Датчик холла в авто: Датчик Холла: принцип работы, типы, применение, как проверить

Датчик Холла: устройство и принцип работы

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

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

В основу одного из таких датчиков лёг эффект Холла, заключающийся в появлении поперечной разницы потенциалов на кристалле полупроводника, вдоль которого течёт ток.

Образуется она только при помещении кристалла в магнитное поле, всё прочее пластину легированного кремния не поляризует. Это напряжение и подлежит фиксации, означая, что датчик попал в зону действия магнитного поля.

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

Устройство и принцип действия датчика

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

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

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

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

Датчик Холла в системе зажигания карбюраторного двигателя

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

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

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

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

В качестве датчика положение коленчатого вала (ДПКВ)

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

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

Выдача сигналов о положении распределительного вала

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

Вообще, системы впрыска могут быть самыми различными:

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

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

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

Как проверяют ДХ при возникновении подозрений

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

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

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

Датчики холла в автомобиле

Уникальный магнитоэлектрический датчик получил свое имя от известного физика, который в 1879 году открыл важное гальваномагнитное явление. Звали его Э. Холл, потому и датчик назвали «Датчик Холла». Еще в начале 70-х годов в зарубежье уже довольно широко применялись бесконтактные клавишные переключатели за основу которых был взят принцип Холла.  

К достоинствам данного переключателя можно отнести долговечность и высокую надежность, а также небольшие размеры. Недостатком датчиков Холла является высокая стоимость и постоянное потребление электроэнергии. Недостатки можно считать не весомыми, ведь датчик, физика Холла, прекрасно зарекомендовал себя и получил широкое применение и большую популярность. 

Если воздействовать магнитным полем на полупроводник, по которому протекает ток, то в нем появляется ЭДС Холла (поперечная резкость потенциалов). Появившаяся поперечная ЭДС сможет иметь напряжение всего на 3 В. меньше, чем напряжение самого питания. Переезд на японских автомобилях стал более комфортным с появлением этого датчика. 

Для примера можно взять полупроводниковую пластинку 5х5 мм. Пропускаем ток по пластинке двумя параллельными сторонами и одновременно с этим подносим постоянной магнит, затем подсоединяем провода к двум оставшимся сторонам квадрата. В результате получается генератор Холла. Для получения импульсного генератора Холла нужно поместить между полупроводниками и магнитом перемещающийся экран. 

Датчик Холла построен по принципу щелевой конструкции. С одной стороны щели находится постоянный магнит, а с другой полупроводник, по которому идет ток при включенном зажигании. В щели датчика находится еще и цилиндрический стальной экран, имеющий прорези. Магнитный поток способен воздействовать на полупроводник с током, который протекает по нему. Происходит это тогда, когда экран вращается, а его прорези проникают в щели датчика. После всего этого, управляющие импульсы датчика Холла попадают в коммутатор, где происходит преобразование в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. Датчик Холла пригодится, если нужна перевозка груза, это просто и удобно. 

Осуществлять проверку датчика Холла лучше всего заменив его на заведомо рабочий, но также можно попробовать воспользоваться самым обычным вольтметром. Вольтметр у исправно работающего датчика Холла должен быть подключен к выходу датчика и включен на измерение постоянного напряжения. В этом случае датчик-распределитель по мере вращения вала должен показывать движения от 0,4, до отметки, отличающейся от обычного напряжения питания не больше чем на 3 В.

Датчик помещается напрямик на статор двигателя авто и используется в качестве ДПР. Датчик положения ротора выполняет взаимосвязь по определению положения ротора, дополнительно несет функцию, словно коллектор в коллекторном ДПТ.

5 последних статей

Что в машине нужно поменять сразу после покупки? Какие расходники лучше сразу купить?
Эффективная работа системы охлаждения двигателя продлит срок службы автомобиля
Подведен итог 5-го Уральского форума
Причины падения мощности и приемистости турбированных двигателей
Ломаные шатуны. Брак производителя или техническая хитрость?

Датчик Холла на ВАЗ 2108: принцип действия, замена

Электронная система зажигания, установленная в автомобилях ВАЗ 2108-09, по своему принципу работы является переходным вариантом от кулачковой контактной системы к полностью электронному зажиганию, в котором отсутствуют движущиеся механические детали. По своим рабочим характеристикам такая схема зажигания тоже находится посередине между старой и новой системами, обладая своими, присущими только ей недостатками. Эти недостатки несколько влияют на надежность работы зажигания, нужно периодически обращать внимание на то, в каком состоянии находится коммутатор и датчик Холла ВАЗ восьмой и девятой моделей.

Вернуться к оглавлению

Описание принципа действия датчика

Система электронного зажигания «восьмерки» состоит из таких элементов, как:

1. Главный распределитель системы зажигания, в котором установлен фотоэлектрический датчик, фиксирующий положение распределительного вала (датчик Холла).
2. Катушка высокого напряжения.
3. Электронный блок управления — коммутатор.
4. Провода высокого напряжения.

Катушка высокого напряжения имеет две обмотки. Первичная включена в цепь с аккумуляторной батареей через коммутатор, реле и замок зажигания, при этом цепь постоянно замкнута. Когда в одном из цилиндров приближается момент зажигания и поршень находится близко к верхней мертвой точке, датчик Холла, установленный на одной оси с распределительным валом, фиксирует этот момент и сигнализирует о нем на коммутатор. Следует оговориться, что в более современных схемах эту функцию выполняет датчик положения коленвала.

В современных схемах датчик положения коленвала выполняет функцию датчика холла

Коммутатор, получив импульс, разрывает цепь первичной обмотки катушки. При этом во вторичной обмотке, которая имеет гораздо большее количество витков, чем первичная, генерируется электромагнитный импульс высокого напряжения. Он подается снова в распределитель зажигания через один провод высокого напряжения, попадая на центральный контакт бегунка. Последний передает импульс на один из четырех цилиндров, в котором требуется поджечь топливную смесь. После прохождения цикла коммутатор восстанавливает цепь первичной обмотки катушки и дожидается следующего сигнала от датчика Холла.

Как можно понять из принципа работы схемы, фотоэлектрический регистратор Холла ВАЗ 2108 является ключевым элементом схемы, без его нормальной работы искрового разряда на свечах зажигания не будет. Поэтому в случае такой неисправности автомобиля, как исчезновение искры, нужно сразу же проверять работу двух элементов: коммутатора и фотоэлектрического датчика. В первых «восьмерках» и «девятках» чаще всего выходил из строя именно коммутатор по причине несовершенной конструкции.

Поскольку впоследствии эта проблема была устранена, то главной причиной отказа системы зажигания обычно является неисправность регистратора. Последний не поддается ремонту, и в случае некорректной работы необходима замена датчика Холла.

Вернуться к оглавлению

Как поменять неисправный элемент?

Датчик холла в разобранном виде

Данная операция достаточно проста, инструментов требуется минимум: две отвертки (плоская и крестовая) и круглогубцы. Замена датчика Холла производится при снятом распределителе, его придется полностью разобрать, а делать это на автомобиле проблематично. Порядок проведения работ следующий:

1. Открутить и снять с распределителя крышку с проводами высокого напряжения и убрать их в сторону.
2. Вытащить резиновую заглушку из смотрового окошка маховика двигателя, поворачивая коленчатый вал ключом, совместить отметку на маховике с прорезью. При этом бегунок трамблера будет повернут в сторону контакта первого цилиндра на его крышке. Затем открутить болты крепления распределителя, отсоединить разъем и снять его с двигателя.
3. Снять бегунок с вала, это делается вручную с небольшим усилием, после чего удалить круглый пластмассовый пыльник.
4. Разъем, к которому присоединяются внешние провода, откручивается плоской отверткой, после чего он вынимается из своего гнезда. Теперь можно открутить и металлическую пластину, которая крепится двумя винтами.
5. Далее нужно отсоединить вакуумный корректор. В проеме около пластины видна его тяга, которая зафиксирована стопорным шплинтом. Последний удаляют круглогубцами, корпус корректора откручивают и отсоединяют его от трамблера.
6. Металлический зажим, который держит проводки внутри трамблера, нужно аккуратно разогнуть, чтобы можно было эти провода извлечь. Теперь ничего не мешает вытащить саму пластину вместе с проводами, которая была откручена ранее. Именно с другой стороны этой пластины установлен на двух винтах датчик Холла. Его следует открутить плоской отверткой и вместо него поставить новый.
7. Сборка производится в обратном порядке. При установке на свое место распределителя зажигания следует убедиться, что бегунок повернут своим контактом в сторону первого цилиндра, после чего трамблер можно прикручивать. В конце поставить крышку и запустить двигатель. На этом замена датчика Холла на «восьмерке» закончена.

Если все сделано правильно, проблем с пуском мотора не возникнет. В случае когда двигатель не запускается, нужно еще раз проверить совпадение меток и правильную установку распределителя зажигания: возможно, вы перепутали цилиндры и поставили бегунок не в ту сторону. При этом не забудьте поставить в смотровое окошко на двигателе резиновую заглушку, чтоб через него на маховик не попадала грязь.

Стоимость фотоэлектрического датчика Холла невелика.

Поэтому владельцам «восьмерок» и «девяток» с такой системой зажигания рекомендуется возить его с собой, поскольку этот элемент может выйти из строя в самый неподходящий момент.

Что такое датчик холла в автомобиле

Современные автомобили нашпигованы большим количеством датчиков. Эти приборы отправляют огромный массив информации ежесекундно на бортовой электронный блок управления. На основании полученной и обработанной информации компьютер отдает команды исполнительным устройствам.

Чтобы не случались сбои в работе оборудования, важно поддерживать работоспособность контролирующей системы и ее элементов. Своевременная диагностика помогает выявить возможные сбои или неполадки. Также необходимо знать, где располагается такое оборудование, что собой представляет и как работает, например, что такое датчик Холла в автомобиле.

Расположение и функционал

Известный американский физик, занимавшийся разработками во второй половине 19-го века, дал свое имя одному из электроприборов в машине. Эдвин Холл изучал поведение полупроводников, которые вступали во взаимодействие с магнитным полем. Понять, как работает датчик Холла, что это, и на чем основан его принцип действия, помогает наглядный пример.

Плоскую пластину полупроводника располагают в области влияния магнитного поля. После того как на данный элемент от внешнего источника поступает напряжение, то ток начинает смещаться из-за влияния линий поля на какой-то из концов пластины. Таким образом формируется разница потенциалов. Именно ее изменения и фиксируются прибором.

Принцип действия датчика Холла востребован в бесконтактных системах зажигания. ДХ представляет собой контрольный прибор, который применяется для фиксации изменений в магнитном поле за счет изменения выходного напряжения двигателя.

На прорезях металлического экрана формируется магнитное поле, что провоцирует создание в полупроводниковой пластине напряжения. Такие прорези во время работы чередуются, появляющиеся импульсы получают невысокое напряжение. В результате импульсный датчик выполняет функции прибора, формирующего специальные маловольтные электроимпульсы.

Важно знать, что выход из строя датчика Холла спровоцирует сбои в работе инжекторной системы.

Чтобы понять, для чего нужен датчик Холла в машине, нужно знать его функции. Прибор имеет возможность осуществлять такие задачи:

• передача текущих командных сигналов;
• мониторинг актуальной скорости;
• переключение некоторых контактов.

Система демонстрирует функционал аналоговых преобразователей. С помощью такого аппарата при сбоях в работе ДВС удастся замерить силу тока, не прерывая цепь. Это помогает в том случае, когда машина глохнет.

Способы проверки датчика

Необходимо знать, за что отвечает датчик Холла. У прибора достаточно широкие возможности. Его используют как в бензиновых моторах, так и в дизельных двигателях. Чаще всего возможности ДХ применяют в таких ситуациях:

• в трамблере бензинового ДВС;
• при мониторинге вращения коленвала, для вывода значений на приборную доску;
• дизели используют электроприбор для выявления положения коленвала и последующей синхронизации работы форсунок;
• найти прибор удастся в системах АБС;
• задействован в некоторых коробках «автоматах».

При выходе из строя датчика определить поломку без диагностического оборудования вряд ли удастся. Можно лишь заметить явные механические поломки или повреждения, сигнализирующие об обрыве электроцепи.

Детальная проверка осуществляется при помощи осциллографов. На экране будет отражаться список потенциальных неисправностей.

Необходимость в проверке зачастую возникает после выявления косвенных негативных признаков, к которым относятся проблемы с запуском двигателя. Он может туго запускаться либо полностью перестанет реагировать на действия автомобилиста. Также при выходе из строя ДХ в моторе на холостых оборотах проявляются рывки, перебои или слышны «плавающие» обороты.

Стоит присмотреться к поведению автомобиля на больших оборотах. Сбои проявляются в нестабильной подаче мощности, отчего авто «дергается». В некоторых случаях ДВС беспричинно глохнет.

Одним из наиболее простых вариантов проверки работоспособности датчика является вариант замены его на аналогичный с другой машины, но гарантированно работающий прибор. Когда проблема ушла, то высока вероятность в поломке именно этого узла.

Если нет возможности обмена, то воспользуйтесь мультитестером. Потребуется его переключить в режим вольтметра. При мониторинге напряжения значение на выходе должно быть в интервале 0,4–11 В. Когда отсутствует возможность проверки мультиметром, то обычно проводят мониторинг следующим образом:

• подключаем свечу к выводу проводки катушки;
• наводим контакт отрицательной клеммы АКБ с резьбой свечи;
• демонтируем каретку с датчиком и соединяем разъем;
• запускаем зажигание автомобиля и проводим наконечником хорошо изолированной отвертки около датчика.

При выявлении искры после таких мероприятий можно быть уверенным в работоспособности датчика. В противном случае он нуждается в замене.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

мир электроники — Датчик Холла

Электронные компоненты 

материалы в категории

Что такое датчик Холла и как он работает

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

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

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

Область применения Датчиков Холла

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

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

Примеры практического применение датчика Холла

В автомобильных системах зажигания.  

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

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

Как проверить датчик Холла

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

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

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

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

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

ИС магнитных датчиков для автомобильной промышленности ABLIC Inc., которые представляют собой ИС с эффектом Холла, реализующие высокоточную магнитную чувствительность, позволяют однополярное или биполярное обнаружение с высоким выдерживаемым напряжением и высокой температурой эксплуатации и лучше всего подходят для автомобильных приложений.

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

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

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

1.

Высокоточная магнитная чувствительность позволяет определять положение и вращение с меньшим разбросом

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

ИС с защелкой на эффекте Холла

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

Дайджест анимации (Продолжительность: 1:43)

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

2. S-57P1 представляет собой автомобильную биполярную ИС с защелкой на эффекте Холла, которая работает при 150 ° C и обеспечивает высокую чувствительность и высокую точность магнитной чувствительности.

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

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

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

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

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

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

Датчик Холла (HS)

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

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

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

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

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

Проверить датчик Холла осциллографом

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

Фиг.2

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

Фиг.3

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

Фиг.4

Другие возможные повреждения:
— Отсутствие сигнала напряжения или рабочего цикла

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

— Отсутствие сигнала напряжения

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

Датчик Холла

General Motors

Ford

Chrysler

Типичная схема датчика Холла

Во многих современных компьютеризированных системах управления двигателем используются датчики Холла, также называемые переключателями на эффекте Холла, для определения состояния коленчатого вала и двигателя. частота вращения и положение распределительного вала.Эти переключатели различаются по конструкции, но схожи по принципу действия. Основные различия заключаются в напряжениях, при которых они работают, физической конфигурации и расположении на двигателе.
Датчик Холла — это очень точный способ для компьютера (увидеть) точное положение или измерить скорость вращающегося вала. В большинстве конструкций используется заслонка, проходящая через отверстие в датчике. Отверстие имеет магнитное поле, проходящее от постоянного магнита к электронному переключателю. Когда затвор проходит через магнитное поле
, оно прерывается, и компьютер определяет изменение напряжения.Когда заслонка находится в проеме, напряжение падает почти до нуля. Когда заслонка находится вне отверстия, напряжение повышается до заданного уровня. Это напряжение обычно равно напряжению аккумуляторной батареи на двигателях GM, Ford и многих Chrysler. Однако на двигателях Chrysler 3,3 л, 3,8 л и 3,5 л EC посылает источник питания 8 вольт и получает сигнал 5 вольт-0 вольт обратно на выходной провод датчика. В некоторых датчиках Холла для генерации сигнала используется движущийся магнит, прикрепленный к звездочке цепи привода ГРМ (GM) или выемкам на гибкой пластине (Chrysler).У
General Motors, Ford и Chrysler есть двигатели, в которых в одной сборке используются двойные датчики Холла. Chrysler Turbos имеет два отдельных датчика, установленных на основании распределителя с собственными отдельными трехпроводными разъемами. В двигателях GM и Ford используются двойные датчики Холла в одном узле с одним 4-проводным разъемом. Оба этих датчика имеют общий провод питания на 12 В и землю. Два других провода — это выходные провода 12–0 В для двух датчиков. GM также использует отдельные датчики кривошипа и кулачка в сочетании с системой зажигания без распределителя и синхронизацией последовательного впрыска топлива.В автомобилях Ford
в основном используются датчики Холла для подачи сигнала на модуль зажигания на толстой пленке (TFI). Это называется сигналом срабатывания профиля зажигания (PIP) и передается в электронный блок управления (ECA). В системе Ford DIS используется второй датчик (в том же узле) для определения цилиндра номер один. Это называется сигналом идентификации цилиндра (CID).
Chrysler начал использовать датчики Холла с представлением двигателя Omni / Horizon 1.7L еще в 1978 году и продолжал использовать их в более поздних моделях.Датчик располагался в распределителе, а заслонка входила в состав роторного узла. Этот тип работал от цепи 12 В и отправлял сигнал на электронный модуль зажигания или на компьютер контроля искры. Позже, в 80-е годы, компания Chrysler представила систему DIS, а датчики Холла изменили расположение и дизайн. Датчик кривошипа, расположенный в кожухе колокола, считывает частоту вращения двигателя, когда 3 группы по 4 выемки проходят мимо датчика. Датчик кулачка, расположенный на передней крышке, считывает положение кулачка при прохождении выемок на звездочке кулачка.Эти датчики Холла работают от источника питания 8 вольт, а на выходе подается сигнал 5–0 вольт на контроллер двигателя (EC).
Все датчики на эффекте Холла используют для работы три провода. Один провод передает напряжение питания, а второй провод заземляет датчик. Оба питаются от модуля зажигания или компьютера. Третий провод — тумблер. Этот провод является выходом датчика на компьютер. Напряжение повышается, обычно до напряжения питания, и падает почти до нуля при движении заслонки, как объяснялось ранее.Сигнал представляет собой прямоугольную волну и поэтому не требует аналогово-цифрового преобразования для считывания компьютером. Компьютер измеряет время между импульсами и вычисляет число оборотов в минуту в зависимости от требований к топливу и времени.
Проверить датчик на эффекте Холла просто, если вы разбираетесь в них и имеете цифровой вольт-омметр или лабораторный осциллограф. Самая трудная часть теста — это доступ к проводам датчика. Все технические специалисты должны приобрести хороший набор перемычек, чтобы проверить разъемы датчика Холла, не повредив цепь.

Типовая схема датчика Холла

Для правильной работы датчик Холла должен иметь напряжение питания и заземление. Если питание, заземление или сигнальный провод разомкнуты, датчик не может работать. Замыкание на массу провода питания или сигнального провода также устраняет сигнал частоты вращения.

AutoHex (автоматический диагностический сканер) — один из лучших профессиональных инструментов сканирования для автомобилей; Сканер Autohex может эффективно и легко проверять системы автомобиля, обладая множеством мощных функций, которые помогут вам в диагностике и тестировании.

Программирование BMW F серии

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

Магнитные датчики

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

Решения для датчиков

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

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

В приложениях для контроля скорости вала, где нет доступа к шестерне, квадратурные магнитные датчики и мишени для воротников вала могут измерять скорость и направление вращения от приводного вала или вспомогательного вала.

Бесконтактные датчики

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

Применение в автомобильном и тяжелом оборудовании

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

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

Другие автомобильные приложения, в которых используются наши датчики:

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

Датчики для автомобильных клиентов:

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

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

Что такое датчик эффекта Холла и как он работает?

Ⅰ Введение

Эффект Холла — наиболее распространенный метод измерения магнитных полей. Датчики на эффекте Холла широко используются и находят широкое применение в наше время. Например, они используются в автомобилях в качестве датчиков скорости вращения колес и датчиков положения коленчатого или распределительного вала. Их часто используют в качестве переключателей, МЭМС-компасов, датчиков приближения и других приложений.Теперь мы рассмотрим некоторые из этих датчиков, чтобы увидеть, как они работают, но сначала давайте определим эффект Холла.

---

Каталог

---

Ⅱ Что такое эффект Холла

Эксперимент, описывающий эффект Холла , выглядит следующим образом: если у нас есть тонкая проводящая пластина, подобная показанной, и подавать на нее ток, носители заряда будут течь по прямой линии от одной сторона к другой.

Теперь, если мы приложим магнитное поле около пластины, мы можем нарушить прямой поток носителей заряда из-за силы, известной как сила Лоренца.Электроны отклонятся на одну сторону пластины, а положительные дырки — на другую. Это означает, что если мы теперь соединим две другие стороны с помощью измерителя, мы можем получить напряжение, которое можно измерить.

Как упоминалось ранее, эффект получения измеримого напряжения известен как эффект Холла в честь Эдвина Холла, который открыл его в 1879 году.

---

Ⅲ Что такое датчик на эффекте Холла

Датчик на эффекте Холла обнаруживает изменения в силе магнитного поля.Этот датчик открывает широкий спектр возможностей для применения в роботизированных датчиках.

Их можно использовать в таких приложениях, как определение приближения, позиционирования, скорости и тока. Обычно они используются на пневматических цилиндрах, где они используются для передачи положения цилиндра в ПЛК или роботизированный контроллер.

Автомобильная промышленность, персональная электроника и робототехника — это лишь некоторые из отраслей, в которых используются датчики Холла. В зависимости от области применения они имеют некоторые преимущества перед другими датчиками.

Они полностью закрыты, поскольку работают с магнитным полем, что делает их менее уязвимыми для повреждений в грязных или влажных условиях. Они реже, чем механические системы, изнашиваются или искажают показания после большого количества циклов.

Датчики на эффекте Холла

полезны для широкого спектра применений из-за их надежности и долговечности, поскольку для правильной работы им не нужен физический контакт. Они могут обеспечить большую повторяемость и точность, чем механические узлы, потому что они физически не мешают работе оборудования или инструментов.

---

Ⅳ Как работает датчик на эффекте Холла

Чтобы понять, как работает датчик на эффекте Холла, лучше всего начать с основ эффекта Холла. Когда ток течет через проводник в присутствии магнитного поля, электроны отталкиваются магнитным полем к одной стороне проводника.

Эффект Холла можно использовать для измерения электрического тока в проводниках, построенных с учетом определенных параметров. Например, напряжение на плоском металлическом проводнике обнаруживает эффект Холла намного лучше, чем напряжение на примерно единице.

Электроны, движущиеся по проводнику, оттесняются в сторону, когда к плоской пластине прикладывается магнитное поле. Поскольку сумму прогибов можно вычислить, устройство имеет широкий спектр применения.

Плоский проводник используется для расчета магнитной силы в датчике на эффекте Холла. Когда магнит приближается к датчику, датчик обнаруживает его и отправляет информацию контроллеру.

Заряд через пластину смещается в одну сторону, в то время как магнит находится рядом с датчиком, создавая положительный заряд с одной стороны и отрицательный — с другой.Определяется разница напряжений между двумя сторонами пластины, и ее можно использовать для расчета магнитной силы или близости датчика.

---

Ⅴ Типы датчиков Холла

Датчики на эффекте Холла бывают двух основных типов:

5.1 Порог

Когда напряженность поля достигает определенной амплитуды и / или полярности, порог (также известный как цифровой или двухпозиционный) производит постоянное напряжение холла. Существует несколько различных конфигураций пороговых устройств, таких как фиксирующие устройства, которые включаются, когда положительная напряженность поля достигает порогового значения, но выключаются только тогда, когда отрицательное поле такой же напряженности достигает порогового значения, устройства, которые включаются, когда только положительное поле достигает порогового значения. порог, но выключены в противном случае, и устройства, которые включаются, когда положительное или отрицательное поле достигает порога.Пороги также можно запрограммировать на некоторых компьютерах.

5.2 Линейный

Линейный (аналоговый выходной датчик) генерирует напряжение Холла, пропорциональное напряженности магнитного поля вокруг него. Полярность колебаний напряжения определяется направлением окружающего магнитного поля. Когда выразительные движения должны восприниматься как небольшие изменения положения, в музыкальных приложениях чаще используются линейные устройства.

---

Ⅵ Датчик на эффекте Холла Использует

Датчики на эффекте Холла питаются от магнитного поля, и во многих приложениях один постоянный магнит, подключенный к движущемуся валу или устройству, может управлять устройством.Существует множество различных форм движений с обнаружением магнита, включая, среди прочего, «лобовое движение», «вбок», «толкание-толкание» и «толкание-толкание». Для обеспечения оптимальной чувствительности магнитные линии потока всегда должны быть перпендикулярны чувствительной области системы и иметь правильную полярность, независимо от конфигурации.

Магниты с высокой напряженностью поля со значительным изменением напряженности поля для необходимого движения также необходимы для обеспечения линейности. Существует несколько способов обнаружения магнитного поля, и две из наиболее распространенных конфигураций обнаружения с использованием одного магнита показаны ниже: Обнаружение лобового и бокового обнаружения — это два типа обнаружения.

6.1 Лобовое обнаружение

Магнитное поле должно быть перпендикулярно системе обнаружения эффекта Холла и приближаться к датчику прямо к активной поверхности для «лобового обнаружения», как следует из названия. В каком-то смысле это «фронтальный» подход.

Этот прямой подход создает выходной сигнал VH, который в линейных устройствах отражает мощность магнитного поля или плотность магнитного потока как функцию расстояния от датчика Холла.Выходное напряжение увеличивается, когда магнитное поле приближается и, следовательно, становится сильнее, и наоборот.

Положительные и отрицательные магнитные поля также можно различать линейными приборами. Для индикации позиционного обнаружения можно сделать так, чтобы нелинейные устройства запускали выход «ВКЛ» на предварительно установленном расстоянии воздушного зазора от магнита.

6.2 Обнаружение сбоку

«Обнаружение сбоку» — вторая конфигурация обнаружения.Это требует перемещения магнита вбок по лицевой стороне элемента с эффектом Холла. Например, подсчет вращающихся магнитов или измерение скорости вращения двигателей, вбок или обнаружение скольжения полезно для обнаружения наличия магнитного поля, когда оно движется по лицевой стороне элемента Холла в пределах фиксированного расстояния воздушного зазора.

Линейное выходное напряжение, представляющее как положительный, так и отрицательный выходной сигнал, может генерироваться в зависимости от направления магнитного поля, когда оно проходит через осевую линию нулевого поля датчика.Это позволяет идентифицировать направленное движение как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

Датчики на эффекте Холла

имеют широкий спектр применения, особенно в качестве датчиков приближения. Там, где к факторам окружающей среды относятся вода, вибрация, грязь или масло, например, в автомобилях, их можно использовать вместо оптических и световых датчиков. Настоящее зондирование также может быть выполнено с помощью инструментов на эффекте Холла.

Круговое электромагнитное поле образуется вокруг проводника, когда через него проходит ток, как мы узнали в предыдущих уроках.Электрические токи в диапазоне от нескольких миллиампер до тысяч ампер можно рассчитать по индуцированному магнитному полю, поместив датчик Холла рядом с проводником без использования больших или дорогих трансформаторов и катушек.

Датчики на эффекте Холла

могут использоваться для обнаружения ферромагнитных материалов, таких как железо и сталь, в дополнение к обнаружению наличия или отсутствия магнитов и магнитных полей, путем размещения небольшого постоянного «смещающего» магнита позади активной области устройства.Любой сдвиг или нарушение этого магнитного поля, вызванное введением железистого материала, может быть обнаружено с чувствительностью до мВ / Г.

В зависимости от типа устройства, цифрового или линейного, существует множество способов подключения датчиков Холла к электрическим и электронным схемам. Использование светоизлучающего диода, как показано ниже, является очень простым и легким в сборке примером.

Датчики на эффекте Холла

можно использовать по-разному из-за различных магнитных перемещений.Как в промышленных, так и в бытовых условиях эти инструменты чаще всего используются для измерения присутствия, положения и близости объектов.

Датчики тока, датчики давления и датчики потока жидкости — все это популярные приложения для датчиков Холла в промышленных и производственных процессах. В трансформаторах тока датчики на эффекте Холла представляют собой недорогой бесконтактный способ измерения магнитного потока постоянного тока.

---

Ⅶ Применение датчика Холла

7.1 Датчик на эффекте Холла в вращающихся приложениях

Датчики скорости работают, подсчитывая количество оборотов вала или диска за заданный промежуток времени. Диск, прикрепленный к валу двигателя, вращается рядом с датчиком Холла и имеет магниты по периметру.

Состояние датчика изменяется по мере движения магнитов через него. На основании этих данных датчик рассчитывает обороты. Например, если диск или вал имеет четыре магнита, датчик может переключать состояния четыре раза за оборот.

Это позволяет датчику измерять частоту вращения на основе известного параметра, согласно которому на один оборот будет приходиться четыре импульса.

Эта технология используется в бесщеточных двигателях постоянного тока для отслеживания скорости и определения положения вала. Это позволяет им работать в определенных диапазонах оборотов, но при этом изменять скорость двигателя в любое время.

Это значительно упрощает управление двигателями. Это также позволяет им контролировать положение вала на двигателе, что делает их гораздо более гибкими в робототехнике, чем двигатели без датчиков Холла.

7.2 Датчик на эффекте Холла для работы с приближениями

На основе магнитного поля датчики на эффекте Холла могут обнаруживать приближение. Если напряженность магнитного поля постоянна и определена, можно определить положение датчика по отношению к магниту.

Когда магнит перемещается в зону его действия, датчик меняет состояние и предупреждает контроллер. Бесконтактные датчики на эффекте Холла можно использовать по-разному. Роботизированные инструменты, роботизированные захваты, пневматика и множество других не роботизированных приложений используют их.

7.3 Использование бесконтактных датчиков на эффекте Холла в робототехнике

Бесконтактные датчики на эффекте Холла также могут использоваться в робототехнике. Они хороши для определения магнитной силы и близости магнита. Датчики на эффекте Холла могут использоваться для удовлетворения различных требований безопасности. Они часто используются в инструментах для подтверждения зажима на управляющее устройство.

Подтверждение зажима блокирует работу ячейки до тех пор, пока все секции не будут полностью зажаты, что позволяет ей функционировать безопасно.Магниты, встроенные в инструмент, которые попадают в диапазон чувствительности датчика Холла при правильном зажиме, обычно требуют подтверждения детали. Роботизированный контроллер или ПЛК знает, что ячейка безопасна для работы, когда все датчики отображают сигнал.

В робототехнике датчики на эффекте Холла чрезвычайно полезны. Для определения изменений в клетке большинство роботизированных клеток используют датчик Холла. Они используются для считывания скорости и положения бесщеточных двигателей постоянного тока. Они используются в пневматических цилиндрах, чтобы определить, выдвинут или втянут цилиндр.

Их также можно использовать для поддержания здоровья персонала, уведомив контролирующий орган о подтверждении зажима инструмента. Без датчиков Холла индустрия робототехники будет совсем другой.

---

Ⅷ Как проверить датчики на эффекте Холла

Датчики положения распредвала и коленчатого вала — это датчики на эффекте Холла, которые управляют положением распредвала и коленчатого вала соответственно. Перед датчиком проходит небольшой магнит. Выходное напряжение увеличивается по мере приближения магнита к датчику.Напряжение падает по мере удаления магнита от датчика. Для оценки положения вала электронный модуль управления отслеживает эти выходные сигналы датчиков. Контроллер ЭСУД может поддерживать точное управление двигателем благодаря датчикам положения распределительного и коленчатого валов, а также другим электрическим датчикам, соленоидам и форсункам. Понимание основ датчиков на эффекте Холла поможет вам правильно протестировать сомнительный датчик.

• Шаг 1

Снимите датчик с блока цилиндров.Удалите масло, грязь или металлическую стружку с наконечника датчика.

• Шаг 2

Изучите схему двигателя, чтобы найти датчик распределительного вала или сигнал коленчатого вала, поступающий в ECM. Сигнальный провод от контроллера ЭСУД должен быть удален. Подключите сигнальный провод к одному концу перемычки. Подключите другой конец перемычки к краю датчика Optimistic. Подключите отрицательный щуп к устойчивому заземлению шасси. При необходимости подключите отрицательный щуп к заземлению шасси с помощью перемычки и зажимов типа «крокодил».

Чтобы проверить напряжение постоянного тока, включите электрический вольтметр. Поверните пусковой переключатель в положение «Вкл.». В идеале напряжение должно быть около 0 вольт. Медленно поверните магнит перпендикулярно передней части датчика. Когда магнит приближается к датчику, напряжение должно расти, а по мере удаления напряжение должно падать. Проблема с датчиком или его подключениями, если напряжение не меняется.

---

Ⅸ FAQ

1. Как работает датчик Холла?

Используя полупроводники (например, кремний), датчики на эффекте Холла работают, измеряя изменяющееся напряжение, когда устройство находится в магнитном поле.Другими словами, как только датчик на эффекте Холла обнаруживает, что теперь он находится в магнитном поле, он может определять положение объектов.

2. Что запускает устройство на эффекте Холла?

Датчики

на эффекте Холла активируются магнитным полем, и во многих приложениях устройством можно управлять с помощью одного постоянного магнита, прикрепленного к движущемуся валу или устройству. Существует много различных типов движений магнита, таких как «лобовое», «вбок», «толкающее-толкающее» или «толкающее-толкающее» и т.д.

3. Для чего нужен датчик Холла?

Датчики

на эффекте Холла обычно используются для измерения скорости вращения колес и валов, например, для определения угла опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания, тахометров и антиблокировочных тормозных систем. Они используются в бесщеточных электродвигателях постоянного тока для определения положения постоянного магнита.

4. В чем принцип эффекта Холла?

Принцип эффекта Холла гласит, что когда токопроводящий проводник или полупроводник помещается в перпендикулярное магнитное поле, напряжение может быть измерено под прямым углом к ​​пути тока.

5. Насколько чувствителен датчик Холла?

Эти логометрические устройства имеют чувствительность 5 мВ / Гс и 2,5 мВ / Гс соответственно, диапазон рабочих температур от -40 ° C до + 150 ° C и температурную компенсацию во всем рабочем диапазоне.

6. В чем разница между датчиком на эффекте Холла и индуктивным датчиком?

Индуктивные датчики обнаруживают металлические предметы, а датчики на эффекте Холла обнаруживают наличие магнитного поля.

7. Каково происхождение эффекта Холла?

История эффекта Холла начинается в 1879 году, когда Эдвин Х. Холл обнаружил, что небольшое поперечное напряжение появляется на тонкой металлической полоске с током в приложенном магнитном поле.

8. Как определить неисправность датчика Холла?

Потеря мощности, громкий шум и ощущение, что двигатель каким-то образом заблокирован, часто являются признаком того, что либо контроллер не работает, либо у вас могут быть проблемы с датчиками холла внутри двигателя.

9. Что находится внутри датчика Холла?

Датчик на эффекте Холла представляет собой тонкую полоску из полупроводникового материала, похожую на микросхему внутри микро- или RAM-устройства. Он работает по принципу электромагнетизма. При перемещении магнита достаточно близко к датчику генерируется небольшое напряжение. Это идет на усилитель, который повышает напряжение до уровня, достаточного для использования другими электронными устройствами.

Лучшим примером является датчик скорости вращения колеса.Небольшой магнит прикреплен к внутренней части автомобильного колеса. Каждый раз, когда магнит проходит мимо датчика, происходит один оборот колеса. Информация передается на блок спидометра и одометра, где отображается водителю.

10. Для чего нужен датчик Холла в автомобиле?

Датчик на эффекте Холла работает с помощью магнитного поля и также может называться датчиком положения кривошипа. Он проверяет положение коленчатого вала двигателя, чтобы зажигались свечи зажигания.Если он плохой, двигатель может заглохнуть и не запустится без сигнала датчика Холла.

Датчики

на эффекте Холла также могут использоваться для определения скорости, расстояния или положения коленчатого вала двигателя и положения распределительного вала. Все датчики на эффекте Холла имеют разную внутреннюю электронику с разными программными измерениями и не являются взаимозаменяемыми.

Альтернативные модели

Часть	Сравнить	Производителей	Категория	Описание
ПроизводительНомер детали: 49FCT3805EPYGI	Сравнить: Текущая часть	Производители: Integrated Device Technology	Категория: Драйверы часов, ФАПЧ	Описание: Тактовый буфер 10Out 20Pin SSOP Tube
ПроизводительНомер детали: IDT49FCT3805EPYI	Сравнить: 49FCT3805EPYGI против IDT49FCT3805EPYI	Производители: Integrated Device Technology	Категория: Драйверы часов, ФАПЧ	Описание: IC CLK BUFFER 1: 5 166 МГц 20SSOP
ПроизводительНомер детали: 49FCT3805EPYGI8	Сравнить: 49FCT3805EPYGI против 49FCT3805EPYGI8	Производители: Integrated Device Technology	Категория: Драйверы часов, ФАПЧ	Описание: Clock Fanout Buffer 10Out 2 1: 5 20Pin SSOP T / R
ПроизводительЧасть #: 49FCT3805EPYI	Сравнить: 49FCT3805EPYGI против 49FCT3805EPYI	Производители: Integrated Device Technology	Категория:	Описание: Clock Fanout Buffer 10-OUT 20-Pin SSOP Tube

Датчик Холла

и его роль в контроллере двигателя

Датчик Холла — широко используемый датчик, который обеспечивает обратную связь по положению ротора с контроллером двигателя.Давайте поймем значение этого датчика в системе управления автомобильным двигателем.

A Система управления двигателем BLDC представляет собой сложную схему, в которой несколько компонентов работают в тандеме, чтобы заставить двигатель двигаться желаемым образом. Эффективность, долговечность и производительность — вот атрибуты, которые больше всего волнуют инженеров при проектировании такой системы.

В то время как магниты и катушки заботятся об электрическом аспекте, микроконтроллер действует как мозг, который управляет двигателем.Но даже самый острый мозг нуждается в сенсорной информации.

Два сенсорных входа, которые здесь имеют большое значение, — это Speed ​​ и Position . Давайте разберемся с ними в контексте коммутации двигателей.

---

Коммутация — это процесс переключения тока в фазах двигателя для облегчения вращения двигателя.

В щеточных двигателях щетки контактируют с коммутатором и переключают ток для движения двигателей.Двигатели BLDC не имеют щеток; таким образом, они должны приводиться в движение электронным способом с помощью системы управления двигателем.

Контроллер двигателя BLDC подает прямоугольные сигналы (напряжение) на магниты ротора и создает магнитное поле, которое приводит в движение двигатель.

---

Важность скорости и положения ротора при коммутации двигателя:

Коммутация в двигателе BLDC — это 6-этапный процесс . Трехфазный H-образный мост используется для создания 6 векторов потока , каждый из которых вызывает вращение двигателя на 60 градусов (что соответствует следующему положению), таким образом совершая полный оборот на 360 градусов.

• Для приведения в движение двигателя контроллер двигателя пропускает ток через обмотку статора. Это создает магнитное поле, которое, в свою очередь, развивает крутящий момент на роторе (постоянный магнит). В результате ротор начинает двигаться.
• Теперь, если ротор приближается к движущемуся магнитному полю, ротор будет иметь тенденцию останавливаться из-за изменения полярности. В этом случае магнитное поле начнет притягивать ротор и останавливать движение. Чтобы этого избежать, система управления двигателем переключает ток, подаваемый на статор, и создается новое магнитное поле, и ротор продолжает свое движение.Таким образом, процесс коммутации сводится к переключению тока в правом экземпляре .
• Понятие скорости и положения появляется в картине, поскольку этот «правильный экземпляр» должен быть обнаружен, когда он прибывает.
• Датчик необходим для обратной связи с системой управления двигателем, указывающей, когда ротор достиг желаемого положения. Если коммутация выполняется быстрее или медленнее, чем скорость ротора, магниты не синхронизируются с магнитным полем статора.Это заставляет ротор вибрировать и останавливаться вместо вращения.
• После одной коммутации необходимо определить положение ротора относительно статора, чтобы можно было инициировать следующую коммутацию. Следовательно, определение местоположения также является важным параметром.

В производстве электродвигателей используется множество типов датчиков, таких как энкодеры, переключатели и потенциометры. Однако наиболее широко используемый и применяемый датчик — датчик Холла .

В следующих разделах мы подробно поговорим о датчике Холла и его роли в системе управления двигателем.

Что такое датчик эффекта Холла?

Датчик на эффекте Холла — это, по сути, преобразователь, основанный на принципе эффекта Холла.

Эффект получения измеримого напряжения, когда проводник или полупроводник с током, текущим в одном направлении, вводится перпендикулярно магнитному полю, называется эффектом Холла.

Проще говоря, напряжение создается на электрическом проводнике, когда к нему прикладывается магнитное поле в направлении, перпендикулярном потоку тока.

Датчик Холла — это твердотельное устройство, которое применяет этот принцип для определения положения, скорости и различных других атрибутов, необходимых для эффективной работы двигателя BLDC.

Увеличенный вид датчика Холла

Через полосу Холла постоянно проходит небольшой ток. Как уже упоминалось, переменное поле от этого магнита ротора будет создавать напряжение на полосе Холла. Затем напряжение подается на цифровую схему (показанную на диаграмме выше), которая, в свою очередь, выдает цифровой сигнал в качестве выхода датчика Холла.

Как работает датчик эффекта Холла в двигателе BLDC

Обычно двигатель BLDC имеет три датчика Холла, установленных на роторе или статоре. Эти датчики Холла расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга, что дает угловое положение от 0 до 360 градусов.

Когда эти датчики Холла входят в контакт с магнитным полем ротора, он генерирует соответствующий цифровой импульс в единицах 1 и 0, как показано на схеме ниже.

За шесть шагов эти датчики Холла могут определять положение двигателя (угол).На диаграмме прямоугольные формы сигналов демонстрируют положительный и отрицательный импульс, генерируемый под соответствующим углом всеми тремя датчиками эффекта Холла — A, B и C.

Соответствующий график также показывает, как одна коммутация завершается за 6 шагов, когда угол достигает 360 градусов.

Следующее объяснение внесет большую ясность.

Когда магнит ротора пересекает один из датчиков, он производит низкий или высокий сигнал в зависимости от того, прошел ли он через северный полюс или южный полюс ротора.Когда ротор пересекает все три датчика, эти датчики переключаются между низким и высоким, таким образом, выявляя положение ротора каждые 60 градусов.

На схеме ниже показан типичный контроллер двигателя BLDC. Три линии, идущие от двигателя к контроллеру, отображают сигнал, посылаемый тремя датчиками Холла.

Датчик на эффекте Холла может различать положительный и отрицательный заряд, движущийся в противоположном направлении. Магнитное поле, обнаруженное датчиком на эффекте Холла, преобразуется в подходящий аналоговый или цифровой сигнал, который может быть считан электронной системой, обычно системой управления двигателем.

Ниже представлена ​​таблица истинности, полученная на основе показаний трех датчиков Холла. Как видите, состояние транзистора H-моста зависит от сигнала, обнаруживаемого датчиком. Стрелка вниз показывает движение по часовой стрелке (CW), а стрелка вверх показывает движение против часовой стрелки (CCW).

Теперь, когда у нас есть таблица истинности и график, угол (положение) и скорость ротора можно легко вычислить.

Преимущества использования датчика Холла в контроллере двигателя BLDC

Датчик Холла
• — это очень простое устройство, состоящее из магнитов, поэтому оно очень экономично для систем управления двигателями.
• По той же причине эти датчики легко внедрить в передовые системы управления двигателями для электромобилей и других автомобильных решений.
• Большинство двигателей BLDC оснащено этими датчиками.
Датчики на эффекте Холла
• в основном невосприимчивы к таким условиям окружающей среды, как влажность, температура, пыль и вибрация.

Завершение

Многое происходит внутри системы управления двигателем BLDC. Есть алгоритм FOC, схемы H-Bridge, эффективная коммутация и многое другое.Среди множества компонентов внутри системы управления двигателем BLDC очень маленький и скромный датчик — датчик эффекта Холла — дает о себе знать.

Будучи экономичными и простыми в использовании, эти датчики сделали новые решения для управления двигателями BLDC более эффективными и удобными в использовании в автомобильной промышленности.

Посмотрите это пространство, чтобы узнать о других таких компонентах, которые играют жизненно важную роль в контроллере двигателя BLDC.

Датчик Холла

в автоматических дверях — Qi Di Da Jie, Nanjing Shi, Jiangsu Sheng, Китай

Ah59E в автоматических дверях

В качестве примера, если бы датчик удара Холла был расположен в дверной раме, а также магнит на двери, датчик имел бы способность определять, когда дверь открыта или закрыта, благодаря наличию магнитного поля.На приведенном ниже изображении показано, как датчик удара Холла идентифицирует магнит:

Все магнитные поля обладают двумя жизненно важными качествами. Во-первых, то, что называется «плотностью потока», которая относится к количеству магнитного потока, проходящего через область системы, а также, во-вторых, все магниты имеют две полярности (северная и южная стойки).

Сигнал результата, который появляется от блока измерения эффекта Холла, представляет собой плотность электромагнитного поля вокруг устройства.Блоки измерения результатов Холла имеют заданный порог, и когда плотность магнитного потока превышает это ограничение, гаджет может обнаруживать электромагнитное поле, создавая выходной сигнал, называемый «напряжением Холла».

Все датчики результатов Холла имеют внутри тонкий кусок полупроводника, который пропускает через себя непрерывный электрический ток для генерации электромагнитного поля. Когда устройство размещается рядом с внешним магнитом, изменение магнитного поля оказывает давление на полупроводниковый материал.Эта сила запускает движение электронов, создавая поддающееся количественной оценке напряжение Холла, а также включая блок измерения удара Холла.

Результирующее напряжение Холла от блока измерения эффекта Холла прямо пропорционально прочности электромагнитного поля, проходящего через полупроводниковый продукт. Как правило, это выходное напряжение довольно мало — всего несколько микровольт — с многочисленными инструментами измерения результатов Холла, состоящими из встроенных усилителей постоянного тока, а также схем логической коммутации, а также регуляторов напряжения, которые помогают улучшить чувствительность (как а, следовательно, и эффективность) устройства.

Наша компания также имеет в продаже ИС Linear Hall, добро пожаловать, чтобы проконсультироваться с нами.

(Ah59E)

.