Hallov senzor: princip rada. Kako provjeriti Hallov senzor? Metode Što je Hallov senzor u automobilu
Službeni naziv - Senzor položaja Hall efekta.
Ovo je senzor koji radi Hall efekt, čija je bit da kada se vodič s istosmjernom strujom stavi u magnetsko polje, u tom vodiču nastaje poprečna razlika potencijala. Naziva se i Hallov napon.
Hallov senzor vrlo je raširen u automobilskoj industriji, koristi se za mjerenje kuta položaja bregastog vratila, na nekim automobilima - kut položaja radilice, na starijim automobilima signalizira trenutak stvaranja iskre.
Hallov efekt je da kada struja prolazi kroz terminale "a" poluvodičke pločice postavljene u polje magneta, napon se pojavljuje na bočnim terminalima "b".
Davne 1879. godine američki fizičar E. Hall, koji je radio na Sveučilištu u Baltimoreu, otkrio je zanimljiv fenomen čija je bit bila sljedeća. Ako pravokutnu poluvodičku pločicu stavite u magnetsko polje i na njene uske rubove dovedete električnu struju, tada će se na širokim rubovima pločice pojaviti napon čija vrijednost može varirati od desetaka mikrovolti do stotina milivolti. Međutim, tehnička primjena ovog efekta bila je prisiljena odgoditi gotovo 75 godina, sve dok nije započela industrijska proizvodnja poluvodičkih filmova sa potrebnim svojstvima.
Hallov senzorski uređaj:
1 - stalni magnet;
2 - lopatica rotora;
3 - magnetski krugovi;
4 - plastično tijelo;
5 - mikro krug;
6 - zaključci.
Još kasnije, s razvojem mikroelektronike, bilo je moguće napraviti minijaturni senzor koji je sadržavao sve što je potrebno - permanentni magnet i mikrokrug s osjetljivim elementom. Ovaj uređaj ima niz neospornih prednosti.
Prvo - male veličine.
Drugo, što je posebno važno, promjena radne frekvencije (drugim riječima, brzine motora) ne uzrokuje pomak u trenutku mjerenja.
Treće, električni signal iz senzora ima, u terminologiji stručnjaka, pravokutni oblik: kada se uključi, odmah dobiva određenu i konstantnu vrijednost i nema prirodu praska. Ovo je značajan plus za elektroničko upravljanje.
Senzor ima i drugih prednosti, ali spomenimo i nedostatke. Glavni je onaj koji je svojstven bilo kojem elektroničkom krugu: senzor je osjetljiv na elektromagnetske smetnje koje se javljaju u strujnom krugu (u nastavku ćemo govoriti o mjerama opreza koje diktira ova okolnost). Osim toga, Hallov senzor je skuplji od magnetoelektričnog senzora i teoretski je manje pouzdan jer sadrži elektroničke sklopove, ali velika proizvodnja i tehnološki razvoj sveli su te faktore na minimum.
Hallov senzor radi na sljedeći način. Kada metalna lopatica rotora prolazi kroz raspor, magnetski tok se usmjerava i indukcija na čipu je nula. U ovom slučaju, signal na izlazu senzora u odnosu na masu ima visoku razinu, to jest gotovo jednak naponu napajanja.
Na taj način možete provjeriti rad Hallovog senzora:
1 - senzor;
2 - konektor;
3 - otpornik MLT-0,25 1,5 kOhm;
4 - LED ili voltmetar (tester);
5-9 V baterija.
Najbolje je senzor provjeriti osciloskopom. Ali uz nešto opreza, moguće je s jednostavnijom opremom, izravno na stroju.
Prvo što treba učiniti je odspojiti konektor kabela koji ide do senzora. Najvažniji uvjet koji se mora strogo pridržavati: paljenje mora biti isključeno! Nepoštivanje ovog uvjeta jedan je od glavnih razloga za kvar Hallovih senzora u radu. Sada sastavite jednostavan krug prikazan na slici. Dok magnet prolazi pored senzora, LED bi trebao naizmjenično svijetliti i gasiti se, pokazujući prisutnost signala.
Još jedna važna napomena: ni u kojem slučaju ne testirajte senzor ispitnom lampom! Toliko je uređaja uništeno.
U kojem je mehanički prekidač u razdjelniku zamijenjen lukavim senzorom. Razgovarajmo o tome, o Hallovom senzoru, tako ga zovu. Hallov senzor, njegov princip rada je da osigurava prekid na željenoj točki za paljenje radne smjese u cilindru, ali idemo redom.
Princip rada Hallovog senzora
Kao što vidimo, naš današnji heroj obavlja iznimno važnu zadaću u sustavu paljenja, ali za sada on ostaje mračni konj za nas. Ispravimo ovaj nedostatak. Dakle, što je Hall senzor i kako radi?
Prvo, malo povijesti. Ovaj je uređaj dobio ime zahvaljujući jednom od zaposlenika Sveučilišta u Baltimoreu, E. Hallu, koji je krajem 19. stoljeća otkrio učinak pojave napona na rubovima poluvodičke pločice kada magnetsko polje u kojem nalazi se mijenja.
Drugim riječima, ako se posebna ploča postavi na mjesto kroz koje će povremeno proklizavati magnet ili nešto što može promijeniti postojeće magnetsko polje, na primjer metalni predmet, tada će se na njenim rubovima pojaviti impulsi napona, a oni, zauzvrat, elektronika ih može koristiti kao signale za djelovanje.
Jedna od ključnih prednosti takvih senzora je nepostojanje bilo kakvih mehaničkih dodirnih elemenata, što znači da nema trošenja i, kao rezultat toga, dugotrajan besprijekoran rad jedinice.
Valja napomenuti da se Hallov efekt počeo naširoko koristiti u industriji tek u drugoj polovici dvadesetog stoljeća, kada su postali dostupni poluvodički materijali.
Hallovi senzori također su našli svoje mjesto u automobilima, točnije u motorima, gdje su njihova korisna svojstva korisna u sustavima paljenja.
Takav uređaj ugrađen je u kućište razdjelnika. Unutar njega, kao što već znamo, nalazi se osovina, u literaturi nazvana osovina razvodnika.
Na određenom mjestu na ovoj osovini učvršćena je magnetski vodljiva ploča koja ima onoliko jezgri koliko ima cilindara u agregatu.
Rotirajući sinkrono s bregastim vratilom i radilicom, kada jedna od jezgri prođe senzor, u njemu pobuđuje električni impuls napona, koji zatim ulazi u sklopku sustava paljenja, gdje se koristi za upravljanje radom svitka paljenja. Ovaj impuls je početna točka za stvaranje svjećice.
Sustav paljenja će generirati iskru točno u trenutku kada je potrebno zapaliti smjesu goriva i zraka - ni trenutak prije, ni trenutak kasnije, inače motor jednostavno neće moći normalno raditi. Ovo je jednostavan algoritam.
Kako provjeriti Hallov senzor?
Kao i svaki drugi elektronički element, i naš heroj može zakazati, a to možemo doznati po lošem radu motora automobila, naime:
- motor se teško pokreće ili se uopće odbija pokrenuti;
- u praznom hodu vidljivi su prekidi ili padovi brzine;
- tijekom vožnje, automobil iznenada staje;
- Pri velikim brzinama auto se počinje trzati.
Naravno, nije činjenica da su ti simptomi povezani posebno s Hallovim senzorom, ali ipak ga treba provjeriti. To možete učiniti sami.
- Pitajte prijatelje ili negdje dok provjeravate, presložite i uvjerite se da li je Hallov senzor uzrok vaših nevolja;
- Samo izmjerite napon na izlazu, trebao bi biti 0,4 V na točki prekida i 11 V na mjestu prolaska ploče;
- Rastavite razdjelnik, postavite visokonaponsku žicu sa svjećicom i svjećicama na tijelo automobila uz jamstvo negativnog kontakta. Uključite paljenje i zatvorite kontakte 6 i 3 na ploči s prekidačima. Ako se na kontaktima svjećice pojavi iskra, vaš senzor je u kvaru.
Ali ipak, najjednostavniji i najprimitivniji način je zamijeniti senzor poznatim dobrim. Video ispod pokazuje koliko je to jednostavno.
Ipak, provjera zahtijeva kvalificirani pristup; ako ga nemate, ne biste trebali eksperimentirati. Pouzdano i s jamstvom uspjeha, bolje je obratiti se stručnjacima i učiniti sve kako se očekuje.
Možda vam je, ukratko, jasan Hallov senzor, princip rada i njegovo značenje. Nadam se da ste iz ovog članka stekli minimalno korisno znanje.
Uz ovo, dopustite mi da se oprostim i podsjetim vas, pročitajte najnovije i zanimljive publikacije koje se pojavljuju na blogu, pretplata će vam pomoći. Vidimo se uskoro!
Zamjena senzora nije baš ugodan proces, za to ćemo morati potpuno rastaviti cijeli razdjelnik. Shvatimo što nam je potrebno u našem radu. Potrebna su vam dva odvijača - ravni i Phillips te duga kliješta, kao i ključ za deset.
Uklanjanje razdjelnika iz automobila VAZ-2107
Da bismo zamijenili senzor, morat ćemo potpuno ukloniti razdjelnik iz automobila. Gdje se nalazi distributer na automobilu VAZ-2107? Nalazi se ispod haube automobila, lijevo u smjeru vožnje. Na njega je spojeno pet visokonaponskih žica.
Prije nego što to učinite, obratite pozornost na položaj razdjelnika u odnosu na tijelo. Zapamtite ovaj položaj ili kredom bilježite kako ne biste morali kasnije podešavati paljenje. Prije svega, terminal se uklanja s akumulatora, zatim se odvajaju žice pričvršćene na indukcijski svitak, zatim se odvaja središnja visokonaponska žica. Pomoću desetog ključa odvrnite vijke i uklonite razdjelnik iz VAZ-2107. Na kraju uklonite poklopac samog razdjelnika.
Što dalje nakon ovoga
Nakon što odvrnemo poklopac razdjelnika, u njemu ćemo vidjeti dio popularno nazvan trkač. Točan naziv za ovaj dio je rotor. Lako se uklanja - samo ga uz malo napora povucite prema sebi. Nakon što je klizač uklonjen, moramo ukloniti crni plastični poklopac. Sada pomoću odvijača s ravnom glavom uklonite vijak koji učvršćuje utikač. Također se uklanja vijak koji pričvršćuje blokove sa žicama na razdjelniku VAZ-2107.
Zatim ga uz malo truda skinemo s mjesta na kojem je bio pričvršćen. Zatim odvrnite dva vijka koji pričvršćuju potpornu ploču Hall senzora. Zatim dolaze na red još dva vijka koji učvršćuju vakuumski razvodnik. U maloj rupici nalazi se prsten koji služi kao čep. Treba ga izvaditi. To se radi pomoću kliješta s dugim nosom. Zatim se skida vakuumska korektorska šipka koja se nalazi na klinu noseće ploče razdjelnika, nakon čega se konačno uklanja korektor. Slijedi uklanjanje ožičenja sa stezaljke pomoću odvijača. Dalje, potporna ploča je slobodna, više ničime nije osigurana. Podignemo ga, pregledamo i pronađemo naš zlosretni Hallov senzor, koji treba zamijeniti. Dalje je stvar tehnologije. Pomoću odvijača s ravnom glavom uklonite dva vijka i zamijenite pokvareni senzor novim. U auto trgovinama košta malo, ali je potrebno dosta vremena da se zamijeni.
Provjerite ispravnost senzora
Prije ugradnje senzora na automobil VAZ-2107, potrebno ga je ispitati radi ispravnosti. Najbolji način da provjerite senzor je, naravno, da ga provjerite dok je auto upaljen, ali možete ga provjeriti i voltmetrom. Senzor treba "zazvoniti". Kada kontakti senzora dođu u kontakt s kontaktima, voltmetar bi trebao emitirati zvučne signale; ako ih nema, senzor je neispravan. Funkcionalnost senzora možete provjeriti na isti način pomoću otpora. Ako senzor radi, strelice uređaja su u pokretu. Ako ne, ne miču se.
Nakon što smo osigurali novi senzor, prikupljamo cijelu priču obrnutim redoslijedom.
Članak o Hall senzoru: što je to, koje vrste senzora postoje. Kako provjeriti funkcionalnost Hall senzora. Gdje se koristi i za što. Kako radi
Što je Hallov senzor?
Hallov senzor- magnetoelektrični uređaj, koji je dobio ime po imenu fizičara Halla, koji je otkrio princip na temelju kojeg je ovaj senzor kasnije stvoren. Jednostavno rečeno, to je senzor magnetskog polja. Danas postoje analogni i digitalni Hallovi senzori.
- Digitalni senzori odrediti prisutnost ili odsutnost polja. To jest, ako indukcija dosegne određeni prag, senzor ispisuje prisutnost polja u obliku određene logičke jedinice, ako se prag ne dosegne, senzor ispisuje logičku nulu. To jest, uz slabu indukciju i, sukladno tome, osjetljivost senzora, prisutnost polja možda neće biti detektirana. Nedostatak takvog senzora je prisutnost mrtve zone između pragova.
Digitalne Hallove senzore također dijelimo na: bipolarne i unipolarne.
- Unipolarni– aktiviraju se u prisutnosti polja određenog polariteta i isključuju se kada se indukcija polja smanji.
- Bipolarni– reagiraju na promjenu polariteta polja, odnosno jedan polaritet uključuje senzor, drugi ga isključuje.
- Analogni Hallovi senzori– pretvoriti indukciju polja u napon, vrijednost koju pokazuje senzor ovisi o polaritetu polja i njegovoj jakosti. Ali opet, morate uzeti u obzir udaljenost na kojoj je senzor instaliran.
Gdje se koristi Hallov senzor?
Hallovi senzori postali su dio mnogih uređaja. U osnovi, naravno, koriste se za njihovu namjenu i mjere snagu magnetskog polja. Koriste se u električnim motorima, pa čak i u takvim inovacijama kao što su ionski raketni motori. Najčešće se susrećete s Hallovim senzorom kada koristite sustav paljenja automobila.
Takvi jednostavni primjeri: beskontaktni prekidači, mjerači razine tekućine, beskontaktno mjerenje struje u vodičima, upravljanje motorom, čitanje magnetskih kodova i, naravno, Hallovi senzori nisu mogli pomoći, ali zamijeniti reed prekidače, jer je njihova glavna prednost beskontaktna akcijski.
Princip rada Hallovog senzora
Kako funkcionira Hallov senzor i odakle dolazi taj beskontaktni učinak? Hall je uočio da ako se ploča pod naponom, to jest kroz koju teče struja, stavi u magnetsko polje, tada će se elektroni u toj ploči skrenuti okomito na smjer magnetskog toka. Smjer tog otklona ovisi o polaritetu magnetskog polja. Fenomen se naziva Hallov efekt. Tako će gustoća elektrona na različitim stranama ploče biti različita, što će također stvoriti razliku potencijala. Tu razliku bilježe Hallovi senzori.
Ispod možete jasno vidjeti proces rada Hall senzora, koristeći primjer jedinice sustava za paljenje automobila.
Kako provjeriti funkcionalnost Hall senzora?
Ako ste kod kuće suočeni s ovim problemom, najvjerojatnije ste vozač. Naravno, najlakši je način, ako sumnjate u učinkovitost senzora, zamijeniti ga za poznato ispravan. A ako je zamjena riješila problem, onda je odgovor očit.
Ako pri ruci nemate radni senzor, možete izraditi jednostavan uređaj koji simulira njegov rad. Da biste to učinili, potreban vam je samo komad žice i tropinski blok iz razvodnika paljenja.
Za dijagnostiku možete koristiti i obični tester. Ako je vaš senzor neispravan, tada će očitanje testera sigurno biti manje od 0,4 V.
Također možete provjeriti prisutnost iskre kada uključite paljenje. Da biste to učinili, morat ćete spojiti krajeve žice na određene izlaze prekidača.
Ako naiđete na kvar Hallovog senzora ne u svom automobilu, već u drugom uređaju, najvjerojatnije će vam trebati tester, a sve će ovisiti o uređaju u kojem se koristi Hallov senzor.
Senzori, također poznati kao senzori, koriste se za bilježenje promjena u različitim fizičkim veličinama i prijenos primljenih informacija na uređaje za obradu. Ako se na vodič nanese konstantan naboj i stavi u magnetsko polje, nastat će razlika potencijala. Taj je učinak 1897. godine otkrio znanstvenik Edwin Hall. Na temelju tog efekta stvoren je senzor koji je po izumitelju nazvan Hall senzor.
Princip rada uređaja
Ovo je uređaj koji bilježi intenzitet magnetskog toka. Zapravo, ovo je senzor za prisutnost magnetskog polja. Senzori su dostupni u digitalnoj i analognoj vrsti. Prvi tip se temelji na mjerenju indukcije polja i formiranju odgovarajućeg napona, a drugi tip reagira na promjene polariteta magnetskog toka.
Princip rada Hallovog senzora temelji se na galvanomagnetskom fenomenu. Ovaj fenomen rezultat je interakcije magnetskog polja s poluvodičem koji je povezan s električnom energijom, mijenjajući njegova električna svojstva. Hallov efekt se očituje ako se u poluvodiču koji se nalazi u magnetskom toku stvara transverzalni napon kada kroz njega teče struja. U ovom slučaju, smjer naboja je okomit na vektor smjera polja. Fenomen koji se pojavljuje objašnjava se činjenicom da na pokretne elektrone ili rupe u magnetskom toku djeluje Lorentzova sila, što dovodi do njihovog otklona.
U jednostavnom primjeru Hallov učinak prikazan je na sljedeći način. U poluvodiču, pod utjecajem Lorentzove sile, nositelji naboja kreću se u različitim smjerovima, koji odgovaraju njihovom predznaku. Na jednoj strani poluvodiča nakupljaju se elektroni, negativni naboj, a na drugoj strani, gdje su se elektroni kretali, pozitivan naboj. Između tih strana, zbog razlike u nabojima, nastaje električni tok, koji sprječava kretanje naboja pod utjecajem Lorentzove sile. Kada nastupi trenutak izjednačenja Lorentzovih sila i magnetskog polja, poluvodič prelazi u stanje ravnoteže.
Prema svom izgledu Senzori se mogu proizvesti s različitim brojem kontaktnih pinova i to su:
- dvopinski;
- tropinski.
Budući da je razina signala na izlazima senzora niska, na njegove je izlaze spojeno operacijsko pojačalo. Dodavanjem okidača dobiva se jednostavan uređaj koji se okida pri određenoj vrijednosti magnetskog polja i vrsti vodljivosti. U digitalnoj elektronici senzori nadopunjeni logičkim elementima dijele se u tri skupine:
Senzor koji koristi tri priključka u svom kućištu ima tranzistor s otvorenim kolektorom, budući da je struja uređaja mala i koristi se zajedno s pojačalom signala.
Postoji linearni odnos između rezultirajuće razlike potencijala i magnetske indukcije koja dovodi do njegove pojave. Na tome su izgrađeni uređaji s Hallovim senzorom koji mjere magnetsku indukciju.
Zbog smetnji koje nastaju u radu senzora dolazi do raznih kvarova koji utječu na paljenje motora, trzanje u radu ili jednostavno gašenje. Funkcionalnost senzora u automobilu najlakše ćete provjeriti okretanjem koljenastog i bregastog vratila. Tijekom normalnog rada, LED na upravljačkoj ploči trebao bi treperiti.
Ako nema ugrađenog LED-a, moguće je sami izvršiti prilagodbu. Da biste to učinili, trebat će vam otpornik od jednog kiloohma, LED i žice. Otpornik je spojen u seriju s LED-om, a na žicama iz konstrukcije napravljeni su odvojci. Distributer je isključen i spojene su žice od LED-a i otpornika, nakon čega se bregasta osovina okreće. Kao rezultat, LED bi trebao treptati.
Da biste dobili točne rezultate, bolje je provjeriti Hall senzor multimetrom. Trebat će vam bilo koji ispitivač s mogućnošću mjerenja napona. Kada senzor radi, napon na njegovim terminalima bit će do 11 volti. Prvo se mjeri prisutnost potrebnih napona na kontaktnom bloku razdjelnika. Tipično, postoje tri napona jednaka 12 volti, a jedan kontakt ne bi trebao imati napon.
Paljenje se uključuje. Pozitivna sonda postavljena je na izlazni priključak senzora, a negativna sonda na žicu s nultom vrijednošću napona. Napon je oko 11 volti. Prilikom pokretanja koljenastog vratila napon se treba mijenjati, pri čemu najviša vrijednost ne smije pasti ispod devet volti, a najniža vrijednost ne prelazi 0,5 V.
Budući da su male veličine, Hallovi senzori su svoju primjenu našli u elektroničkim napravama. Koristeći njegova svojstva u pametnim telefonima, poboljšava se pozicioniranje, GPS pretraživanje počinje brže, a produljuje se i izvanmrežni radni vijek. Iskorištavajući sposobnost senzora da reagira na magnetsko polje, pretvarač se također koristi u preklopnim telefonima i prijenosnim računalima. Senzor se nalazi na prednjoj strani uređaja, što povećava njegov odziv na promjene u magnetskom polju.
Kada je izložena magnetskom toku, tranzistorska sklopka je u aktivnom stanju. Signal iz senzora ulazi u ulaz mikro kruga i zabranjuje rad njegovog generatora. LED1 svijetli. Ako se vrata otvore, magnetska sila koja djeluje na senzor slabi ili nestaje, a generator u čipu se pokreće i LED se gasi. Otpornik R1 je dizajniran za zaštitu Hall pretvarača od proboja obrnutog napona. Hallov senzor pronašao je svoju primjenu u mnogim područjima i nezamjenjiv je pomoćnik osobe u svakodnevnom životu. Zahvaljujući njemu postoje takozvani "pametni" uređaji.
