Датчик холла в автомобиле: Датчик Холла в автомобиле ✔ Что такое датчик Холла?

Содержание

Датчик Холла в автомобиле ✔ Что такое датчик Холла?

Современные автомобили напичканы электроникой — датчики, сенсоры, блоки управления, блоки слежения, индикаторы, цифровые табло, экраны и т.д. В этой статье мы разберемся с одним из немаловажных датчиков автомобиля – датчиком холла.

Что такое датчик холла в автомобиле

Датчик холла автомобиля выполняет очень важную роль – участвует в старте двигателя. Датчик холла необходим для считывания показаний распределительного вала двигателя, чтобы определять его вращение. Другими словами, этот сенсор считывает количество зубцов распредвала и отправляет электрические сигналы в электронный блок управления (ЭБУ) автомобиля. ЭБУ по показаниям датчика холла определяет исправность системы зажигания и старта – работает ли стартер и вращается ли коленчатый вал.
Устанавливается датчик холла непосредственно напротив зубцов вала на расстоянии не более 1см.

Выходом с датчика холла является напряжение 5В или 12В – тот уровень, который ЭБУ автомобиля сможет распознать. У каждого автомобиля это напряжение разное, и для взаимозаменяемости датчиков с одной машины на другую потребуется лишь дополнительно установить в электрическую схему резистор. Схема подключения дополнительного резистора показана на рисунке ниже.

Как диагностировать неисправность датчика холла в машине

Основной симптом при неисправности ДХ – нестабильный запуск двигателя. Двигатель может заводиться без проблем практически всегда, а может не заводиться по 15 минут, как бы водитель ни крутил ключ зажигания. Датчик холла может проявлять неисправность в совершенно разных условиях – на горячую, на холодную, в дождь, в снег, в абсолютно сухую погоду, неважно. Двигатель может с первого раза завестись, а при повторном запуске – нет.

Стоит отметить, что современные ЭБУ сами могут диагностировать неисправность ДХ, причем производят это в автоматическом режиме. В случае обнаружения ошибки в сигнале ДХ, машина подсветит значок Check Engine на приборной панели, и выдаст ошибку в CAN-шину для возможности ее считывания на СТО.

Кстати, датчики холла от автомобилей ВАЗ подходят практически ко всем двигателям иномарок. Имеет артикулы А473.407529.002, 2108-3706800,16.3855, 1112.3855. Основная доработка – изменение напряжения путем добавления резистора, как описано выше.

Что такое датчик холла и его электрические принципы функционирования рассказываются в следующем видео:

Датчик Холла что это такое в машине, принцип работы

На вопрос, что собой представляет прибор под названием датчик Холла, можно ответить просто – это радиоэлемент, созданный для измерения характеристик магнитного поля в токопроводящих носителях. Основой работы датчика служит эффект, открытый учёным физиком Холлом. Суть его в том, что при помещении проводников или полупроводников в магнитное поле, в них образовывается электрическое поле. При этом следует отметить, что направление возникающих заряженных частиц электрического поля не хаотично, а строго перпендикулярно магнитному.

Фиксирование появления магнитного поля и определение изменения его значений – основное предназначение датчика Холла. В область измерений контролируемых датчиком попадает как переменный, так и постоянный токи. В этом его отличие от других измерительных приборов, таких как, допустим, трансформатор, способный выполнять похожую функцию, но ограниченный наблюдением за значениями только переменного тока.

Как датчик Холла выполняет свою функцию

Работа датчика заключается в том, что он подаёт электрический сигнал для прибора, считывающего и обрабатывающего полученную информацию. Сигнал образовывается за счёт изменения напряжения существующего в датчике магнитного поля, созданного встроенным постоянным или электрическим магнитом. Изменяется напряжение поля в тот момент, когда через него или рядом с ним проходит проводник электрического тока.

Применение датчика в электронной начинке автомобилей заключается в выработке им импульсов, которые через коммутатор попадают на катушку зажигания, преобразовываются в высокое напряжение и передаются на свечи зажигания.

Принципиальное отличие, а также главное преимущество датчика Холла перед другими измерительными приборами – в отсутствии электромеханического контакта с диагностируемым объектом. Он получает данные о напряжении в полупроводнике бесконтактным путём.

Объективная проверка работы Датчика Холла

Оценить работу прибора можно, не демонтируя его с места установки. Для проверки работоспособности датчика, установленного на автомобиле, существуют несколько доступных способов:

  • самый точный – это диагностика его показаний при помощи тестера. Но следует иметь в виду, что для уверенности в правильной оценке работоспособности необходимо знать точные показатели конкретного датчика. На разных марках авто установлены датчики с разными номинальными данными. Поэтому напряжение на выходе в исправном датчике системы зажигания должно варьироваться в пределах, указанных именно в его электрической характеристике;
  • способ чуть сложнее – использовать самодельный «тестер», который состоит из проводов светодиода и сопротивления. Последовательно соединяются провод, светодиод, сопротивление и снова провод. Затем при включенном зажигании проводами нужно коснуться крайних клемм датчика. Загоревшийся светодиод указывает на то, что в цепи есть напряжение. Убедившись в наличии тока, следует перекинуть провод с крайней клеммы на среднюю и провернуть распредвал. Мигание светодиода подтвердит работоспособность датчика. Следует отметить, что распредвал нельзя проворачивать при помощи стартера во избежание включения мотора автомобиля;
  • убедиться в том, что датчик вышел из строя, можно бесконтактно, не касаясь его корпуса. Для этого к 3-му и 6-му контактам штекера выдернутого из гнезда трамблёра присоединяется провод. Затем включается зажигание. Появившееся между контактами искрообразование свидетельствует о необходимости замены датчика в связи с его неисправностью;
  • есть ещё один «народный» метод проверки, при котором выкрученная, но подключенная к трамблёру свеча укладывается на металлическую часть двигателя. После включения зажигания в прорезь открученного с трамблёра и подключенного к своему разъёму датчика вставляется плоский предмет. Если при этом возникает импульс и между контактами свечи появляется искра, значит, датчик полностью справляется со своей функцией.

Где устанавливаются датчики Холла

Перечисление автомобильных агрегатов, дополнительно оснащённых датчиком Холла, не ограничивается только системой распределения зажигания. Благодаря способности считывать электромагнитные импульсы этот прибор может устанавливаться в спидометрах и тахометрах. В отличие от карбюраторных авто в машинах с дизельным двигателем датчик Холла служит для определения положения поршней в цилиндрах.

Видео: как работает датчик Холла

Понравилась статья?

Поделитесь ссылкой с друзьями в социальных сетях:

А еще у нас интересные e-mail рассылки, подписывайтесь! (1 раз в неделю)

Интересные материалы

Признаки неисправности датчика Холла на автомобилях ВАЗ

В ситуации, когда двигатель автомобиля перестал запускаться либо запускается и глохнет или троит на холостых автовладельцу нужно точно и быстро определить причину неисправности.

В некоторых случаях виновником таких проблем с двигателем может быть установленный в трамблере (распределителе зажигания) датчик Холла.

На примере бесконтактной системы зажигания карбюраторного двигателя 21083 автомобиля ВАЗ 21083 (21093, 21099) попробуем определить признаки неисправности датчика Холла для того чтобы либо сразу исключить его из перечня неисправностей, приводящих к перебоям в работе двигателя, либо идти в магазин за новым для замены.

Признаки неисправности датчика Холла

— Нет искры на свечах зажигания

Двигатель в таком случае вообще не запускается. Водитель крутит стартером коленчатый вал, а вспышек в цилиндрах нет. Возможно как раз и вышел из строя датчик Холла, так как он ключевое звено в искрообразовании. Ведь «сжечь» его можно совершенно случайно и незаметно для себя. Например, сняв наконечник высоковольтного провода со свечи зажигания при работающем двигателе.

Для проверки вытаскиваем наконечник центрального высоковольтного провода из крышки трамблера, подносим его к «массе» (например, к двигателю) на расстояние 7-10 мм (более правильно будет вставить в наконечник исправную свечу и положить ее на двигатель). Включаем зажигание. Помощник прокручивает двигатель стартером, а мы наблюдаем за искрой. Если искра есть, с датчиком Холла все в порядке. Причину исчезновения искры тогда следует искать в крышке трамблера, бегунке, высоковольтных проводах или свечах зажигания.

Проверяем исправность датчика Холла по наличию искры на центральном бронепроводе (высоковольтном проводе) с катушки зажигания

Если искры нет, снимаем колодку с датчика Холла. Центральный бронепровод катушки подносим к «массе» (способом описанным выше). Включаем зажигание. Касаемся отрезком провода на ней вывода черно-белого провода («масса») и зеленого (импульс на коммутатор). В момент касания должна проскакивать искра между наконечником центрального бронепровода с катушки и двигателем («массой»). Если все так, датчик Холла исправен, если искры нет, то для надежности можно провести еще одну проверку и в случае чего заменить датчик. См. «Проверка датчика Холла».

Имитируем работу датчика Холла соединяя отрезком провода выводы бело-черного и зеленого проводов в колодке при включенном зажигании

Следует отметить, что подобные проверки возможны если исправна катушка зажигания. См. «Проверка катушки зажигания ВАЗ 2108, 2109, 21099».

— Искра есть, но двигатель троит и глохнет

В таком случае скорее всего она проскакивает не своевременно. Так как в магнитном поле датчика Холла вращается стальной экран с четырьмя прорезями причину проблемы стоит поискать в этой конструкции. Возможно экран погнут или отвалился магнит датчика, или опорная пластина повреждена (плохо закреплена). Тут поможет только визуальный осмотр. Необходимо снять крышку с трамблера, защитный экран и осмотреть датчик Холла. Поврежденные детали нужно заменить новыми или заменить трамблер целиком.

Примечания и дополнения

— Несколько слов о работе датчика Холла, так как зная его принцип действия можно эффективно диагностировать связанные с ним проблемы в системе зажигания двигателя автомобиля. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла, когда магнитное поле проводника изменяется при прохождении в нем специального экрана с прорезями. Подробнее «Устройство и принцип действия датчика Холла».

— Существует несколько особенностей снятия-установки датчика Холла на трамблер. Подробно о них «Как своими силами снять и заменить датчик Холла?».

— На эффекте Холла работают и некоторые другие датчики в автомобиле. Например, датчик скорости.

Еще статьи по системе зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Диагностика карбюраторного двигателя по нагару на свечах зажигания

— Позднее зажигание, признаки и причины неисправности

— Двигатель автомобиля работает неустойчиво на всех режимах, причины

— Черный нагар на свечах зажигания

— Центробежный регулятор опережения зажигания

— Порядок присоединения высоковольтных проводов к крышке трамблера на ВАЗ 2108, 2109, 21099

— «Пробивают» высоковольтные провода признаки и причины неисправности

Датчик Холла: устройство и принцип работы

Когда американский физик Эдвин Холл открывал свой эффект взаимодействия электрического тока с магнитным полем, у него и в мыслях не было, что чаще всего его фамилия станет употребляться на автомобильных рынках в России. Удивительно, но факт — самые разные люди, весьма далёкие от физики, понятия не имеющие кто такой Холл, знают, что такое датчик Холла в автомобиле, и даже одно время страдали от их дефицита.

В чём проявляется эффект Холла, и как это можно использовать в технике

Магнитное поле широко используется в автомобильной технике, несмотря на свою невидимость и неосязаемость. Даже свет, состоящий из электрических и магнитных полей, воспринимается благодаря своей электрической составляющей. Тем не менее, с помощью специальных магниточувствительных датчиков поле можно зафиксировать и даже измерить.

В основу одного из таких датчиков лёг эффект Холла, заключающийся в появлении поперечной разницы потенциалов на кристалле полупроводника, вдоль которого течёт ток. Образуется она только при помещении кристалла в магнитное поле, всё прочее пластину легированного кремния не поляризует. Это напряжение и подлежит фиксации, означая, что датчик попал в зону действия магнитного поля.

Собственно, всего этого недостаточно для использования кристалла в качестве датчика. Магнитное поле присутствует везде, надо определить его превышение над естественным фоном и помехами. Для этого к пластине подключается усилитель слабого сигнала и регулируемый пороговый элемент (компаратор). Вся схема выдаёт на выходе логический «0» по электрическому уровню, если поле есть, и логическую единицу во всех прочих случаях. Такая негативная логика обычно принята в цифровой технике. А чтобы в момент смены сигнала не наблюдалась «болтанка» выхода из-за неопределённости, устройство снабжается триггером Шмитта. Это такая схема, которая обеспечивает амплитудное запаздывание срабатывания (гистерезис), защищая от цифрового дребезга и помех в момент переключения, гарантируя одиночный крутой фронт сигнала и однозначность привязки во времени.

Устройство и принцип действия датчика

Если бы всё перечисленное выполнялось на дискретных элементах, то датчик был бы размером с магнитолу, столько же стоил, работал ненадёжно и потреблял много электроэнергии. В реальности всё устройство датчика Холла выполняется методами интегральной микроэлектроники всё на том же полупроводниковом кристалле, который с лёгкой руки деятелей из Кремниевой долины давно уже принято называть чипом.

Сам датчик миниатюрен настолько, что его размерами можно пренебречь на фоне габаритов корпуса, электрического разъёма, подводящих проводов и вспомогательного постоянного магнита. Кристалл полностью заливается пластмассой для защиты от внешних воздействий, снаружи остаётся только разъём и полюс магнита. В зависимости от назначения, датчик может иметь прорезь, внутри которой будет проходить край задающего синхронизацию реперного диска с пазами.

Принцип работы датчика Холла в автомобилях состоит в том, что при появлении в рабочей зоне изменений магнитного поля, например, прорези реперного диска вместо его цельной части, или ступеньки на шкиве, или метки на фланце распредвала, сигнал на выходе сменит своё значение с нуля на единицу или наоборот. Таким образом, электронный блок, считывающий показания датчика, узнает о наступлении определённого момента во вращении вала, например, верхней мёртвой точки поршня определённого цилиндра или любого его положения относительно этой ВМТ, нужная информация задаётся разработчиками двигателя. Это ложится в основу расчёта блоком управления двигателя таких важных данных, как момент зажигания, периодичность впрыска топлива, порядок открытия форсунок.

Разные случаи применения датчиков на эффекте Холла

Впервые такой датчик был использован на автомобилях с карбюраторными двигателями для замены контактов системы зажигания. Потом появились и другие применения магниточувствительных сенсоров.

Датчик Холла в системе зажигания карбюраторного двигателя

Классическая батарейная система зажигания действует по принципу накопления энергии в магнитном поле катушки зажигания за счёт протекания тока по её первичной обмотке с последующим резким разрыванием цепи, что вызывает рост напряжения на вторичной обмотке и искровой разряд в свече. Контакты прерывателя при этом работают в крайне тяжёлых условиях, обгорают, изнашиваются и долго не живут. К тому же их возможности ограничивают рост мощности системы, а значит и работу двигателя с дальнейшим обеднением смеси для экономии горючего.

Проблему частично решило появление электронной бесконтактной системы зажигания с прерывателем на основе датчика Холла (ДХ). Здесь уже нет обгорающих и требующих регулировки зазора контактов, имеется лишь реперный диск, вращающийся в прорези датчика. Пока мимо магнита ДХ проходит цельная стенка диска, коммутатор зажигания, представляющий собой простой усилитель тока, управляемый сигналом ДХ, отдыхает, то есть ждёт момента начала накопления энергии. По переднему фронту прорези выходной ключ коммутатора открывается, начинается накопление энергии в катушке.

Ток увеличивается не до бесконечности. Выйдя на расчётную номинальную величину порядка полутора десятков ампер, он стабилизируется, а в момент появления второго края прорези датчик срабатывает, ключ размыкается, начинается рост напряжения на обмотках катушки вплоть до пробоя искрового зазора.

Датчик Холла здесь полностью оправдывает свои способности, он очень точно и стабильно задаёт моменты срабатывания всех элементов системы, а значит и ровную работу двигателя без пропусков зажигания и детонации. Сам ДХ при этом не изнашивается, служит теоретически вечно, избавляя водителей и ремонтников от всех неприятностей классического контактного прерывателя-распределителя (трамблёра). И только бракованные детали, а также мнительность заставляли людей покупать датчики для проверки и впрок, создавая дефицит, о котором было упомянуто ранее.

В качестве датчика положение коленчатого вала (ДПКВ)

Чаще всего здесь используется простейший и надёжный индуктивный ДПКВ. Это обычная катушка с тонким проводом, намотанная на постоянный магнит. Мимо неё проходит зубчатый венец шкива коленвала, на котором один зубец отсутствует. Выходной сигнал представляет собой последовательность импульсов переменного тока, один из которых имеет увеличенную длительность и амплитуду. Компьютеру электронного блока управления двигателем (ЭБУ) не составит труда, располагая такой временной диаграммой, привязать все процессы во времени к фазам положения коленвала.

Однако некоторых разработчиков подобная простота не устраивала, возможно, им хотелось большей точности, поэтому в качестве датчика они использовали всё тот же ДХ. Принцип работы здесь такой же, зубцы задающего шкива замыкают и размыкают магнитный поток через датчик, изменяя его выходной цифровой сигнал. Получается последовательность импульсов, по форме несколько другая, но несущая в точности ту же самую информацию и выполняющая те же цели. Это основной и самый главный датчик двигателя, единственный, без которого мотор даже не заведётся, поэтому датчик Холла это то, что здесь нужно, повышенная надёжность тут очень кстати.

Выдача сигналов о положении распределительного вала

Очень хорошо датчику Холла подходит ещё одна работа, для которой он часто используется. Это синхронизация фазированного многоточечного впрыска топлива.

Вообще, системы впрыска могут быть самыми различными:

  • одноточечные, или моновпрыск, не сильно отличается от карбюратора, имеется один центральный модуль, где форсунка распыляет бензин во впускной коллектор, откуда он равномерно, или не очень, всасывается цилиндрами;
  • многоточечный, здесь на каждый цилиндр приходится своя форсунка, срабатывающая после окончания такта выпуска, чтобы подготовить смесь к впуску;
  • многоточечный фазированный, для его реализации как раз и потребуется датчик Холла.

Недостатком обычного впрыска является отсутствие его точной синхронизации с моментом начала впуска в конкретный цилиндр. Дело в том, что информация для ЭБУ приходит с датчика коленвала, а по его положению невозможно точно засечь конкретный такт в цилиндре, ведь полный цикл требует двух оборотов вала, которые с точки зрения ДПКВ абсолютно одинаковые и ничем не различаются. Поэтому впрыск будет происходить два раза за цикл, причём один раз совершенно бесполезно, на закрытый перед рабочим ходом впускной клапан.

Для совершенствования системы был применён датчик положения распредвала, разумеется, на эффекте Холла. Конструкция уже известна, дисковый репер и магнитный ДХ с выходом на ЭБУ. Теперь блок управления точно знает, как отличить ВМТ сжатия от ВМТ выпуска и каждая форсунка откроется строго в нужный момент. У бензина не будет времени, чтобы бесполезно оседать на стенках коллектора.

Как проверяют ДХ при возникновении подозрений

Устройство это очень надёжное, но абсолютной защиты от неисправности не существует. Поэтому иногда приходится проверять и эти датчики.

  1. Самое простое — подменить ДХ на заведомо исправный. Это избавит от возни со щупами, пробниками и осциллографами. А стоит датчик недорого, его всегда полезно иметь в запасе если не для замены, то именно для проверки забарахлившей системы впрыска или зажигания.
  2. Люди, знающие принцип действия датчика Холла, могут проверить его простейшими и не очень приборами. Например, щупом-пробником со светодиодом. Выход датчика представляет собой каскад с открытым коллектором. Это означает, что в положении физического нуля транзистор открыт, и если пробник включён между плюсом питания и выходом ДХ, то индикатор засветится. Перемещая репер перед полюсами датчика, можно заставить его мигать, что почти точно укажет на исправность ДХ и подсоединённых цепей проводки.
  3. Слово «почти» было употреблено в том смысле, что точно убедиться в исправности можно лишь с помощью цифрового запоминающего осциллографа, который имеется у многих диагностов как приставка к ноутбуку. С его применением можно проверить параметр, который недоступен щупам — быстродействие датчика. Фронты напряжения должны быть достаточно крутыми, что осциллограф и покажет. «Заваленный» фронт может оказаться тем самым случаем, когда датчик вроде работает, и пробник или мультиметр это подтверждают, а система сбоит и светит ошибки.

Почти все случаи, поясняющие, что такое датчик Холла в автомобиле, рассмотрены, остаётся упомянуть вполне возможное менее явное присутствие этих небольших приборов в автоэлектронике. Многие машины оснащаются достаточно мощными электродвигателями, где также для работы силовой электроники используются датчики Холла, следящие за положением ротора в магнитном поле. И даже этим, возможно, проникновение ДХ в авто не заканчивается. Компактный, надёжный и точный прибор всегда найдёт себе область работы во всё больше обрастающем электроникой современном автомобиле.

Датчик Холла, виды, устройство и принцип работы.

Датчик Холла — это датчик магнитного поля, на двигателе он фиксирует магнитные импульсы от сопряженного с ним устройства (трамблёр, распредвал) и на основе его показаний распределяется искра по цилиндрам.

Современный автомобиль может похвастаться наличием нескольких десятков датчиков. Есть датчики, контролирующие количество топлива, есть датчики, проверяющие давление в двигателе, но самым незаменимым является датчик Холла.

Впервые он был применен при строительстве автомобилей еще более 70 лет назад, и с тех пор достойной альтернативы ему не нашлось. Он продолжает использоваться, и каждый из автомобилистов наслышан о его существовании.

Что представляет собой датчик Холла и для чего он нужен в автомобиле.

Данный датчик единственный в автомобиле, который имеет собственное имя. Он назван в честь известного американского физика Эдвина Холла, который открыл особенности поведения полупроводника в магнитном поле. В техническом плане датчик Холла представляет собой простейшее магнитоэлектрическое устройство. Фактически это датчик, который фиксирует наличие магнитного поля. Принцип его действия достаточно прост, и в нем вполне можно разобраться.

Конструктивно, работает это следующим образом. Плоский проводник под напряжением помещается в магнитное поле. Под действием магнитного поля, ток смещается в одному краю проводника, таким образом возникает разница потенциалов.

В автомобиле, датчик Холла работает как обычный ключ (размыкатель и замыкатель). Магнит вращается в трамблере машины, и влияет на датчик, закрепленный стационарно. Когда датчик «чувствует» магнитное поле трамблера, он подает импульс, который вызывает искру зажигания.

Собственно, данный датчик – один из основных элементов системы зажигания автомобили. Он присутствует в любой машине вне зависимости от ее стоимости. Кроме того, он может быть использован в цифровых спидометрах и тахометрах, проверять скорость вращения передаточных колес и контролировать работу антиблокировочной системы автомобиля.

Также стоит отметить тот факт, что датчик Холла очень надежен. Сам по себе он может работать долгие годы, и чаще всего, поломка происходит из-за физического воздействия или чрезмерного загрязнения датчика. Достаточно часто, датчик Холла специально устанавливают таким образом, чтобы его можно было быстро снять и заметить. Исключение составляют лишь устройства, которые контролируют работу сложных систем автомобиля.

Виды современных датчиков Холла.

Техническая революция коснулась даже консервативного датчика Холла. Благодаря применению современных полупроводниковых материалов, устройство стало намного меньше, компактнее и надежней. В настоящее время различают аналоговые и цифровые датчики Холла.

  • Аналоговый датчик. Данное устройство с полным правом можно считать классическим, так как именно оно появилось первым. Принцип работы устройства следующий – индукция магнитного поля преобразуется в напряжение в зависимости от силы поля. Чем сильнее магнитное поле – тем больше будет напряжение. Кроме того, имеет значение расстояние, на котором находится магнит, излучающей поле. В настоящее время подобные датчики практически не используются в автомобилях, так как имеют значительные размеры и устаревшую конструкцию.
  • Цифровые датчики. Работает лишь в двух положениях (магнитное поле зафиксировано и не зафиксировано). Индукция достигается лишь в том случае, если магнитное поле превысило определённое значение. Если индукция слишком слабая, то датчик попросту не сработает. Самый распространённый тип датчика, повсеместно используется в автомобильной промышленности. В свою очередь, цифровые датчики подразделяются на униполярные и биполярные. Униполярные датчики срабатывают при нарастании магнитного поля, и выключаются, когда сила магнитного поля ослабевает. В свою очередь, биполярные датчики реагируют не на силу магнитной индукции, а на полярность. Говоря проще одна полярность включает датчик, а другая выключает его. Также, стоит отметить тот факт, что цифровой датчик Холла имеет сложную конструкцию. Используется полупроводниковый монолитный кристалл, который в случае повреждения не подлежит ремонту

Как проверить работоспособность датчика Холла?

Существует несколько способов проверки данного датчика. Каждый из них может быть использован в тех или иных обстоятельствах, и имеет право на существование.

  • Проверка с помощью тестера. Необходимо взять любой цифровой тестер, установить его в режим вольтметра, и померять напряжение на датчике Холла. Правильно работающий датчик будет показывать напряжение от 0,2 и до 3 Вольт. Если напряжение отсутствует вовсе или выше трех Вольт, то датчик вышел из строя и нуждается в срочной замене.
  • Проверка с помощью аналогично работающего устройства. Вместо датчика Холла, работоспособность которого необходимо проверить, можно подключить аналогично работающее устройство. Создать устройство, использующее в работе эффект Холла не сложно. Необходим небольшой кусок провода и колодка с распределителем. Естественно, автомобиль не может использовать такую конструкцию в течение долгого времени, но для однократной проверки этого более чем достаточно. Такая несложная проверка покажет, кроется проблема в датчике, или дело совсем не в нем.
  • Проверка с помощью нового датчика Холла. Можно установить изначально исправный датчик Холла, и таким образом решить проблему с диагностикой неисправности.

Это достаточно затратный вид ремонта, но в случае если неисправность крылась именно в датчике, это сразу решит проблему с установкой и заменой.

мир электроники — Датчик Холла

Электронные компоненты 

материалы в категории

Что такое датчик Холла и как он работает

В 1879 году Эдвин Холл открыл удивительный эффект (его впоследствии так и назвали- Эффект Холла): если в магнитное поле поместить пластину с подключенным к нему постоянным током то под воздействием магнитного поля на краях этой пластины начинают скапливаться заряды.

На рисунке выше:
1. проводник с потоком электронов от источника постоянного тока
2. Пластина-датчик
3. Магниты
4.  Магнитное поле
5. Источник тока.
Как видно на рисунке- поток электронов под воздействием магнитного поля сместился к одному краю и получилось что заряженный потенциал на этом крае пластины оказался выше чем на другом.

Открытие Эффекта Холла позволило создать датчик (его назвали Датчик Холла), который позволяет измерять магнитное поле.

Область применения Датчиков Холла

Чаще всего Датчики Холла применяют в устройствах контроля вращения: на вращающийся механизм устанавливаются магниты и при помощи датчика Холла можно следить за частотой вращения (например с целью контроля скорости вращения или регулировки).

Основное достоинство датчика Холла заключается в его гальванической развязке: он может устанавливаться в не зависимости от измеряемого устройства- было-бы магнитное поле.

Примеры практического применение датчика Холла

В автомобильных системах зажигания. 


Здесь он отслеживает частоту вращения вала распределителя для управления системой зажигания (на рисунке это элемент под названием К-97).

В радиоаппаратуре датчики Холла применялись для отслеживания частоты вращения двигателей с целью точной подстройки скорости вращения: в основном в видеомагнитофонах а также на некоторых кассетных магнитофонах высокого класса например Вега- МП122. Выглядят там датчики Холла так (расположены между катушек)


Как проверить датчик Холла

Проверка датчика Холла не очень сложная процедура: достаточно просто вспомнить о его основном свойстве: он реагирует на изменяющееся магнитное поле. То есть при изменении магнитного поля на его выходах будет меняться потенциал.

Поэтому: если речь идет о проверке датчика Холла в радиоэлектронном устройстве (видеомагнитофон или магнитофон), то достаточно просто подключиться осциллографом к выводам датчика Холла и крутануть вал электродвигателя. При исправном датчике мы увидим на выходе изменяющее напряжение.

Проверка датчика Холла на автомобиле так-же не сильно сложная процедура: все требуется лишь отвертка, вольтметр с пределом измерения 15 В или контрольная лампа на 12 Вольт.


Подключите согласно приведенной схеме вольтметр или контрольную лампу. Включите зажигание (не пуская двигатель) и медленно вращайте коленчатый вал двигателя за болт крепления шкива коленчатого вала. Напряжение должно резко меняться от 0,4 до 8 В (min). Контрольная лампа должна мигать. Если этого не происходит, датчик Холла неисправен.

Устройство, принцип работы датчика Холла, его применение в автомобиле

Сегодня роль электроники в автомобилестроении трудно переоценить. Автоматика оперативно контролирует и управляет всеми агрегатами современного автомобиля, обеспечивая их максимальную эффективность при высокой надёжности.

Но это возможно только при наличии достаточного количества датчиков, сообщающих электронному блоку управления множество различных параметров для выработки управляющих сигналов.

Одно из таких устройств в современном двигателе – датчик Холла. Принцип его функционирования основан на эффекте отклонения электронов в проводнике под воздействием силы Лоренса, возникающей при взаимодействии магнитного поля с движущимися заряженными частицами.

Если через две стороны плоского прямоугольного проводника помещённого плоскостью перпендикулярно силовым магнитным линиям пропускать электрический ток, то в результате их взаимодействия с электронами на двух других сторонах прямоугольника появляется электрический потенциал.

Причём сторона, куда отклоняются электроны, зависит от направления силовых магнитных линий. В результате этого эффекта создаётся плюсовой и минусовой полюс выходного потенциала.

Величина его небольшая – до 100 милливольт, и зависит от силы протекающего тока и напряжённости поля. Но этого вполне достаточно для того, чтоб электронная схема смогла его зарегистрировать.

Добавление к чувствительному элементу полупроводниковой схемы позволило создать компактный прибор, свободный от недостатков контактного прерывателя, создающего так называемый «дребезг» во время замыкания или размыкания. Благодаря сравнительно низкой цене при небольших размерах датчики Холла применяются весьма широко.

Например, для бесконтактного измерения тока, индикации или измерения уровня магнитного поля, а также в ноутбуках либо телефонах-раскладушках для отключения питания при закрывании крышки.

В автомобилестроении датчики Холла используются преимущественно для определения положения коленчатого вала, при котором следует подавать высоковольтный импульс создающий разряд на свече зажигания.

РАЗНОВИДНОСТИ ДАТЧИКОВ ХОЛЛА

По типу исполнения датчики бывают:

  • аналоговыми;
  • дискретными.

Первый тип просто генерирует двухполярный потенциал, пропорциональный напряженности и направлению магнитного поля, либо однополярный, показывая лишь его абсолютное значение. Подобные аналоговые приборы используют как измерительные.

Дискретные (цифровые) датчики разделяются на однополярные, включающиеся или выключающиеся при наличии либо отсутствии магнитного поля, и биполярные, реагирующие включением на один полюс, и выключением на другой полюс магнита.

Как правило, автомобильный датчик Холла состоит из постоянного магнита, находящегося на определённом расстоянии от чувствительного элемента, и микросхемы, усиливающей сигнал с него. Ротор из ферромагнетика (сталь, железо), своими лопастями периодически перекрывают магнитное поле между магнитом и чувствительным элементом.

Если поле не перекрыто ротором, микросхема генерирует сигнал единицы, близкий по напряжению к питающему уровню бортовой сети. Когда лопасть ротора перекрывает магнитное поле, сигнал на выходе микросхемы близок к нулю.

В системах зажигания, используются цифровые датчики с высокой стабильностью включения, непосредственно коммутирующие напряжение питания. По сравнению с обыкновенными контактными прерывателями датчики Холла характеризуются повышенной чувствительностью к электромагнитным помехам, что устраняется помещением их в магнитный экран из магнитомягкого материала (пермаллоя).

Электронная схема также несколько снижает его надёжность. Но всё это окупается высочайшей стабильностью срабатывания, а значит момента зажигания и возможностью качественной его регулировки.

КАК БЫСТРО ПРОВЕРИТЬ ДАТЧИК ХОЛЛА

Иногда в процессе эксплуатации возникают неисправности, требующие проверки работоспособности датчика Холла. Вот типовые признаки подобных дефектов:

  • мотор плохо запускается, вообще не заводится или самопроизвольно глохнет;
  • обороты коленчатого вала нестабильны, заметны рывки при работе.

Способов проверки существует несколько:

1. Простейший – заменить на заведомо исправный прибор. Не слишком эон дорог, чтобы было накладно всегда при себе иметь запасной.

2. Мультиметром в режиме вольтметра. Датчик при этом должен быть стандартно подключен к массе (клемма «-» аккумулятора) и клемме «+» аккумулятора. Для проверки подключают щупы вольтметра к общему проводу и сигнальному контакту датчика.

Перекрывая зазор датчика куском железной или стальной пластины, например, лезвием ножа наблюдаем за показаниями вольтметра. При отсутствии пластины напряжение должно быть равно примерно 0,4 В, при наличии – 11 В.

Более сложные способы проверки для любителей не подходят , посему они здесь не приводятся, а для специалистов подобные описания излишни.

  *  *  *


© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Датчик Холла (HS)

Общее описание
Сигнал первичного зажигания датчика Холла обычно используется в двигателях с распределителем, но в настоящее время распределительное зажигание используется очень редко.
Если система зажигания использует HS, она выдает первичный сигнал для зажигания и для впрыска топлива.

Принцип работы датчика Холла
Датчик Холла обычно устанавливается на автомобилях с распределителем, в котором находится переключатель Холла.ЭБУ двигателя питает датчик напряжением немного ниже номинального напряжения аккумуляторной батареи. Цепь датчика Холла замыкается кабелем для обратной связи на землю. Напротив переключателя Холла расположен магнит, поле которого заставляет переключатель возвращать низкое напряжение на модуль зажигания. На оптической оси распределителя закреплен щиток с прорезями, количество которых соответствует количеству цилиндров. Переключатель Холла включается и выключается, пока магнит проходит между экраном и датчиком.Напряжение подается на усилитель по третьему сигнальному кабелю, а переключатель находится напротив оптического разъема. Пока плотная часть экрана прилегает к переключателю, сигнал возвращаемого напряжения прерывается из-за отклонения магнитного поля. Количество возвращенных импульсов в четырехтактном двигателе равно количеству слотов. Важно отметить, что обратный сигнал представляет собой напряжение или его отсутствие и имеет прямоугольную форму.

Процедура проверки состояния датчика Холла
Быстрая проверка датчика Холла
(без запуска двигателя)

ПРИМЕЧАНИЕ: В большинстве систем датчик Холла Датчик находится в распредвале.Только в некоторых системах (VW / Audi) датчик Холла расположен на маховике.

  • Отсоедините центральный высоковольтный кабель от общей клеммы крышки распределителя и подключите его к головке блока цилиндров дополнительным кабелем.
  • Отсоединить разъем датчика Холла от распределителя.
  • Найдите клеммы питания, выходного сигнала и заземления.
  • Замкните на короткое время контакты < 0 > и <> жгута проводов датчика Холла, используя дополнительный кабель.
  • Если искра проскакивает между дополнительным кабелем, соединенным с высоковольтным кабелем, и головкой блока цилиндров, катушка зажигания и автоматический выключатель зажигания могут вызвать искру, и возможная причина неисправности находится в самом датчике Холла.

Проверить датчик Холла осциллографом

  • Отодвиньте защитную резиновую крышку разъема датчика Холла.
  • Подключите пробник заземления осциллографа к заземлению шасси.
  • Подключите активный конец щупа осциллографа к сигнальной клемме датчика Холла.
  • Запустить двигатель и оставить его работать на холостом ходу.
  • Обязательно обратите внимание на следующий сигнал (рис. 2). Это форма сигнала правильно работающего датчика Холла. Рабочий цикл составляет примерно 35%.


Фиг.2

Если автоматический выключатель зажигания не работает должным образом, вы должны увидеть следующую форму сигнала (рис. 3):


Фиг.3

На рис. 4 показано, как выглядит сигнал неисправного датчика Холла.


Фиг.4

Другие возможные повреждения:
Отсутствие сигнала напряжения или рабочего цикла

  • Остановите двигатель и снимите крышку распределителя.
  • Когда подключена муфта датчика Холла и включено зажигание, подключите активный конец щупа осциллографа к сигнальной клемме датчика Холла. Установите диапазон напряжения осциллографа на ± 15 В.
  • Медленно провернуть коленчатый вал двигателя.
    Когда прорезь экрана проходит через воздушный зазор, напряжение должно измениться с 10 В 12 В до 0 В.

Отсутствие сигнала напряжения

  • Отсоединить разъем датчика Холла от распределителя.
  • Подключите активный конец щупа осциллографа к клемме < 2 > ( 0 ) жгута проводов разъема.
    Значение напряжения должно составлять 10–12 В.
  • Если нет напряжения с бортового компьютера на клемме < 2 >, проверьте проводимость сигнальной цепи между датчиком Холла и бортовым компьютером с помощью омметра.
  • Если цепь в порядке, проверьте, есть ли напряжение на соответствующей клемме разъема бортового компьютера. Если напряжение отсутствует, проверьте все клеммы питания и массы бортового компьютера.
    Если соединения в порядке, вероятная причина — сам бортовой компьютер.
  • Проверить наличие напряжения (10¸12 В) на выводе < 1 > (+) бортового компьютера. Если напряжение питания выходит за указанные пределы, проверьте проводимость цепи между датчиком Холла и бортовым компьютером с помощью омметра.
  • Проверить заземление на выводе <3> (-) датчика Холла.
  • Если напряжения питания и заземления в норме, под подозрение попадает сам датчик Холла.

Автомобильный датчик Холла. Датчик Холла в системе зажигания

Преобразователи, датчики, датчики — Информационный портал 2011 — 2021 Использование материала возможно при размещении активной ссылки

Автомобильный датчик Холла.Датчик Холла в системе зажигания

В настоящее время датчики Холла широко используются в автомобильной промышленности. Они используются для контроля смещения и вращения различных частей автомобиля, вибрации двигателя, системы зажигания и т. Д.

Пожалуй, самый известный автомобильный датчик Холла, используемый для управления системой зажигания автомобиля. Схема устройства представлена ​​на рисунке 1.

Фиг.1. Устройство автомобильного датчика Холла

1. Чувствительный элемент микросхемы датчика Холла и обрабатывающий выходной сигнал

2. Постоянный магнит

3. Магнитопроводы

4. Лопасти ротора

5. Пластиковый чемодан

6. Insights

Состоит из датчика 1 (непосредственно к датчику Холла), интегрированного с микроконтроллером 1 (1) (микросхема, обрабатывающая выходной сигнал датчика Холла). В датчике Холла имеется три контакта (клеммы) для подключения к 6 электрической цепи (схеме) автомобиля.Автомобильный датчик Холла для системы зажигания также имеет постоянный магнит 2, который разделен зазором от чувствительного элемента датчика Холла и магнитных сердечников. Магнитное поле постоянного магнита способно индуцировать выходной сигнал от датчика Холла, а металл лопасти 4 вращающегося вала, блокируя (шунтируя) магнитный поток, приведет к соответствующему изменению (флуктуации) выходного сигнала. Далее выходной сигнал связан с системой подачи искрового зажигания в нужный момент положения вала.

Как проверить датчик Холла? Есть несколько способов проверить исправность автомобильного датчика Холла. Один из самых простых заключается в следующем. Подключили автомобильный датчик Холла по схеме, как показано на рис.2. Снял датчик Холла, питание можно подать от батарейки Крона (9 В). Для измерения выходного сигнала (напряжения) V лучше всего использовать компактный цифровой мультиметр. Если вы измените магнитный поток через чувствительный элемент датчика Холла (например, вращение вала ротора или просто перекрытие металлической пластины зазора) изменится, и выходной сигнал от датчика, который будет указывать на за работой.Выходной сигнал может зависеть от модели датчика, но обычно находится в диапазоне 0,5-1,0 В.

Рис.2. Проверить датчик Холла. Схема

1 — Сенсорный дозатор

2 — Сопротивление резистора 2 кОм

3 — Вольтметр (цифровой мультиметр)

4 — датчик Разъем-распределитель (датчик Холла)

Как работают датчики на эффекте Холла

Как работают датчики на эффекте Холла. Рекламное объявление

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 13 августа 2020 г.

Измерить электричество очень просто — мы все знакомы с электрическими единицами, такими как вольт, ампер и ватт (и большинство из нас видели счетчики с подвижной катушкой в той или иной форме). Немного сложнее измерить магнетизм. Спросите больше всего люди, как измерить силу магнитного поля (невидимое область магнетизма, простирающаяся вокруг магнита) или единицы в какая напряженность поля измеряется (Вебер или тесла, в зависимости от того, как вы измеряете), и они не будут иметь ни малейшего понятия.

Но есть простой способ измерить магнетизм с помощью прибора. называется датчиком или зондом на эффекте Холла, который использует хитроумный элемент наука, открытая в 1879 году американским физиком Эдвин Х. Холл (1855–1938). Работа Холла была гениальной и на много лет опередила свое время — на 20 лет до открытия электрона — и никто не знал, что с ним делать, пока спустя десятилетия не стали лучше разбираться в полупроводниках, таких как кремний. В наши дни Эдвин Холл был бы в восторге найти датчики, названные в его честь, используются во всех виды интересных способов.Давайте посмотрим поближе!

Фото: Магнитное испытательное оборудование, используемое для изучения эффекта Холла. Фото любезно предоставлено Брукхейвенской национальной лабораторией и Министерством энергетики США.

Что такое эффект Холла?

Работая вместе, электричество и магнетизм могут заставить вещи двигаться: электродвигатели, громкоговорители и наушники — лишь некоторые из незаменимых современные гаджеты, которые так работают. Отправить колеблющийся электрический ток через катушку из медного провода и (хотя вы этого не видите происходит) вы создадите временное магнитное поле вокруг катушки тоже.Поместите катушку рядом с большим постоянным магнитом и временным магнитное поле, создаваемое катушкой, будет либо притягивать, либо отталкивать магнитное поле от постоянного магнита. Если катушка свободна двигаться, он будет двигаться — либо к постоянному магниту, либо от него. В электродвигатель, катушка настроена так, что может вращаться на месте и поверните колесо; в громкоговорителях и наушники, катушка приклеена на кусок бумага, пластик или ткань, которая движется вперед и назад, чтобы выкачать звук.

Фото: магнитное поле не видно, но его можно измерить с помощью эффекта Холла.фото любезно предоставлено Wikimedia Commons.

Если электрический ток в фиксированном проводе сам притягивается магнитом, ток должен отводиться на одну сторону провода …

Эдвин Холл , 1879

Что делать, если поместить кусок токоведущего провода в магнитное поле, а провод? не может двигаться? То, что мы называем электричеством, обычно представляет собой поток заряженные частицы через кристаллические (обычные, твердые) материалы (либо отрицательно заряженные электроны изнутри атомов, либо иногда положительно заряженные «дыры» — зазоры там, где должны находиться электроны).Вообще говоря, если подцепить пластину из проводящего материала к батарее, электроны будут проходить через пластину по прямой линии. Как движущиеся электрические заряды, они также будут создавать магнитное поле. Если вы поместите плиту между полюса постоянного магнита, электроны отклонятся в изогнутый путь, когда они движутся через материал, потому что их собственная магнитное поле будет взаимодействовать с полем постоянного магнита. (Для справки, то, что заставляет их отклоняться, называется Сила Лоренца, но нам не нужно здесь вдаваться во все детали.) Это означает, что одна сторона материала будет видеть больше электронов, чем другой, так что разность потенциалов (напряжение) появится на материал под прямым углом к ​​магнитному полю от постоянный магнит и ток. Это то, что физики называют эффектом Холла. Чем больше магнитное поле, тем больше отклоняются электроны; чем больше ток, тем больше электронов нужно отклонить. В любом случае, чем больше разность потенциалов (известная как напряжение Холла) будет.В другом словами, напряжение Холла пропорционально величине как электрического ток и магнитное поле. Все это имеет больше смысла в наша небольшая анимация ниже.

Как работает эффект Холла?

  1. Когда электрический ток течет через материал, электроны (показаны здесь синими пятнами) движутся через него практически по прямой линии.
  2. Поместите материал в магнитное поле, и электроны внутри него тоже будут в этом поле. На них действует сила (сила Лоренца) и заставляет отклоняться от их прямолинейного пути.
  3. Теперь, глядя сверху, электроны в этом примере будут изгибаться, как показано: с их точки зрения слева направо. Если на правой стороне материала (внизу на этой картинке) больше электронов, чем на левой (вверху на картинке), между двумя сторонами будет разница в потенциале (напряжении), как показано зеленым линия со стрелками. Величина этого напряжения прямо пропорциональна величине электрического тока и напряженности магнитного поля.

Куда они идут?

Как определить, в каком направлении будут двигаться электроны? Вы можете определить направление силы Лоренца с помощью правила левой руки Флеминга (если вы сделаете поправку на обычный ток) или его правила правой руки (если вы этого не сделаете).

Иллюстрация: заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле, испытывают силу (сила Лоренца), которая меняет свое направление, вызывая эффект Холла. Вы можете использовать правило левой руки Флеминга (правило двигателя), чтобы определить направление силы, если вы помните, что правило применяется к обычному току (поток положительных зарядов), а поле течет с севера на юг. В этом примере, если у нас есть поток электронов на страницу, обычный ток вытекает из страницы (так что это направление, в котором должен указывать ваш второй палец).Если поле течет слева направо (указательный палец), наш большой палец говорит нам, что электроны будут двигаться вверх.

Использование эффекта Холла

Вы можете обнаруживать и измерять все виды вещей с помощью эффекта Холла, используя то, что известно. как датчик или зонд на эффекте Холла. Эти термины иногда используются взаимозаменяемо, но, строго говоря, относятся к разным вещам:

  • Датчики на эффекте Холла простые, недорогие, электронные чипы, которые используются во всевозможных широко доступных гаджетах и ​​товарах.
  • Зонды на эффекте Холла — более дорогие и сложные инструменты. в научных лабораториях для таких вещей, как измерение напряженности магнитного поля с очень высокой точностью.


Фото: 1) Типичный кремниевый датчик Холла. Это выглядит очень похоже на транзистор — что неудивительно, поскольку он сделан аналогичным образом. Автор фото: Expainthatstuff.com. 2) Зонд на эффекте Холла, использовавшийся НАСА в середине 1960-х годов. Фото любезно предоставлено Исследовательский центр НАСА Гленна (NASA-GRC).

Обычно изготавливается из полупроводников (таких материалов, как кремний и германий), эффект Холла датчики работают, измеряя напряжение Холла на двух поверхностях когда вы помещаете их в магнитное поле. Некоторые датчики Холла упакованы в удобные микросхемы со схемой управления и могут быть подключается непосредственно к более крупным электронным схемам. Самый простой способ использование одного из этих устройств позволяет определить положение чего-либо. Для Например, вы можете разместить датчик Холла на дверной коробке и магнит на двери, поэтому датчик определяет, открыта дверь или закрыта от наличия магнитного поля.Такое устройство называется датчик приближения. Конечно, вы можете выполнять ту же работу так же легко с магнитным герконом (нет общего правила относительно того, герконовые переключатели старого образца или современные датчики на эффекте Холла лучше — это зависит от приложения). В отличие от герконов, которые являются механическими и полагаются на контакты движущиеся в магнитном поле датчики Холла полностью электронные и не имеют движущихся частей, поэтому (по крайней мере теоретически) они должны быть надежнее. Одна вещь, которую вы не можете сделать с герконом, — это определить степень «включения» — силу магнетизма, — потому что геркон либо включен, либо выключен.Вот что делает датчик на эффекте Холла таким полезным.

Рекламные ссылки

Для чего используются датчики на эффекте Холла?

Фото: Этот небольшой бесщеточный двигатель постоянного тока из старого дисковода для гибких дисков имеет три датчика Холла. (обозначены красными кружками), расположенные по его краю, которые обнаруживают движение ротора двигателя (вращающегося постоянного магнита) над ними (не показано на этой фотографии). На датчики особо не на что смотреть, как вы можете видеть на фото крупным планом справа!

Датчики

на эффекте Холла дешевы, прочные и надежные, крошечные и простые в использовании. так что вы найдете их во множестве разных машин и повседневных устройств, от автомобильных зажиганий до компьютерных клавиатур и заводских роботов до велотренажеров

Вот один очень распространенный пример, который вы сейчас можете использовать на своем компьютере.В бесщеточный двигатель постоянного тока (используется в таких устройствах, как жесткие и гибкие диски), вам необходимо в любой момент точно определить, где находится двигатель. Датчик Холла расположенный рядом с ротором (вращающаяся часть двигателя) сможет очень точно определить его ориентацию, измеряя вариации магнитное поле. Подобные датчики также можно использовать для измерения скорости. (например, чтобы посчитать, насколько быстро колесо или двигатель автомобиля кулачок или коленчатый вал вращается). Вы часто найдете их в электронных спидометрах и анемометры (измерители скорости ветра), где они могут быть использованы аналогично герконовым переключателям.

Революционное открытие Эдвина Холла прижилось за несколько десятилетий, но теперь оно используется в самых разных местах — даже в электромагнитных космических ракетных двигателях. Без преувеличения можно сказать, что новаторская работа Холла произвела на меня большое впечатление!

Изображение: Как упакован типичный датчик Холла. Магнитные поля могут быть очень маленькими, поэтому нам нужно, чтобы наши детекторы были как можно более чувствительными, и вот один из способов добиться этого. Сам чип Холла (зеленый, 17) установлен на железной несущей пластине (серый, 16), зажатой внутри двух литых пластиковых секций (серый, 11, 12).Микросхема подключена выводами (19) к контактам (синим), с помощью которых ее можно подключить в цепь. Но действительно важными частями являются два «концентратора потока» из мягкого железа (оранжевый, 15, 21), которые делают устройство намного более чувствительным. Когда вы помещаете магнит (22) рядом с датчиком, эти концентраторы позволяют магнитному потоку («плотность» магнетизма, создаваемого магнитным полем) течь по непрерывной петле через кристалл Холла, создавая либо положительное, либо отрицательное напряжение. Если магнит переместится на другую сторону датчика, он создаст противоположное напряжение.Иллюстрация из патента США № 3 845 445: Модульное устройство на эффекте Холла Роланда Брауна и др., Корпорация IBM, 29 октября 1974 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Статьи

История
  • [PDF] Открытие эффекта Холла Дж. С. Лидстоуном, Physics Education, Volume 14, 1979. Как Холл открыл свой эффект и выяснил, что он означает, оспаривая некоторые из более ранних работ Джеймса Клерка Максвелла.
Статьи Эдвина Холла
  • О новом действии магнита на электрические токи. Эдвин Х. Холл, Американский журнал математики, Vol. 2, No. 3 (сентябрь 1879 г.), стр. 287–292. Оригинальная статья Холла.
  • Объяснение феномена Холла Эдвином Х. Холлом, Наука, Vol. 3, № 60 (28 марта 1884 г.), стр. 386–387. Собственное описание и объяснение Холла своего первоначального эксперимента.
  • Теория эффекта Холла и связанного с ним эффекта для нескольких металлов Эдвина Х.Холл, PNAS США, Vol. 9, No. 2 (15 февраля 1923 г.), стр. 41–46. Одна из более поздних работ Холла.

Книги

  • Датчики на эффекте Холла: теория и применение Эдварда Рамсдена. Newnes, 2006. Охватывает физику, лежащую в основе датчиков Холла, и способы их включения в практические схемы. Включает в себя датчики приближения, датчики тока и датчики скорости и времени. Также есть удобный глоссарий и список поставщиков.
  • «Устройства на эффекте Холла» Р. С. Поповича. Институт физики, 2004.Несколько более крупная и подробная книга, но охватывающая схожую тему с смесью теории, практических схем и повседневных приложений.
  • Эффект Холла в металлах и сплавах Колина Херда. Springer 1972/2012. Современное переиздание вступления 1970-х годов.

Практические проекты

Видео

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2020) Датчики на эффекте Холла. Получено с https://www.explainthatstuff.com/hall-effect-sensors.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Системы безопасности транспортных средств

Системы безопасности транспортных средств

Скачать PDF, версия

Кристин Грэм, системный инженер

Датчик положения сиденья

Рисунок 1.Передние и боковые подушки безопасности требуют точных данных о расположении сидений и пассажиров.

Безопасность пассажиров — один из важнейших элементов конструкции автомобиля. В результате системы безопасности продолжают совершенствоваться, чтобы ограничить и, в конечном итоге, предотвратить травмы людей в случае аварии.

Датчик положения сиденья используется в системах безопасности для определения положения пассажира по отношению к рулевому колесу, предотвращая срабатывание подушек безопасности с чрезмерной силой.

Наиболее распространенное сегодня решение включает двухпроводные униполярные переключатели на эффекте Холла для определения зон дискретного положения сиденья. ИС датчика должна передавать эту информацию в виде цифрового выхода на блок контроллера, указывающего конкретную зону. Эта информация должна быть верной при запуске автомобиля, поэтому выходной сигнал ИС датчика должен декодироваться без каких-либо действий пользователя.

Направляющая сиденья обычно изготавливается из черного металла, способного прерывать магнитное поле между датчиком Холла IC и магнитом.Черный металл направляющей сиденья проходит между переключателем и магнитом, заставляя переключатель включаться или выключаться, передавая информацию о положении сиденья на блок управления. Изменение состояния выхода ИС датчика указывает блоку управления, что сиденье перешло в определенную зону.

Количество зон может быть любым, в зависимости от того, сколько микросхем датчиков Холла используется, при условии, что две микросхемы датчиков на направляющую сиденья, будут возможны четыре зоны. Информация, предоставленная ИС датчика Холла, обрабатывается контроллером для определения положения сиденья относительно рулевого колеса.Сиденье, которое находится в одной из ближайших к рулевому колесу зон, будет указывать блоку управления на необходимость применения меньшего усилия. Положение сиденья, которое находится в одной из самых дальних от рулевого колеса задних зон, требует развертывания более высокого усилия. Блок контроллера декодирует выходные состояния микросхем датчика Холла, чтобы определить, в какой зоне расположено сиденье. Две микросхемы датчиков обеспечивают удобный вывод кода Грея, как показано на рисунке 2 и в таблице ниже.

Рисунок 2.Микросхемы датчиков положения передают блоку контроллера правильное положение сиденья на протяжении всего времени движения автомобиля. Пассажиры не знают о том, что автомобиль принимает решения о жизни или смерти автоматически и не требует пользовательского интерфейса.

Зона Холл 2 Выход Холл 1 Выход
1 0 0
2 0 1
3 1 1
4 1 0

Обширный выбор ИС датчиков Холла позволяет использовать разные решения для одного и того же приложения.Может потребоваться более высокое разрешение, чтобы всегда точно определять, где находится сиденье. Решение с самым высоким разрешением — использовать линейный аналоговый датчик Холла ИС, который выдает выходное напряжение, пропорциональное силе магнитного поля. Двухполюсный магнит в скользящей конфигурации с линейным будет обеспечивать выходную мощность от 0 до 5 вольт при правильной конструкции.

Технология Холла отличается высокой надежностью и относительно невысокой стоимостью. Если требуется автоматическое определение, решение должно быть надежным.

Если требуется более высокая точность, доступны программируемые переключатели и линейные устройства, которые могут минимизировать допуски на стек, позволяя программировать в конце строки.

Цели из черных металлов могут быть обнаружены с помощью ИС датчика Холла с обратным смещением. Эти сенсорные ИС включают в себя цепь Холла и гранулу редкоземельного элемента в одной отформованной сборке. Предлагаются решения с обратным смещением для коммутаторов и линейных конструкций. Эти сборки упрощают производство и предлагают оптимизированную электрическую и магнитную конструкцию в едином отформованном корпусе.

Датчик пряжки ремня безопасности

Пряжка ремня безопасности SBB — еще одна область, в которой технология Холла использовалась как часть системы безопасности. Двухпроводный униполярный переключатель — это снова простое, но надежное решение, обычное для многих современных автомобилей. Назначение устройства на эффекте Холла (HED) — гарантировать правильную фиксацию пряжки, обеспечивая надлежащую фиксацию пассажира в случае аварии или внезапной остановки.

Подобно приложению определения положения сиденья, переключатели пряжки ремня безопасности работают по принципу прерывания лопатки.В этом случае пряжка, сделанная из черного металла, отвечает за прерывание магнитного поля между магнитом и устройством на эффекте Холла. Обычно, когда поле прерывается, выход устройства включается, а при снятии пряжки устройство выключается. Эта информация отправляется контроллеру, который затем обрабатывает данные вместе с данными от датчика положения сиденья IC и других выходов, чтобы надежно задействовать подушки безопасности в случае аварии.

Препятствия при применении

  • ИС датчика SBB имеет жесткие пространственные ограничения, что затрудняет использование печатной платы.Поэтому приваривание соединительных проводов к выводам HED является более распространенным подходом как часть процесса упаковки для минимизации размера. Однако приварка к выводам требует опыта в области сварки и, как правило, выполняется по контракту со сварочным предприятием. Одна из наиболее распространенных ошибок, наблюдаемых при сварке устройств на эффекте Холла, — это чрезмерное количество тепла / мощности, которое может достигать ИС, что приводит к катастрофическому повреждению проводных соединений. Другой распространенной ошибкой, наблюдаемой в новых процессах сварки, является недостаточный зажим выводов, из-за чего выводы могут скручиваться или тянуться во время контакта с концом сварного шва.Это также вызовет катастрофическое повреждение проводных соединений.

В дополнение к пространственным ограничениям, ИС датчика подвержена высоким уровням электростатического разряда и магнитным помехам из-за:

  • точки доступа в автомобиле, такие как язычок пряжки в сборе,
  • шунтирующее воздействие на магнитное поле на ИС датчика из-за свойств железа пряжки в сборе, а
  • допускает большие отклонения узла механической пряжки, вызывая большие колебания магнитного поля, воздействующего на ИС датчика Холла.

Выбор правильной ИС датчика критически важен для удовлетворения всех требований приложения.

Прикладные решения

Рис. 3. Типовая механическая сборка пряжки ремня безопасности, показывающая электрическое соединение с ИС датчика Холла.

  • Защита от переходных процессов / электростатических разрядов была достигнута с помощью байпасного конденсатора 0,1 мкФ, приваренного между питанием ИС датчика и землей ИС датчика. В случае печатной платы в дополнение к байпасному конденсатору использовался MOV для защиты ИС датчика от жестких условий электромагнитной совместимости / электростатического разряда из-за использования заземления шасси.Если микросхема датчика устойчива к ЭМС / электростатическим разрядам, может быть достаточно просто байпасного конденсатора.
  • Достаточно большой магнит необходим для преодоления шунтирующего эффекта, вызванного самим узлом пряжки. SmCo и неодим — распространенные магнитные материалы, используемые в пряжках ремней безопасности. Они обеспечивают большие уровни поля для компенсации механических допусков и, возможно, больших воздушных зазоров (> 3 мм), наблюдаемых в приложениях SBB.
  • Допуски механической сборки могут вызвать большие колебания по Гауссу (сотни Гаусс) в уровне поля, воздействующем на ИС датчика; поэтому должны быть описаны все условия, чтобы ИС датчика никогда не переключалась в неправильное состояние.Условия, которые не должны вызывать ложное переключение ИС датчика Холла, следующие:
    • Нормальное положение застегивания с установленным язычком.
    • Нормальное расстегнутое положение с удаленным языком.
    • Превышение хода язычка, когда он вдавливается и удерживается сидящим на нем человеком или детским сиденьем, опирающимся на узел пряжки.
    • Состояние ложной защелки, когда что-то, кроме самого язычка, вдавливается, удерживая пряжку в ложно защелкнутом состоянии (палочка для мороженого, игрушка и т. Д.).

    Предлагаемые устройства

    Allegro ™
    Номер детали
    Температура
    Диапазон
    Тип корпуса Лента и катушка
    В наличии
    A115x EL LH, UA Есть
    A119x E, L LH, UA Есть

OEM Автомобильный датчик эффекта Холла — датчики скорости и положения для тяжелого оборудования

Магнитные датчики

Sensor Solutions используются в широком спектре автомобильного и тяжелого оборудования.Мы поставляем OEM-датчики, заменяемые OEM-датчики и датчики для применения в автомобилях послепродажного обслуживания, а также датчики, используемые в строительном оборудовании и специализированных тяжелых транспортных средствах.

Решения для датчиков

Переключатели на эффекте Холла и датчики обнаружения передач используются в приложениях для контроля кулачков и коленчатого вала, а также предоставляют информацию о скорости / направлении двигателя и трансмиссии от различных целей в трансмиссии автомобилей.

За пределами силовой передачи Датчики обнаружения передач обеспечивают один или несколько цифровых импульсных выходов, которые используются для отслеживания скорости и направления движения, отслеживания вращательного положения компонентов системы и отслеживания скорости крана и лебедки в транспортных средствах и строительном оборудовании.

Для приложений, предназначенных для контроля скорости вала, когда нет доступа к шестерне, квадратурные магнитные датчики и мишени для воротников вала могут измерять скорость и направление вращения от приводного вала или вспомогательного вала.

Бесконтактные датчики

из черных металлов, переключатели на эффекте Холла и аналоговые датчики на эффекте Холла часто используются в автомобильной и тяжелой технике для контроля выравнивания, близости, положения или ориентации движущихся компонентов в транспортных средствах и специализированном тяжелом оборудовании.

Применение в автомобильном и тяжелом оборудовании

Sensor Solutions Engineers в настоящее время поставляет датчики для множества различных автомобильных и промышленных транспортных средств. Мы разработали несколько датчиков специально для контроля компонентов трансмиссии, от двигателя до трансмиссии и т. Д.

Мы поставляем датчики нескольким компаниям для послепродажных высокопроизводительных комплектов, устанавливаемых во многие различные модели автомобилей, и можем предоставить датчики частоты вращения двигателя, датчики коленчатого вала, датчики распределительного вала и специальные датчики для измерения приближения, положения или выравнивания компонентов.

Другие автомобильные приложения, в которых используются наши датчики:

  • Определение превышения и пониженной скорости вала и шестерни
  • Измерение скорости и направления вращения вала
  • Интеллектуальные датчики для контроля состояния реле в зависимости от скорости и направления движения
  • Разрешение вращения валов и шестерен
  • Измерение скорости и направления вала лебедки
  • Скорость и направление выходной мощности автомобильной трансмиссии
  • Датчики и магнитная лента для автоматизированных транспортных средств (AGV)
  • Измерение дефектов через алюминиевый корпус полностью собранных узлов трансмиссии
  • Датчики положения кулачка и коленчатого вала
  • Датчики положения трансмиссии для автомобилей с высокими эксплуатационными характеристиками
  • Датчики положения распредвала и коленчатого вала для вторичного рынка
  • Определение скорости вращения и направления вращения колеса
  • Обнаружение обратного направления в полуприцепах
  • Измерительный клапан высоты подъема в дизельных двигателях
  • Обнаружение биения вала
  • Определение остановки вентилятора (остановка двигателя)
  • Определение положения поршней через алюминиевый корпус
  • Решение проблемы подвода кабеля в горнодобывающей промышленности и на шельфе
  • Направление вращения барабана для смешивания цемента
  • Подсчет пройденного расстояния рисовальщиком
  • Разрешение вращения валов и шестерен
  • Системы индикации закрытия дверей с защитой от взлома

Сенсоры для клиентов из автомобильной промышленности:

Текущие автомобильные приложения, которые мы предоставляем, включают следующие датчики:

  • Датчики зубьев шестерен и переключатели на эффекте Холла для контроля коленчатого и распределительного валов (OEM и Aftermarket).
  • Датчики приближения из черных металлов для контроля положения штанги переключения передач для контроля трансмиссии.
  • Датчики зубьев шестерни для контроля частоты вращения двигателя
  • Датчики переключателя скорости для контроля превышения или пониженной скорости для предотвращения срабатывания систем с приводом от ВОМ в специальных транспортных средствах.
  • Квадратурные магнитные датчики
  • на автобетоносмесителях для контроля скорости и направления вращения барабана.
  • Датчики зубьев шестерни для контроля частоты вращения первичного и выходного валов на ходовой части.
  • Датчики зубьев шестерен и квадратурные магнитные датчики для контроля подачи и направления лебедки в кранах
  • Датчики зубьев шестерен и квадратурные магнитные датчики для контроля положения вращения инструментов тяжелого оборудования, таких как ковши и совки.
  • Датчики зубьев шестерни, контролирующие положение шарнирных компонентов тяжелого оборудования
  • Датчики зубьев шестерни для контроля скорости вращения колес в окрасочном оборудовании.
  • Датчики зубьев шестерни для контроля хода подвески.

Введение — ИС магнитных датчиков для автомобилей (ИС на эффекте Холла)

ИС магнитных датчиков для автомобильного использования ABLIC Inc., которые представляют собой ИС с эффектом Холла, реализующие высокую точность магнитной чувствительности, позволяют однополярное или биполярное температурный режим и лучше всего подходит для автомобильных приложений.

Наши ИС магнитных датчиков предназначены для широкого спектра применений, таких как обнаружение вращения (биполярное обнаружение) для двигателей вентиляторов, двигателей мансардных окон, двигателей рулевого управления с электроусилителем, двигателей стеклоочистителей и т. Д.в бесщеточном управлении двигателем постоянного тока и обнаружении открытия / закрытия или скольжения (униполярное обнаружение) для рулевого управления с усилителем, замков ремней безопасности, электрического стеклоподъемника, рычагов переключения передач и дверей.

ABLIC Inc. производит и поставляет автомобильные ИС со своими традициями системы высокой надежности и прочным послужным списком на японском рынке, а также предоставляет клиентам стабильные, безопасные и высококачественные автомобильные ИС Холла.

  1. Высокоточная магнитная чувствительность позволяет определять положение и вращение с меньшим разбросом
  2. Автомобильное качество: квалификация AEC-Q100 / PPAP, высокотемпературная работа, высокое выдерживаемое напряжение, тройное температурное испытание (низкое, нормальное, высокое)

1.Высокоточная магнитная чувствительность позволяет определять положение и вращение с меньшим разбросом

ABLIC Inc. предлагает широкий выбор продуктов с высочайшим в отрасли классом магнитной чувствительности ± 1,0 мТл. Высокая точность магнитной чувствительности позволяет уменьшить разброс операций в системе в сочетании с магнитом, что дает большую свободу конструкции механизма, способствует миниатюризации магнитов и снижению общей стоимости.

ИС с защелкой на эффекте Холла

и ИС переключателя на эффекте Холла обеспечивают высокоточное управление вращением двигателей и высокоточное обнаружение открытия / закрытия или скольжения, соответственно.
* 1. Точность магнитной чувствительности: Дисперсия магнитной чувствительности. (Магнитная чувствительность составляет ± 1,0 мТл при Bop = 3,0 мТл ± 1,0 мТл)

Дайджест анимации (Продолжительность: 1:43)

1. Это введение в автомобильную ИС с эффектом Холла при температуре 150 ° C S-57P1 S.

2. S-57P1 — это автомобильная биполярная ИС с защелкой на эффекте Холла, работающая при 150 ° C и обеспечивающая высокую чувствительность и высокую точность магнитной чувствительности.

3. В дополнение к использованию стандартной магнитной чувствительности 3,0 мТл, за счет использования высокой магнитной чувствительности 0,5 мТл,

4. Эта ИС может эффективно управлять двигателями за счет минимизации задержки фазы вращающегося магнита и выхода ИС Холла.

5. Кроме того, S-57P1 обеспечивает высокую точность ± 1,0 мТл при любой магнитной чувствительности.

6. Благодаря превосходной синхронизации выходного сигнала эта ИС обеспечивает стабильное управление вращением бесщеточных двигателей.

7.Серия S-57P1 S — это высокочувствительная и высокоточная ИС на эффекте Холла, работающая при 150 ° C.
Этот продукт позволяет использовать двигатели с низким уровнем вибрации, что позволяет производить более комфортабельные автомобили.

Далее: Введение — ИС автомобильных магнитных датчиков (ИС на эффекте Холла) -2

Что такое датчик Холла?

Датчик на эффекте Холла — это электронное устройство, предназначенное для обнаружения эффекта Холла и преобразования его результатов в электронные данные, для включения и выключения цепи, для измерения переменного магнитного поля или обработки с помощью встроенного компьютера. или отображается в интерфейсе.В 1879 году ученый Эдвин Холл обнаружил, что если магнит поместить перпендикулярно проводнику с постоянным потоком тока, электроны, протекающие внутри проводника, тянутся в одну сторону, создавая разность потенциалов в заряде (т. Е. Напряжении). Таким образом, эффект Холла указывает на наличие и величину магнитного поля вблизи проводника.

Используя магнитные поля, датчики на эффекте Холла используются для обнаружения таких переменных, как близость, скорость или смещение механической системы.Датчики на эффекте Холла являются бесконтактными, что означает, что они не должны контактировать с физическим элементом. Они могут генерировать цифровой (включенный и выключенный) или аналоговый (непрерывный) сигнал в зависимости от их конструкции и предполагаемой функции.

Переключатели и защелки на эффекте Холла включены или выключены. Переключатель на эффекте Холла включается в присутствии магнитного поля и выключается при удалении магнита. Защелка на эффекте Холла включается (закрывается) при приложении положительного магнитного поля и остается включенной даже при удалении магнита.При наложении отрицательного магнитного поля защелка на эффекте Холла отключается (открывается) и остается выключенной даже после удаления магнита.

Линейные датчики Холла (аналоговые) обеспечивают точные и непрерывные измерения на основе напряженности магнитного поля; они не включаются и не выключаются. В датчике на эффекте Холла элемент Холла передает разность электрических потенциалов (напряжение, вызванное магнитными помехами) в усилитель, чтобы сделать изменение напряжения достаточно большим, чтобы оно было воспринято встроенной системой.

Датчики

на эффекте Холла используются в сотовых телефонах и GPS, сборочных линиях, автомобилях, медицинских устройствах и многих устройствах IoT. Ожидается, что рынок датчиков на эффекте Холла будет расти более чем на 10% в год и к 2026 году достигнет 7,55 млрд долларов.

.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован.