Принцип работы датчика холла в автомобиле: Датчик Холла: принцип работы, типы, применение, как проверить

Датчик холла принцип работы: устройство и схема

Как работает датчик холла

В первую очередь датчик холла или ДХ является магнитоэлектрическим устройством, действие которого фундировано на физическом явлении. Последнее было открыто великим западным ученым еще в далеком 1879 году.

Общий принцип

Содержание

• 1 Общий принцип
• 2 Разновидности ДХ
• 3 Преимущества ДХ
• 4 Интеграция и проверка

Гениальность открытия заключалось в электромагнитном поле. Поставив в него металлический полупроводник, он заметил, что на противоположных торцах пластины возникает напряжение тока, способное достигать нескольких сот милливольт.

Как утверждают эксперты, ДХ устройства имеют фрикативную схему или принцип. Что это значит?

Чертеж шторки ДХ

Полупроводниковый материал расположен на одной из сторон отверстия, а постоянный магнит – с другой. При прохождении импульса тока в магнитном поле, на пластину воздействует сила.

Щель или зазор между пластиной и магнитом – это экран, задача которого замыкать силовые линии. Когда экран или шторка убирается, снимается и воздействие. Когда шторка в зазоре устройства – возникает сила, линии замыкаются.

Внимание. Экран – ничто иное, как лопасть ротора. При прохождении шторки через щель на выходе появляется напряжение.

Благодаря эффекту ДХ прибор удается применять в виде контроллера в устройствах без механических контактов. В автомобильной промышленности – это современная бесконтактная система зажигания (БСЗ). Именно ДХ в данном случае увеличивает ресурс функционирования этой системы.

Расшифровка или принцип современной БСЗ выглядит так:

1. Катушка зажигания соединена через замок с АКБ и коммутатором. От нее же идет сигнал тока на свечи зажигания (на старых системах через распределитель).
2. Коммутатор соединен с ДХ через разъем и тахометром.

Вообще, ДХ в зажигании эффективно управляет ходом искрообразования за счет того, что интегрирован около распределительного вала, где соответственно стоит магнитопроводящая пластина. Она наделена таким же количеством вертящихся элементов, сколько у ДВС цилиндров.

Принцип работы регулятора холла

При вращении роторного интерцептора возле ДХ с полученным напряжением, образуется «холловый» импульс. Подаваясь на коммутатор с ДХ, он снимается и идет в свою очередь на катушку зажигания, где и преобразуется в высоковольтное напряжение.

Разновидности ДХ

Известны на сегодня два основных вида ДХ устройств: датчики с цифровым действием и датчики с обычным.

ДХ обычного типа являются контроллерами, изменяющими индукцию магнитного поля. Значение, которое показывает этот ДХ, зависит полностью от двухполюсности и воздействия магнитоактивного поля.

Разновидности датчика холла

Напротив, цифровой ДХ не подразумевает магнитного поля. Принцип его функционирования основан на чередовании полюса и минуса импульсного напряжения. Несмотря на современный вид, цифровой ДХ имеет большой недостаток – низкую чувствительность.

Сегодня ДХ устройства нашли широкое применение в различных сферах человеческой деятельности. Авиация, электрика, машиностроение – это только начало. Причинами такой популярности ДХ называют высокие показатели надежности и точность показаний, который способен выдавать этот контроллер. И безусловно, низкая его стоимость.

В автомобильной промышленности использование ДХ оправдано тем, что такие датчики невероятно устойчивы к резким изменениям температур и вибраций мотора.

Внимание. ДХ применяется в современных автомашинах для контроля за положением и перемещением компонентов различных систем. Например, в системе зажигания – за контролем вращения распредвала и своевременной подачи импульса в коммутатор.

ДХ применяется в автомобиле также и как скоростной регулятор или как навигатор движения. В этом случае ценным становится его умение определяться по полюсам.

Вообще, так называемое «холловское» напряжение давно и успешно эксплуатируется в автомобилестроении и в механизмах с сервоприводами. Это идеальный прибор для определения углов и положений валов, а на автомобилях старой конструкции – для определения момента искрообразования.

Датчик холла систем зажигания автомобиля

Суть функционирования ДХ сводится к тому, что при подаче напряжения на две клеммы полупроводника, на двух противоположных возникает импульс, который расценивается получателем, как толчок к дальнейшим действиям.

Ученые всего мира совершенствуют ДХ. Уже сегодня удается расширить область применения этого прибора, ведь создаются различные классы датчиков холла.

Преимущества ДХ

Абсолютная работоспособность при малых размерах – это называют преимуществом ДХ. И действительно, устройство крохотного размера невероятно компактно, и его удается поместить в любом месте ДВС или другого автомобильного механизма.

Датчик холла моделирование

Помимо этого, ДХ стабилен в функционировании, не изменяет точность показаний при любых вращениях распредвала. Он корректно реагирует на любые изменения – таков его принцип. И стабильность ДХ проявляется не только в работе, но и в стабильности характеристик сигнала.

Безусловно, ДХ имеет и свои недостатки, на первое место среди которых выходит его чувствительность.

Однако имеются и другие. Рассмотрим их подробнее.

• Помехи считаются главным врагом любого электромагнитного прибора. Не исключение и этот случай, ведь помех в автоэлектрической цепи более, чем достаточно.
• Стоимость хоть и низка, но по сравнению с ценой обычного магнитоэлектрического регулятора, выше.
• Нормальная функциональность ДХ зависит от электросхем, а последние часто могут иметь шаткие референции, что отрицательно скажется на корректность показаний.

Интеграция и проверка

ДХ наделен всего 3-я выводами, один из которых нулевой (минусовой). Первый и второй выводы соответственно связаны с питанием и импульсом. Другими словами, один из выводов служит для питания, а через другой – идет сигнал на коммутатор.

Проверка работы ДХ не столь сложна, как может показаться на первый взгляд. Если заметен затрудненный пуск двигателя или нестабильность его работы, сомнения мгновенно падают на датчик холла.

Проверка и замена датчика холла

Диагностика ДХ не требует применения каких-либо сложных осциллографов, хотя по теории так и должно быть. В данном случае достаточно будет замкнуть 3-й и 6-й выводы колодки трамблера. Если при этом возникнет искра, то датчик изжил себя и требуется его обновление.

Замена тоже не вызовет особых сложностей, с этим делом можно справиться всего за 10 минут. Однако лучше тщательнее проверить установленный датчик, так как причиной некорректной работы зажигания может выступить другой элемент.

Если никаких сомнений в поломке ДХ не остается, надо будет разобрать трамблер. ДХ расположен внизу распределителя, и чтобы его снять, придется разобрать немало механизмов и мелких элементов.

Научитесь следить за простыми компонентами своего авто. Это поможет избежать неприятных сюрпризов на дороге. Будьте внимательны!

Устройство и принцип работы датчика Холла, схема подключения и применение. Как проверить датчик Холла в автомобиле

Автор Master OffRoad На чтение 9 мин. Просмотров 1.1k. Опубликовано 28. 12.2020

Содержание

1. Датчик Холла — что это такое в автомобиле?
2. Описание и применение
3. Преимущества датчиков Холла
4. Недостатки датчиков Холла
5. Аналоговые и цифровые решения
6. На основе операции
7. Биполярный датчик Холла
8. Униполярный датчик Холла
9. Признаки неисправности датчика Холла
10. Проверка датчика
11. Диагностика мультиметром
12. Проверка сопротивления
13. Создание имитации контроллера Холла
14. Замена датчика Холла
15. Видео, как заменить датчик Холла своими руками
16. Заключение

Датчик Холла — что это такое в автомобиле?

Датчик используют на машинах с бесконтактной основой, ставшей очередной вехой в эволюции устройств, применяемых для включения системы подачи горючего. Именно бесконтактный измеритель — ее главная особенность. Также система отличается контактным зажиганием. Принцип работы датчика Холла — фиксация перемен, происходящих в магнитном поле, путем изменения напряжения мотора, генерируемого на выходе.

Прибор заменяет собой контакты, используется для контроля величины напряжения. Благодаря ему при перегрузках в бортовой сети происходит деактивация двигательной системы. При перегреве контроллера включается температурная защита. Металлический экран датчика имеет прорези, на которых формируется магнитное поле. Благодаря этому в пластине появляется напряжение. Из-за того, что прорези чередуются, оно является пониженным.

Поломка прибора приводит к возникновению неисправностей инжектора.

Описание и применение

Контроллер, в основе которого лежит действие эффекта Холла, относится к датчикам магнитного типа. Они выдают электрический сигнал в зависимости от изменения магнитного поля вокруг них.

Эффект Холла состоит в появлении напряжения в проводнике при прохождении через него электрического тока. Электрический ток меняет магнитное поле, за ним меняется индукция этого поля, в итоге создается разность потенциалов.

Регистр Холла работает следующим образом:

• вокруг него создается магнитное поле, активирующее контроллер;
• при внесении в поле какого-либо объекта, оно выходит за первоначальные границы; датчик этот процесс фиксирует и генерирует напряжение, пропорциональное изменению.

Напряжение называется напряжением Холла.

На основе датчика Холла собирают контроллеры приближения, движения, переключатели и другие полезные в быту и промышленности устройства.

Преимущества датчиков Холла

Датчики эффекта Холла имеют следующие преимущества:

• выполняют несколько функций, таких как определение положения, скорости, а также направления движения;
• поскольку являются твердотельными устройствами, то абсолютно не подвержены износу из-за отсутствия движущихся частей;
• почти не требуют обслуживания;
• прочные;
• невосприимчивы к вибрации, пыли и воде.

Датчики эффекта Холла имеют следующие недостатки:

• Не способны измерять ток на расстоянии более 10 см. Единственное решение для преодоления этой проблемы заключается в использовании очень сильного магнита, который может генерировать широкое магнитное поле.
• Точность измеренного значения всегда является проблемой, поскольку внешние магнитные поля могут влиять на значения.
• Высокая температура оказывает влияние на сопротивление проводника. Это в свою очередь скажется на подвижности носителя заряда и чувствительности датчиков Холла.

Аналоговые и цифровые решения

Датчики на основе эффекта Холла фиксируют разницу потенциалов. Аналоговое решение, рассмотренное выше, основано на преобразовании индукции поля в напряжение с учетом полярности и силы поля.

Принцип работы цифрового датчика состоит в фиксации присутствия или отсутствие поля. В случае достижения индукцией определенного показателя датчик отмечает наличие поля. Если индукция не соответствует необходимому показателю, тогда цифровой датчик показывает отсутствие поля. Чувствительность датчика определяется его способностью фиксировать поле при той или иной индукции.

Цифровой датчик Холла может быть биполярным и униполярным. В первом случае срабатывание и отключение устройства происходит посредством смены полярности. Во втором случае включение происходит при появлении поля, отключается датчик в результате того, что индукция снижается.

На основе операции

На основе операции датчики эффекта Холла можно разделить на два типа:

• биполярный;
• униполярный.

Биполярный датчик Холла

Как следует из названия, эти датчики требуют как положительных, так и отрицательных магнитных полей для своей работы. Положительное магнитное поле южного полюса магнита используется для активации датчика, а отрицательное магнитное поле северного полюса — для его отключения.

Униполярный датчик Холла

Как следует из названия, эти датчики требуют только положительного магнитного поля южного полюса магнита, чтобы быть активированными. Эта же полярность задействуется для выключения датчика.

Признаки неисправности датчика Холла

Датчики Холла являются составной частью различных приборов. Фото 1. Назначение и устройство датчика Холла Название датчик берет от фамилии своего изобретателя.

Далее снимается крышка трамблера и совмещается метка механизма газораспределения с меткой коленвала.

Выглядит он так: Поэтому при наличии неисправного датчика Холла бежим в ближайший радиомагазин или рынок и приобретаем SSA. Если в запасе нет уже готового исправного датчик — не беда. Поэтому для измерения слабых токов применяют конструкцию рис. Ток высокого напряжения идет от катушки зажигания по проводу через угольный контакт на пластину ротора, и затем через клемму крышки распределителя по проводу высокого напряжения, в наконечнике которого установлен помехоподавительный экран, попадает на соответствующую свечу зажигания и воспламеняет рабочую смесь в цилиндре.

Писали, что очень удобна для выставления зажигания… Удачи! Схема подключения датчика Холла В качестве примера использования, на картинке ниже показана электрическая цепь бесконтактной системы зажигания автомобиля, с преобразователем Холла. Существует несколько способов проверки исправности автомобильного датчика Холла.

Проверка датчика

Есть несколько способов диагностики контроллера. Самый точный вариант, который позволит получить осциллограмму — воспользоваться специальным оборудованием. Осциллограф не только определит состояние контроллера, но и даст точно понять, что устройство скоро выйдет из строя. Такое оборудование есть не у каждого электрика, поэтому ниже рассмотрены более простые, но не менее эффективные варианты.

Диагностика мультиметром

Перед выполнением тестирования устройство надо настроить в режим измерения постоянного тока, рабочий диапазон должен составить 20 вольт. Также потребуется два металлических штыря. Перед проведением диагностики с разъема устройства демонтируется резиновый чехол.

Процедура предварительной проверки, позволяющей установить, что на контроллер Холла подаются необходимые сигналы, выполняется так:

1. С распределительного узла отключается основной бронепровод. Его необходимо соединить с массой автомобиля для предотвращения случайного появления разряда. Поскольку это приведет к запуску силового агрегата при диагностике.
2. Затем производится активация системы зажигания.
3. Разъем отключается от распределительного механизма.
4. На тестере выставляется режим постоянного тока с диапазоном 20 вольт.
5. Отрицательный контакт мультиметра подключается к кузову автомобиля, можно выбрать любое место. Положительный выход тестера будет использоваться для замера рабочего параметра напряжения.
6. Разъем, подключенный к распределительному узлу, оснащается тремя контактами — красным, зеленым и белым, но расцветка проводников может быть другой. На первом выходе величина напряжения должна составить 11,37 вольт либо около 12 В, на втором — тоже в районе этого показателя. А на последнем проводнике рабочий параметр должен составить 0 вольт.

Следующий этап диагностики:

1. Берутся два металлических штыря, можно использовать гвозди. Один из них устанавливается в средний контакт колодки (обычно зеленый цвет), а другой подключается к массе. Его расцветка, как правило, белая. Затем сам разъем подсоединяется обратно к распределительному устройству. Штыри используются в качестве проводников тока. На обратной стороне разъема открытых контактов нет, поэтому для проверки сами кабели придется оголить, а делать это не рекомендуется.
2. Затем зажигание активируется. Положительный контакт тестера надо подключить к штырю среднего выхода на разъеме, а отрицательный — к белому проводнику. Производится замер напряжения. Если контроллер Холла рабочий, то полученная величина должна составить около 11,2 вольт.
3. Затем надо прокрутить коленчатый вал силового агрегата и одновременно проверить показатели, которые выдает тестер. Если значения в ходе прокручивания снизятся до 0,02 вольт и затем увеличатся до 11,8 В, то это нормально. Так и должно быть в нижнем и верхнем пределе измерений. Можно отключать тестер.

Контроллер Холла считается рабочим, если при прокручивании коленчатого вала верхний предел измерений будет не ниже 9 вольт, а нижний — не выше 0,4 В.

Канал «Автоэлектрика ВЧ» подробно показал процедуру диагностики датчика с использованием тестера и рассказал об основных особенностях этого процесса.

Проверка сопротивления

Чтобы произвести диагностику этого параметра, потребуется простое устройство, состоящее из резисторного элемента на 1 кОм, диодной лампочки, а также гибких кабелей. К ножке источника освещения надо подключать резистор, для надежной фиксации используется пайка. К этой детали подсоединяются два проводника необходимой длины, важно, чтобы они были не короткими.

Принцип проверки выглядит так:

1. Производится демонтаж крышки распределительного механизма. От контактов отсоединяется сам трамблер, а также колодка с проводами.
2. Выполняется диагностика исправности электроцепи. Для этого тестер надо соединить с первой и третьей клеммами, а затем активировать зажигание.
   Если все проводники целые, то величина напряжения на дисплее мультиметра составит от 10 до 12 вольт.
3. Затем аналогичным образом выполняется подключение собранного прибора к тем же выходам. Когда полярность соблюдена, то диодная лампочка загорится, если нет — то кабели надо поменять местами.
4. Потом проводник, подключенный к первому выходу, остается нетронутым. А конец третьей клеммы переключается на вторую. Выполняется прокручивание распределительного вала. Это можно сделать руками либо с использованием стартерного механизма.
5. Если в процессе выполнения этих действия источник освещения стал моргать, то контроллер работает правильно и не нуждается в замене.

Канал Altevaa TV рассказал о способе проверки датчика с использованием обычной лампочки на примере автомобиля Фольксваген.

Создание имитации контроллера Холла

Такой вариант диагностики датчика Холла считается наиболее быстрым, но его реализация возможна при наличии питания в системе зажигания и отсутствия искры.

От распределительного механизма отключается трехконтактный разъем. Производится активация зажигания в машине и с помощью куска проводника замыкаются контакты под номерами 2 и 3, это выходы сигнала и пин. Если в результате подключения на центральном кабеле образовалась искра, это говорит о поломке контроллера Холла. При выполнении задачи высоковольтный проводник необходимо держать у массы авто.

Замена датчика Холла

Заменить датчик Холла не составит особых затруднений. С этой работой под силу справится своими руками даже начинающему автолюбителю.

Чуть ниже на видео достаточно подробно показан процесс замены датчика в трамблере автомобиля УАЗ.

Обычно замена датчика Холла состоит из нескольких этапов:

• Прежде всего, трамблер снимается с машины.
• Далее снимается крышка трамблера и совмещается метка механизма газораспределения с меткой коленвала.
• Запомнив положение трамблера, нужно открутить крепежные элементы гаечным ключом.
• При наличии фиксаторов и стопоров, их также следует извлечь.
• Вал вытаскивают из трамблера.
• Осталось отсоединить клеммы датчика Холла и открутить его.
• Оттянув регулятор, неисправная деталь осторожно вынимается через образованную щель.
• Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности.

Проверка работоспособности датчика Холла позволяет не только точно определить причину отказа двигателя. Благодаря простым приемам автомобилист сэкономит свое время на ремонт, а также исключит ненужную трату денег.

Видео, как заменить датчик Холла своими руками

Заключение

Чем же так хороши датчики Холла? Если соблюдать нормальные рабочие значения напряжения и тока, то теоретически датчика хватит на бесконечное число включений-выключений. Они не имеют электромеханического контакта, который бы изнашивался, в отличие от геркона  и электромагнитного реле. В настоящее время они уже почти полностью заменили герконы.

Источники

• https://mashinapro.ru/1795-datchik-holla.html
• https://ProDatchik.ru/vidy/ustrojstvo-datchika-holla/
• https://meanders.ru.com/datchiki-holla-rabota-tipy-primenenie-preimushhestva-i-nedostatki.shtml
• http://KrutiMotor.ru/ustrojstvo-datchika-xolla/
• https://tokzamer.ru/bez-rubriki/datchik-holla-shema-principialnaya
• https://autodvig.com/grm/chto-takoe-datchik-holla-64849/
• https://unit-car.com/diagnostika-i-remont/150-datchik-holla.html
• https://www.RusElectronic.com/datchik-kholla/

за что отвечает, как проверить и заменить

Датчик Холла в автомобиле — ведущее звено в бесконтактной системе зажигания. Любая неисправность сразу отобразится на работе двигателя. Поэтому каждый автовладелец должен знать, зачем нужен этот сенсор, уметь распознавать неисправности и проверять его работоспособность при помощи специальных приборов.

Содержание

1. За что отвечает датчик Холла в автомобиле
2. Признаки неисправности датчика Холла
3. Как проверить исправность датчика
4. Замер тестером выходного напряжения
5. Создание имитации датчика
6. Установка заведомо исправного датчика на место проверяемого
7. Проверка при помощи диагностического софта
8. Как заменить датчик Холла своими руками

За что отвечает датчик Холла в автомобиле

Свое название он получил благодаря эффекту Холла, когда при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле появляется поперечная электрическая разность потенциалов. По-другому это явление называют холловское напряжение.

Выглядит он в виде черной коробочки с тремя проводами. Прибор используется в автомобилях и других технических устройствах, где нужно определить угловое положение какого-нибудь вала.

Внешний вид датчика холла

В авто узел установлен для получения информации об угловом положении:

• коленчатого вала;
• распределительного вала;
• трамблера.

Принцип работы датчика Холла:

1. Магнитопроводная пластина имеет число прорезей, соответствующее числу цилиндров в двигателе.
2. Во внутренней части пластины стоит постоянный магнит, с наружной — ответная сторона устройства.
3. При вращении пластины на датчике появляется сигнал в виде импульсного напряжения, и ток уходит в коммутатор, где преобразуется и отправляется в катушку зажигания.
4. Катушка повышает напряжение, превращая сигнал с сенсора в высоковольтный импульс, который создает искру на свечах.

Принцип работы датчика Холла

Измеритель определяет положение поршней и влияет на команды для формирования искры. По тому же принципу работают датчики распределительного и коленчатого вала.

Признаки неисправности датчика Холла

Признаки неисправности холловского клингера:

• коленчатый вал вращается, но мотор не запускается;
• автомобиль едет рывками, не развивает полной мощности;
• двигатель «троит»;
• расход топлива увеличился;
• мотор глохнет во время движения, особенно «на горячую».

Все эти симптомы связаны с потерей информации о том, в каком цилиндре поршень находится в верхней мертвой точке. Из-за этого ЭБУ двигателя на инжекторе или коммутатор на карбюраторе «не понимают», когда нужно подать искру.

Как проверить исправность датчика

Прежде чем проверять работу устройства, необходимо обладать минимальными знаниями автоэлектрики. Без них сделать это сложно.

Замер тестером выходного напряжения

Понадобится вольтметр или мультиметр. Порядок действий следующий:

1. Установить предел измерений «20 Вольт постоянного тока».
2. Приложить щупы к выходным контактам датчика.
3. Включить измерительный прибор.
4. Включить стартер или вращать коленчатый вал храповиком.
5. Снять показания с прибора.

Проверка датчика холла мультиметром

Внимание! Исправный элемент должен менять показания мультиметра от 0,4 до 11 В. Если показания ниже — узел неисправен.

Создание имитации датчика

Имитация работы устройства позволяет исключить его из проверки. Для этого нужно:

1. Отсоединить разъем от сенсора.
2. Выкрутить любую свечу зажигания.
3. Подсоединить к ней бронепровод и положить на ГБЦ электродом поближе.
4. Включить зажигание.
5. Замыкать выходы 3 и 6 коммутатора.
6. Наблюдать за искрой.

Если искра появляется, то сенсор неисправен и нуждается в срочной замене.

Установка заведомо исправного датчика на место проверяемого

Самый простой способ определить, работает датчик или нет, — подменить его сенсором с такой же машины. По результатам проверки можно легко сказать, рабочий элемент или нет. При этом нужно учесть следующие факторы:

• датчики должны быть одинаковыми;
• существует риск повредить исправный, если имеются проблемы с электропроводкой.

Если датчик с другой машины работает, то проверяемый – неисправен,  но если не работает, то проблема не в нем.

Проверка при помощи диагностического софта

Современные двигатели позволяют проверить деталь, используя программу диагностики. ЭБУ двигателя собирает необходимые параметры, и они отображаются в интерфейсе в виде таблицы.

Проверка при помощи диагностического оборудования

Чтобы проверить датчик, необходимо сделать электронную диагностику:

1. Включить зажигание.
2. Подключить диагностический адаптер.
3. Считать коды ошибок.

Если есть ошибки «неправильный сигнал ДПКВ» или «неисправность ДПРВ», значит, датчик нуждается в обязательном контроле.

Для этого нужно перейти в «параметры двигателя» и сделать их регистрацию:

1. Запустить запись параметров: обороты двигателя и сигнал датчика коленвала.
2. Остановить запись и проверить диаграмму.

Если ДПКВ исправен, то он должен выдавать диаграмму в виде зубьев, подобных тем, что стоят на шкиву. Неисправный сенсор дает ровную линию или неправильное количество зубьев. То же самое относится к элементу, расположенному на распределительном вале.

Как заменить датчик Холла своими руками

Для замены сенсора необходимо:

1. Установить метки коленчатого и распределительного вала.

Метки коленчатого и распределительного вала

2. Убедиться, что метки совпали, а поршень первого цилиндра находится в верхней мертвой точке.
3. Снять трамблер и запомнить его положение.

Демонтаж трамблера

4. Вытащить вал трамблера.

Вал трамблера

5. Отсоединить клемму.

Отсоединение клеммы

6. Открутить крепление и, отогнув регулятор, аккуратно вынуть сенсор из посадочного места.

Отсоединение креплений датчика

7. Очистить посадочное место от загрязнений при помощи сжатого воздуха.
8. Установить новую деталь.

Установка новый датчик холла

9. Выполнить сборку в обратной последовательности.
10. Убедиться в устранении неисправности, запустив двигатель.

Для замены узла на автомобилях с инжекторным двигателем необходимо:

1. Отсоединить клемму датчика.
2. Открутить крепление.
3. Заменить неисправный элемент.

На современных моторах сенсор Холла находится на кронштейне блока цилиндров, рядом с зубчатым шкивом коленчатого вала, а второй — в районе крышки ГБЦ, на одном из распределительных валов.

Если элемент оказался исправным, то проблему надо искать в электрической проводке системы зажигания или коммутаторе. Устройство может не работать из-за электрического обрыва.

Датчик Холла — что это, как работает? Устройства, принцип работы, очистка и замена, признаки неисправности

Датчик Холла играет важную роль в автомобилестроении, авиации, приборостроении, а также в других отраслях промышленности. Хотя он является второстепенным компонентом автомобильной системы, он имеет огромное значение для синхронизации отдельных элементов автомобиля. Он устанавливается в различных местах автомобильной системы и присутствует в системе ABS, а также в системах ESP, VCS, PSM.

Устройство и функции датчика Холла

Преобразователь на эффекте Холла — это преобразователь, который изменяет свое выходное напряжение в результате изменения напряженности магнитного поля. Проще говоря, преобразователь на основе эффекта Холла — это устройство, измеряющее силу магнитного поля.

Датчик Холла представляет собой щель с полупроводником на одной стороне и постоянным магнитом на другой. Когда его магнитное поле пропускает ток, сила, действующая на электроны, имеет вектор, перпендикулярный току и магнитному полю.
Все типы датчиков, основанные на эффекте Холла, используются в современных прецизионных приложениях для определения скорости, бесконтактной коммутации, позиционирования. На основе эффекта Холла создаются и другие типы датчиков, например, датчики углового и линейного перемещения, магнитного поля, тока и потока.

Например, датчики Холла компании Logic Hall применяются в различных устройствах синхронизации, считывателях магнитных карт, бесконтактных выключателях, системах зажигания, клавиатурах и т.д. Интегральные линейные датчики также широко применяются для измерения линейных или угловых перемещений и электрического тока.

Помимо автомобилей и мотоциклов, сенсорные устройства на основе эффекта Холла также используются в производстве электронного оборудования. Подобные типы устройств, осуществляющих бесконтактный сбор информации, встречаются также в стиральных машинах для управления скоростью вращения барабана, клавиатурах и кулерах для компьютеров.

Одним из наиболее распространенных устройств, работающих на эффекте Холла, является датчик Холла для выключателей. Его выход изменяет свое логическое состояние, если магнитное поле превышает определенное значение. Датчик Холла для переключателей широко используется в бесщеточных двигателях для определения положения ротора DPR.

Так называемый, эффект Холла был открыт в 1879 году американским физиком Э. Г. Холлом во время работы с тонкими золотыми пластинами. Он наблюдал интересное явление в поведении проводника с током в магнитном поле.

Ученый провел эксперимент, в ходе которого обнаружил, что при пропускании тока через медную пластину, помещенную между магнитами, на ее боковых поверхностях возникает разность потенциалов.

Эффект Холла — это прохождение электричества через проводник, в результате чего создается магнитное поле. Это происходит, когда проводящая пластина помещается в магнитное поле, в результате чего возникает напряжение, известное как напряжение Холла.
Величина магнитного поля зависит от величины протекающего через него тока. Датчик Холла полезен для измерения величины тока без прерывания питания.

Недостатком датчика Холла является его чувствительность к электромагнитным помехам. Кроме того, использование сложных электронных модулей в конструкции этого сенсорного устройства в определенной степени снижает его точность. Эти особенности необходимо учитывать при работе с данным оборудованием.

Датчик Холла в системе транспортного средства

Эффект Холла нашел применение в автомобильной промышленности через 75 лет после его открытия, когда началось производство полупроводниковых пленок со специфическими свойствами.

Датчик на эффекте Холла участвует в движении коленчатого и распределительного валов. Его роль заключается в определении того, в каком положении находятся коленчатый и распределительный валы, а также в том, чтобы отвечать за синхронизацию двигателя.
Датчики коленчатого и распределительного валов — одни из самых важных компонентов в автомобильной системе. Это автомобильное устройство сканирует обороты двигателя и положение поршней и клапанов, управляет моментом зажигания двигателя и впрыском топлива в цилиндры двигателя.

Полый датчик считывает положение кулачка распределительного вала в четырехтактных двигателях. Таким образом, он точно определяет, какой цилиндр в данный момент находится в положении сгорания, и синхронизирует зажигание двигателя и впрыск топлива соответствующим образом.

Существует несколько типов датчиков Холла — индуктивные датчики, магнитные (датчики на эффекте Холла) и оптические и другие. В большинстве автомобилей датчики являются магнитными, оптическими или индуктивными.

Магнитные и оптические датчики в основном используются в автомобилях старых моделей. Датчики Холла этого типа имеют длительный срок службы, но нуждаются в регулярной диагностике и чистке. В противном случае со временем они загрязняются, и способность к точному считыванию снижается. Оптические датчики Холла имеют выемку посередине, в то время как магнитные датчики имеют плоскую поверхность.

Их производят такие известные компании, как:

• Siemens,
• Micronas Intermetall,
• Honeywell,
• Melexis,
• Analog Device.

Признаки неисправности датчика Холла

Когда датчик Холла загрязнен или поврежден, разница в поведении автомобиля сразу же становится заметной. Существует несколько характерных признаков, по которым можно определить, что датчик Холла нашего автомобиля поврежден или загрязнен.

Например:

• один из цилиндров отказывается работать,
• двигатель трудно запустить,
• на приборной панели загорается предупреждающая лампочка,
• задержка подачи газа,
• наличие вибраций двигателя.

Замена датчика Холла

Замена датчика холостого хода коленчатого вала не является сложным процессом. Он легко снимается на большинстве моделей автомобилей и имеет зажим, облегчающий откручивание болта датчика.

Прежде всего, необходимо определить его местонахождение, поскольку обычно он находится рядом с ремнем/цепью на автомобиле. Следует иметь в виду, что на некоторых моделях автомобилей доступ к датчику Холла затруднен.

При определении местоположения датчика следует ориентироваться по длинному болту, который удерживает его на месте. Никаких других болтов, гаек или зажимов, которыми крепится датчик корпуса, нет. Исключение составляют некоторые модели Mercedes, в которых датчик удерживается двумя болтами.

Сначала необходимо вынуть шплинт, а затем длинный болт на датчике Холла. При снятии датчика необходимо также снять клеммы аккумулятора. При замене старого датчика Холла на новый рекомендуется сначала очистить старый датчик.

Очистка датчика Холла

Процесс очистки датчика холостого хода коленчатого вала также не представляет особой сложности. Единственная сложность заключается в его обнаружении. Для очистки понадобится растворитель, чтобы удалить слой грязи на датчике. Иногда очистка датчика коленчатого вала может помочь устранить проблему без необходимости его замены.
Если после очистки датчика вы все еще видите следы повреждения, рекомендуется сразу приобрести новый. Его стоимость относительно невысока.

В автомобилях марки BMW существуют некоторые трудности при подключении датчика Холла. Особенностью этих автомобилей является то, что датчики нуждаются в более частой очистке, чем в других типах автомобилей.
Более старые модели автомобилей, такие как Golf 2, 3 и 4, также имеют определенные проблемы с датчиком Холла. W-образные двигатели, с другой стороны, имеют два датчика.

Лучший способ продлить срок службы датчика коленчатого вала автомобиля — регулярно проводить полную диагностику. При диагностике лучше всего выяснить, есть ли серьезная неисправность в датчике Холла или он просто нуждается в чистке.

как проверить датчик холла, как он работает и для чего нужен

Датчик Холла в разных сферах производства

Попробуем разобраться, для чего нужен этот датчик Холла в автомобильном производстве. На сегодня эти устройства являются основой системы зажигания, которое находится в каждом автомобиле. Благодаря этому механизму происходит полноценный контроль над изменениями тока. Если происходит проблема в эксплуатации данного механизма, то функциональность системы зажигания также терпит неполадки. Это несет за собой негативные последствия в остальных важных аспектах автомобильных механизмов.
Для чего нужен датчик Холла в автомобиле? Это неотъемлемая его часть, благодаря своему небольшому размеру и формату прямоугольного электрического сигнала, что дает способность набирать нужную константу без скачков, набрали широкую популярность в создании автомобиля. Также он помогает в повышении мощности силового агрегата, усиливает действие всех остальных автомобильных устройств, что защищает его от аварийных ситуаций и способствует длительной эксплуатации авто.

Проверить работоспособность устройства Холла возможно своими силами. Для этого есть несколько способов. Первый, это проверка специальным тестером цифрового формата. Благодаря этому способу возможно замерять напряжение в механизме. Если напряжение будет колебаться до 3 вольт, то его можно использовать далее. Если же предел превышен, то устройство необходимо ремонтировать. Второй способ проверки — это проверка с помощью аналогичного устройства, только совершенно нового. При этом необходимо сравнить показатели обоих механизмов. Если второй вызовет у вас нарекания, тогда необходимо применить детальную проверку первым способом.

Также рассмотрим, что собой представляет датчик Холла в телефоне. Для этой сферы датчик является микросхемой, которая на выходе создает необходимый информационный сигнал. При создании телефона, разработчики используют этот механизм для контроля сигнала, что отображает это как наличие единицы или нуля. Проверить это можно на примере магнитного чехла. Когда на смартфон надевают чехол на магнитной застежке, то при его открывании, смартфон должен отреагировать и загореться. При закрывании срабатывает обратная реакция. Такие команды телефону и задает именно датчик Холла и заставляет его работать.

Убедиться, что в вашем телефоне стоит такой датчик, можно лишь внимательно прочитав описание самого телефона. А также если на мобильном рынке продаж на ваш телефон существует огромный выбор умных чехлов, которыми он руководит, тогда можете не сомневаться в наличии данного устройства в вашем смартфоне.

На сегодняшний день существует две разновидности устройства:

• Цифровые
• Аналоговые

Цель аналогового датчика — это изменение и переработка индукции в напряжении. Величина, которую он показывает, зависит от установленной дистанции, а также силы и полярности поля. Цифровой механизм определяет наличие поля. Они делятся на биполярные и униполярные. Принцип работы биполярного датчика является реагирование на изменение полярности поля, где одна полярность включает устройство, другая же выключает. Работа униполярного устройства происходит при уменьшении индукции поля.

Как работает датчик Холла и как он устроен?

Проводя свои исследования, Холл установил: когда пластина в магнитном поле и под напряжением, в ней происходит отклонение электронов. Поток магнитных частиц движется перпендикулярно этому движению. Направление отклонения электронов напрямую зависит от полярности магнитного поля. Значит, на различных сторонах металлической пластинки плотность электронов будет разной.

Холл взял металлический прямоугольник и, расположив его в магнитном поле, подал ток на узкие грани проводника, а напряжение зафиксировал на широких гранях.

Технологии совершенствовались, и этот принцип лег в основу прибора, который сейчас принято называть по имени человека, открывшего это явление.

Схема работы датчика следующая:

• Сквозь пластины устройства проходит электричество.
• В магнитном поле образуется разница потенциалов. Затем она постепенно выравнивается с помощью постоянного магнита. Сила тока на выходе при этом может различаться.
• Когда на вход прибора поступает сигнал, формируется постоянный импульс, имеющий прямоугольную форму. Этот импульс видим только на осциллографе.

Есть аналоговые и цифровые измерители. Аналоговый трансформирует магнитную индуктивность в электричество. Сила тока находится в зависимости от величины магнитного поля.

Эту конструкцию не используют в новых машинах — она устарела. Индукция цифрового прибора достигается, только если значение магнитного поля переходится через определенный рубеж. Устройство не активируется при слишком слабом магнитном поле. В старых авто датчик применяли для подачи искры на свечи.

Устройство датчика Холла таково:

• магнитная основа;
• роторная лопатка;
• провод для прохождения магнитного потока;
• корпус из пластика;
• электронная микросхема;
• контактная система.

Всего в контроллере 3 контакта. Первый подводится к массе. Второй нужен для подключения напряжения, сила которого составляет 6 вольт. С третьего контакта происходит передача импульсов на коммутатор.

Основные сведения

Начнем с базовой информации: где находится датчик Холла, что это такое, для чего он нужен. «Голый» датчик — это небольшой измеритель (сенсор, обнаружитель), почти всегда черный (цвет зависит от предпочтений производителя), размером в несколько миллиметров. Автомобильные изделия имеют сравнительно большой пластиковый защитный короб, «фишку» с кабелем с разъемом подключения.

Сенсор фаз осуществляет мониторинг магнитных полей, их параметров (напряженности), при этом выдает заданные алгоритмы работы (смыкание контактов и пр. ).

Рассматриваемым сенсорам присвоили наименование от фамилии ученого Холла, открывшего, что разность потенциалов (холловского напряжения) возникает, если в поле помещают объекты с постоянными токами.

Автомобильный сенсор тока находится в трамблере — узле для подключения свечей, он скрыт пластиковой фишкой с тремя проводами и разъемом под них. На иных приборах он может размещаться где угодно. Обычно на печатных платах — это крошечная черная коробочка стандартно на 3, реже — на 4 ножках. Линейные Hall sensor напоминают микросхему. Изделие также определяют по маркировке, обозначения есть в справочниках радиодеталей, (распространенные S41, 41F, U18, 3144, 44E, 49E).

При токовом течении в одном направлении электроны отклоняются в проводниках, размещенных перпендикулярно к полю. Участки их имеют неравномерную плотность частиц, это и есть разность потенциалов, фиксируемая датчиком Холла. Становится возможным анализ напряжения под прямым углом к току.

Есть также Hall effect sensor упрощенный как, например, в смартфонах: только с функцией подтверждения наличия магнитных явлений, напряженность не анализируется. На базе узла, включающего датчик и магнитомер, телефон снабжается опцией компаса.

Как функционирует

Принцип работы, использования датчика Холла:

• Электроны при прохождении тока движутся по сенсору прямолинейно.
• При воздействии поля частицы с зарядом отклоняются силой Лоренца по изогнутой траектории.
• Отрицательно заряженные элементы, они же электроны, притягиваются на 1 сторону Hall sensor, а плюсовые (дырки) — к иной.
• Описанное накопление по разным сегментам создает разное напряжение, это и есть разность потенциалов. Пропорциональность возникшего напряжения к электротоку и напряженности поля прямая. Эти окончательные явления и отслеживаются сенсором, принцип используется для определения положения подконтрольных им обслуживаемых объектов.

Где применяются

Датчики фаз начали устанавливаться в конструкции около 75 лет после их изобретения, когда появились доступные технологии создания полупроводниковых пленочных материалов.

Характерные области применение датчиков Холла:

• первая область, где началось использование — машиностроение, для замеров углов распредвалов, коленвалов, фиксации искрения на узлах зажигания;
• переключатели (бесконтактного типа), анализаторы уровня веществ, скорости вращения лопастей, приспособления дистанционного обнаружения токов;
• сканирование магнитных обозначений;
• как замена герконам (автоматические выключатели, смыкающие контакты посредством магнита). В этой сфере описываемые устройства наиболее распространенные из-за многочисленности приборов: микроэлектроника, техника от наушников до манипуляторов, клавиатур, в лифтах, охранном оснащении (двери, запорные элементы).

В смартфоне

Датчик холла в смартфоне применяются для таких целей:

• как часть компаса, магнитомера;
• для мониторинга закрытия/открытия чехла с магнитной защелкой отслеживанием ослабления/повышения поля;

Опишем, для чего нужен датчик холла в смартфоне на обложке. При отдалении магнита с обнаружителя идет импульс на активацию табло, когда ближе — на отключение. Разновидность таких чехлов — отдельный вид изделия, именуемый обычно Smart Case. Есть и дополнительные функции, принцип действия их такой: если применяется обложка без окошек около дисплея, то посредством обнаружителя отключается экран, когда он закрыт, при открытии — автоматическая активация. При наличии окошек инициируется переключение содержимого на табло. На видимой области — часы и пр., на всем дисплее — вся информация.

Не все смартфоны имею описанное усовершенствование, а также не всегда производители указывают его в перечне опций, поэтому нужно уточнять этот параметр. Но если в рекомендуемых аксессуарах есть отметка о таковых подходящих из категории Smart Case, то данная опция присутствует.

Магнитные датчики

Основное преимущество использования датчиков магнитного поля, заключается в их бесконтактной работе. Они бывают аналоговыми и дискретными. Первый тип считается классическим. В его основе лежит принцип, что чем сильнее будет магнитное поле, тем больше будет величина напряжения. В современных приборах и устройствах такой тип уже практически не используется из-за значительных размеров. Цифровой же датчик построен на режиме работы «ключ» и имеет два устойчивых положения. Если сила индукции недостаточна он не срабатывает.

Разделяются дискретные элементы Холла на два типа:

• униполярные — срабатывание которых зависит от полюса магнитного поля;
• биполярные — переключения состояния датчика происходит при изменении магнитного полюса;
• омниполярные — реагируют на действие магнитной индукции любого направления.

Конструктивно датчик представляет собой электронный прибор с тремя выводами. Он может выпускаться как в стандартном исполнении DIP, DFN или SOT, так и в герметичном: например, 1GT101DC (герметичный), A1391SEHLT-T (DNF6), SS39ET (SOT), 2SS52M (DIP).

Характеристики устройства

Выпускаемые датчики, использующие явление Холла, как и любые электронные радиокомпоненты характеризуются своими параметрами. Главным из них является тип прибора и напряжение питания. Но, кроме этого, выделяют следующие технические характеристики:

1. Величина измеряемой индукции. Измеряется она в гауссах или миллитеслах.
2. Чувствительность — определяется значением магнитного потока, на который реагирует датчик, единица измерения мВ/Гс или мВ/мТл.
3. Нулевое напряжение магнитного поля — значение разности потенциалов, соответствующее отсутствию магнитного поля.
4. Дрейф нуля — изменение напряжения, зависящее от температуры. Указывается в процентном отклонении от температуры 25 °C.
5. Дрейф чувствительности — изменение чувствительности, вызванное изменением температуры.
6. Полоса пропускания — уровень снижения чувствительности с шагом в 3 дБ.
7. Индукция включения и выключения — это значение напряжённости поля, при котором датчик устойчиво срабатывает.
8. Гистерезис — разность между индукциями включения и выключения;
9. Время срабатывания — характеризуется промежутком времени перехода из одного устойчивого состояния в другое.

Изготовление приборов

Материал, из которого выполняется элемент Холла, должен обладать большой подвижностью носителей зарядов. Для получения наибольшего значения напряжения вещество не должно иметь высокую электропроводностью. Поэтому при производстве устройств используется: селенид, теллурид ртути, антимонид индия. Тонкопленочные датчики получаются методом испарения вещества и осаждения его на подложку. В качестве её служит слюда или керамика.

Изготавливают датчики также из полупроводников — германия и кремния. Их легируют мышьяком или фосфорной сурьмой. Такие устройства обладают низкой зависимостью от изменения температуры, а величина образуемой на них ЭДС может достигать одного вольта.

Типовой процесс производства пластинчатого датчика Холла состоит из следующих операций:

• обрезка пластины нужного размера;
• шлифовка поверхности;
• формирование с помощью пайки либо сварки симметричных выводов;
• герметизация.

Одним из главных преимуществ датчиков, выполненных на этом эффекте, является электрическая изоляция (гальваническая развязка) делающие их применение удобным и безопасным.

Аналоговые/пропорциональные датчики для повышения стабильности и точности

Аналоговые измерительные приложения позволяют конечному пользователю мгновенно получать обратную связь о положении магнита. Аналоговый датчик Холла обладает высокоточным выходным сигналом с высоким разрешением.

Ранее аналоговые датчики Холла измеряли у магнитов плотность потока и в значительной степени зависели от внешней температуры. Так как в последние годы аналоговые технологии эффекта Холла развивались, теперь, вместо традиционной амплитуды поля, микросхема с датчиком Холла теперь измеряет угол поля, делая его намного менее чувствительным к изменениям температуры. Это улучшение позволяет датчику обеспечивать более стабильный аналоговый выходной сигнал в широком диапазоне температур.

Рассмотрим два типа датчиков Холла, которые могут быть выбраны для аналоговых измерительных схем:

Поворотный датчик Холла: преимущества и применение

Этот полупроводниковый датчик изменяет выходное напряжение при изменении магнитного поля. Он сочетает в себе измерительный элемента на основе эффекта Холла и электрическую схему, обеспечивающую аналоговый выходной сигнал, который соответствует изменению вращающегося магнитного поля без использования каких-либо движущихся частей. Этот датчик предлагает два варианта выходного сигнала: аналоговый или широтно-импульсно-модулированный (ШИМ). Устройство программируется таким образом, чтобы инженер мог связать определенное выходное напряжение или ШИМ сигнал с точной степенью поворота. При повороте до 360° доступны несколько точек программирования. Каждая программируемая точка представляет собой напряжение или ШИМ сигнал, который соответствует заданному углу магнитного поля. Это приводит к получению выходного сигнала, пропорционального углу поворота.

В отличие от механического и резистивно-плёночного поворотных устройств поворотный датчик Холла не испытывает механического износа или изменения значений сопротивления. Кроме того, он очень стабилен при нормальных рабочих температурах вплоть до +105°C. Результаты измерения угла поворота в диапазоне 0°–360° точно калибруются в соответствующем диапазоне выходного постоянного напряжения 0,5В–4,5В или коэффициента заполнения ШИМ сигнала 10–90%.

Поворотные датчики Холла становятся очень популярными для замены механических резистивно-пленочных потенциометров. Они используются в автомобильных и внедорожных приложениях, таких как определение положения клапана EGR в двигателях. Эти датчики также могут использоваться для определения положения поворотных ручек в приборах и бытовой технике.

Рисунок 3 – Поворотный датчик Холла, используемый в поворотной ручке стиральной машины

Линейный датчик Холла: преимущества и применение

Линейные датчики Холла похожи на поворотные датчики Холла, за исключением того, что они измеряют не угловое, а линейное движение магнитного поля. Датчик Холла программируется для выдачи заданного напряжения, пропорционального заданному расстоянию. Типы выходного сигнала у него такие же, как и у поворотного датчика Холла. Датчик измеряет линейное перемещение и относительный угол потока магнитного привода на расстоянии до 30 мм на каждую микросхему с датчиком Холла. Это дает в результате выходной сигнал, точно пропорциональный перемещению датчика.

Перед программированием выходных напряжений или значений ШИМ-сигнала, соответствующих относительному значению магнитного поля от магнита на приводе, датчик и привод могут быть помещены на место окончательного монтажа в устройстве, чтобы в процессе программирования учесть все магнитные воздействия от близлежащего окружения. Это позволит инженеру отрегулировать выходной сигнал датчика, поскольку в процессе программирования будут учтены любые шунтирующие, механические воздействия и воздействия посторонних магнитных полей.

Линейные датчики Холла часто используются в качестве датчиков контроля уровня жидкости. В этом применении датчик определяет положение движущегося поплавка с прикрепленным магнитом. Линейные датчики также полезны в более сложных конструкциях, таких как автомобильная коробка передач.

Свойства

В простейшем рассмотрении эффект Холла выглядит следующим образом. Пусть через проводящий брусок в слабом магнитном поле с индукцией B{\displaystyle B} течёт электрический ток с плотностью j{\displaystyle j} под действием напряжённости E{\displaystyle E}. Магнитное поле будет отклонять носители заряда к одной из граней бруса от их движения вдоль или против электрического поля. При этом критерием малости будет служить условие, что при этом носители заряда не начнут двигаться по циклоиде.

Таким образом, сила Лоренца приведёт к накоплению отрицательного заряда возле одной грани бруска, и положительного — возле противоположной. Накопление заряда будет продолжаться до тех пор, пока возникшее электрическое поле зарядов E1{\displaystyle E_{1}} не скомпенсирует силу Лоренца:

eE1=evB⇒E1=vB.{\displaystyle eE_{1}=evB\Rightarrow E_{1}=vB.} где e{\displaystyle e} — электрический заряд электрона.

Скорость электронов v{\displaystyle v} можно выразить через плотность тока j{\displaystyle j}:

j=nev⇒v=jne,{\displaystyle j=nev\Rightarrow v={\frac {j}{ne}},} где n{\displaystyle n} — концентрация носителей заряда. Тогда E1=1nejB.{\displaystyle E_{1}={\frac {1}{ne}}jB.}

Коэффициент RH=1ne{\displaystyle R_{H}={\frac {1}{ne}}} пропорциональности между E1{\displaystyle E_{1}} и jB{\displaystyle jB} называется коэффициентом

(или
константой
)
Холла
. В таком приближении знак постоянной Холла зависит от знака носителей заряда, что позволяет определить знак их заряда для большого числа металлов и полупроводников.

Несмотря на то, что носителями заряда в металлах являются электроны, имеющие отрицательный заряд, для некоторых металлов — например, таких, как свинец, цинк, железо, кобальт, вольфрам в достаточно сильном магнитном поле наблюдается положительный знак константы Холла RH{\displaystyle R_{H}}, что объясняется в полуклассической и квантовой теориях твёрдого тела.

Виды датчиков

С развитием науки технология стала использоваться во многих устройствах. Этому способствовало и то, что всего существует несколько видов датчиков:

1. Цифровые. Предназначены для обнаружения магнитного поля. При достаточно высокой индукции, устройство срабатывает. Это определенная логическая команда, которая определяется как «один» такой сигнал означает – поле присутствует. При низкой чувствительности, слабом магнитном поле, или полном его отсутствии, срабатывает сигнал «ноль».
2. Униполярные. Особый вид, который включается и выключается одним и тем же магнитным полем. Включен прибор или же выключен, зависит от интенсивности магнитного поля.
3. Биполярные. Сложный тип датчика Холла. Его работа основана на взаимодействии с обоими полюсами. К примеру, он включается только южной стороной магнита. Если включение произошло, то этой стороной уже нельзя повлиять. Не поможет изменение плотности магнитных волн или расстояния меду магнитом и проводником. Чтобы отключить его, нужно развернуть магнит на противоположный полюс и эту сторону поднести к прибору.

Причины и диагностика поломки датчиков положения

Причиной поломки датчиков Холла могут стать:

• значительный перегрев электромотора – выше 150–180 °С;
• механические повреждения;
• скачки напряжения;
• попадание воды внутрь корпуса электродвигателя или ручки газа.

Явным признаком поломки датчиков Холла считается подергивание МК при старте во время поворота ручки газа. Для диагностики такой неисправности достаточно вольтметра. Также для проверки работоспособности мотор-колеса, контроллера или ручки газа удобно воспользоваться диагностирующим тестером. Он позволяет продиагностировать датчики положения и обмотки, выявить имеющиеся дефекты, проверить фазовый угол и корректность переключения фаз.

Область применения

Широкое распространение устройств Холла началось с массового производства полупроводниковых пленок. С развитием микроэлектроники приборы приняли миниатюрные размеры, в их корпусах стоит магнит, чувствительный элемент и микросхема. Используются они в машиностроении, авиации, в конструкциях серводвигателей.

В автомобиле прибор применяется для контроля положения различных узлов и механизмов, в том числе распредвала и коленвала. Он работает в качестве замыкателя и размыкателя. На стационарно закрепленный преобразователь влияет магнит, расположенный и вращающийся в трамблере.

Под влиянием магнитного поля прибор подает импульс, вызывающий искру зажигания. На фото можно видеть, как он расположен в трамблере.

Размещение прибора в трамблере.

Как большие электрические нагрузки можно контролировать с помощью датчиков Холла

Мы уже знаем, что выходная мощность датчика Холла очень мала (от 10 до 20 мА). Поэтому он не может напрямую контролировать большие электрические нагрузки. Тем не менее, мы можем контролировать большие электрические нагрузки с помощью датчиков Холла, добавив NPN-транзистор с открытым коллектором (сток тока) к выходу.

Транзистор NPN (приемник тока) функционирует в насыщенном состоянии в качестве переключателя приемника. Он замыкает выходной контакт заземлением, когда плотность потока превышает предварительно установленное значение «ВКЛ».

Выходной переключающий транзистор может быть в разных конфигурациях, таких как транзистор с открытым эмиттером, транзистор с открытым коллектором или оба. Вот так он обеспечивает двухтактный выход, который позволяет ему потреблять достаточный ток для непосредственного управления большими нагрузками.

Малопотребляющие датчики Холла от Honeywell

В ассортименте одного из старейших производителей датчиков Холла – компании Honeywell – также присутствуют две модели малопотребляющих датчиков положения, отличающихся лишь чувствительностью.

Структурная схема (рисунок 11), технические характеристики (таблица 3) и принцип работы микросхем SM351 и SM353 во многом аналогичны рассмотренным выше микросхемам DRV5032 производства компании Texas Instruments. Для уменьшения энергопотребления питание на аналоговые узлы подается только во время измерений, продолжительность которых составляет 15 мкс. Коммутация питания осуществляется с помощью транзисторного ключа, управляемого таймером, содержащим тактовый генератор, счетчик, дешифратор и другие необходимые компоненты. Средняя частота измерений напряженности магнитного поля равна 10 Гц. При напряжении питания 1,8 В такой режим работы при типовом значении тока в режиме измерений около 1 мА позволяет уменьшить средний ток микросхемы до уровня, не превышающего 0,4 мкА.

Рис. 11. Структурная схема датчиков SM351 и SM353

Микросхемы SM351 и SM353 нечувствительны к полярности внешнего магнитного поля и имеют двухтактные выходы, позволяющие подключать их к микроконтроллеру без использования внешних подтягивающих резисторов. Оба прибора выпускаются в компактных корпусах SOT-23 и могут работать в широком диапазоне питающих напряжений (1,65…5,5 В) и температур (-40…85°С), что позволяет использовать их в автомобильной и промышленной электронике совместно с большинством наиболее популярных микроконтроллеров.

Таблица 3. Технические характеристики датчиков Холла производства Honeywell при напряжении питания 1,8 В

Параметры	Наименование
	SM351	SM353
Тип выхода	Двухтактный
Напряжение питания, В	1,65…5,5
Длительность активного режима, тип., мкс	15
Рабочая температура, °С	-40…85
Корпус	SOT-23
Частота опроса, тип. , Гц	10
Чувствительность, мТл	0,7	1,4
Максимальный ток в активном режиме, тип., мА	1	0,8
Средний потребляемый ток, мкА	0,36	0,31

В отличие от изделий Texas Instruments, датчикам Honeywell необходима другая ориентация магнитного поля. Для корректной работы внешние магниты должны быть ориентированы полюсами к торцевой поверхности микросхем (рисунок 12), в то время как для датчиков Texas Instruments такое расположение магнитов попадает в «слепую» зону.

Рис. 12. Ориентация магнитного поля для датчиков SM351 и SM353

Датчик Холла в системе зажигания

В современных бесконтактных системах зажигания вместо механического размыкателя применяют датчик Холла. Сам сенсор установлен на корпусе трамблера и имеет специальную прорезь, с одной стороны которой установлен постоянный магнит, с другой – микросхема с чувствительным элементом. На оси прерывателя закреплена металлическая коронка с прямоугольными зубцами и прорезями (в соответствии с количеством цилиндров двигателя). Сам принцип работы достаточно прост. При вращении ротора распределителя металлические зубцы коронки проходят через зазор датчика Холла.

В результате:

• Когда щель между постоянным магнитом и чипом свободна (это происходит в момент прохождения прорези вращающейся коронки через зазор датчика), на выходе сенсора напряжение отсутствует (либо оно минимально). ЭБУ «воспринимает» такой сигнал как логический ноль.
• И наоборот, когда металлическая пластина входит в зазор датчика и перекрывает магнитный поток, на выходе устройства появляется значительное напряжение, которое поступает на ЭБУ. Блок «включает» в работу высоковольтную катушку и в нужном цилиндре происходит воспламенение воздушно-топливной смеси.

Для информации! Существуют датчики (в зависимости от марки автомобиля и прошивки его «мозгов»), алгоритм работы которых выглядит с точностью «до наоборот» (по сравнению с вышеописанным).

Ремонт и замена своими руками

При повреждении элементов конструкции ремонт датчика невозможен. Владельцу автомобиля необходимо поменять деталь на оригинальный сенсор или найти по справочникам либо каталогам аналог. Алгоритм установки нового датчика зависит от конструктивных особенностей автомобиля. Для выполнения работ нужен набор слесарного инструмента (гаечные ключи и отвертки). Процедура занимает 10–20 минут.

Чтобы заменить неисправный датчик положения распределительного вала, необходимо (на примере Lada Priora с 16-клапанным мотором):

1. Найти точку установки сенсора по электрической схеме или жгуту проводки, подведенному к передней крышке двигателя рядом со шкивом коленчатого вала.
2. Снять колодку проводки и отвернуть 2 болта, а затем аккуратно вынуть датчик из посадочного гнезда.
3. Осмотреть изделие. Если на корпусе имеются следы механического воздействия, снять пластиковый кожух и проверить состояние газораспределительного механизма. В противном случае установить новый сенсор, завернуть крепежные болты и подключить сигнальный кабель. При монтаже убедиться в наличии резинового уплотнителя.

Ряд производителей автомобилей рекомендует проводить замену датчика Холла через 100–150 тыс. км пробега.

Подобные требования обусловлены жесткими условиями эксплуатации (узлы работают в условиях перепадов температуры и подвергаются вибрационным нагрузкам). Циклы нагрева и охлаждения негативно влияют на полупроводники и способны разрушить пластиковый корпус. Вода или конденсат проникает в трещины и ускоряет выход датчика из строя.

Чтобы заменить датчик, нужно найти точку установки сенсора.

Для замены датчика в трамблере следует:

1. Отстегнуть защелки и снять крышку.
2. Установить метки на шкиве коленчатого вала и газораспределительного механизма.
3. Отвернуть болты крепления и снять распределитель зажигания для дальнейшей разборки.
4. Демонтировать неисправный датчик и произвести осмотр и обслуживание элементов конструкции.
5. Установить новый сенсор и произвести сборку в обратной последовательности.
6. Проверить работоспособность двигателя и произвести регулировку зажигания (при необходимости).

Датчик Холла

Датчик дождя, датчик уровня жидкости, датчик температуры – он же термометр. Вроде бы все ясно: датчик дождя показывает наличие дождя, датчик уровня жидкости показывает, как ни странно, уровень жидкости; термометр – от греч. – тепло и измерять, показывает температуру. Но вот что за странное название: датчик Холла?

С чего все начиналось

Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил очень странную вещь… Он взял пластинку золота и стал пропускать через неё постоянный ток. На рисунке эту пластинку я отметил с гранями ABCD.

Так вот, когда он пропускал постоянный ток через грани D и B, поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит и знаете что обнаружил? Разность потенциалов на гранях А и C! Или проще сказать, напряжение. Этот эффект и назвали в честь этого ученого.

Как только он сделали это открытие, вскоре стали делать радиоэлементы на этом эффекте. Чтобы не заморачиваться с названием, назвали в честь того, кто открыл этот эффект – в честь Холла. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, называют датчиками Холла.

Линейные датчики Холла

О чего же зависит напряжение на гранях А и С? В основном от магнитного поля, создаваемым либо постоянным магнитом, либо электромагнитом; толщиной пластинки, а также силой тока, протекающего через саму пластинку. Благодаря этим параметрам с помощью датчика Холла были построены приборы, позволяющие замерять силу тока в проводнике, не касаясь самого проводоа, например, токовые клещи

а также приборы, с помощью которых можно замерять напряженность магнитного поля. Датчики Холла, используемые в этих приборах называют линейными, так как напряжение на датчике Холла прямо пропорционально измеряемым параметрам магнитного поля.

Линейные датчики, как я уже сказал, могут быть использованы в токовых клещах. Они позволяют измерять силу тока, начиная от 250 мА и до нескольких тысяч Ампер.

Самым большим преимуществом в таких токовых клещах является отсутствие механического контакта с измеряемой цепью.

Иными словами, токовые измерители на эффекте Холла намного безопаснее, чем измерители на основе шунта и амперметра, особенно при большой силе тока в цепи, которую нередко можно встретить в промышленных установках.

Цифровые датчики Холла

Разработчики на этом не остановились. Как только наступила эра цифровой элек троники в один корпус вместе с датчиком Холла стали помещать различные логические элементы. Выглядит все это примерно вот так:

В результате промышленность стала выпускать датчики Холла для цифровой электроники. В основном такие датчики делятся на три вида:

Униполярные. Реагируют только на один магнитный полюс. На противоположный магнитный полюс не обращают никакого внимания. То есть подносим например южный полюс магнита, датчик сработал. На северный магнитный полюс ему наплевать.

Биполярные. Здесь уже интереснее. Подносим магнит одним полюсом – датчик сработал и продолжает работать даже тогда, когда мы убираем магнит от датчика. Для того, чтобы его выключить, нам надо подать на него другую полярность магнита.

Омниполярные. Этим датчикам по барабану на какой полюс включаться и выключаться. Пусть будет хоть южный или северный.

Как проверить работоспособность датчика Холла?

Есть разные способы, позволяющие проверить исправность датчика СБЗ, кратко расскажем о них:

1. Имитируем наличие ДХ. Это наиболее простой способ, позволяющий быстро провести проверку. Но его эффективности может идти речь только в том случае, если не формируется искра при наличии питания на основных узлах системы. Для тестирования следует выполнить следующие действия:

• отключаем от трамблера трехпроводной штекер;
• запускаем систему зажигания и одновременно с этим «коротим» проводом массу и сигнал с датчика (контакты 3 и 2, соответственно). При наличии искры на катушке зажигания, можно констатировать, что датчик СБЗ потерял работоспособность и ему необходима замена.

Обратим внимание, что для выявления искрообразования высоковольтный проводок должен находиться рядом с массой.

1. Применение мультиметра для проверки. Это способ наиболее известный, и приводится в руководстве к автомобилю. Нужно подключить щупы прибора, как продемонстрировано на рисунке 7, и произвести замеры напряжения.

Схема подключения мультиметра для проверки ДХ
На исправном датчике напряжение будет колебаться в диапазоне от 0,4 до 11 вольт (не забудьте перевести мультиметр в режим измерения постоянного тока). Следует заметить, что проверка осциллографом будет намного эффективней. Подключается он таким же образом, как и мультиметр. Пример осциллограммы рабочего ДХ приведен ниже.

Осциллограмма исправного датчика Холла СБЗ

1. Установка заведомо рабочего ДХ. Если в наличии имеется еще один однотипный датчик, или имеется возможность взять его на время, то данный вариант тоже имеет место на существование, особенно если первые два сделать затруднительно.

Ест еще один вариант проверки, по принципу напоминающий второй способ. Он может быть полезен, если под рукой нет измерительных приборов. Для тестирования понадобиться резистор номиналом 1,0 кОм, светодиод, например, из фонарика зажигалки и несколько проводков. Из всего этого набора собираем прибор в соответствии с рисунком 9.

Рис. 9. Светоиндикаторный тестер для проверки ДХ

Тестирование осуществляем по следующему алгоритму:

1. Проверяем питание на датчике. Для этой цели подключаем (соблюдая полярность) наш тестер к клеммам 1 и 3 ДХ. Включаем зажигание, если с питанием все нормально, светодиод загорится, в противном случае потребуется проверять цепь питания (предварительно убедившись в правильном подключении светодиода).
2. Проверяем сам датчик. Для этого провод с первой клеммы «перебрасываем» на вторую (сигнал с ДХ). После этого начинаем крутить распредвал (руками или стартером). Моргание светодиода засвидетельствует исправность ДХ. В противном случае, на всякий случай проверяем соблюдение полярности при подключении светодиода, и если оно выполнено правильно, — меняем датчик на новый.

Принцип работы

Рассмотрим, как устроен импульсный преобразователь. Он выдает сигналы, если изменяется разность потенциалов, которая возникает в проводнике, когда его пересекает магнитное поле. Создается магнитное поле постоянным магнитом, который находится в приборе.

Магнитное поле меняется, если репер (металлический зуб) замыкает специальный разъем. Репер может находиться либо на зубчатом колесе распредвала, либо на задающем диске, расположенном на валу. На схеме показано устройство преобразователя.

Схема устройства прибора.

Если двигатель оборудован системой изменения газораспределителых фаз, то устройство устанавливается на выпускной и впускной клапан распредвала.

Схема работы устройстваВ дизеле устройство Холла помогает определить положение распредвала относительно коленвала. Таким образом обеспечивается устойчивая работа силового агрегата во всех режимах. Для реализации этого процесса изменена конструкция задающего диска распредвала. Он имеет репер для каждого цилиндра.

Знание устройства дает возможность понять, из-за чего могут возникнуть неисправности, как выполнить ремонт либо замену своими руками.

Преимущества и недостатки

К преимуществам ДХ можно отнести:

1. Многофункциональность. Контроллеры Холла, как описано выше, могут играть роль десятков видов датчиков.
2. Надежность. Не подвержены износу т.к. не имеют движущихся частей. На их работе не влияет ни влага, ни пыль (вибрация в меньшей степени).
3. Простота. Практически не требует обслуживания.

Среди недостатков ДХ выделяют:

1. Низкий радиус действия. Обычно ДХ не работает на расстоянии больше 10 см. В противном случае придется использовать очень сильный магнит.
2. Сложно обеспечить стабильность измерений. Из-за постоянно меняющегося магнитного поля точность измерений ДХ всегда будет немного колебаться.

Главный недостаток ДХ – температурная нестабильность.

Виды устройств

Основной задачей этого прибора считается определение напряженности магнитного потока. Практически это сенсор определения значений магнитного поля. Существуют датчики двух видов:

• цифровые;
• аналоговые.

Униполярные приборы включаются при появлении любой полярности и отключаются по мере ее уменьшения. Цифровые сенсоры измеряют индукцию и появление соответствующего напряжения, то есть наличие или отсутствие магнитного поля.

Прибор показывает единицу, когда индукция поля достигает пороговое значение. До этого момента сенсор будет показывать ноль. Такой датчик не сможет определить наличие магнитного поля со слабой индукцией. Кроме того, на точность показаний будет влиять дистанция до измеряемого объекта.

Особенности малопотребляющих дискретных датчиков Холла

Различают линейные и дискретные датчики Холла (рисунок 1). Выходные сигналы линейных датчиков пропорциональны величине магнитной индукции. Основная сфера применения подобных устройств – измерители напряженности магнитного поля, датчики постоянных и переменных токов (рисунок 2), бесконтактные потенциометры, датчики угла поворота и прочие приложения, работающие с непрерывными сигналами. Кроме усилителя и схем температурной компенсации микросхемы, в зависимости от специализации, могут содержать множество других узлов, например, АЦП, компараторы тревожных сигналов для активизации центрального микроконтроллера, контроллеры популярных интерфейсов передачи данных, (USART, I2C, SPI и других), а также энергонезависимую память для хранения настроек.

Рис. 1. Структурные схемы датчиков Холла

Рис. 2. Датчик Холла для измерения тока

Когда абсолютное значение индукции магнитного поля не имеет значения, а важно определить лишь факт наличия или отсутствия магнитного поля – используют датчики Холла с дискретным выходом. В эти микросхемы обычно интегрируются один или несколько компараторов с гистерезисом, сравнивающих напряжение на выходе дифференциального усилителя с пороговыми уровнями. Областью применения дискретных датчиков Холла является широкий спектр автоматизированных приложений: датчики открытия дверей, частотомеры, синхронизаторы, автомобильные системы зажигания, контроллеры подвижных элементов (клапанов, задвижек, крышек и прочего), охранные системы, устройства управления электродвигателями и многие другие.

Классическим примером использования дискретных датчиков Холла являются электродвигатели, используемые в компьютерном оборудовании (рисунок 3). Размещенный на плате двигателя датчик Холла измеряет напряженность магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом ротора, формируя импульсный сигнал с логическими уровнями, частота которого пропорциональна частоте вращения, что позволяет оценить как исправность, так и производительность вентилятора.

Рис. 3. Датчик Холла в компьютерном вентиляторе

Относительно новой областью применения дискретных датчиков Холла являются устройства дистанционного мониторинга, в которых они постепенно вытесняют традиционно используемые в данных приложениях герметичные электромеханические контакты (герконы). Например, использование датчика Холла совместно с трехосевым акселерометром в беспроводном дверном датчике DMS-100, выпускаемом компанией Pandora (рисунок 4), позволяет распознать удар, поворот и состояние (открыто/закрыто) дверей, люков, крышек кофров, багажников, прицепов. Поскольку датчик DMS-100 использует беспроводной интерфейс передачи данных и питается от аккумулятора, его можно легко и быстро разместить в труднодоступных местах.

Рис. 4. Беспроводной датчик двери Pandora DMS-100

Основными преимуществами датчиков Холла по сравнению с герконами являются высокая надежность, компактность и повышенная чувствительность. Кроме этого, измерительный элемент может определять не только величину, но и полярность магнитного поля, в том числе – по нескольким координатам. Все эти преимущества позволяют позиционировать датчики Холла в качестве перспективной элементной базы.

В случае, когда непрерывный мониторинг объекта не требуется (например, для систем безопасности), энергопотребление датчика Холла может быть снижено за счет перевода в прерывистый режим работы. Например, при контроле двери или окна нет необходимости постоянно определять их состояние, достаточно это делать несколько раз в секунду, ведь скорость их перемещения относительно невелика. Благодаря тому, что измерительный элемент датчика Холла является практически безынерционным, а современная элементная база отличается высоким быстродействием, для проведения измерений уровня магнитного поля без ущерба для точности достаточно всего нескольких десятков микросекунд. Таким образом, если микросхема датчика большую часть времени будет находиться в спящем режиме, при котором потребляемый ток снижается до уровня нескольких микроампер, то среднее значение тока, потребляемого датчиком, может быть уменьшено на несколько порядков.

Например, пусть для проведения измерений достаточно 100 мкс и тока 5 мА. Если проводить измерения 10 раз в секунду с интервалом 100 мс, то при токе потребления в спящем режиме 5 мкА средний потребляемый ток Iср будет рассчитан по формуле 1 (рисунок 5): $$I_{ср}=\frac{T_{1}}{T}\times I_{1}+\frac{T_{2}}{T}\times I_{2},\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$

где T1 = (t1 – 0) – продолжительность этапа измерения, T2 = (T – t1) – продолжительность спящего режима, то есть (0,1/100)∙5000 + (99,9/100)∙5 ≈ 10 мкА.

Рис. 5. Сравнение энергопотребления датчиков Холла при различных режимах работы (в условном масштабе)

Это в 500 раз меньше тока 5 мА, который бы потребляла микросхема, выполняя непрерывные измерения. Таким образом, использование прерывистого режима является эффективным средством уменьшения энергопотребления дискретных датчиков Холла без ущерба для их функциональности, что делает их идеальными для широкого круга компактных приложений с батарейным питанием.

Открытие эффекта Холла

Будущий физик Эдвин Герберт Холл родился в американском городе Горем в 1855 году. Получив начальное образование, он в 1875 году поступил в университет, где и ставил свои первые эксперименты. Так, изучая труды Максвелла об электричестве и магнетизме, Холл заинтересовался двумя фактами.

Первый заключался в том, что силы, возникающие в проводнике, расположенном поперечно линиям магнитной индукции, прикладываются непосредственно к веществу. Второй же сообщал, что значение этих сил зависит от скорости движения зарядов. В 1879 году вышла статья учёного Эдмунда Холла, доказывающая факт, что магнитное поле действует с одинаковым усилием как на подвешенный, так и зафиксированный объект.

Анализируя, какая сила может управлять движением заряженных частиц, он пришёл к выводу, что это может быть только напряжение. Для первого опыта физик использовал согнутую в спираль проволоку зажатую между диэлектриков. Эту конструкцию он поместил между двумя магнитами и запитал её от химического элемента тока. В качестве регистратора использовался мост Витстона с гальванометром Кельвина. В совокупности было проведено около тринадцати экспериментов и более четырёхсот измерений с разными условиями. Результатами экспериментов стало утверждение, что магнитный поток может изменять сопротивление материала.

По совету профессора Роуланда было выработано направление нового эксперимента, заключающее в следующем:

1. К проводящей пластине подводился электрический ток.
2. Гальванометр подключался к краям проводника.
3. Включался электромагнит так, чтобы линии напряжённости поля лежали перпендикулярно плоскости пластины.

Предполагалось обнаружить условия для изменения протекания тока. Но опыт не получался, пока в качестве пластины не попробовали использовать тонкий лист из золота. Поставленный новый опыт оказался удачным. Гальванометр чётко зафиксировал появившееся напряжение.

Но как только на пластину воздействует магнитное поле, линии индукции которой перпендикулярны направлению тока, заряд перераспределяется к краям, и возникает разность потенциалов. В этом и заключается эффект Холла, на базе которого были после построены одноимённые датчики.

Назначение ДХ в системе зажигания автомобиля

Разобравшись с принципом действия элемента Холла, рассмотрим, как используется данный датчик в системе бесконтактного зажигания линейки автомобилей ВАЗ. Для этого обратимся к рисунку 5.

Рис. 5. Принцип устройства СБЗ

Обозначения:

• А – датчик.
• B – магнит.
• С – пластина из магнитопроводящего материала (количество выступов соответствует числу цилиндров).

Алгоритм работы такой схемы выгладит следующим образом:

• При вращении вала прерывателя-распределителя (движущемуся синхронно коленвалу) один из выступов магнитопроводящей пластины занимает позицию между датчиком и магнитом.
• В результате этого действия изменяется напряженность магнитного поля, что вызывает срабатывание ДХ. Он посылает электрический импульс коммутатору, управляющему катушкой зажигания.
• В Катушке генерируется напряжение, необходимое для формирования искры.

Казалось бы, ничего сложного, но искра должна появиться именно в определенный момент. Если она сформируется раньше или позже, это вызовет сбой в работе двигателя, вплоть до его полной остановки.

Внешний вид датчика Холла для СБЗ ВАЗ 2110

В автомобилях

На транспорт датчики Холла стали ставить с 70–80 годов прошлого столетия, когда начали внедрять электрозажигание вместо контактного. Принцип функционирования: вал мотора вращается с прохождением его крыльчатки по корпусным прорезям, что фиксирует обнаружитель, посылающий команду коммутатору, который и отпирает транзистор, подающий напряжение на элемент зажигания с обмоткой. Последний создает высокий вольтаж для свечи.

Конструкция

Коробочка, «фишка» с тремя контактами, три жилы и разъем подключения – это классическое устройство автомобильных Hall effect sensor. На разных моделях отличаются лишь мелочи. Такую конструкцию, учитывая нюансы обслуживаемых объектов, можно рассматривать как общий образец.

Датчик холла, устройство, схема:

• «масса» (автомобильный корпус), это «–» или рабочий ноль;
• «+», работающие исправные изделия имеют там около 6 В;
• контакт для транспортировки импульса коммутатору.

Есть такие достоинства датчиков тока для зажиганий электронного типа:

• нет постоянно подгорающего объемного контактного узла;
• на свече выше 30 кВ против 15 кВ, что намного лучше;
• сенсоры ставят на тормозные, антиблокировочные системы, тахометры, поэтому есть немаловажные дополнительные плюсы: повышается производительность ДВС, ускоряются и работают эффективнее все системы машины. Как следствие, возрастает удобство эксплуатации, безопасность.

Описание схемы сигнализации на датчике Холла

Ниже приводится принципиальная схема охранной сигнализации построенной с применением отечественного датчика Холла ДХК-0.5А.

Поскольку напряжение на выходе самого датчика не велико, то его следует повысить при помощи операционного усилителя с большим коэффициентом усиления. В качестве усилителя применен один из двух операционных усилителей LM358 (DA2.1), второй (DA2.2) использован в качестве компаратора.

Опорное напряжение, сформированное элементами VD2, R7, подается на вывод 5 DA2.2 усилителя LM358. Подстроечным резистором осуществляется регулировка чувствительности датчика охранной сигнализации. В момент приближения магнита к датчику Холла на выходе 7 ОУ DA2.2 появляется логический уровень равный 9 В, если же отвести магнит от датчика, то на том же выходе напряжение будет равно нулю.

Для формирования задержки срабатывания сигнализации в момент ее включения построен таймер на логических элементах DD1,1 и DD1,2 (И-НЕ)

. Параметры таймера устанавливаются путем подбора элементов C3, R2, R3, R5 и при указанных на схеме значениях время работы таймера составляет примерно 2 минуты. За это время конденсатор C3 заряжается через сопротивление R5 до уровня лог.1, в результате чего на выходе DD1.1 образуется лог.0 которая инвертируется в лог.1 элементом DD1.2.

При отсутствии магнита вблизи датчика холла, на выводе 9 элемента DD1.3 и следовательно на выходе 11 DD1.4 уровень логического нуля, система находится в режиме охраны.

При срабатывании охранной сигнализации (приближении магнита к датчику Холла) на выводе 7 DA2. 2 образуется высокий логический уровень, который приводит к появлению лог.1 на выходе 11 DD1.4. Диод VD4 не позволяет отключить срабатывание охранной сигнализации при удалении магнита от датчика Холла. Сигнал тревоги включается не сразу, а через определенный промежуток времени, который необходим для отключения сигнализации хозяином.

Данный временной интервал задержки задается элементами C4, R9 (при тех номиналах, которые указаны на схеме задержка составляет около 20 сек). Когда время задержки включения сигнала тревоги проходит, на затвор полевого транзистора поступает лог.1 , в результате чего через реле включается сирена, в качестве которой может выступать сирена от автомобильной сигнализации.

Поскольку ток потребления в режиме охраны небольшой, то питание охранной сигнализации осуществляется от любого аккумулятора с напряжением 12 вольт. Альтернативой датчика Холла ДХК-0.5А в данной схеме, может служить датчик KMZ10В фирмы Philips (возможно, потребуется настройка компаратора).

Дополнительная информация

При диагностике датчиков в автомобиле следует проверять сопряженные узлы. Например, причиной плохой работы зажигания может стать влага в контактах или надломленная жила в жгуте проводки. Некоторые владельцы сталкиваются со скрытыми дефектами в блоках управления (окислением или отгоранием дорожек на печатной плате). Чрезмерный износ шестерен привода распределителя может стать причиной периодических сбоев в системе зажигания.

При некорректной работе датчика на машинах с распределенным впрыском топлива в память контроллера записываются ошибки. После проведения ремонта возможно включение предупредительных ламп в комбинации приборов. Для сброса кодов необходимо отключить аккумулятор от бортовой сети на 5–7 минут. Если процедура не помогла, то стереть идентификаторы неисправностей можно при помощи диагностического сканера, подключенного к разъему OBD-II.

Искать на сайте

Это и есть генератор Холла.

Все очень просто. Следующим этапом нам потребуется аккуратно отпаять ножки элемента от тестовой схемы и подключить его к стандартным контактам разъема.

Включаешь зажигание.

В схему датчика входит источник питания, преобразующий однополярное напряжение питания в двухполярное питание схемы. Вытяните штифт пассатижами. В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В. Благодаря простым приемам автомобилист сэкономит свое время на ремонт, а также исключит ненужную трату денег.

Импульсы же возникают благодаря тому, что прорези идут не через одинаковое расстояние, а через разное, то есть они чередуются. Замена датчика: инструкция для автомобилистов Для установки нового датчика зажигания нужно правильно вынуть тот, который вышел из строя. Резисторы R1, R2 задают выходной ток нашего импульсного датчика.

Отсоедините крышку трамблера. Третий провод используется для передачи сигнала, полярность которого изменяется относительно общего провода питания. Подключите вольтметр к выходу датчика. Потребует применения такого датчика контроль оборотов выходных валов редукторов, контроль направления вращения двух и более синхронизируемых механизмов, учет расхода жидкости.

Датчики магнитного поля. Датчики Холла в схемах на МК

Еще раз проверяем работу тестером и на этом работа по ремонту датчика Холла можно считать завершенным. Если же невозможно установить исправный датчик, можно воспользоваться несложным устройством, которое будет дублировать его работу. Но наибольшее применение генератор Холла получил в автомобильной промышленности — для измерения положения распределительного и коленчатого валов, в качестве бесконтактного электронного зажигания и в других целях. Первые приборы получались довольно громоздкими и не очень эргономичными.

Применение неодимовых магнитов самых сильных постоянных магнитов позволяет уместить на диске достаточное количество малогабаритных магнитов. Обычно замена датчика Холла состоит из нескольких этапов: Прежде всего, трамблер снимается с машины. Также не стоит исключать из вида и другие неисправности системы зажигания , встречающиеся в автомобилях. Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности. Наиболее легким способом считается замена прибора на исправный. установка зажигания с датчиком холла на мотоцикле .БАШКИРИЯ СТЕРЛИТАМАК

Ремонт

В ремонте датчиков Холла смысла нет, так как затраты на это превысят его стоимость, которая в границах 3–5$.

Если ради интереса кто-то захочет заняться починкой, то это можно попробовать сделать для автомобильных изделий, но ремонт будет касаться не самой сердцевины сенсора, а «фишки» и кабеля: часто сгорает конденсатор, его и провода можно перепаять. Причина неисправности может крыться в закисших контактах, их зачищают.

Как проверить датчик Холла: способы и его замена

Содержание:

 

• Что такое?
• Принцип работы датчика
• Особенности при неисправности
• Типы датчиков
• Причины неисправности
• Как провести проверку
• Преимущества ДХ
• Замена датчика Холла
• Заключение

 

Многим водителям нет никакого дела до датчика Холла, пока он исправен. Но потребность в проведении проверки на исправность возникает вместе с проблемами в системе зажигания авто. В этом случае потребуется либо заменить устройство, либо отремонтировать его. Но для начала нужно определиться, как проверить датчик Холла мультиметром или другим приспособлением. В предложенном материале расскажем, как сделать это правильно, какие алгоритмы проверки существуют, и какие причины провоцируют поломку.

Что такое?

Датчик Холла представлен в виде радиоэлемента. Сейчас это устройство очень популярно в среде радиолюбителей. Но обычно датчик используется в автомобильных системах для измерения положения, движения или скорости.

Датчики имеют массу положительных характеристик: герметичность, влагоустойчивость и прочность. Если говорить обычными словами, то датчик — это элемент, реагирующий на внешнее магнитное поле. Прибор отвечает за передачу сигналов, определяя скорость и переключая контакты. Если в работе «движка» произойдет сбой, то прибор измерит напряжение без разрыва цепи.

Вместе с распределителем устройство имеет общий механизм. В редких случаях он совмещен с коленчатым валом мотора. Главная роль датчика в данном случае — быстрая активация антиблокиратора тормозов двигателя и тахометра.

Принцип работы

Датчик Холла (ДХ), как было уже сказано, считается электромагнитным прибором и применяется не только в автомобилях, но и в других механизмах. Все машины российского производителя обладают бесконтактной системой зажигания, которая управляется именно ДХ. Если происходит поломка, то это приводит к серьезным проблемам с мотором. Водителю, прежде чем проводить диагностику, нужно понять принцип работы и как проверить датчик Холла.

Эффект Холла — именно это возложено в основу работы датчика. Название устройства произошло от имени физика из США, который открыл данное явление в середине 19 века. Но почти век его изобретение не находило практического применения. Это произошло после того, как было отлажено производство полупроводниковых элементов. Благодаря этому началось изготовление небольших датчиков, которые могут мерить напряженность поля, силу тока по проводнику.

Сама конструкция ДХ имеет несколько контактов, в том числе для подсоединения на корпус машины, подачи питания и передачи импульса на коммутатор. Основным преимуществом использования прибора в цепи является отсутствие контактов, которые бы перегорали. Помимо этого, датчик выполняет другие роли в автомобильной системе, а именно: увеличивает производительность мотора и при этом ускоряет работу систем и механизмов.

Особенности при неисправности

Когда функционирование датчика нарушается, это приводит к некоторым проявлениям. Например, увидеть проблему, не прибегая к вскрытию, почти невозможно. Но существует несколько признаков, демонстрирующих неисправность:

1. Мотор не запускается.

2. Двигатель тяжело заводится.

3. На холостом ходу наблюдается нестабильность.

4. При езде на высокой скорости машина «дергается».

5. Двигатель глохнет без причин.

Как только водитель заметит какую-либо из перечисленных проблем, он должен провести диагностику ДХ. После этого станет понятно, почему произошел сбой. Но не стоит исключать того, что проблема может скрываться не в самом датчике, а вообще в системе зажигания.

К косвенным особенностям проявления неисправности относят резкое увеличение потребления топлива. Иногда проблема в датчике провоцирует фиксацию коробки передач и невозможность ее переключить. В данной ситуации поможет перезапуск силового агрегата. Если признаки проявляются регулярно, то это говорит о поломке ДХ.

Типы датчиков

Сегодня можно выделить разные датчики, функционирующие по принципу Холла. Они подразделяются на аналоговый и цифровой.

Аналоговый датчик является первым типом самого устройства. Его работа напрямую зависит от силы магнитного тока. Чем выше сила, тем больше напряжения вырабатывает сердечник. Но, к сожалению, данный вид прибора не используется сейчас в автомобилях из-за больших габаритов и неудобного конструктивного решения.

В автомобилях используется датчик цифрового типа, который, в свою очередь, подразделяется на биполярный вид и униполярный. При нарастании магнитного поля происходит активация униполярного датчика, выключение, соответственно, возникает при снижении силы.

Что касается биполярного устройства, то оно реагирует не на силу магнитного поля, а на полярность. Эти виды приборов относят к линейной разновидности. В список цифровых также включают оптический ДХ. Он имеет в своей конструкции фотоэлемент, фиксирующий лопасти ротора или вала эффективнее.

К преимуществам цифрового ДХ относят:

• Устойчивость к колебаниям магнитного поля.

• Низкая чувствительность к колебаниям напряжения.

• В области переменного МП функционирует дольше.

Все эти датчики работают не только в системе зажигания, но и используются для замеров вибраций, силы тока и т.п.

Причины неисправности

Многих водителей очень интересуют признаки неисправности датчика Холла, которых может быть довольно много. Приведем самые популярные из них:

1. Загрязнения. Это простая и банальная причина, по которой ДХ может выйти из строя. Автомобиль начинает подавать сигналы, символизирующие неисправность.

2. Исчезновение искры. Если это произошло, то автовладельцу нужно провести проверку проводки и клеммы на качество контакта. Окисление провода, его разрыв или перегиб часто приводит к неполадкам.

3. Пробой проводки. Существует риск пробоя, особенно если изношенная проводка проходит около датчика.

Лучше всего проводку датчиков расположить вдали от другой проводки, либо менять ее регулярно (не реже раза в два года).

К другим менее популярным причинам неисправности датчика Холла можно отнести попадание влаги на контакты, короткое замыкание вследствие соприкосновения с водой, нарушение изоляции или неверное подключение прибора.

Как провести проверку

Проверка датчика Холла происходит довольно просто. Существуют разные методы, к которым часто прибегают водители.

Первый способ заключается в имитации наличия прибора. Метод популярный и быстрый. Его можно использовать в случае, когда питание в системе зажигания есть, но отсутствует искра. Для этого придется убрать 3-хштекерную колодку с трамблера. Если во время проверки на проводе катушки зажигания возникнет искра, то это говорит о том, что ДХ сломан.

Еще одна проверка представляет собой использование мультиметра. Водителю нужно измерить напряжение на выходе датчика. Исправный прибор показывает 0,4-11 В. Еще один метод заключается в измерении сопротивления. Нормальным значением считается диапазон 10-12 В.

Преимущества ДХ

У датчиков Холла есть свои преимущества и недостатки, как и у любого электронного прибора.

К преимуществам относят:

• Многофункциональность, то есть ДХ играют разные роли.

• Надежность. Приборы износоустойчивые, поскольку не обладают движущимися частями.

• Простота в обслуживании.

Среди недостатков выделяют небольшой радиус действия, то есть они не работают на расстоянии более 10 сантиметров. Но главным недостатком считается температурная нестабильность.

Замена датчика Холла

Заменить датчик Холла сможет даже новичок или человек, не разбирающийся в автомобиле. Главное внимательно, поэтапно и не спеша все сделать. Этапы проведения замены:

1. Снимите трамблер с машины, после чего произведите демонтаж крышки трамблера.

2. Совместите метки механизма газораспределения + коленвала.

3. После производится демонтаж всех креплений при помощи гаечного ключа. Тут важно запомнить последовательность и принадлежность крепежей. Все фиксаторы и стопоры также снимаем.

4. Аккуратно выньте вал из трамблера.

5. Отсоедините клеммы датчика и открутите монтажные болты, достаньте датчик.

6. Далее новый датчик Холла просто вставьте и в обратном порядке повторите все действия — просто соедините все.

7. Датчик Холла готов к применению!

Заключение

Обычно датчик Холла в автомобильной системе представлен в виде измерителя размеров в несколько миллиметров. Они имеют пластиковый короб, разъем для подключения и кабель. Сенсор мониторит магнитные поля и их параметры, а затем выдает алгоритмы работы. Инструктор по вождению в Свиблово на своих занятиях обязательно расскажет, что если датчик выйдет из строя, то водитель сразу это почувствует. Поломка будет выражать себя в разных признаках. Для разрешения проблемы потребуется диагностика.

Твитнуть

Датчик на эффекте Холла: схема применения, работа

Эффект Холла назван в честь Эдвина Холла, который в 1879 году обнаружил, что при прохождении магнитного поля через проводящую с током пластину в направлении, перпендикулярном плоскости пластины, возникает потенциал напряжения по тарелке. Сила Лоренца, изображенная на верхней панели, является основным физическим принципом, лежащим в основе эффекта Холла. Когда электрон движется в направлении, перпендикулярном приложенному магнитному полю B, на него действует сила, называемая силой Лоренца, которая перпендикулярна как приложенному полю, так и протекающему току.

Датчик Холла (или просто датчик Холла) — тип датчика, который использует эффект Холла для обнаружения наличия и амплитуды магнитного поля. Выходное напряжение датчика Холла пропорционально напряженности поля. В этой статье вы узнаете определение, области применения, схему, принцип работы, преимущества и недостатки датчика Холла.

Подробнее: Датчик положения распределительного вала

Содержание

• 1 Что такое датчик Холла?
• 2 Применение датчика Холла
  • • 2.0.1 Схема датчика Холла:
• 3 принцип работы
  • • 3.0.1 :
• 4 Достоинства и недостатки датчика Холла
  • 4. 1 Достоинства:
  • 4.2 Недостатки:
• 5 Заключение
• 0
• 5 Поделись!

Что такое датчик Холла?

Магнитный датчик представляет собой разновидность датчика Холла. Датчик Холла — это преобразователь, реагирующий на изменения магнитного поля изменением выходного напряжения. Это электронное устройство, которое обнаруживает эффект Холла и преобразует полученные данные в электронные данные, которые затем можно использовать для включения и выключения цепи, измерения флуктуирующего магнитного поля, обработки встроенным компьютером или отображения на интерфейсе. .

Когда магнит помещается перпендикулярно проводнику с током, электроны в проводнике отталкиваются в одну сторону, что приводит к разности потенциалов заряда (т. е. напряжения). Таким образом, на наличие и амплитуду магнитного поля вблизи проводника указывает эффект Холла.

Применение датчика Холла

Ниже приведены наиболее распространенные области применения датчика Холла:

• Датчики Холла используются в таких приложениях, как определение приближения, определение местоположения, определение скорости и определение тока.
Датчики Холла
• часто используются для измерения скорости вращения колес и валов, например, для тахометров или определения времени зажигания двигателей внутреннего сгорания.
• Они используются для определения положения постоянного магнита в бесщеточных электродвигателях постоянного тока.
• Обнаружение движущегося элемента вместо механического концевого выключателя является распространенным применением. Индексация вращательного или поступательного движения — еще одно распространенное использование.

Подробнее: Датчик положения коленчатого вала

Схема датчика Холла:

принцип работы

В работе датчика Холла тонкий прямоугольный полупроводниковый материал p-типа, такой как арсенид галлия (GaAs), антимонид индия (InSb) или индий арсенид (InAs) пропускает через себя непрерывный ток, образуя датчик Холла. Линии магнитного потока воздействуют на полупроводниковый материал, когда устройство помещается в магнитное поле, отклоняя носители заряда, электроны и дырки по обе стороны от полупроводниковой пластины. Магнитная сила, с которой сталкиваются носители заряда при прохождении через полупроводниковый материал, заставляет их двигаться.

Накопление носителей заряда создает разность потенциалов между двумя сторонами полупроводникового материала, поскольку электроны и дырки мигрируют в стороны. Существование внешнего магнитного поля под прямым углом к ​​полупроводниковому материалу затем влияет на прохождение электронов через него, и это влияние выше в плоском материале прямоугольной формы. Эффект Холла является результатом использования магнитного поля для создания напряжения, поддающегося количественной оценке.

Линии магнитного потока должны быть перпендикулярны (90o) к протеканию тока и правильной полярности, часто южному полюсу, для создания разности потенциалов на устройстве. Эффект Холла показывает тип магнитного полюса, а также величину магнитного поля. Например, южный полюс заставляет устройство создавать выходное напряжение, тогда как северный полюс не влияет. При отсутствии магнитного поля датчики и переключатели на эффекте Холла должны находиться в положении «ВЫКЛ» (состояние разомкнутой цепи). При воздействии магнитного поля соответствующей силы и полярности они включаются (состояние замкнутой цепи).

Подробнее: Что такое автомобильные датчики

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о датчике Холла:

Преимущества и недостатки датчика Холла

Преимущества:

Ниже приведены преимущества датчика Холла в различных применениях:

• По сравнению с электромагнитными выключателями, это совсем недорого.
• Возможна работа на высокой частоте.
• Может использоваться для различных целей, включая датчики смещения, положения и приближения.
• Прочный и долговечный, он может выдерживать суровые условия.
• Поскольку они устойчивы к влаге, они идеально подходят для различных применений.
• Нет проблем с дребезгом контактов.

Подробнее: Понимание работы автомобильной мозговой коробки

Недостатки:

Единственным недостатком датчика Холла является рассогласование контактов в элементе Холла и пьезорезистивные эффекты, датчик становится слабым.

Заключение

Датчик Холла (или просто датчик Холла) — это датчик, использующий эффект Холла для обнаружения наличия и амплитуды магнитного поля. Выходное напряжение датчика Холла пропорционально напряженности поля. Это все, что касается этой статьи, в которой обсуждаются определение, применение, схема, работа, преимущества и недостатки датчика Холла.

Надеюсь, вы многому научитесь, если да, поделитесь с другими учениками. Спасибо за чтение, увидимся!

Автомобильный датчик Холла. Датчик зала в системе зажигания

преобразователей, датчиков, датчиков

преобразователей, датчиков, датчиков — Информационный портал 2011 — 2022 г. Использование материала возможно, путем размещения активной ссылки

Automotive Hall Sensor. Датчик Холла в системе зажигания

   В настоящее время датчики Холла широко используются в автомобильной промышленности. Они используются для контроля перемещений и поворотов различных частей автомобиля, вибраций двигателя, системы зажигания и т. д.

   Вероятно, самый известный автомобильный датчик Холла, используемый для управления системой зажигания автомобиля. Схема устройства показана на рисунке 1.

/ english

Главная >> Магнитное поле >> Автомобильный датчик Холла. Датчик Холла в системе зажигания. Как проверить датчик Холла?

• Эффект Холла

• Датчики Холла

• Hall-effect sensors

• Sensors of Hall on the basis of tapes of GaAs

• Experimental solid-state sensors

— Hall

• Измерение переменных магнитных полей

• Преобразователи электромагнитные

• Эффект Холла. Преобразователи Холла

• Автомобильный датчик Холла

• Прецизионные генераторы диапазона E.M.F. Холла

• Датчик Холла. Принцип действия физических процессов

• Преобразователи магниторезистивные

Домашние

Температура, термоэлектричество

Магнитные поля

Механические напряжения, деформации

0002 Сила, давление, смещение, поток

влажность, газы

Фото -эффекты, свет

Ионизирующее излучение

Электричество, емкость, пьезоэлектричество

Физические свойства материалов

Литература на транс -дачерах

Новости, Примеданиях, Приборы

2

2

2

2

2

2

2

2

2

. О проекте. Контакты

• Представлена ​​информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, параметров различных физических процессов.

• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.

• Theory, experimental results, practical application

Contacts: [email protected]

See also:

1. Hall sensors on GaAs and how they work

2. Экспериментальные датчики Холла

3. Основы и принципы работы первых датчиков Холла и современных

Рис.1. Устройство автомобильного датчика Холла

1. Чувствительный элемент микросхемы датчика Холла и обработка выходного сигнала

2. Постоянный магнит

3. Магнитопроводы

4. Лопасти ротора

5. Пластиковый корпус

6. Insights

   Состоит из датчика 1 (непосредственно датчика Холла), интегрированного с микроконтроллером 1(1) (микросхема, обрабатывающая выходной сигнал датчика Холла). В датчике Холла имеется три контакта (клеммы) для подключения к электрической цепи 6 (схема) автомобиля. Автомобильный датчик Холла системы зажигания также имеет постоянный магнит 2, который отделен зазором от чувствительного элемента датчика Холла, и магнитопроводы. Магнитное поле постоянного магнита способно индуцировать выходной сигнал датчика Холла, а металл лопасти 4, вращающийся вал, перекрывая (шунтируя) магнитный поток, приведет к соответствующему изменению (колебанию) выходного сигнала. Далее выходной сигнал связывается с подачей системы искрового зажигания в нужный момент положения вала.

   Как проверить датчик Холла? Проверить исправность автомобильного датчика Холла можно несколькими способами. Одним из самых простых является следующий. Подключен автомобильный датчик Холла по схеме, показанной на рис.2. Снятый датчик Холла питание можно подавать от батареи Крона (9 В). Для измерения выходного сигнала (напряжения) V лучше всего использовать компактный цифровой мультиметр. При изменении магнитного потока через чувствительный элемент датчика Холла (например, при вращении вала ротора или просто при перекрытии металлической пластиной зазора) изменится и выходной сигнал датчика, что указывало бы на его работающий. Выходной сигнал может зависеть от модели датчика, но обычно находится в диапазоне 0,5–1,0 В.

Рис.2. Проверьте датчик Холла. Схема

1 — Диспенсер датчика

2 — Значение резистора 2 KOMM

3 — Вольтметр (цифровой мультиметр)

4 — разъем датчика -дистрибьютор (датчик зала)

См. Также: 3

. · Преобразователи электромагнитные

· Эффект Холла. Датчики Холла

· Автомобильный датчик Холла

· Thermoelectric

· Extension thermoelectrode and error

· Electronic thermometer

· Thermoelectric converter

· Thermocouples — калибровка

-хромель — алюмель

· Преобразователь давления кремния

· Semiconductor Beam Accelerometer

· Manometers

· Sensor pressure Sapfir

· Absolute pressure MIDA

· Manometer pressure MP2, DM2005

· Датчики давления Motorola

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, ДАТЧИКИ

Информация, новости, реклама

Датчик Холла Принцип работы Анимация

от редакции

A Датчик Холла представляет собой преобразователь, который изменяет свое выходное напряжение в ответ на магнитное поле. Датчики Холла используются для бесконтактного переключения, позиционирования, определения скорости и измерения тока.

Рис. : Колесо с двумя магнитами, проходящее мимо датчика Холла

В своей простейшей форме датчик работает как аналоговый преобразователь, напрямую возвращая напряжение. При известном магнитном поле можно определить его расстояние от пластины Холла. Используя группы датчиков, можно определить относительное положение магнита.

Часто датчик Холла сочетается со схемой, которая позволяет устройству работать в цифровом режиме (вкл./выкл.), и в такой конфигурации может называться переключателем.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Датчик Холла содержит полупроводниковый кристалл соединения индия, такой как антимонид индия, установленный на алюминиевой опорной пластине и заключенный в головку датчика.

Когда датчик Холла удерживается так, что силовые линии магнитного поля проходят под прямым углом через датчик датчика, датчик выдает значение плотности магнитного потока (B). Через кристалл проходит ток, который при помещении в магнитное поле создает на нем напряжение «эффекта Холла». Эффект Холла наблюдается, когда проводник проходит через однородное магнитное поле. Возникающее напряжение эффекта Холла является признаком магнитного объекта, проходящего вокруг него. Следовательно, напряжение эффекта Холла является выходным сигналом и используется для обнаружения объекта рядом с ним.

Читайте также: Анимация бесконтактного переключателя

ПРЕИМУЩЕСТВА

Датчик Холла может работать как электронный переключатель.

• Такой переключатель стоит дешевле механического и намного надежнее.
• Может работать до 100 кГц.
• Отсутствие дребезга контактов, поскольку вместо механического контакта используется полупроводниковый переключатель с гистерезисом.
• На него не повлияют загрязнители окружающей среды, так как датчик находится в герметичной упаковке. Поэтому его можно использовать в тяжелых условиях.

В случае линейного датчика (для измерения напряженности магнитного поля) датчик Холла:

• может измерять широкий диапазон магнитных полей
• доступен для измерения магнитных полей северного или южного полюса
• могут быть плоскими

DISADVANTGAES

Датчики Холла обеспечивают гораздо более низкую точность измерения, чем феррозондовые магнитометры или датчики на основе магнитосопротивления. Более того, датчики на эффекте Холла значительно дрейфуют, что требует компенсации.

ПРИМЕНЕНИЕ

Определение положения

Определение присутствия магнитных объектов (связанное с определением положения) является наиболее распространенным промышленным применением датчиков Холла, особенно работающих в режиме переключения (режим включения/выключения). Датчики Холла также используются в бесщеточном двигателе постоянного тока для определения положения ротора и переключения транзисторов в правильной последовательности.

Смартфоны используют датчики Холла, чтобы определить, закрыта ли откидная крышка.

Трансформаторы постоянного тока

Датчики Холла могут использоваться для бесконтактных измерений постоянного тока в трансформаторах тока. В этом случае датчик Холла устанавливается в зазор магнитопровода вокруг проводника с током. В результате можно измерить постоянный магнитный поток и рассчитать постоянный ток в проводнике. Эффект Холла также использовался для обнаружения постоянного тока в сверхпроводящем трансформаторе постоянного тока.

Автомобильный индикатор уровня топлива

Датчик Холла используется в некоторых автомобильных указателях уровня топлива. Основным принципом работы такого индикатора является определение положения плавающего элемента. Это можно сделать либо с помощью вертикального поплавкового магнита, либо с помощью вращающегося рычажного датчика.

• В вертикальной поплавковой системе постоянный магнит устанавливается на поверхности плавучего объекта. Токопроводящая жила закреплена на верхней части бака на одной линии с магнитом. Когда уровень топлива повышается, на ток воздействует увеличивающееся магнитное поле, что приводит к более высокому напряжению Холла. По мере снижения уровня топлива напряжение Холла также будет уменьшаться. Уровень топлива указывается и отображается надлежащим состоянием сигнала напряжения Холла.
• В датчике с вращающимся рычагом диаметрально намагниченный кольцевой магнит вращается вокруг линейного датчика Холла. Датчик измеряет только перпендикулярную (вертикальную) составляющую поля. Измеряемая сила поля напрямую зависит от угла поворота рычага и, следовательно, от уровня топливного бака.

Будьте первыми, кто получит эксклюзивный контент прямо на вашу электронную почту.

Обещаем не спамить. Вы можете отписаться в любое время.

Неверный адрес электронной почты

Категории Анимация, Как это работает, Переключатели

2022 © Воспроизведение без явного разрешения запрещено. — Курсы PLC SCADA — Сообщество инженеров

Датчики и приложения на эффекте Холла

С тех пор, как Эдвин Холл открыл эффект, названный в его честь эффектом Холла, этот принцип использовался во многих приложениях за последние полвека, и список Продукция, основанная на эффекте Холла, продолжает расти: от автомобилей до самолетов, от посудомоечных машин до стиральных машин, от станков до медицинского оборудования. Эффект Холла — идеальная технология, которую можно использовать для распознавания. Элемент Холла изготовлен из тонкого листа проводящего материала или полупроводника. Выходные соединения элемента Холла перпендикулярны направлению протекания тока. Когда он присутствует в магнитном поле, носители заряда испытывают силу, называемую силой Лоренца, поперек направления приложенного магнитного поля и тока. Эффект силы Лоренца, действующей на носители заряда, заключается в отклонении носителей заряда в одну сторону для создания напряжения ЭДС (электродвижущей силы), напряжения Холла на элементе Холла, как показано ниже. Напряжение Холла пропорционально напряженности приложенного магнитного поля.

Были изобретены различные типы датчиков Холла, такие как переключатели на эффекте Холла, защелки на эффекте Холла и линейные датчики на эффекте Холла. Эти датчики Холла широко используются во многих продуктах, таких как бытовая техника, торговые автоматы, банкоматы, медицинское оборудование, автомобили, оборудование для фитнеса, токоизмерительные клещи, копировальные машины, средства автоматизации и т. д.

Регулировка автомобильного сиденья

Блок-схема управления (Mouser.com)

Традиционные автокресла с ручной регулировкой постепенно были заменены автокреслами с электронным управлением. Датчики Холла и электродвигатели широко используются для обеспечения автоматического управления водителями и пассажирами и регулировки их сидений. Комфорт автокресел был очень важным фактором, влияющим на наше впечатление от поездки. Кроме того, простая, быстрая и точная регулировка сиденья обеспечивает водителю более безопасную, комфортную и удобную рабочую среду. Сложная система управления сиденьем, сочетающая в себе ИИ (искусственный интеллект), позволяет глубоко изучить стиль, позу и жесты водителя, чтобы предоставить водителю эргономически здоровую систему взаимодействия человека и машины.

В настоящее время электрическое сиденье автомобиля в основном состоит из внутреннего двигателя, датчика Холла, механизма регулировки положения сиденья, схемы привода двигателя и однокристального микрокомпьютера. Среди них двигатель соединен с механизмом регулировки положения сиденья, образуя силовую часть; и одночиповый микрокомпьютер подключен к схеме управления двигателем и датчику Холла, чтобы сформировать часть автоматического управления. В приведенных выше разделах датчик Холла может измерять внешний вращающийся вал двигателя и передавать импульсный сигнал на однокристальный микрокомпьютер. Микрокомпьютер с одним чипом может получать информацию о вращении двигателя, связанную с импульсным сигналом, путем подсчета импульсных сигналов, то есть информацию о текущем положении сиденья. Когда сиденье отрегулировано на месте и двигатель выключен, однокристальный микрокомпьютер может сохранить число импульсов, соответствующее этому положению.

Водитель может выбрать, установить ли текущее положение в состояние по умолчанию, тем самым заменив исходную информацию о положении по умолчанию. Когда сиденье наклонено вперед и назад, схема привода вызывает микрокомпьютер с одним чипом для управления двигателем вперед и назад, а микрокомпьютер с одним чипом регулирует количество импульсов, полученных датчиком Холла в исходном процессе (по умолчанию). position соответствует номеру импульса) на основе операций сложения и вычитания для получения информации о положении сиденья по умолчанию.
TI DRV5057-Q1 — линейный датчик Холла с ШИМ-выходом для автомобильных приложений, таких как определение положения, тормоз, ускорение, педали сцепления, переключатель передач, положение дроссельной заслонки, а также многие другие приложения абсолютного углового кодирования. DRV5057-Q1 реагирует пропорционально плотности магнитного потока, чтобы точно обнаруживать небольшие изменения углового положения. Устройство работает от источников питания 3В или 5В. Когда он не находится в магнитном поле, его выход представляет собой прямоугольную волну с рабочим циклом 50%. Выходной рабочий цикл изменяется линейно по отношению к приложенной плотности магнитного потока, и линейность может поддерживаться с магнитным полем от 8% до 92%.

Texas Instruments DRV5057-Q1TI DRV5057-Q1 Отклик магнитного поля на выходе ШИМ

Управление зажиганием двигателя

С развитием автомобильных двигателей в направлении высокой скорости, высокой степени сжатия, высокой мощности, низкого расхода топлива и низкого уровня выбросов , традиционные устройства зажигания не смогли удовлетворить требования использования. Основными компонентами устройства зажигания являются катушка зажигания и коммутационное устройство. Когда энергия катушки зажигания увеличивается, свеча зажигания может генерировать искры с достаточной энергией. Это основное условие приспособления устройства зажигания к работе современных двигателей. Основной принцип, по которому датчики Холла могут быть приняты большинством производителей автомобилей в качестве воспламенителей, заключается в следующем:

Генератор сигналов на эффекте Холла является активным устройством, для работы ему необходимо обеспечить питание, питание интегрированного блока Холла обеспечивается воспламенителем. Коллектор выходного электрода ИМС Холла представляет собой открытый вывод, а сопротивление нагрузки коллектора элемента Холла задается в запальнике.

Генератор сигналов на эффекте Холла имеет три провода и подключен к воспламенителю, один из которых является проводом ввода питания, один проводом вывода сигнала, а другой проводом заземления. Когда распределитель работает, лопасть вращается вместе с валом распределителя. Всякий раз, когда лопасть входит в воздушный зазор между элементами на эффекте Холла постоянного магнита, магнитное поле в блоке Холла срабатывает за счет обхода лопасти рабочего колеса (или магнитной изоляции), элемент на эффекте Холла не генерирует напряжение Холла при этом время выходной транзистор интегральной схемы отключается, и генератор сигналов выдает высокий потенциал.

Когда лопасть спускового колеса выйдет из воздушного зазора, магнитный поток постоянного магнита образует петлю через направляющую пластину через блок коллектора. В это время элемент Холла формирует напряжение Холла, триод выходного полюса интегральной схемы находится в проводящем состоянии, выходной сигнал генератора низкий потенциал. Когда задний край выреза крыльчатки поворачивается так, что открывается только половина поверхности магнитного полюса, напряжение на конце выходного сигнала мгновенно переходит от низкого потенциала к высокому потенциалу, и это момент зажигания. Непрерывно выходной сигнал датчика представляет собой последовательность импульсов ШИМ с импульсами, переключающимися от почти 0 В до примерно 2,5 В. Частота переключений увеличивается с увеличением оборотов двигателя.

Катушка-распределитель на эффекте Холла (от Pico Technology) Принцип работы катушки-распределителя на эффекте Холла (от Pico Technology)

Массажное кресло

Melexis без печатной платы 2-проводной датчик положения двигателя сиденья на эффекте Холла — управление автомобильным сиденьем Melexis без печатной платы 2-проводной датчик положения мотора сиденья на эффекте Холла

С быстрым ростом нашей экономики условия нашей жизни значительно улучшились, но мы всегда заняты учебой и работой весь день. Обычно мы проводим много времени в офисе, сидя за столом, что заставляет нас чувствовать усталость в конце дня. Мы хотим, чтобы наше тело полностью обновилось. Один из самых простых способов быстро расслабить тело — массажное кресло. С массажным креслом вы можете остаться дома и отдохнуть в течение еще одного свежего дня.
Массажное кресло управляется микроконтроллером для выполнения сложных движений и задач планирования времени. Узел движения для массажа спины перемещается вперед и назад между верхней точкой хода и нижней точкой хода в направляющей рамы для массажа спины. Для того, чтобы движение массажа спины могло точно определить верхнюю и нижнюю точки перемещения, массажное кресло оснащено постоянным магнитом в каждой из верхней и нижней точек перемещения, а в движении массажа спины установлен датчик защелки на эффекте Холла. сборка.
Таким образом, постоянные магниты и датчики защелки на эффекте Холла в верхней и нижней точках перемещения составляют два набора датчиков на эффекте Холла: при массаже спины механизм перемещается снизу к верхнему пределу хода, датчик-защелка на эффекте Холла срабатывает от магнитного поля постоянного магнита, установленного в верхней точке перемещения, относительное положение массажного механизма является выходом в виде напряжения; также, когда механизм массажа спины перемещается сверху вниз при ходе вниз, его датчик Холла срабатывает под действием магнитного поля постоянного магнита, установленного в точке хода вниз Датчик Холла выводит относительное положение массажа спины механизм в виде напряжения.

Управление посудомоечной машиной

Замечания по применению Littelfuse – Магнитные датчики в посудомоечных машинах

По мере постоянного повышения уровня жизни людей уровень интеллекта электрических приборов становится все выше и выше. Во многих семьях используются полностью автоматические бытовые посудомоечные машины, которые могут полностью заменить ручную мойку посуды, палочек, тарелок, ножей, вилок и другого столового инвентаря.

В настоящее время представленные на рынке автоматические посудомоечные машины можно разделить на два типа: бытовые и профессиональные. Полностью автоматические бытовые посудомоечные машины в основном бывают корпусного, настольного, раковинного и встроенного типа. В соответствии со структурой коммерческие посудомоечные машины можно разделить на пять категорий: тип корпуса, тип крышки, тип корзины, тип ременной передачи и ультразвуковой тип. Для таких мест, как рестораны, отели и правительственные столовые, он очень подходит для коммерческих посудомоечных машин. Это может снизить трудоемкость поваров, повысить эффективность работы и улучшить преимущества чистоты и гигиены.
Какую роль Холл играет в полностью автоматической посудомоечной машине? Его можно использовать для управления вращением разбрызгивателя, который обычно представляет собой свободно вращающееся вращающееся устройство, приводимое в действие как горячей, так и холодной водой под высоким давлением. Крайне важно следить за тем, чтобы разбрызгивателю не мешала неуместная посуда или посуда в корзинах. Когда разбрызгиватель неожиданно останавливается, он очищает посуду только там, где остановился. Если разбрызгиватель приводится в действие электродвигателем, его остановка может привести к длительному сгоранию двигателя. Переключатель с защелкой на эффекте Холла используется для защиты разбрызгивателя. Когда разбрызгиватель с установленным на нем магнитом проходит мимо переключателя на эффекте Холла, переключатель срабатывает для вывода низкого уровня сигнала, и он выдает высокий уровень, когда магнит проходит мимо переключателя. Если MCU контроллера посудомоечной машины не обнаруживает активации переключателя в течение заданного времени, он запускает подпрограмму защиты, чтобы либо остановить машину, либо выдать сигнал тревоги и предупредительный световой сигнал. В посудомоечной машине датчики Холла также можно использовать для дверной защелки и системы шкафчиков, переключателей потока воды и лотка для мыла/смягчителя воды.

Положение бесщеточного двигателя постоянного тока

Управление бесщеточным двигателем постоянного тока Honeywell с датчиками положения на эффекте Холла

Бесщеточный двигатель постоянного тока состоит из корпуса двигателя и привода и представляет собой типичный продукт мехатроники. Обмотки статора двигателя в основном выполнены в виде трехфазной симметричной звезды, что очень похоже на трехфазный асинхронный двигатель. Ротор двигателя склеен с постоянными магнитами, которые были намагничены. Для определения стабильности ротора двигателя в двигатель устанавливается датчик положения.
Драйвер состоит из силовых электронных устройств и интегральных схем. Его функции: принимать сигналы пуска, останова и торможения двигателя, управлять пуском, остановом и торможением двигателя; принимать сигнал датчика положения, а также сигналы прямого и обратного хода для управления. Включение-выключение каждой силовой трубки регулируемого моста создает непрерывный крутящий момент; он принимает команды скорости и сигналы обратной связи по скорости для управления и регулировки скорости; обеспечивает защиту и отображение и т. д.

Двигатели постоянного тока имеют быстрый отклик, большой пусковой момент и могут обеспечивать номинальный крутящий момент от нулевой скорости до номинальной скорости, но преимущества двигателей постоянного тока являются также и его недостатками, поскольку двигатели постоянного тока должны обеспечивать постоянное вращение при номинальной нагрузке. Характеристики момента, магнитного поля якоря и магнитного поля ротора должны поддерживаться на уровне 90°, для чего необходимы угольные щетки и коллекторы. Угольная щетка и коллектор производят искры и угольный порошок при вращении двигателя. Таким образом, в дополнение к повреждению компонентов, случаи использования также ограничены. Электродвигатели переменного тока не имеют угольных щеток и коллекторов. Они не требуют обслуживания, прочны и широко используются. Однако для достижения производительности, эквивалентной характеристикам двигателей постоянного тока, требуются сложные методы управления. В настоящее время полупроводники быстро развиваются, и частота переключения силовых компонентов намного выше, что повышает производительность приводных двигателей. Скорость микропроцессора также становится все быстрее и быстрее, чего можно достичь, поместив управление двигателем переменного тока во вращающуюся двухосную прямоугольную систему координат, чтобы правильно контролировать составляющую тока двигателя переменного тока по двум осям для достижения аналогичного двигателя постоянного тока. управления и эквивалент двигателя постоянного тока.

Измерение тока

Линейные датчики Холла Infineon для измерения тока

Магнитный сердечник представляет собой натяжную конструкцию, устройство Холла помещается в отверстие магнитного сердечника, а кольцевой магнитный сердечник зажимается снаружи провода через по которому течет измеряемый ток, и ток, протекающий через него, может быть измерен. Эти токоизмерительные клещи могут измерять как переменный, так и постоянный ток. Токоизмерительные клещи могут использоваться для определения случайного тока различных источников питания и электрооборудования.

Принцип измерения токоизмерительных клещей переменного/постоянного тока обычно используется для измерения постоянного тока. Поскольку токоизмерительные клещи переменного тока не могут использовать метод электромагнитной индукции. Датчик Холла размещается, как показано на рисунке ниже. Создаваемый магнитный поток пропорционален основным постоянным и переменным токам в головке зажима. Это датчик Холла, который определяет магнитный поток и преобразует его в выходное напряжение.

Управление фонтаном

С развитием общества ритм жизни людей постепенно увеличивается, а качество жизни постоянно улучшается. Появление питьевых фонтанчиков изменило традиционный способ питья. Традиционная форма кипячения в чайнике постепенно заменяется водой из бочек или водопроводными питьевыми фонтанчиками. Использование питьевых фонтанчиков не только экономит время и силы, но и гарантирует безопасность питьевой воды. Это устройство для нагрева или охлаждения бочковой минеральной или чистой воды, чтобы облегчить людям питье. На самом деле, внутренняя структура диспенсера для воды очень проста, в основном она состоит из таких устройств, как бак для приема воды, водопроводная труба, нагревательный бак, стерилизационное устройство, выключатель питания и таймер.

Принцип работы: Когда вода проходит через узел ротора, магнитный ротор вращается, выдавая импульсный сигнал, а скорость изменяется линейно с расходом. Переключатель Холла выдает соответствующий импульсный сигнал на контроллер, чтобы определить размер и наличие расхода воды. Отрегулируйте ток пропорционального клапана, чтобы контролировать расход воды через пропорциональный клапан.

Расходомер воды на эффекте Холла

Здравоохранение – Измерение артериального давления

Измерение артериального давления обычно делится на два типа, один из которых представляет собой традиционный метод аускультации, а другой — осциллометрический метод, то есть метод колебаний, который используется в электронных приборах для измерения артериального давления. Электронный сфигмоманометр — это медицинский прибор, в котором для измерения артериального давления используются современные электронные технологии и принцип непрямого измерения артериального давления. По мере развития технологий измерение крови без манжеты становится более популярным, чем другие традиционные методы измерения крови. Носимый пульсиметр магнитоплетизмограммы (MPG) на запястье был разработан для контроля артериального давления с использованием датчика Холла, воспринимающего магнитное поле. Пульсиметр состоит из постоянного магнита, установленного на силиконовом корпусе в центре лучевой артерии. Артериальное давление и частоту пульса можно измерить без использования манжеты. С помощью пульсиметра MPG захваченные импульсы лучевой артерии преобразуются в сигналы напряжения. Для получения точного значения артериального давления сигналы, генерируемые пульсиметром MPG, одновременно сравниваются с областями систолы и диастолы в пульсовых волнах лучевой артерии.

На схеме показана базовая структура носимого на запястье радиального артериального пульсиметра (MPG) – Sang-Suk Lee et al., Sensors 2011, 11, 1784-1793

Поделитесь тем, что вы узнали

Цепи датчиков Холла, теория , Эксплуатация 2022

Рис. 1

Автор: Льюис Лофлин

Здесь я расскажу о теории работы и использовании датчиков Холла. Я включу магнитное «смещение» датчиков Холла для обнаружения зубьев в шестерне или зазора или пространства в шестерне.

Мы также изготовим собственную защелку Холла и переключатель Холла, покроем схемы триггера Шмитта и компаратора.

Хотя датчики Холла уже широко используются в автомобилестроении и промышленности, они жизненно важны для работы электромобилей нового поколения.

Производство электромобилей находится на пороге технологического взрыва.

Не те же старые датчики Холла

На этом изображении электрического автомобиля Melexis Engineering показано, где используются датчики Холла для определения положения педалей, тока обмотки трехфазного двигателя, вращения двигателя, скорости колеса и т. д.

В прошлом было три типа датчиков Холла. Наиболее распространенными были логометрический или аналоговый выход, переключатель Холла и защелка Холла.

Переключатель Холла и защелка Холла считаются цифровыми выходами, которые включают транзистор с открытым коллектором.

Я добавляю два новых определения, которые я представлю. Одним из них является устройство с несколькими пластинами Холла с 2-4 или более пластинами Холла в одном корпусе.

Хорошим примером являются интеллектуальные датчики Холла, использующие 4 пластины Холла от ams.com.

Другим вариантом являются усовершенствованные цифровые устройства Холла, некоторые из которых имеют несколько выходов, а другие представляют собой 2-проводные цифровые устройства, которые можно даже запрограммировать.

Melexis MLX92251 имеет два выхода на МОП-транзисторах с открытым стоком. Работает от 2,7В до 24В.

На блок-схеме Melexis MLX92251 показаны две пластины Холла и два выхода для скорости и направления.

Двигатель с датчиком Холла Melexis MLX92251 с двумя выходами.

Infineon TLE4999I3 — это «Программируемый двухканальный линейный датчик Холла с интерфейсом PSI5».

Интерфейс PSI5 определяется как:

Интерфейс периферийных датчиков 5 (PSI5) — это шинный интерфейс, используемый в автомобильных приложениях. Это открытый стандарт, который уже несколько лет используется в датчиках подушек безопасности. Интерфейс предлагает высоконадежную и быструю передачу данных.

При связи PSI5 цифровой манчестерский код с токовой модуляцией передается по кабелю витой пары. Поскольку это интерфейс с модуляцией тока, он обладает высокой устойчивостью к электромагнитным помехам. Кроме того, проверка циклическим избыточным кодом выявляет ошибки при передаче. К одной шине PSI5 можно подключить до трех датчиков.

PSI5 обеспечивает безопасную передачу данных и помогает уменьшить размер, вес и стоимость автомобильного жгута проводов и разъемов, и поэтому является отличным интерфейсом для автомобильных приложений определения положения.

Арт. ams.com.

Типичным логометрическим датчиком Холла является Allegro A1301. Он содержит «пластину» Холла и дифференциальный усилитель.

Кроме того, устройство имеет температурную и другие схемы компенсации. Датчик Холла лучше называть интегральной схемой.

Все датчики Холла, включая современные цифровые версии, используют пластину Холла и дифференциальный усилитель. Напряжение Холла очень мало, часто в микровольтах.

Эффект Холла был открыт в 1879 году до открытия электрона в 1897 году.

В то время как эффект присутствует в металлах, сегодня мы используем легированные фосфором полупроводники, такие как антимонид индия, арсинид индия, арсинид галлия.

И да, графен. Графен может быть гораздо более чувствительным, чем другие материалы, из-за «очень высокой подвижности носителей при комнатной температуре…»

Цитата:

О прорывном результате в области графеновых датчиков Холла сообщили немецкая компания Bosch и ученые из Института Макса Планка. Чувствительность традиционного кремниевого датчика составляет 70 В/АТ, тогда как их графеновый датчик Холла имеет чувствительность 7000 В/АТ, что в 100 раз более чувствительно, чем эквивалентное кремниевое устройство.

Арт. www.azonano.com 4 апреля 2022 г.

Он обнаруживает магнитные поля в диапазоне нанотесла, в то время как датчики Холла, с которыми мы обычно имеем дело, работают в диапазоне миллитесла или гаусса.

Выходное напряжение пластины Холла представляет собой небольшое аналоговое напряжение. Полярность напряжения зависит от полярности магнитного поля.

Поясним некоторые определения.

Южный полюс считается положительным магнитным полем. Северный полюс считается отрицательным магнитным полем. Считается, что магнитный поток течет от отрицательного к положительному.

Во многих спецификациях используются термины «униполярный» и «биполярный». Это не относится к источнику питания, даже несмотря на то, что большинство датчиков могут использовать биполярное питание, это не то, к чему они относятся.

Униполярный датчик Холла относится только к 1 магнитному полюсу, который управляет датчиком. Это относится только к одной печатной стороне упаковки. Хорошим примером является переключатель Холла.

Переключатель Холла срабатывает, когда положительный полюс воздействует на печатную сторону. Отрицательный полюс ничего не делает.

Биполярный датчик Холла относится к защелке Холла и, возможно, к логометрическому датчику. С защелкой Холла южный полюс включает переключатель, северный полюс выключает переключатель.

Старый материал:

• Использование датчиков Холла с переменным током
• Использование переключателей и датчиков на эффекте Холла
• Рационометрические датчики Холла

Рис. 2 Датчики Холла «ось» примеры чувствительности.

В литературе упоминается лицевая сторона сенсора, предназначенная для печати. Но новые датчики Холла размещают пластину Холла вертикально к печатной поверхности или даже по бокам.

См. Allegro A1130-32 Двухпроводные однополюсные вертикальные переключатели Холла

С логометрическим датчиком выходной сигнал или VOUT увеличивается/уменьшается в зависимости от силы магнита, полярности и расстояния от датчика Холла.

При отсутствии магнитного поля VOUT = 2,5 В при питании 5 В. По мере приближения южного полюса к отпечатанному лицу VOUT увеличивается. Я никогда не видел, чтобы датчик перешел на полную VCC.

Северный полюс магнита на печатной стороне уменьшает VOUT до нуля, если он достаточно силен.

Обратите внимание, что ненапечатанная грань работает так же, но наоборот. Северный полюс увеличивает Vвых.

На рис. 2 показана «ось чувствительности», где магнитное поле перпендикулярно пластине Холла. Подробнее об этом ниже.

Примечание. Существуют датчики Холла, известные как «вертикальные», в которых пластина Холла расположена перпендикулярно корпусу TO-92 или другому корпусу. Это позволяет обнаруживать магнит сбоку, а не спереди или сзади упаковки.

См. следующий рисунок:

• Allegro A1262 Двухканальная защелка на эффекте Холла 1
• Allegro A1262 Двухканальная защелка на эффекте Холла 2

Это тоже двухпроводное устройство. Вертикаль относится только к отношению пластины Холла.

Ниже приведены дополнительные примеры двухпроводных датчиков Холла.

• Allegro APS12170 Двухпроводная защелка с эффектом Холла
• Allegro APS12170 Электрические соединения.

Рис. 3 Ратиометрический датчик Холла Allegro A1301.

Типичными являются A1301 и A1302 логометрические интегральные схемы линейных датчиков Холла с непрерывным временем.

«Они оптимизированы для точного обеспечения выходного напряжения, пропорционального приложенному магнитному полю. Эти устройства имеют выходное напряжение покоя, которое составляет 50% от напряжения питания. (VCC = 4,5 В — 6 В) Два варианта чувствительности выхода: при условии: 2,5 мВ/Гс, типичное для A1301, и 1,3 мВ/Гс, типичное для A1302».

Примечание: 1 Тесла = 1000 мТл; 1 мТл = 10 Гс. Магнит на холодильник ~ 100 Гс или 10 мТл. Магнит аппарата МРТ 1-3 Тесла.

При 2,4 мВ/Гаусс и 1,3 мВ/Гаусс это чувствительные устройства.

Источник: спецификация A1301.

Теперь давайте углубимся в эффект Холла и связанные с ним схемы.

Рис. 4 Пример пластины датчика Холла с источником постоянного тока LM317.
Щелкните изображение, чтобы увеличить его.

Датчики Холла для хобби-электроники

Не воссоздавай это. Это только для иллюстрации. Также обратите внимание на рис. 1.

На рис. 4 показаны соотношения напряжений в «пластине» датчика Холла.

В моем случае я воссоздал эксперимент из урока физики в колледже. Я сделал пластину Холла из металлического висмута, который я расплавил с помощью тепловой пушки. Полученная металлическая полоса была хрупкой и требовала осторожного обращения.

Я использовал источник постоянного тока LM317, который я использовал в других проектах, чтобы создать стабильный ток через полоску висмута.

Затем я использовал мощный неодимовый магнит, удерживаемый перпендикулярно потоку тока. Я создал небольшое поперечное напряжение, полярность которого зависела от магнитной полярности магнита.

Поперечное напряжение определяется как цитата,

.. электрический ток течет по проводнику в магнитном поле, магнитное поле оказывает поперечное усилие на движущиеся носители заряда, которое стремится оттолкнуть их к одной стороне проводника . Это наиболее очевидно в тонком плоском проводнике … Накопление заряда на сторонах проводников уравновешивает это магнитное влияние, создавая измеримое напряжение между двумя сторонами проводника. Наличие этого измеримого поперечного напряжения называется эффектом Холла в честь Э. Х. Холла, открывшего его в 1879 г..

Арт. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnet/Hall.html

Это напряжение очень маленькое в диапазоне микровольт и когда я усилил его на 100, все равно получилось 8-12 мВ.

См. Датчик Холла из тонкого листа металлического висмута.

См. Melexis Engineering График эффекта Холла демонстрирует поперечное напряжение, создаваемое магнитом.

Рис. 5 Самодельная схема Холла с дифференциальным усилителем на LM358.
Щелкните изображение, чтобы увеличить его.

На рис. 5 показана висмутовая пластина Холла с дифференциальным усилителем LM358. В целом схема непрактична, и коммерческие устройства работают гораздо лучше.

Это иллюстрирует использование дифференциального усилителя, который я буду использовать в другом месте.

Рис. 5 В датчике Холла используется тороид с зазором для увеличения плотности магнитного потока.
Щелкните изображение, чтобы увеличить его.

На рис. 5 я использую тороид с зазором для концентрации магнитного потока от проводника. Проводником может быть обмотка двигателя постоянного тока или кабель питания.

Магнитный поток пропорционален протеканию тока, поэтому выходное напряжение (VOUT) датчика Холла пропорционально магнитному потоку, т. е. протеканию тока.

Мы можем измерить ток на основе уровня напряжения на VOUT датчика Холла.

Мы также можем определить направление тока. Одно направление от 2,5 В до ~ 4,4 В, другое направление от 2,5 В до 0 В. Я никогда не видел, чтобы датчик Холла перешел на полную VCC.

Мы также можем использовать переключатель Холла, где выход включается, когда присутствует достаточный ток. Использование защелки Холла также будет сигнализировать о протекании тока, но будет оставаться включенным до тех пор, пока ток не изменится на противоположный.

До сих пор я обсуждал логометрический датчик Холла Allegro A1301. Выходное напряжение сосредоточено на 1/2 VCC, что при 5 В составляет 2,5 В, 6 В при VCC = 12 В.

Теперь давайте рассмотрим переключатель Холла и защелку Холла.

Рис. 6 Allegro A3141 Функциональная схема переключателя Холла.
Щелкните изображение, чтобы увеличить его.

Переключатель Холла против защелки Холла

Теперь обратимся к переключателям Холла и защелкам Холла.

Оба содержат пластину Холла и усилитель, как и логометрический.

В отличие от логометрического датчика Холла они добавили триггер Шмитта и выходной транзистор с открытым коллектором.

Коллектор транзистора можно подтянуть до VCC или даже разного напряжения через резистор.

Транзистор не выдерживает большой ток, обычно около 20 мА. Для большей мощности мы можем управлять транзистором PNP.

См. мой график Honeywell SS466A соединения цепи защелки на эффекте Холла. См. схему C.

Когда переключатель Холла или защелка при включении транзисторного коллектора включается или переходит в НИЗКИЙ уровень. Он переключается на землю.

Когда переключатель Холла/защелка выключен, транзистор выключен, коллектор имеет ВЫСОКИЙ уровень или непроводящий.

Переключатель Холла включается при наличии (южный полюс на лицевой стороне) магнита. Уберите магнит, датчик выключится.

Защелка Холла включается так же, как выключатель, но не выключается при удалении магнита.

Придется использовать противоположный магнитный полюс (северный полюс на печатной стороне), чтобы отключить защелку.

Переключатель Холла и защелка Холла отличаются только одним аспектом — гистерезисом триггера Шмитта.

Вернемся к работе логометрического датчика Холла. Выключатели и защелки Холла имеют пластину Холла и дифференциальный усилитель.

В случае моих тестовых схем я использовал 12 вольт. При отсутствии магнитного поля (0 мТл) на пластине Холла выход дифференциального усилителя смещен на ~1/2 VCC.

Снова южное (положительное) магнитное поле на печатной стороне, выходное напряжение увеличивается в направлении VCC. В северном (отрицательном) магнитном поле выходное напряжение уменьшается до нуля.

Это обновленное введение в датчики Холла.

В следующем разделе мы используем логометрический датчик Холла с компаратором для создания переключателя Холла и защелки Холла.

См. проекты компараторов LM311 для любителей, использующих датчики Холла.

• Цепи датчика Холла, теория, работа Обновлено в 2022 г.
• Как датчики Холла обнаруживают черные металлы
• Исследование всенаправленных датчиков Холла с помощью TI DRV5032
Проекты компаратора
• LM311 с использованием датчиков Холла

• Датчик Холла переменного тока
• Использование переключателей и датчиков на эффекте Холла
• Использование ратиометрических датчиков Холла
Датчики Холла
• с Arduino

• Видео с эффектом Холла на YouTube
Базовые датчики Холла
• YouTube
• Цепи датчика Холла YouTube

• Веб-мастер
• Хобби-электроника
• Электронная почта

• DRV5013-Q1 Автомобильный датчик Холла с цифровой фиксацией
• DRV5013-Q1 Датчик Холла Магнитное управление

• Цепи компаратора:
• Учебное пособие по теории компараторов
• Гистерезис компаратора и триггеры Шмитта
• Информация и схемы компаратора напряжения
• Анализ цепей оконного компаратора
• Фотодиодные схемы Работа и использование
• Руководство по схемам фотодиодных операционных усилителей
• YouTube:
• Фотодиоды и как они работают
• Схемы фотодиодных операционных усилителей
• Использование драйверов фотогальванических МОП-транзисторов
• YouTube:
• Схема компаратора Введение

Различные изображения.

• Allegro 3141-3144 Переключатель на эффекте Холла
• Allegro A1130-32 Двухпроводные однополярные вертикальные переключатели на эффекте Холла
• Allegro A1301 Ратиометрический датчик Холла
• Двухканальная двухканальная защелка на эффекте Холла Allegro A1262 1
• Allegro A1262 2D Двухканальная защелка на эффекте Холла 2
• Honeywell SS466A Защелка с эффектом Холла
• Соединения Защелка Холла серии SS400
• Allegro APS12170 Двухпроводная защелка с эффектом Холла
• Allegro APS12170 Электрические соединения.

Датчики Холла в электромобилях
Melexis MLX Блок-схема аналогового датчика Холла
Melexis MLX ИС аналогового высокоскоростного датчика тока от ±15 до ±450 мТл
Melexis MLX Блок-схема
Melexis MLX92215 3-проводная защелка на эффекте Холла Диапазон от 2,7 В до 24 В
Melexis MLX92251 Двойная защелка на эффекте Холла с определением скорости и направления
Melexis MLX92251 Блок-схема
Интеллектуальный датчик Холла AMS с 4 пластинами Холла

• Быстрая навигация на этом веб-сайте:
• Базовое обучение электронике и проекты
• Основные проекты твердотельных компонентов
• Проекты микроконтроллеров Arduino
• Электроника Raspberry Pi, Программирование

• Спец. листов все формат PDF:
• UGN3013 Датчик Холла (файл PDF)
• TL173C 12-вольтовый ратиометрический датчик Холла
• UGN3503 5-вольтовый ратиометрический датчик Холла
• Защелка Холла Honeywell SS466

Веб-сайт Copyright Lewis Loflin, Все права защищены.
Если вы используете этот материал на другом сайте, предоставьте ссылку на мой сайт.

 

Датчики на эффекте Холла: принцип работы, 5 важных применений – Lambda Geeks

Автор Amrit Shawin Physics

Содержание:

• ВВЕДЕНИЕ
• Магнитные датчики
• Сенсоры эффекта зала
• Что является alltage (v
• . Что является приходом (v
• What letge (v
• .
• Коэффициент Холла (R _H )
• Конструкция датчиков Холла
• Обозначение датчика Холла
• Обозначение датчика Холла
• Принцип работы датчиков Холла 20011 Hall Effect experiment
• Analog and Digital Hall Effect Sensor
• Type of Hall Effect Sensors
• Applications of Hall Effect Sensors

Magnetic Sensors

Magnetic sensors are устройства, способные обнаруживать и анализировать магнитные поля, создаваемые магнитом или током. Их можно использовать для различных приложений, таких как определение изменения положения и угла магнитного поля, определение изменения силы или направления приложенного магнитного поля и т. д.

Существуют различные типы магнитных датчиков, таких как датчик Холла (переключатели Холла, линейные датчики Холла и т. д.), используемые для обнаружения изменения напряженности магнитного поля, магниторезистивный датчик, используемый для обнаружения изменения направления. магнитного поля, датчики угла, используемые для обнаружения изменения угла магнитного поля, трехмерные датчики Холла, а также магнитные датчики скорости. Датчики Холла используются в широком спектре приложений, таких как датчик приближения, измерение положения и скорости и т. д. Они даже используются в компьютерных принтерах, пневматических цилиндрах, компьютерных клавиатурах и т. д.

Магнитные датчики, как правило, представляют собой твердотельные устройства, которые в настоящее время пользуются большим спросом из-за их высокой точности, бесконтактной работы, сравнительно низких затрат на техническое обслуживание, компактного дизайна и т. д. В настоящее время магнитные датчики без сердечника предназначены для различных целей. Доступны различные виды промышленного применения, например, герметичные устройства на эффекте Холла водонепроницаемы и изготовлены таким образом, чтобы противостоять любой вибрации.

Магнитные датчики широко используются в автомобильных системах, особенно для анализа положения автомобильных сидений, ремней безопасности и управления системой подушек безопасности, а также для определения скорости вращения колес для антиблокировочной тормозной системы (АБС).

Датчики Холла

Датчики Холла представляют собой магнитные датчики, выходной сигнал которых зависит от магнитного поля или плотности магнитного потока вокруг магнитного датчика.

• Слово «Холл» произошло от доктора Эдвина Холла, который впервые открыл эффект Холла.
• Если есть внешнее магнитное поле, вертикальное к объекту, через который проходит ток, электродвижущая сила будет генерироваться в направлении, перпендикулярном магнитному полю и току.

Датчик Холла Устройство 1880

Что такое напряжение Холла (В _H )?

Если к магнитному датчику приложено внешнее магнитное поле, он активируется. Выходное напряжение датчика Холла пропорционально силе проходящего магнитного поля. После превышения внешним полем определенного порога плотности магнитного потока генерируется выходное напряжение, известное как напряжение Холла (В _Н ) .

Коэффициент Холла (R _H )

Величина разности потенциалов на единицу толщины металлической полосы при эффекте Холла, распределенная произведением напряженности магнитного поля и плотности продольного тока.

Единицы коэффициента Холла R _H обычно передаются как м ³ /C или Ω·см/G .

Конструкция датчиков Холла:

Конструкция датчика Холла

Датчики Холла обычно состоят из прямоугольного куска полупроводника, такого как индий антимонит (InSb) или арсенид галлия (GaAs), известный как датчик Холла, установленный на

9

9 алюминиевая пластина и полностью закрыта внутри головки зонда. Рукоятка зонда из немагнитного материала соединена с головкой зонда так, что плоскость прямоугольной пластины полупроводника перпендикулярна рукоятке зонда.

При срабатывании устройства через полупроводник протекает непрерывный ток. Если линии внешнего магнитного поля расположены под прямым углом к ​​головке зонда, так что линии поля проходят под прямым углом через датчик зонда, возникает напряжение, известное как напряжение «эффекта Холла», и устройство обеспечивает показание. плотности магнитного потока (В) внешнего поля.

Символ датчика Холла: Символ датчика Холла, изображение предоставлено Grahamatwp из английской Википедии, общий символ датчика Холла, CC BY-SA 3.0

Что такое датчик Холла?

Принцип работы датчиков Холла

• Датчик Холла в основном работает за счет действия силы Лоренца (это сила, испытываемая заряженной частицей из-за электрического поля или магнитного поля, т. е. электромагнитное поле).

• При наличии существующего внешнего магнитного поля достаточной величины электроны в пластине полупроводника отклоняются к одному краю пластины, т.е. дырки и электроны смещаются в любую сторону пластины под действием силы Лоренца воздействуя на них.

• Для этого одна сторона полупроводника заряжена отрицательно, а противоположная сторона оказывается заряженной положительно. Это создает градиент напряжения на двух противоположных сторонах прямоугольной пластины из-за накопления противоположных зарядов на этих двух сторонах. Это напряжение известно как напряжение Холла (V _H ), а эффект генерации этого измеримого напряжения Холла с помощью внешнего магнитного поля известен как эффект Холла.

• Для создания разности потенциалов, при которой создается измеримое напряжение, линии внешнего магнитного поля должны располагаться под прямым углом к ​​плоскости, в которой через пластину протекает ток. Кроме того, для работы датчиков Холла необходимо обеспечить правильную полярность.

Преобразователь на эффекте Холла Рабочий

• По мере того, как электроны и дырки смещаются друг от друга, создается градиент потенциала, и расстояние увеличивается до тех пор, пока сила электрического поля не уравновесит силу, создаваемую магнитным полем. Когда обе силы уравновешивают друг друга, ток не меняется, и было рассчитано напряжение Холла, обнаруженное в этой точке и исходя из этой плотности магнитного потока (B).

• Если выходное напряжение линейно зависит от плотности магнитного потока, то это называется датчиками с линейным эффектом Холла, а если наблюдается резкое снижение выходного напряжения при различной плотности магнитного потока, то это называется пороговым эффектом Холла датчик.

• Мы слышали об индуктивных датчиках, которые реагируют на изменение магнитного поля, поскольку оно индуцирует ток в катушке провода и, следовательно, генерирует напряжение на его выходе. Поэтому индуктивные датчики могут обнаруживать только статические (неизменяющиеся) магнитные поля, тогда как датчики на эффекте Холла могут обнаруживать как изменяющиеся, так и неизменяющиеся магнитные поля.

• Датчик Холла может предоставить информацию о типе магнитного полюса, используемого для генерации напряжения, а также о величине плотности внешнего магнитного потока (B). Используя группу датчиков, мы можем найти относительное положение используемого внешнего магнита.

• Выходное напряжение датчика Холла, как правило, имеет довольно небольшую величину, порядка нескольких микровольт, даже когда на датчик воздействует сильное внешнее магнитное поле. Следовательно, большинство коммерчески доступных датчиков Холла имеют встроенный усилитель постоянного тока и регуляторы напряжения для повышения чувствительности датчика и величины выходного напряжения.

Эксперимент на эффекте Холла Датчик тока на эффекте Холла с обратной связью
Изображение предоставлено: Dracheschreck, Датчик тока на эффекте Холла с замкнутым контуром, CC BY-SA 3. 0

Аналоговый и цифровой датчик Холла

Выход датчика Холла может быть линейным (аналоговым) или цифровым. Выход линейного датчика Холла прямо пропорционален внешнему магнитному полю, т.е. плотности магнитного потока, проходящего через датчик, а выход берется с выхода дифференциального ОУ. Линейные (аналоговые) датчики на эффекте Холла имеют постоянное выходное напряжение, которое изменяется в зависимости от изменения силы внешнего магнитного поля.

Формула датчика эффектов зала:

Выход датчика эффекта линейного зала может быть выражена:

, где,

• V _H — allltage
• V _H — allltage
• 11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111119те. _H  – коэффициент Холла
• I – ток, протекающий через датчик (полупроводниковую пластину)
• t – толщина датчика
• B – плотность внешнего магнитного потока. выходное напряжение. В этом случае, только когда напряженность внешнего поля выше определенного значения в устройстве, устройство переключается в состояние ВКЛ из состояния ВЫКЛ.
  Тип датчика Холла:

  В зависимости от типа внешнего магнитного полюса, необходимого для их работы, датчики Холла бывают двух типов.

  1. Биполярный
  2. Однополярный

  Двумя наиболее распространенными конфигурациями датчиков Холла, использующих один магнит, являются лобовое обнаружение и боковое обнаружение. При боковом обнаружении необходимо перемещать магнит в боковом направлении перед лицевой стороной элемента на эффекте Холла. При лобовом обнаружении магнит движется к элементу холла и от него перпендикулярно плоскости элемента.

  Датчик эффекта зала Используется в вентиляторе двигателя
  Кредит изображения : ð¤ð¸ðгда латью. Анти работающие в режиме вкл/выкл, т. е. имеющие цифровой выход, обнаружение наличия магнитных материалов является одним из важных промышленных применений датчиков Холла.
• Трансформаторы постоянного тока: Датчик Холла используется для измерения магнитного потока постоянного тока, что позволяет рассчитать постоянный ток.
• Переключатель клавиатуры: для некоторых компьютерных клавиатур используются переключатели на эффекте Холла. Но из-за сравнительно высокой стоимости он ограничен аэрокосмической и военной сферой из-за их высокой надежности.
• Индикатор уровня топлива: Датчик Холла определяет положение плавающего элемента с помощью определения положения и используется в качестве автомобильного индикатора уровня топлива.
• Электрическая беговая дорожка: датчики Холла используются здесь для датчиков скорости, а также для аварийной остановки при случайном падении. Пояс пользователя на беговой дорожке прикреплен к шнуру, который, в свою очередь, прикреплен к магниту.

  No related posts.