присоединено пять высоковольтных проводов.
Прежде чем это сделать, обратите внимание на расположение трамблера относительно корпуса. Запомните это положение или сделайте пометки мелом для того, чтобы потом не заниматься регулировкой зажигания. В первую очередь с аккумулятора снимается клемма, после отсоединяются провода, прикрепленные к катушке зажигания, далее идет отсоединение центрального высоковольтного провода. С помощью десятого ключа выкручиваем болты и вынимаем трамблер из ВАЗ-2107. Напоследок снимается крышка самого трамблера.
Что делать дальше после этого
После того как мы выкрутили крышку трамблера, мы увидим в нем деталь, называемую в народе бегунком. Правильное название этой детали – ротор. Снимается она просто – надо потянуть ее к себе, приложив небольшое усилие. После того как бегунок снят, нам следует снять черную крышку из пластика. Теперь при помощи плоской отвертки снимаем болт, который крепит штекер. Так же снимается болт, крепящий колодки с проводами на трамблере ВАЗ-2107.
Потом, совершив небольшое усилие, вынимаем его с места, где он был прикреплен. Далее откручиваются два болта, крепящие опорную пластину датчика Холла. Потом идет черед еще двух болтов, которые крепят вакуум-коллектор. В небольшом отверстии находится кольцо, которое служит стопором. Его необходимо вынуть. Это делается при помощи плоскогубцев с удлиненными губками. Затем снимается тяга вакуум-корректора, которая находится на штифте опорной пластины трамблера, после чего происходит окончательная выемка корректора. Дальше идет выемка проводки из зажима при помощи отвертки. Далее опорная пластина свободна, она ничем уже не закреплена. Тянем ее наверх, осматриваем и находим наш злополучный датчик Холла, нуждающийся в замене. Дальше – дело техники. С помощью плоской отвертки выворачиваем два болта и заменяем вышедший из строя датчик на новый. Стоит он в автомагазинах небольшие деньги, но времени на замену убивает немало.
Проверьте датчик на исправность
Перед тем как устанавливать датчик на автомобиль ВАЗ-2107, его следует обследовать на исправность. Лучшая проверка датчика – это, конечно, проверка на работающем автомобиле, но можно проверить и с помощью вольтметра. Датчик надо «прозвонить». При соприкосновении с контактами датчика с контактами вольтметр должен подавать звуковые сигналы, если их нет, значит, датчик неисправен. Можно таким же образом проверить работоспособность датчика с помощью сопротивления. Если датчик рабочий, стрелки прибора находятся в движении. Если нет – они не двигаются.
Закрепив новый датчик, собираем всю историю в последовательности от обратного.
Статья про датчик Холла: что это такое, какие виды датчиков существуют. Как проверить датчик Холла на работоспособность. Где он применяется и для чего. Принцип его работы
Что такое датчик Холла?
Датчик Холла - магнитоэлектрическое устройство, получившее своё название от фамилии физика Холла, открывшего принцип, на основе которого впоследствии и был создан этот датчик. Попросту говоря - это датчик магнитного поля. Сейчас различают аналоговые и цифровые датчики Холла.
- Цифровые датчики
определяют наличие, либо же отсутствие поля. То есть, если индукция достигает некого порога - датчик выдаёт присутствие поля в виде некой логической единицы, если порог не достигнут – датчик выдаёт логический ноль. То есть, при слабой индукции и соответственно чувствительности датчика - наличие поля может быть не зафиксировано. Минус такого датчика – наличие зоны нечувствительности между порогами.
Цифровые датчики Холла так же разделены на: биполярные и униполярные.
- Униполярные – срабатывают при наличии поля определённой полярности и отключаются при снижении индукции поля.
- Биполярные – реагируют на смену полярности поля, то есть одна полярность – включает датчик, другая – выключает.
- Аналоговые датчики Холла – преобразуют индукцию поля в напряжение, величина показанная датчиком зависит от полярности поля и его силы. Но опять же, нужно учитывать расстояние, на котором установлен датчик.
Где применяется датчик Холла?
Датчики Холла стали частью многих приборов. В основном, конечно же, они используются по прямому назначению и измеряют напряжённость магнитного поля. Применяются в электродвигателях и даже в таких инновациях, как ионные двигатели ракет. Чаще всего с датчиком Холла приходится сталкиваться при использовании системы зажигания автомобиля.
Такие простые примеры: бесконтактные выключатели, измерители уровня жидкости, бесконтактное измерение силы тока в проводниках, управление двигателями, чтение магнитных кодов, и, конечно же, датчики Холла не могли не прийти на замену герконам, ведь главное их достоинство – бесконтактное воздействие.
Принцип работы датчика Холла
Как же устроен датчик Холла и откуда берётся это бесконтактное воздействие? Холл заметил, что если в магнитное поле поместить пластину под напряжением, то есть с протекающим по ней током, то электроны в этой пластине отклонятся перпендикулярно направлению магнитного потока. Направление такого отклонения зависит от полярности магнитного поля. Явление названо – эффектом Холла. Таким образом, плотность электронов на разных сторонах пластины будет отличаться, что создаст и разность потенциалов. Вот эту разность и улавливают датчики Холла.
Ниже вы можете наглядно увидеть процесс работы датчика Холла, на примере взят узел системы зажигания автомобиля.
Как проверить датчик холла на работоспособность?
Если вы столкнулись с этой проблемой в быту, скорее всего вы – автомобилист. Естественно самый лёгкий способ, если работоспособность датчика под сомнением – заменить его на заведомо исправный. И если замена решила проблему – то ответ очевиден.
Если же под рукой нет исправного датчика, можно создать несложное устройство, имитирующее его работу. Для этого понадобится всего лишь отрезок провода и трёхштекерная колодка от распределителя зажигания.
Для диагностики можно так же воспользоваться обыкновенным тестером. Если ваш датчик неисправен, то показатель тестера будет однозначно меньше 0.4 В.
Так же можно проверить наличие искры при включении зажигания. Для этого придётся подсоединить концы провода к определённым выходам коммутатора.
Если же вы столкнулись с неисправностью датчика Холла не в своём автомобиле, а в другом устройстве, скорее всего вам понадобится тестер, и всё будет зависеть от устройства, в котором датчик Холла применён.
Датчики, иное название сенсоры, служат для регистрирования изменения различных физических величин и передачи полученной информации обрабатывающим устройствам. Если к проводнику подвести постоянный заряд и поместить его в магнитное поле, то возникнет разность потенциалов. Этот эффект был обнаружен в 1897 году учёным Эдвином Холлом. Основываясь, на этом эффекте был создан датчик, названный в честь изобретателя датчиком Холла.
Принцип работы прибора
Это устройство, регистрирующее напряжённость магнитного потока. Фактически это сенсор наличия магнитного поля. Датчики выпускаются как цифрового, так и аналогового типа. Первый тип основан на измерении индукции поля и формирования соответствующего напряжения, а второй тип реагирует на изменение полярности магнитного потока.
Принцип действия датчика Холла построен на гальваномагнитном явлении. Это явление представляет собой результат взаимодействия магнитного поля с полупроводником, который подключён к электрической энергии, и при этом изменяются его электрические свойства. Эффект Холла проявляется, если в полупроводнике, расположенном в магнитном потоке, при протекании по нему тока образуется поперечное напряжение. При этом направление заряда перпендикулярно вектору направления поля. Возникающее явление объясняется тем, что на подвижные электроны или дырки в магнитном потоке воздействует сила Лоренца, приводящая к их отклонению.
В простом примере эффект Холла представляется в следующем виде. В полупроводнике под влиянием силы Лоренца носители заряда перемещаются в разные стороны, соответствующие своему знаку. На одной стороне полупроводника скапливаются электроны, отрицательный заряд, а на другой откуда переместились электроны - положительный заряд. Между этими сторонами из-за разности зарядов образуется электрический поток, который препятствует перемещению зарядов под влиянием силы Лоренца. Когда наступает момент равенства сил Лоренца и магнитного поля, полупроводник переходит в состояние равновесия.
По своему виду датчики могут выпускаться с разным числом контактных выводов и бывают:
- двухконтактные;
- трёхконтактные.
Так как уровень сигнала на выходах сенсора низкий, к его выходам подключается операционный усилитель. При добавлении триггера получается простое устройство, срабатывающее при определённом значении магнитного поля и вида проводимости. В цифровой электронике датчики, дополняющиеся логическими элементами, разделяются на три группы:
Датчик, использующий три вывода, в своём корпусе содержит транзистор с открытым коллектором, так как ток прибора малый с ним применяется в паре усилитель сигнала.
Существует линейная зависимость между возникающей разностью потенциалов и магнитной индукцией, приводящей к её появлению. На этом и построены устройства с датчиком Холла, измеряющие магнитную индукцию.
Из-за нарушений, возникающих в работе сенсора, возникают различные неисправности, что сказывается на запуске двигателя, появления рывков при работе, или просто его остановки. Проверить работоспособность датчика в автомобиле проще всего вращением коленчатого и распределительного вала. При нормальной работе светодиод, расположенный на контрольной панели, должен мигать.
При отсутствии бортового светодиода возможно выполнить приспособление самостоятельно. Для этого понадобится резистор на один килоом, светодиод и провода. Резистор последовательно соединяется со светодиодом, и от конструкции делаются отводы на проводах. Трамблер отключается и проводится подключение проводов от светодиода и резистора, после чего проворачивается распределительный вал. В результате светодиод должен мигнуть.
Для получения точных результатов лучше провести проверку датчика холла мультиметром. Потребуется любой тестер с возможностью измерения напряжения. При рабочем датчике напряжение на его выводах составит до 11 вольт. Сначала измеряется присутствие необходимых напряжений на контактной колодке трамблера. Обычно присутствуют три напряжения, равные 12 вольтам, и на одном контакте напряжение должно отсутствовать.
Включается зажигание. Положительный щуп устанавливается на выход клеммы датчика, а минусовой на провод с нулевым значением напряжения. Величина напряжения составляет около 11 вольт. При провороте коленвала напряжение должно изменяться, при этом наибольшее значение не должно опускаться ниже девяти вольт, а наименьшее быть не более 0,5 В.
Имея небольшие размеры, сенсоры Холла нашли своё применение и в электронных гаджетах. Используя его свойства в смартфонах, улучшается позиционирование, быстрее происходит запуск GPS поиска, увеличивается срок службы в автономном режиме. Применяя способность сенсора реагировать на магнитное поле, преобразователь используется также в телефонах вида «раскладушка» и ноутбуках. Месторасположение датчик занимает на лицевой стороне устройства, что увеличивает его реакцию на изменение магнитного поля.
При воздействии магнитного потока транзисторный ключ находится в активном состоянии. Сигнал с сенсора поступает на вход микросхемы и запрещает работу её генератора. Светодиод LED1 горит. Если дверь открывается, магнитная сила, воздействующая на датчик, ослабевает или пропадает, а в микросхеме запускается генератор и светодиод гаснет. Резистор R1 предназначен для защиты преобразователя Холла от обратного пробоя напряжения. Датчик Холла нашел свое применение во многих областях и является незаменимым помощником для человека в быту. Именно благодаря ему существуют так называемые «умные» устройства.
