Как прозвонить датчик холла мультиметром: Как проверить датчик холла с помощью прибора тестера (вольтметра)

4 способа — Ozon Клуб

Чтобы избежать дорогостоящего ремонта, автовладелец должен уметь распознавать неисправности датчика Холла и знать, как проводится его проверка. Рассмотрим, в чём заключается принцип работы устройства, каковы его распространённые поломки и по каким «симптомам» можно определить неисправности.

Быстрова Юлия

21 Апреля

Принцип работы

Датчик Холла – важный элемент в бесконтактном зажигании. Он влияет на работу транспортного средства, делая его эксплуатацию более безопасной и комфортной. Разработчик датчика Холла – американский учёный по имени Эдвин Холл. Впервые мир узнал об устройстве в XIX веке, но его эксплуатацию начали только в 70-е годы XX века. Устройства постепенно внедряли в конструкцию автомобилей, когда производители решили использовать систему зажигания электронного типа вместо контактной.

У датчиков довольно простой принцип работы.

В тот момент, когда происходит вращение распределительного вала мотора, через прорези в корпусе устройств проходят металлические лопасти. В результате с датчиков передаётся электроимпульс на коммутатор. При этом открывается транзистор, а на катушку зажигания подаётся напряжение.

Датчик Холла оснащён тремя контактами, каждый из которых имеет своё предназначение:

• подсоединяет на «массу» (корпус авто)
• подаёт питание от 6-вольтного положительного контакта
• передаёт электроимпульс на коммутатор.

Использование датчиков в электронных цепях зажигания даёт 2 значительных преимущества:

• Полностью отсутствуют контактные группы, которые могут подгорать под влиянием большого тока.
• Система зажигания получает импульсы высокого напряжения.

Датчики Холла в автомобилях могут выполнять и другие функции. Например, при помощи прибора можно увеличить производительность мотора или ускорить работу всех механизмов, систем техники. Как результат – эксплуатация автомобиля будет более безопасной и комфортной.

Типы датчиков

Приборы, работающие на эффекте Холла, делят на 2 типа – цифровые и аналоговые. У них есть некоторые отличия в конструкции и работе.

У цифровых датчиков Холла есть только 2 положения: единица и ноль. Иными словами, их регистр срабатывает в том случае, если возникает магнитное поле определённой величины. В основе таких датчиков лежит устройство под названием «триггер Шмитта». Он также имеет всего 2 положения – 1 и 0.

По типу цифровые датчики Холла разделяют на:

• биполярные – функционируют под влиянием магнитного поля любой полярности
• униполярные – срабатывают под воздействием магнитного поля с положительной полярностью
• омниполярные – не только активируются, а и деактивируются под воздействием любого магнитного поля.

В датчиках Холла аналогового типа контроллеры на выходе выдают бесконечное число сигналов. Принцип их функционирования основан на том, что индукция магнитного поля преобразовывается в напряжение. Такие датчики состоят из усилителя сигнала и контроллера.

Симптомы и причины неисправностей

Сбои в работе датчиков Холла могут проявляться по-разному. Иногда можно выявить проблему без «вскрытия», только по внешним признакам, например:

• двигатель заводится с трудом или вовсе отказывается запускаться
• нестабильность работы мотора вхолостую
•  автомобиль «дёргается» в момент движения на высоких оборотах
• двигатель глохнет без видимых на то причин.

Заметив даже 1 из перечисленных признаков, рекомендуется выполнить проверку датчика на предмет дефектов.

Причин возникновения неисправностей может быть много. К числу самых распространённых факторов относятся:

• Наличие загрязнений. Даже при небольшом количестве грязи автомобиль будет барахлить. Датчики Холла нужно периодически чистить.
• Попадание искры. Требуется проведение проверки клемм и проводки, чтобы определить качество контакта. В случае окисления даже одного вывода цепь будет разорвана. Кроме того, может оборваться или перегнуться провод, что спровоцирует разъединение контакта.
• Пробой высоковольтной проводки в случае её изношенности. Если она располагается возле проводов датчика, риск пробоя высоким напряжением значительно возрастает. Чтобы это произошло, достаточно случайно заехать в глубокую лужу. Также катализатором может стать повышенная влажность воздуха.
•  Сгорание элемента на контактах коммутатора. Это часто происходит при перезарядке генератора АКБ. На контроллер поступает чрезмерная нагрузка, и один или несколько элементов могут сгореть.

В целях безопасности не стоит размещать провода датчиков Холла рядом с проводкой автомобиля. Также нужно снизить вероятность возникновения неисправностей (позволит периодическая замена проводки). Это стоит делать примерно 1 раз в 2-3 года.

Как проверить датчик Холла?

Работоспособность датчиков можно выполнить самостоятельно. Для этого существует несколько простых, но очень точных способов:

• Имитация наличия прибора. Данный метод выявления неисправностей в датчике считается самым быстрым. Он подходит для тех случаев, когда нет искры, но в системе зажигания есть питание. Чтобы проверить датчик, необходимо снять с трамблера трёхштекерную колодку, включить зажигание, замкнуть второй и третий провода выходов. Если при этом возникнет искра на центральном проводе катушки – датчик Холла сломан.
• Проверка мультиметром. Это самый распространённый способ. Мультиметр необходимо переключить в режим измерения напряжения постоянного тока с диапазоном 20 В. Перед проверкой нужно снять чехол с колодки, подключённой к датчику и трамблеру. Мультиметр должен показывать значение, близкое к 12 В.
• Установка заведомо рабочего прибора. Если вы подозреваете, что в датчике присутствуют неисправности, замените его аналогичным исправным прибором. Можно взять взаймы его у знакомого. Если после замены неполадки с автомобилем исчезли, значит, проблема на самом деле крылась в датчике. Придётся его заменить на новый.
• Наличие сопротивления в датчике. Для проверки этого параметра необходимо соорудить прибор из проводков, светодиода и резистора, который обладает сопротивлением 1 кОм. Его подключают к датчику аналогично мильтиметру. Если светодиод загорится, а при повороте вала будет моргать – устройство исправно и в замене не нуждается.

Вне зависимости от модели автомобиля (Audi, ВАЗ 21.09, Volkswagen и т.д.) проверка датчиков осуществляется одинаково.

Процедура замены датчиков

Чтобы понять, как заменить прибор, можно ознакомиться с последовательностью процесса на примере авто ВАЗ 2109.

Данная процедура не представляет сложностей, поэтому справится даже тот, кто недавно обзавёлся собственным транспортом. Алгоритм выглядит следующим образом:

• Снимите трамблер и демонтируйте крышку.
• Совместите метки коленвала и газораспределителя.
• Используя гаечный ключ, отсоедините крепёжные элементы. Важно запомнить в каком положении располагался трамблер. Для этого можно нанести метки.
• При наличии в корпусе стопоров и фиксаторов комплектующие тоже нужно снять.
• Достаньте из трамблера вал, отсоедините клеммы датчика и открутите монтажные болты.
• Аккуратно достаньте прибор.
• Для монтажа нового датчика выполните действия в обратном порядке.

После это нужно проверить автомобиль на работоспособность. С новым датчиком неполадки должны устраниться.

Как правило, датчики Холла не ремонтируют, так как в этом нет смысла. Это даст временный эффект.

Если с заменой или проверкой датчиков у автовладельцев возникают сложности, можно обратиться на СТО. Мастера быстро выполнят необходимые манипуляции и в случае необходимости подберут, установят новый датчик Холла.

как проверить датчик холла.

Как проверить датчик холла, то есть проверить его работоспособность, такой вопрос возникает когда в электронной системе зажигания пропадает искра и нужно убедиться в исправности компонентов. И как проверить работоспособность компонентов системы электронного зажигания и будет описано в этой статье.

Датчик холла ваз.

Изначально эффект холла не использовали на автомобилях. Открытый ещё в 1879 году эффект, который и был назван в честь учёного Э Холла его открывшего, сначала использовали при изучении проводимости электрического тока полупроводниками и металлами. И только в 70-80 годах прошлого века эффект холла начали использовать в специальном датчике, в системах зажигания автомобилей и мотоциклов.

Не секрет даже для новичков, что работа электронной системы зажигания намного эффективнее обычной контактной, так как практически нечему изнашиваться (постоянно обгорающих контактов нет), да и разряд на свече примерно в два раза мощнее (30 киловольт вместо 15-ти).

Работает система примерно так: датчик Хола, при прохождении в его прорези в нужный момент металлической шторки (лепестка) даёт необходимый импульс (скачок тока) на коммутатор, а тот в свою очередь отпирает мощный транзистор и подпёт импульс напряжения на катушку зажигания, которая преобразует низковольтное напряжение в высоковольтное и производит высоковольтный разряд на свечу. Так и появились на наших переднеприводных ВАЗах ( ин на иномарках) датчики холла в электронной системе зажигания.

Всё вроде бы просто, но вот когда эта искра куда то пропадает, то полезно уметь найти виновника неисправности.

Как проверить исправность катушки зажигания и коммутатора (да и датчика тоже) я уже писал, и желающие могут почитать об этом вот тут.

Ну а чтобы проверить датчик Холла, следует воспользоваться обыкновенным тестером (мультиметром) выставленным в режим замера постоянного напряжения (вольтметра) в пределах от 0 до 15 вольт. Можно использовать не тестер, а любой вольтметр, рассчитанный на замер постоянного напряжения от 0 до 15 вольт. Далее подключаем вольтметр (или щупы тестера) как показано на рисунке слева.

Остаётся прокрутить коленвал машины стартером и наблюдать за показанием вольтметра. Если датчик Холла снят с трамблёра машины, то при проверке следует просто провести отвёрткой в прорези датчика, как показано на рисунке.

Если датчик Холла исправен, то при прокручивании стартером или при проведении отвёрткой в прорези, на вольтметре появится скачёк напряжения от нуля до нескольких вольт. А если датчик Холла вышел из строя, то скачка напряжения не будет и датчик следует заменить новым. Вот и вся проверка. Чтобы заменить датчик, следует снять крышку трамблёра и открутив два винта датчика и отсоединив клемму, заменить его.

Кстати, пропажа искры бывает довольно часто при всех исправных компонентах системы зажигания. Просто бывает или клеммы окислились, или просто отошла клема одна от другой. Поэтому прежде чем проверять работоспособность катушки, коммутатора или датчика Холла, проверьте сначала целостность проводов к ним приходящих, а также чистоту и надёжность подсоединённых к ним клемм.

Если после проверки выяснится, что с проводами и с клемами всё в порядке, а искры всё равно нет, только тогда следует проверять работоспособность всех компонентов системы зажигания.

Ну а датчик Холла является самым дешёвым компонентом электронной системы зажигания, стоит примерно 3 — 5$ и поэтому есть смысл купить ещё один датчик и всегда возить его с собой. И хотя выходит из строя датчик Холла очень редко, ввиду его дешевизны и маленьких размеров, запасной датчик всегда должен быть в машине, особенно в дальней поездке.

Ещё как быстро проверить датчик холла можно посмотреть в видеоролике под статьёй.

Вот вроде бы и всё, надеюсь прочитав эту небольшую статью, начинающие водители теперь знают, как проверить датчик Холла и это поможет убедиться в том, что виновником пропажи искры является кто то другой из компонентов системы зажигания, успехов всем.

Проверка датчика Холла 2110

Датчик Холла 2110 является капризным механизмом, определить поломку которого порой бывает сложно даже профессионалам своего дела. Его выход из строя может проявляться по – разному, есть несколько симптомов, которые могут указать на проблему лишь косвенно. Рассмотрим некоторые из них:

• мотор отказывается запускаться;
• обороты «плавают» на холостом ходу;
• когда владелец добавляет оборотов, машина начинает характерно дергаться;
• двигатель глохнет без причины и плохо заводится в дальнейшем.

Эти признаки указывают на необходимость проверить датчик Холла. Один из самых простых способов проверить датчик – установить исправный (желательно новый) и подключить. Если после снятия ваше устройство не работает, пора приобретать новую деталь. Проверить работу датчика можно мультиметром – выставьте на устройстве нужный вам режим измерения напряжения, протестируйте показатели и наблюдайте. Показатели исправного устройства варьируются от 0, 5 до 12 В. Еще один вариант совершить проверку – снять с трамблера колодку и включить зажигание. Взять кусок провода и попробовать замкнуть контакты  2 и 3 на колодке. При появлении искры можно сделать вывод, что датчик не работает.

Датчик холла или по-другому датчик положения распределительного вала является составляющей электронной системы управления двигателем современного инжекторного двигателя, в том числе и ваз-2110.

Как выполнить проверку

1. Снимите распределитель зажигания(трамблер) с автомобиля.
2. Соберите схему, показанную на фото. Напряжение питания должно быть 8–14 В. Вольтметр должен быть с пределом измерения не менее 15 В и внутренним сопротивлением не менее 100 кОм. Медленно поворачивайте валик распределителя зажигания. При этом вольтметр должен показывать резкое изменение напряжения от минимального (не более 0,4 В) до максимального. Максимальное напряжение не должно отличаться от напряжения питания менее чем на 3 В. 

 

Датчик фаз 2110, 21102. Замена датчика фаз Замена приемной трубы глушителя ВАЗ-2110

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Датчик Холла в машине — проверка и замена

Современный автомобиль напичкан электроникой под завязку. Датчики и сканеры считывают массу показателей — от количества оборотов и температуры, до атмосферного давления и уровня СО в отработанных газах.

После этого они передают информацию на электронный блок управления, а дальше — дело техники. Датчик Холла один самых простых в этой компании, тем не менее без него не обходится ни одна современная система зажигания. Как работает, принцип работы, задачи и неисправности датчика Холла быдем выяснять прямо сейчас.

Как работает датчик Холла в автомобиле

При вращении вала мотора его лопасти проходят через прорези в контакте датчика и наводят ток. Далее в датчике возникает импульс и уходит на коммутирующее устройство, а оттуда на транзистор.

Он подаёт напряжение на индукционную катушку, которая преобразует ток в высоковольтный с последующей подачей его на свечу. Всего у датчика 3 контакта, замыкание на массу, на + и подача сигнала на коммутатор.

Схема датчика Холла, принцип работы

Датчик Холла значительно выгоднее старой контактной схемы с вечно пригорающими контактами и даёт более высокое напряжение, подаваемое на свечу. Кроме того, он повышает надежность системы, точность регулировки углов установки и обеспечивает высокую точность измерений.

Работа современной инжекторной системы питания невозможна без датчика Холла, поскольку именно точность показаний дает возможность ЭБУ рассчитать как время подачи искры, так и время подачи топлива в камеру сгорания.

Признаки неисправности датчика Холла в машине

Поломка этого датчика обычно не имеет внешних признаков и определить это на глаз непросто.

Заподозрить это можно по таким симптомам:

1. Перебои в работе движка на холостом ходу.
2. Плохо или совсем не заводится, глохнет на ходу.
3. Машину “дёргает” на высоких оборотах.

Если есть хотя бы один из этих признаков, то возможно неисправность зажигания в датчике. Чтобы убедится в этом есть несколько проверенных способов.

Проверка исправности датчика Холла без приборов

Самый простой путь это присоединить заведомо исправную деталь и попробовать завести машину. Если с другим датчиком всё в порядке — проблема ясна.

Второй способ. Нужно вытащить колодку датчика с 3 контактами, включить зажигание. Потом законтачить 3 и шестой выход. Если при этом возникнет искра — датчик неисправен.

Ещё одно безинструментальное решение для проверки датчика Холла, выполняем такие действия:

1. К контакту катушки подключается цоколь свечи.
2. Каретка с датчиком снимается.
3. Подключается разъём.

После этого нужно включить зажигание и поводить чем-то металлическим там, где находится датчик. Если на свече проскакивает искра, то датчик исправен.

Как проверить датчик Холла мультиметром

Обычная процедура проверки делается мультиметром. Им замеряют напряжение на выходе, нормальное значение 0.4 – 11 V.

Иногда работоспособность датчика Холла проверяется простой самоделкой. Это светодиод и припаянный к нему резистор с сопротивлением в 1 Ом с 2 проводками.

Это устройство пригодится если ток в системе есть, но отсутствует искра. Для проверки исправности цепи снимается трамблер и отключается штекер, затем к 1 3 третьему контакту датчика подсоединяется вольтметр, и включается зажигание. Если электро цепь в порядке, то показания прибора будут в пределах от 10 до 12 V.

После этого для тестирования собственно датчика вместо вольтметра подключается самоделка со светодиодом. Полюсов там не указано, поэтому если он не загорается нужно повторить подключение в обратном порядке. Если прибор подключен верно — лампочка загорается.

Далее нужно:

1. Проводок с 1 клеммы оставить на месте.
2. С третьей пере подключить на вторую.
3. Затем требуется провернуть распредвал, со стартера или руками.

Теперь нужно посмотреть на лампочку, если она моргает (это означает возникновение импульса и изменение напряжения), то датчик исправен, в противном случае нужна замена.

Как проверить датчик Холла мультиметром — фото

Для примера рассмотрим стандартную операцию: замену датчика зажигания на ВАЗ 2109.

• Сначала демонтируется старый датчик.

• Снимается трамблер с крышкой.

• Совмещаются метки газораспределения и коленвала.
• Ключом отворачивается крепёж.

• Извлекается вал в трамблере.

• Извлекается упорная пластина.

• Теперь датчик Холла можно извлечь.

Новую деталь можно установить обратной последовательностью действий.

Купить датчик Холла. Как правильно выбрать, цены и артикулы

В заключение, рассмотрим варианты самых распространённых датчиков Холла. Какой именно стоит купить, нужно уточнять по VIN – коду машины. Имейте в виду, что запчасти подходящие к определённой марке и модели могут оказаться несовместимы с конкретной модификацией автомобиля.

Что касается стоимости датчиков Холла, то сейчас для ВАЗ датчик зажигания стоит от $3 в рознице, для иномарок средние цены колеблются от $4 до $15. Аналоги обойдутся дешевле и часто ничем кроме маркировки не отличаются от оригинала, даже выпускаются тем же производителем.

Датчик ВАЗ 2108 (Ромб)

артикул: 671.3855: Производство – Пенза. Цена: $3-4 Датчик ВАЗ-2106 с сокетом АЭНК-К Артикул А473.407529.001 Производство: Автоэлектроника Калуга Ширина 2 см Высота 1.5 см Вес 20 гр Совместимость: ВАЗ-2121, 2131 Нива Цена $3.

Датчик Холла ВАЗ-2107, 21213 СБ

Артикул: 2107-3706800
Бренд: АвтоВАЗ
Стоимость: $4.
Эти датчики российского производства просты по устройству и установке, работают долго и не требуют особой профилактики.

Датчик Холла DAEWOO Nexia, Lanos

Для мотора 1,5L 8 клапанов Артикул: 0470197 Бренд: GENERAL MOTORS Стоимость: $5,5. Уточняйте применимость по VIN коду. Цены приведены по состоянию на июль 2018 года.

Завершить сегодняшний фото обзор хочу рекомендацией к прочтению интервью мецената и одного из самых богатых людей Украины. Глеб Загорий в своем интервью дает много полезных финансовых советов как изменить свою жизнь и начать жить по настоящему.

Как проверить датчики Холла в мотор-колесе?

Датчики Холла – это маленькие электронные устройства, реагирующие на магнитное поле. Именно по ним синхронный двигатель узнает, в каком положении в данный момент времени пребывает ротор, и подает напряжение на определенные фазы. Вот зачем нужны датчики Холла в мотор-колесе – они отвечают за правильное чередование фаз и обеспечивают вращение мотора. Эффект Холла используется при создании датчиков положения, устанавливаемых в редукторных и прямоприводных мотор-колесах электровелосипедов и других видов транспорта.

Кроме мотор-колес, такие элементы (но только другого типа) устанавливаются в ручках газа. Они создают управляющий сигнал для контроллера. Принцип их работы заключается в создании в проводнике с током, находящемся в магнитном поле, поперечной разности потенциалов. Внешне такие датчики представляют собой компактные устройства с 3 выводами – аналоговым или цифровым и 2 выводами питания. От индуктивных датчиков они выгодно отличаются пропорциональностью выходного сигнала магнитному полю, а не скорости его изменения.

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.

Мониторинг работы ручки газа

На ручку газа от контроллера идет 3 провода:

1. «ноль» – черный;
2. питание 5 В – красный;
3. управляющий сигнал, подающийся с ручки газа на контроллер (напряжение меняется в диапазоне 0–4,2 В, в зависимости от угла поворота ручки) – зеленый.

Для проверки работоспособности датчиков Холла в ручке акселератора необходимо измерить вольтметром напряжение на красном проводе. К нему нужно подключить «+» клемму прибора, а к черному проводу – минусовую. Если в исследуемой цепи нет напряжения 5 В, причина неполадок кроется не в ручке газа. Возможно, неисправен контроллер, или на него не поступает питание, или произошел обрыв проводки, идущей от контроллера к ручке акселератора.

Если же вольтметр показывает подачу напряжения на ручку акселератора, но при ее плавном повороте напряжение на зеленом проводе отсутствует, причина неполадок кроется в неисправности, как минимум, одного из датчиков Холла или подходящих к нему проводов. Неисправные элементы подлежат замене.

Проверка датчиков Холла в мотор-колесе

Перед ремонтом мотор-колеса нужно при помощи тестера или вольтметра проверить состояние датчиков Холла. Алгоритм действий таков: подключить тестер или подать напряжение +5 В и, вращая ось мотора, понаблюдать за изменением напряжения на сигнальной ноге. Проще поддаются ремонту моторы с винтами в боковой крышке. Если же крышка имеет резьбу, открутить ее сложнее – понадобятся специальные съемники.

Если при разборке мотора окажется, что обмотки потемнели (сгорели), восстановлению он не подлежит. Если же с обмотками все в порядке, обратите внимание на провода, идущие через ось к 3 миниатюрным датчикам. Обычно они посажены на силиконовый клей в нише, совпадающей по форме с геометрий корпуса датчика.

Замена датчиков Холла

Суть ремонта сводится к замене неисправных датчиков и восстановлению провода (при необходимости). Неисправные датчики нужно заменить – извлечь из паза в статоре, удалить остатки электронного устройства и следы клея, зачистить место монтажа и установить новые элементы. Контакты нужно припаять и изолировать. Для фиксации новых датчиков можно воспользоваться эпоксидной смолой или подходящим клеем. После ремонтных работ остается проверить исправность МК.

На видео наглядно демонстрируется, как работает мотор-колесо с неисправным датчиком Холла, поясняется, как выявить нерабочий датчик и правильно заменить его.

В предыдущей статье блога VoltBikes освещены принципы сборки электроквадроцикла своими руками.

Как проверить датчик холла в ноутбуке

Датчик Холла | Описание, предназначение, виды

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:

[stextbox id=’info’]

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.

[/stextbox]

Как проверить датчик Холла

Давайте рассмотрим работу цифрового биполярного датчика Холла марки SS41. Выглядит наш подопечный вот так:

А вот здесь можно скачать даташит на этот датчик: (нажмите сюда). Итак, на первую ножку подаем плюс, на вторую – минус, а с третьей ножки уже снимаем сигнал логической единицы или нуля.

Для этого давайте соберем простейшую схемку: простой светодиод на 3 Вольта, токоограничительный резистор на 1КилоОм и, конечно же, сам датчик Холла.

Теперь цепляемся к нашей схеме от Блока питания, выставив на нем 5 Вольт. Минус на средний вывод, а плюс – на первый.

У меня под рукой оказался вот такой магнитик:

Чтобы не перепутать полюса, я пометил бумажным ценником один из полюсов магнита. Какой именно – я не знаю, так как не имею компаса, с помощью которого можно было бы узнать северный и южный полюс.

Как только я поднес магнит “красным” полюсом к датчику холла, то у меня светодиод сразу перестал гореть

Переворачиваю магнит другим полюсом и вуаля!

Если магнитик не переворачивать, то есть не менять полюса, то у нас светодиод также останется потухшим, потому как датчик у нас биполярный.

А вот и видео работы

Как вы видите на видео,  мы с помощью магнита управляем датчиком Холла. Датчик Холла выдает нам два состояния сигнала: сигнал есть – единичка, сигнала нет – ноль. То есть светодиод горит – единичка, светодиод потух – ноль. Поэтому датчики Холла с логическими элементами в одном корпусе очень полюбила цифровая электроника. Их можно подцепить к микроконтроллерам и другим логическим элементам.

Применение датчиков Холла

В настоящее время область применения датчиков Холла очень обширна и с каждым годом становится все шире и шире. Вот основные применения:

Применение линейных датчиков Холла

• датчики тока
• тахометры
• датчики вибрации
• детекторы ферромагнетиков
• датчики угла поворота
• бесконтактные потенциометры
• бесколлекторные двигатели постоянного тока
• датчики расхода
• датчики положения

Применение цифровых датчиков Холла

• датчики частоты вращения
• устройства синхронизации
• датчики систем зажигания автомобилей
• датчики положения
• счетчики импульсов
• датчики положения клапанов
• блокировка дверей
• измерители расхода
• бесконтактные реле
• детекторы приближения
• датчики бумаги (в принтерах)

Заключение

Чем же так хороши датчики Холла? Если соблюдать нормальные рабочие значения напряжения и тока, то теоретически  датчика хватит на бесконечное число включений-выключений. Там нет электромеханического контакта, который бы изнашивался, в отличие от геркона  и электромагнитного реле. Используйте на здоровье датчики Холла в своих электронных устройствах.

www.ruselectronic.com

Ремонт ноутбука Toshiba Satellite L755d-11x. Часть 2. Замена датчиков, резисторов, транзисторов и восстановление дорожек

Начало статьи читайте в первой части.

Во второй части инструкции начинаем с восстановления участка цепи.

Для этого нужно выпаять датчик, который отвечает за сигнал открытия/закрытия крышки, и резистор в цепи этого датчика. Резистор отпал сам, значит, он подлежит замене. У датчика одна из ножек отгнила, поэтому нужен более подробный осмотр на предмет возможности восстановить ее.

Прочищаем контактные площадки спиртом и щеточкой.

Потом очищаем место от флюса и проверяем, в каком состоянии находятся дорожки. Для этого можно воспользоваться увеличительным устройством.

Дорожки оказались в нормальном состоянии.

Теперь обращаемся к схеме, чтобы узнать номинал стоявшего резистора. По этим характеристикам подберем новый, заведомо исправный, резистор и запаяем на его место.

На схеме находим необходимые нам элементы по их позиционному обозначению – MR5 и R444.

Данный резистор стоит в цепи сигнала LID591. Данный сигнал является сигналом открытия/закрытия крышки ноутбука. Датчик холла MR5 реагирует на магнитное поле, которое создает магнит, спрятанный в крышке ноутбука.

Обрыв нашего резистора подтяжки R444 может препятствовать тому, чтобы появлялся высокий уровень сигнала на выводе LID591.

Номинал резистора, как мы видим на схеме, составляет 100 кОм. Находим резистор такого же номинала и впаиваем на место старого. Мы, как обычно, воспользуемся платой-донором. Если у вас такой нет, придется покупать резистор.

После установки резистора и датчика не забываем очистить место пайки.

При проверке микроскопом одной из дорожек около светодиодов обнаружили, что она прогнила. Ее придется зачистить чем-нибудь острым, а также флюсом и паяльником.

Перегнившую дорожку восстановим при помощи тонкой проволочной перемычки.

Укладываем проволочку вдоль линии дорожки, соединив рабочие участки дорожки между собой, и минуя поврежденный участок.

Припаиваем концы проволоки, затем очищаем участок пайки от флюса и других остатков.

При ремонте следующего участка также отпал резистор. Значит, снова придется обратиться к схеме. Позиционное обозначение резистора – PR109.

Данный резистор участвует в формировании сигнала S5D. То есть, когда этот резистор отгнил, сигнал S5D стал только низкого логического уровня. Потому что положительное напряжение на данный сигнал подается через этот резистор.

Этот сигнал через перемычку подается на затвор транзистора PQ21. Транзистор коммутирует напряжение +3V_S5.

Это напряжение получается из напряжения +3VCPU при открытии данного транзистора. Чтобы транзистор открылся, на его затвор необходимо подать высокий логический уровень.

Соответственно, транзистор откроется, когда наше напряжение S5D будет высокого логического уровня.

Узнаем, что это за напряжения +3VCPU и +3V_S5. На каком этапе они формируются.

Напряжение +3VCPU – это дежурное напряжение, которое всегда должно присутствовать на плате. Напряжение +3V_S5 появляется позже, когда плата в S5 режим.

Переходим к восстановлению участка платы. Первым делом восстанавливаем прогнивший участок дорожки.

Алгоритм действий знаком: зачищаем острым предметом, смазываем флюсом, проходим паяльником несколько раз, прокладываем между рабочими участками дорожки проволочку в качестве мостика, припаиваем ее, отрезаем лишнее и очищаем участок ремонта.

Затем устанавливаем новый резистор.

Теперь переходим к следующему проблемному участку – резистору R735 и транзистору Q56.

Отпаиваем их. Очищаем контактные площадки.

Затем снова обращаемся к схеме.

Эта цепь отвечает за индикацию подключения адаптера питания. В запуске материнской платы данная цепь не участвует.

Резистор здесь на 1.5 кОм. Найдем новый резистор с такими характеристиками и впаяем его на место старого.

Выпаянный транзистор оказался рабочим, поэтому мы его вернем на родное подготовленное место.

После восстановления не забываем очистить место пайки.

 

Восстановив все видимые повреждения, пробуем подать питание на плату и посмотреть, появится ли реакция на кнопку включения.

В нашем случае реакции на кнопку запуска не появилось. В таком случае откроем последовательность запуска и смотреть, что мешает нормальному старту платы.

Ссылка на видеоинструкцию:

http://www.youtube.com/watch?v=7earGGNh5No

kom-servise.ru

Датчик холла в ноутбуке как проверить

Последние вопросы

Ноутбуки Packard Bell EasyNote TV11HC

EasyNote TV11HC. Суть проблемы — при закрытии крышки перехода в спящий режим не происходит. Но если сверху ещё чуть чуть надавить, то переходит в спящий режим. Можно просто посильнее закрыть крышки — опять же сработает. Думаю, что то не так, либо с датчиком закрытия крышки, либо с магнитом. Подскажите пожалуйста, где его искать?

Мульти Бренд Премиум сервис СПБ 19.09.2017 02:22

Для начала проверте целостность корпуса и петлей, так как при более сильном нажатии всё таки срабатывает.

Ремонт48 Липецк 18.09.2017 22:09

Нужно отрегулировать магнит или дело в деформированном корпусе.

Берёте маленький магнитик и проводите по периметру топ-панели в том месте где гаснет экран и устройство уходит в «сон» там и находится датчик хола как правило находится на левой части топ панели в районе клавиши Shift и Caps Lock (могу ошибаться) как правило перестаёт срабатывать после замены матрици если забыли установить магнит в крышку либо сместили его, ну и конечно же убедитесь, что корпус цел и петли закрываются полностью. (доброго вам времени суток и продолжительной работы вашему устройству)

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 датчик Холла

Давайте рассмотрим работу цифрового биполярного датчика Холла марки SS41. Выглядит наш подопечный вот так:

А вот здесь можно скачать даташит на этот датчик: (нажмите сюда). Итак, на первую ножку подаем плюс, на вторую – минус, а с третьей ножки уже снимаем сигнал логической единицы или нуля.

Для этого давайте соберем простейшую схемку: простой светодиод на 3 Вольта, токоограничительный резистор на 1КилоОм и, конечно же, сам датчик Холла.

Теперь цепляемся к нашей схеме от Блока питания, выставив на нем 5 Вольт. Минус на средний вывод, а плюс – на первый.

У меня под рукой оказался вот такой магнитик:

Чтобы не перепутать полюса, я пометил бумажным ценником один из полюсов магнита. Какой именно – я не знаю, так как не имею компаса, с помощью которого можно было бы узнать северный и южный полюс.

Как только я поднес магнит “красным” полюсом к датчику холла, то у меня светодиод сразу перестал гореть

Переворачиваю магнит другим полюсом и вуаля!

Если магнитик не переворачивать, то есть не менять полюса, то у нас светодиод также останется потухшим, потому как датчик у нас биполярный.

А вот и видео работы

Как вы видите на видео, мы с помощью магнита управляем датчиком Холла. Датчик Холла выдает нам два состояния сигнала: сигнал есть – единичка, сигнала нет – ноль. То есть светодиод горит – единичка, светодиод потух – ноль. Поэтому датчики Холла с логическими элементами в одном корпусе очень полюбила цифровая электроника. Их можно подцепить к микроконтроллерам и другим логическим элементам.

Применение датчиков Холла

В настоящее время область применения датчиков Холла очень обширна и с каждым годом становится все шире и шире. Вот основные применения:

Применение линейных датчиков Холла

• датчики тока
• тахометры
• датчики вибрации
• детекторы ферромагнетиков
• датчики угла поворота
• бесконтактные потенциометры
• бесколлекторные двигатели постоянного тока
• датчики расхода
• датчики положения

Применение цифровых датчиков Холла

• датчики частоты вращения
• устройства синхронизации
• датчики систем зажигания автомобилей
• датчики положения
• счетчики импульсов
• датчики положения клапанов
• блокировка дверей
• измерители расхода
• бесконтактные реле
• детекторы приближения
• датчики бумаги (в принтерах)

Заключение

Чем же так хороши датчики Холла? Если соблюдать нормальные рабочие значения напряжения и тока, то теоретически датчика хватит на бесконечное число включений-выключений. Там нет электромеханического контакта, который бы изнашивался, в отличие от геркона и электромагнитного реле. Используйте на здоровье датчики Холла в своих электронных устройствах.

Начало статьи читайте в первой части.

Во второй части инструкции начинаем с восстановления участка цепи.

Для этого нужно выпаять датчик, который отвечает за сигнал открытия/закрытия крышки, и резистор в цепи этого датчика. Резистор отпал сам, значит, он подлежит замене. У датчика одна из ножек отгнила, поэтому нужен более подробный осмотр на предмет возможности восстановить ее.

Прочищаем контактные площадки спиртом и щеточкой.

Потом очищаем место от флюса и проверяем, в каком состоянии находятся дорожки. Для этого можно воспользоваться увеличительным устройством.

Дорожки оказались в нормальном состоянии.

Теперь обращаемся к схеме, чтобы узнать номинал стоявшего резистора. По этим характеристикам подберем новый, заведомо исправный, резистор и запаяем на его место.

На схеме находим необходимые нам элементы по их позиционному обозначению – MR5 и R444.

Данный резистор стоит в цепи сигнала LID591. Данный сигнал является сигналом открытия/закрытия крышки ноутбука. Датчик холла MR5 реагирует на магнитное поле, которое создает магнит, спрятанный в крышке ноутбука.

Обрыв нашего резистора подтяжки R444 может препятствовать тому, чтобы появлялся высокий уровень сигнала на выводе LID591.

Номинал резистора, как мы видим на схеме, составляет 100 кОм. Находим резистор такого же номинала и впаиваем на место старого. Мы, как обычно, воспользуемся платой-донором. Если у вас такой нет, придется покупать резистор.

После установки резистора и датчика не забываем очистить место пайки.

При проверке микроскопом одной из дорожек около светодиодов обнаружили, что она прогнила. Ее придется зачистить чем-нибудь острым, а также флюсом и паяльником.

Перегнившую дорожку восстановим при помощи тонкой проволочной перемычки.

Укладываем проволочку вдоль линии дорожки, соединив рабочие участки дорожки между собой, и минуя поврежденный участок.

Припаиваем концы проволоки, затем очищаем участок пайки от флюса и других остатков.

При ремонте следующего участка также отпал резистор. Значит, снова придется обратиться к схеме. Позиционное обозначение резистора – PR109.

Данный резистор участвует в формировании сигнала S5D. То есть, когда этот резистор отгнил, сигнал S5D стал только низкого логического уровня. Потому что положительное напряжение на данный сигнал подается через этот резистор.

Этот сигнал через перемычку подается на затвор транзистора PQ21. Транзистор коммутирует напряжение +3V_S5.

Это напряжение получается из напряжения +3VCPU при открытии данного транзистора. Чтобы транзистор открылся, на его затвор необходимо подать высокий логический уровень.

Соответственно, транзистор откроется, когда наше напряжение S5D будет высокого логического уровня.

Узнаем, что это за напряжения +3VCPU и +3V_S5. На каком этапе они формируются.

Напряжение +3VCPU – это дежурное напряжение, которое всегда должно присутствовать на плате. Напряжение +3V_S5 появляется позже, когда плата в S5 режим.

Переходим к восстановлению участка платы. Первым делом восстанавливаем прогнивший участок дорожки.

Алгоритм действий знаком: зачищаем острым предметом, смазываем флюсом, проходим паяльником несколько раз, прокладываем между рабочими участками дорожки проволочку в качестве мостика, припаиваем ее, отрезаем лишнее и очищаем участок ремонта.

Затем устанавливаем новый резистор.

Теперь переходим к следующему проблемному участку – резистору R735 и транзистору Q56.

Отпаиваем их. Очищаем контактные площадки.

Затем снова обращаемся к схеме.

Эта цепь отвечает за индикацию подключения адаптера питания. В запуске материнской платы данная цепь не участвует.

Резистор здесь на 1.5 кОм. Найдем новый резистор с такими характеристиками и впаяем его на место старого.

Выпаянный транзистор оказался рабочим, поэтому мы его вернем на родное подготовленное место.

После восстановления не забываем очистить место пайки.

Восстановив все видимые повреждения, пробуем подать питание на плату и посмотреть, появится ли реакция на кнопку включения.

В нашем случае реакции на кнопку запуска не появилось. В таком случае откроем последовательность запуска и смотреть, что мешает нормальному старту платы.

vmeste-masterim.ru

Датчик холла в ноутбуке как проверить. Ремонт ноутбука Toshiba Satellite L755d-11x. Часть 2. Замена датчиков, резисторов, транзисторов и восстановление дорожек

Как проверить датчик холла

Вопрос: Sony Vaio (VPCSB3V9R mbx-237) не реагирует на кнопку включения

Доброго времени суток!

При подключении зарядки, желтый диод загорается, напруга на батарейку идет. Не включается ни как, аккум+зарядка, просто ли зарядка или один аккум.

В течении нескольких дней перестал включатся, выходил из строя постепенно, день работал, день не включался. Если часто нажимать на включение, то можно поймать момент и ноут включится, правда потом отключится или если система стартанет, то уйдет в спящий режим и от туда, его можно достать только выдергиванием аккумулятора. Кнопки assets и web, так же ноут не включают. С электроникой знаком, но с ноутами не совсем.

Не могу понять с чего начать, не смотря на то, что прочитал пару статей о том, как стартует ноутбук. Нашел пару пробитых транзисторов, но думаю они не влияют на общий ход работы. Один на модуле питания, видимо отключает зарядку, второй идет на сидюк (как раз сидюк не работал).

Докопался до микросхемы SN0608098RHBR, пока непонятно как выявить неисправность. Не вижу последовательности действий. Есть идеи рыть вокруг кнопки включения, но думаю это пальцем в небо… кнопка рабочая.

Если есть возможность, подскажите, что нужно проверить?

За ранее благодарен.

Добавлено через 25 минутСейчас попробую проверить датчик холла.

Ответ: Есть вопрос по 6Pin шлейфу. Доп. плата отключена от материнки, мерим сопротивление на разъеме от земли на доп.плате сопротивление 125 кОм и растет. К доп. плате подключаю питание, мерю 19в на разъеме подключенному к материнке, относительно земли на доп.плате. Все остальные шлейфы отключены.

Добавлено через 5 минут

Сообщение от Compute

ЛБП и осцил есть?

Не лабараторный, но есть БП. Осцила нет. Теперь мерю сопротивления на концах W_F1. Отключены все шлейфы, кроме одного 80ти пинового.

Добавлено через 9 минутЕсли октлючить все шлейфы кроме 6ти пинового, при подключенном питании, 19в есть и без просадки.Теперь предохранитель. Относительно земли на доп плате, смотрю сопротивление. Справа 73 кОма и растет, слева 167 кОм и растет, если смотреть на плату как она на фото выше.

Добавлено через 6 минутуточнение: Справа 80 кОма, слева 164 кОм (емкостное и там и там), если смотреть на плату как она на фото выше.

еще есть два транзистора 6С, один в цепи подзарядки сильно подсевший, другой возле микросхемы PQ725 сгоревший.

forundex.ru

Датчик Холла > Практическая электроника

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?

 

Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил 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, и поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит, знаете что он обнаружил?  Разность потенциалов на гранях А и C!  Или проще сказать, напряжение, измеряемое в Вольтах ;-). Этот эффект и назвали в честь этого ученого.

Как только чухнули эту фишку, стали делать радиоэлементы с этим эффектом. 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. 

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, например, токоизмерительные клещи, не касаясь самого провода, а также приборы, с помощью которых можно замерять напряженность магнитного поля. Датчики холла, используемые в этих приборах называют линейными, так как напряжение Холла прямо пропорционально измеряемым параметрам.

Разработчики на этом не остановились. Как только наступила  эра цифровой элек троники в один корпус вместе с датчиком холла стали помещать различные логические элементы. 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.

Давайте рассмотрим работу цифрового биполярного датчика Холла марки SS41. Выглядит наш подопечный вот так:

А вот здесь можно скачать даташит на этот датчик: (нажмите сюда). Итак, на первую ножку подаем плюс, на вторую — минус, а с третьей ножки уже снимаем сигнал логической единицы или нуля.

Для этого давайте соберем простейшую схемку: простой светодиод на 3 Вольта, токоограничительный резистор на 1КилоОм и, конечно же, сам датчик Холла.

Теперь цепляемся к нашей схеме от Блока питания, выставив на нем 5 Вольт. Минус на средний вывод, а плюс — на первый.

У меня под рукой оказался вот такой магнитик:

Чтобы не перепутать полюса, я пометил бумажным ценником один из полюсов магнита. Какой именно — я не знаю, так как не имею компаса, с помощью которого можно было бы узнать северный и южный полюс.

Как только я поднес магнитик «красным» полюсом к датчику холла, то у меня светодиодик сразу перестал гореть

Переворачиваю магнитик другим полюсом и вуаля!

Если магнитик не переворачивать, то есть не менять полюса, то у нас светодиод также останется потухшим, потому как датчик у нас биполярный.

А вот и видос:

Как вы видите на видео,  мы с помощью магнитика управляем датчиком Холла. Датчик Холла выдает нам два состояния сигнала: сигнал есть — единичка, сигнала нет — ноль. То есть светодиод горит — единичка, светод

avtomotostyle.ru

принцип работы, как проверить своими руками, применение

Электромагнитное устройство, именуемое датчиком Холла (далее ДХ), применяется во многих приборах и механизмах. Но наибольшее применение ему нашлось в автомобилестроении. Практически во всех моделях отечественного автопрома (ВАЗ 2106, 2107, 2108 и т.д.) бесконтактная система зажигания для бензинового двигателя управляется этим датчиком. Соответственно, при его выходе из строя возникают серьезные проблемы с работой двигателя. Чтобы не ошибиться при диагностике, необходимо понимать принцип работы датчика, знать его конструкцию и методы тестирования.

Кратко о принципе работы

В основу принципа действия датчика зажигания положен эффект Холла, получивший свое название в честь американского физика, открывшего это явление в 1879 году. Подав постоянное напряжение на края прямоугольной пластины (А и В на рис. 1) и поместив ее в магнитное поле, Эдвин Холл обнаружил разность потенциалов на двух других краях (С и D).

Рис .1. Демонстрация эффекта Холла

В соответствии с законами электродинамики, сила Лоренца воздействует на носители заряда, что и приводит к разности потенциалов. Величина напряжения U_холла довольно мала, в пределах от 10 мкВ до 100 мВ, она зависит как от силы тока, так и напряженности электромагнитного поля.

До середины прошлого века открытие не находило серьезного технического применения, пока не было налажено производство полупроводниковых элементов на основе кремния, сверхчистого германия, арсенида индия и т.д., обладающих необходимыми свойствами. Это открыло возможности для производства малогабаритных датчиков, позволяющих измерять как напряженность поля, так и силу тока, идущего по проводнику.

Типы и сфера применения

Несмотря на разнообразие элементов, применяющих эффект Холла, условно их можно разделить на два вида:

• Аналоговые, использующие принцип преобразования магнитной индукции в напряжение. То есть, полярность, и величина напряжения напрямую зависят от характеристик магнитного поля. На текущий момент этот тип приборов, в основном, применяется в измерительной технике (например, в качестве, датчиков тока, вибрации, угла поворота). Датчики тока, использующие эффект Холла, могут измерять как переменный, так и постоянный ток
• Цифровые. В отличие от предыдущего типа датчик имеет всего два устойчивых положения, сигнализирующих о наличии или отсутствии магнитного поля. То есть, срабатывание происходит в том случае, когда интенсивность магнитного поля достигла определенной величины. Именно этот тип устройств применяется в автомобильной технике в качестве датчика скорости, фазы, положения распределительного, а также коленчатого вала и т.д.

Следует отметить, что цифровой тип включает в себя следующие подвиды:

• униполярный – срабатывание происходит при определенной силе поля, и после ее снижения датчик переходит в изначальное состояние;
• биполярный – данный тип реагирует на полярность магнитного поля, то есть один полюс производит включение прибора, а противоположный – выключение.

Внешний вид цифрового датчика Холла

Как правило, большинство датчиков представляет собой компонент с тремя выводами, на два из которых подается двух- или однополярное питание, а третий является сигнальным.

Пример использования аналогового элемента

Рассмотрим в качестве примера конструкцию датчика тока ы основе работы которого используется эффект Холла.

Упрощенная схема датчика тока на основе эффекта Холла

Обозначения:

• А – проводник.
• В – незамкнутое магнитопроводное кольцо.
• С – аналоговый датчик Холла.
• D – усилитель сигнала.

Принцип работы такого устройства довольно прост: ток, проходящий по проводнику, создает электромагнитное поле, датчик измеряет его величину и полярность и выдает пропорциональное напряжение U_ДТ, которое поступает на усилитель и далее на индикатор.

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

Проявление неисправности и возможные причины

Нарушения в работе ДХ можно обнаружить по следующим косвенным признакам:

• Происходит резкое увеличение потребления топлива. Это связано с тем, что впрыск топливно-воздушной смеси производится более одного раза за один цикл вращения коленвала.
• Проявление нестабильной работы двигателя. Автомобиль может начать «дергаться», происходит резкое замедление. В некоторых случаях не удается развить скорость более 50-60 км.ч. Двигатель «глохнет» в процессе работы.
• Иногда выход из строя датчика может привести к фиксации коробки передач, без возможности ее переключения (в некоторых моделях импортных авто). Для исправления ситуации требуется перезапуск мотора. При регулярных подобных случаях можно уверенно констатировать выход из строят ДП.
• Нередко поломка может проявиться в виде исчезновения искры зажигания, что, соответственно, повлечет за собой невозможность запуска мотора.
• В системе самодиагностики могут наблюдаться регулярные сбои, например, загореться индикатор проверки двигателя, когда он на холостом ходу, а при повышении оборотов лампочка гаснет.

Совсем не обязательно, что перечисленные факторы вызваны выходом из строя ДП. Высока вероятность того, неисправность вызвана другими причинами, а именно:

• попаданием мусора или других посторонних предметов на корпус ДП;
• произошел обрыв сигнального провода;
• в разъем ДП попала вода;
• сигнальный провод замкнулся с «массой» или бортовой сетью;
• порвалась экранирующая оболочка на всем жгуте или отдельных проводах;
• повреждение проводов, подающих питание к ДП;
• перепутана полярность напряжения, поступающего на датчик;
• проблемы с высоковольтной цепью системы зажигания;
• проблемы с блоком управления;
• неправильно выставлен зазор между ДП и магнитопроводящей пластиной;
• возможно, причина кроется в высокой амплитуде торцевого биения шестеренки распределительного вала.

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.

2. 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

3. 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.

www.asutpp.ru

Как проверить датчик холла

Вопрос: Sony Vaio (VPCSB3V9R mbx-237) не реагирует на кнопку включения

Доброго времени суток!

При подключении зарядки, желтый диод загорается, напруга на батарейку идет. Не включается ни как, аккум+зарядка, просто ли зарядка или один аккум.

В течении нескольких дней перестал включатся, выходил из строя постепенно, день работал, день не включался. Если часто нажимать на включение, то можно поймать момент и ноут включится, правда потом отключится или если система стартанет, то уйдет в спящий режим и от туда, его можно достать только выдергиванием аккумулятора.
Кнопки assets и web, так же ноут не включают. С электроникой знаком, но с ноутами не совсем.

Не могу понять с чего начать, не смотря на то, что прочитал пару статей о том, как стартует ноутбук. Нашел пару пробитых транзисторов, но думаю они не влияют на общий ход работы. Один на модуле питания, видимо отключает зарядку, второй идет на сидюк (как раз сидюк не работал).

Докопался до микросхемы SN0608098RHBR, пока непонятно как выявить неисправность. Не вижу последовательности действий. Есть идеи рыть вокруг кнопки включения, но думаю это пальцем в небо… кнопка рабочая.

Если есть возможность, подскажите, что нужно проверить?

За ранее благодарен.

Добавлено через 25 минут
Сейчас попробую проверить датчик холла.

Ответ: Есть вопрос по 6Pin шлейфу. Доп. плата отключена от материнки, мерим сопротивление на разъеме от земли на доп.плате сопротивление 125 кОм и растет.
К доп. плате подключаю питание, мерю 19в на разъеме подключенному к материнке, относительно земли на доп.плате. Все остальные шлейфы отключены.

Добавлено через 5 минут

Сообщение от Compute

ЛБП и осцил есть?

Не лабараторный, но есть БП. Осцила нет.
Теперь мерю сопротивления на концах W_F1. Отключены все шлейфы, кроме одного 80ти пинового.

Добавлено через 9 минут
Если октлючить все шлейфы кроме 6ти пинового, при подключенном питании, 19в есть и без просадки.
Теперь предохранитель. Относительно земли на доп плате, смотрю сопротивление. Справа 73 кОма и растет, слева 167 кОм и растет, если смотреть на плату как она на фото выше.

Добавлено через 6 минут
уточнение: Справа 80 кОма, слева 164 кОм (емкостное и там и там), если смотреть на плату как она на фото выше.

еще есть два транзистора 6С, один в цепи подзарядки сильно подсевший, другой возле микросхемы PQ725 сгоревший.

forundex.ru

🚘 Как проверить датчик Холла мультиметром (тестером) или осциллографом

Принцип работы датчика Холла

Датчик Холла – это устройство, которое фиксирует изменения в электромагнитном поле. Фактически – это выключатель, который срабатывает в моменты появления магнитного поля возле него и вся суть его работы в автомобиле сводиться к получению данных о положении коленвала и распредвалов для своевременной подачи топливовоздушной смеси в цилиндр и её воспламенения. Последствием выхода такого датчика из строя является полная остановка двигателя, поскольку система управления двигателем «не знает» в каких положениях находятся поршни и клапана, а это чревато серьёзными последствиями.

В автомобилях Лада Веста принцип Холла используется в датчике фаз. Он располагается на шкиве впускного распредвала. В шкиве имеется прорезь, которая в момент прохождения мимо датчика меняет его потенциал до 0 вольт и передаёт эту информацию на блок управления двигателем. В этот момент поршень первого цилиндра находится в ВМТ в такте сжатия.

Как проверить датчик Холла ВАЗ

Утверждать о неисправности датчика Холла только лишь по остановке двигателя нет никакого смысла, поскольку к этому результату может привести множество других причин. Но, если вы имеете кабель диагностического разъёма и ноутбук (планшет) с установленным программным обеспечением, вы всегда сможете точно определить неисправность датчика по коду ошибки. P0340, P0342, P0343 – коды ошибок, связанные с работоспособностью датчика фаз. Если у вас нет возможности считать коды ошибок, то возникает вопрос, как проверить датчик Холла своими руками. На этот вопрос есть ряд ответов:

• проверка датчика фаз мультиметром
• проверка датчика фаз осциллографом
• проверка датчика фаз светодиодом

Как видите, существует немало ответов на вопрос о том, как проверить датчик Холла на исправность — это даёт возможность выполнить диагностику в любых условиях. Рассмотрим более подробно информацию о том, как проверить датчик Холла прибором.

Проверка датчика Холла мультиметром

Проверка исправности датчика Холла мультиметром – самый популярный и простой метод диагностики этого элемента. Если у вас в дороге случилась неисправность, вы всегда можете при наличии мультиметра осуществить диагностику датчика фаз.

Для осуществления этого действия нужно настроить мультиметр на режим вольтметра и установить ограничение от нуля до пятнадцати Вольт. Далее необходимо включить четвёртую передачу и приподнять одно колесо автомобиля на домкрате. Подключив мультиметр к датчику и вращая колесо, следите за изменениями показателей мультиметра. Если датчик исправен, то при прохождении прорези шкива распредвала мимо него, напряжение будет кратковременно падать практически до отметки 0. При иных показателях или при полном отсутствии показателей датчик фаз можно считать неисправным. Таким образом, производится проверка датчика Холла тестером на автомобилях Лада Веста.

 Проверка датчика Холла осциллографом

Этот метод также можно использовать для такого действия, как диагностика датчика Холла. В отличие от предыдущего метода, осциллограф позволяет визуально увидеть график скачков напряжения. Видео на экране осциллографа даёт немного более ясную картину и может использоваться для проверки «умирающего» датчика — он может создавать временные перебои в работе двигателя и, при подключении к нему осциллографа у вас будет возможность сравнить работу датчика в нескольких циклах. Например, бывает такое, что датчик периодически не выдаёт достаточного напряжения, и осциллограф это наглядно продемонстрирует в виде разницы амплитуд.

Чтобы протестировать датчик фаз осциллографом, нужно установит автомобиль на подъёмник, подключить осциллограф, включить зажигание, запустить двигатель и включить первую передачу. Для более менее определённой картины достаточно будет наблюдать за показаниями в течение минуты.

Спасибо за подписку!

Проверка датчика Холла светодиодом

Как проверить датчик Холла без тестера? Вы можете выполнить проверку, воспользовавшись элементарным светодиодом. Метод не отображает числовые характеристики напряжения, но проверки с помощью светодиода достаточно для того чтобы убедиться в исправности или неисправности датчика фаз.

Для такой проверки достаточно подключить светодиод проводами к датчику фаз и сымитировать работу двигателя любым из методов, указанных выше. Если светодиод моргает с одинаковой периодичностью (один раз за полный такт работы первого поршня), то датчик исправен и не подлежит замене. Если же светодиод не моргает, то это говорит о неисправности датчика или неисправности светодиода (рекомендуется проверить светодиод перед использованием в качестве тестера).

Но при такой проверке есть одно «но»: если датчик фаз не выдаёт достаточного напряжения для получения системой управления двигателя сигнала, то диод всё равно будет моргать.

olade.ru

Датчик холла в ноутбуке как проверить

Начало статьи читайте в первой части.

Во второй части инструкции начинаем с восстановления участка цепи.

Для этого нужно выпаять датчик, который отвечает за сигнал открытия/закрытия крышки, и резистор в цепи этого датчика. Резистор отпал сам, значит, он подлежит замене. У датчика одна из ножек отгнила, поэтому нужен более подробный осмотр на предмет возможности восстановить ее.

Прочищаем контактные площадки спиртом и щеточкой.

Потом очищаем место от флюса и проверяем, в каком состоянии находятся дорожки. Для этого можно воспользоваться увеличительным устройством.

Дорожки оказались в нормальном состоянии.

Теперь обращаемся к схеме, чтобы узнать номинал стоявшего резистора. По этим характеристикам подберем новый, заведомо исправный, резистор и запаяем на его место.

На схеме находим необходимые нам элементы по их позиционному обозначению – MR5 и R444.

Данный резистор стоит в цепи сигнала LID591. Данный сигнал является сигналом открытия/закрытия крышки ноутбука. Датчик холла MR5 реагирует на магнитное поле, которое создает магнит, спрятанный в крышке ноутбука.

Обрыв нашего резистора подтяжки R444 может препятствовать тому, чтобы появлялся высокий уровень сигнала на выводе LID591.

Номинал резистора, как мы видим на схеме, составляет 100 кОм. Находим резистор такого же номинала и впаиваем на место старого. Мы, как обычно, воспользуемся платой-донором. Если у вас такой нет, придется покупать резистор.

После установки резистора и датчика не забываем очистить место пайки.

При проверке микроскопом одной из дорожек около светодиодов обнаружили, что она прогнила. Ее придется зачистить чем-нибудь острым, а также флюсом и паяльником.

Перегнившую дорожку восстановим при помощи тонкой проволочной перемычки.

Укладываем проволочку вдоль линии дорожки, соединив рабочие участки дорожки между собой, и минуя поврежденный участок.

Припаиваем концы проволоки, затем очищаем участок пайки от флюса и других остатков.

При ремонте следующего участка также отпал резистор. Значит, снова придется обратиться к схеме. Позиционное обозначение резистора – PR109.

Данный резистор участвует в формировании сигнала S5D. То есть, когда этот резистор отгнил, сигнал S5D стал только низкого логического уровня. Потому что положительное напряжение на данный сигнал подается через этот резистор.

Этот сигнал через перемычку подается на затвор транзистора PQ21. Транзистор коммутирует напряжение +3V_S5.

Это напряжение получается из напряжения +3VCPU при открытии данного транзистора. Чтобы транзистор открылся, на его затвор необходимо подать высокий логический уровень.

Соответственно, транзистор откроется, когда наше напряжение S5D будет высокого логического уровня.

Узнаем, что это за напряжения +3VCPU и +3V_S5. На каком этапе они формируются.

Напряжение +3VCPU – это дежурное напряжение, которое всегда должно присутствовать на плате. Напряжение +3V_S5 появляется позже, когда плата в S5 режим.

Переходим к восстановлению участка платы. Первым делом восстанавливаем прогнивший участок дорожки.

Алгоритм действий знаком: зачищаем острым предметом, смазываем флюсом, проходим паяльником несколько раз, прокладываем между рабочими участками дорожки проволочку в качестве мостика, припаиваем ее, отрезаем лишнее и очищаем участок ремонта.

Затем устанавливаем новый резистор.

Теперь переходим к следующему проблемному участку – резистору R735 и транзистору Q56.

Отпаиваем их. Очищаем контактные площадки.

Затем снова обращаемся к схеме.

Эта цепь отвечает за индикацию подключения адаптера питания. В запуске материнской платы данная цепь не участвует.

Резистор здесь на 1.5 кОм. Найдем новый резистор с такими характеристиками и впаяем его на место старого.

Выпаянный транзистор оказался рабочим, поэтому мы его вернем на родное подготовленное место.

После восстановления не забываем очистить место пайки.

Восстановив все видимые повреждения, пробуем подать питание на плату и посмотреть, появится ли реакция на кнопку включения.

В нашем случае реакции на кнопку запуска не появилось. В таком случае откроем последовательность запуска и смотреть, что мешает нормальному старту платы.

Начало статьи читайте в первой части.

Во второй части инструкции начинаем с восстановления участка цепи.

Для этого нужно выпаять датчик, который отвечает за сигнал открытия/закрытия крышки, и резистор в цепи этого датчика. Резистор отпал сам, значит, он подлежит замене. У датчика одна из ножек отгнила, поэтому нужен более подробный осмотр на предмет возможности восстановить ее.

Прочищаем контактные площадки спиртом и щеточкой.

Потом очищаем место от флюса и проверяем, в каком состоянии находятся дорожки. Для этого можно воспользоваться увеличительным устройством.

Дорожки оказались в нормальном состоянии.

Теперь обращаемся к схеме, чтобы узнать номинал стоявшего резистора. По этим характеристикам подберем новый, заведомо исправный, резистор и запаяем на его место.

На схеме находим необходимые нам элементы по их позиционному обозначению – MR5 и R444.

Данный резистор стоит в цепи сигнала LID591. Данный сигнал является сигналом открытия/закрытия крышки ноутбука. Датчик холла MR5 реагирует на магнитное поле, которое создает магнит, спрятанный в крышке ноутбука.

Обрыв нашего резистора подтяжки R444 может препятствовать тому, чтобы появлялся высокий уровень сигнала на выводе LID591.

Номинал резистора, как мы видим на схеме, составляет 100 кОм. Находим резистор такого же номинала и впаиваем на место старого. Мы, как обычно, воспользуемся платой-донором. Если у вас такой нет, придется покупать резистор.

После установки резистора и датчика не забываем очистить место пайки.

При проверке микроскопом одной из дорожек около светодиодов обнаружили, что она прогнила. Ее придется зачистить чем-нибудь острым, а также флюсом и паяльником.

Перегнившую дорожку восстановим при помощи тонкой проволочной перемычки.

Укладываем проволочку вдоль линии дорожки, соединив рабочие участки дорожки между собой, и минуя поврежденный участок.

Припаиваем концы проволоки, затем очищаем участок пайки от флюса и других остатков.

При ремонте следующего участка также отпал резистор. Значит, снова придется обратиться к схеме. Позиционное обозначение резистора – PR109.

Данный резистор участвует в формировании сигнала S5D. То есть, когда этот резистор отгнил, сигнал S5D стал только низкого логического уровня. Потому что положительное напряжение на данный сигнал подается через этот резистор.

Этот сигнал через перемычку подается на затвор транзистора PQ21. Транзистор коммутирует напряжение +3V_S5.

Это напряжение получается из напряжения +3VCPU при открытии данного транзистора. Чтобы транзистор открылся, на его затвор необходимо подать высокий логический уровень.

Соответственно, транзистор откроется, когда наше напряжение S5D будет высокого логического уровня.

Узнаем, что это за напряжения +3VCPU и +3V_S5. На каком этапе они формируются.

Напряжение +3VCPU – это дежурное напряжение, которое всегда должно присутствовать на плате. Напряжение +3V_S5 появляется позже, когда плата в S5 режим.

Переходим к восстановлению участка платы. Первым делом восстанавливаем прогнивший участок дорожки.

Алгоритм действий знаком: зачищаем острым предметом, смазываем флюсом, проходим паяльником несколько раз, прокладываем между рабочими участками дорожки проволочку в качестве мостика, припаиваем ее, отрезаем лишнее и очищаем участок ремонта.

Затем устанавливаем новый резистор.

Теперь переходим к следующему проблемному участку – резистору R735 и транзистору Q56.

Отпаиваем их. Очищаем контактные площадки.

Затем снова обращаемся к схеме.

Эта цепь отвечает за индикацию подключения адаптера питания. В запуске материнской платы данная цепь не участвует.

Резистор здесь на 1.5 кОм. Найдем новый резистор с такими характеристиками и впаяем его на место старого.

Выпаянный транзистор оказался рабочим, поэтому мы его вернем на родное подготовленное место.

После восстановления не забываем очистить место пайки.

Восстановив все видимые повреждения, пробуем подать питание на плату и посмотреть, появится ли реакция на кнопку включения.

В нашем случае реакции на кнопку запуска не появилось. В таком случае откроем последовательность запуска и смотреть, что мешает нормальному старту платы.

Последние вопросы

Ноутбуки Packard Bell EasyNote TV11HC

EasyNote TV11HC. Суть проблемы — при закрытии крышки перехода в спящий режим не происходит. Но если сверху ещё чуть чуть надавить, то переходит в спящий режим. Можно просто посильнее закрыть крышки — опять же сработает. Думаю, что то не так, либо с датчиком закрытия крышки, либо с магнитом. Подскажите пожалуйста, где его искать?

Мульти Бренд Премиум сервис СПБ 19.09.2017 02:22

Для начала проверте целостность корпуса и петлей, так как при более сильном нажатии всё таки срабатывает.

Ремонт48 Липецк 18.09.2017 22:09

Нужно отрегулировать магнит или дело в деформированном корпусе.

Берёте маленький магнитик и проводите по периметру топ-панели в том месте где гаснет экран и устройство уходит в «сон» там и находится датчик хола как правило находится на левой части топ панели в районе клавиши Shift и Caps Lock (могу ошибаться) как правило перестаёт срабатывать после замены матрици если забыли установить магнит в крышку либо сместили его, ну и конечно же убедитесь, что корпус цел и петли закрываются полностью. (доброго вам времени суток и продолжительной работы вашему устройству)

rg-gaming.ru

Как проверить датчик Холла Способы

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.

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.

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.

Как проверить датчик Холла

Проверка датчика Холла выполняется для выявления его неисправности. Поводом для проверки могут служить следующие признаки неисправности:

• Неустойчивость работы двигателя. Выражается в частом изменении оборотов, а также вибрации двигателя, которая бывает, обычно, при его попытке заглохнуть. Кроме того, вполне возможно, что во время движения автомобиль дергается и развивает не полную мощность.
• Проблемы с запуском. Если двигатель заводится на сразу или совсем не заводится, имеет место быть проверка датчика.
• Любое непредсказуемое поведение ДВС, например, его внезапная останока – тоже может быть из-за неисправного датчика Холла.

Если в вашем случае происходит что-то из этого списка, то необходимо сразу же проверить датчик. Для контроля его работоспособности можно применять следующие способы, которыми уже давно пользуются опытные автолюбители:

1. Первый способ самый популярный и, пожалуй, самый точный. Для этого можно попросить на время заведомо исправный датчик у своего соседа по гаражу или знакомого, установить на автомобиль и проверить работу двигателя. Если перечисленные проблемы сразу же исчезли, значит, вам необходимо приобрести новый.
2. Если же вы не имеете возможности найти исправное устройство, можно воспользоваться другим методом, который имитирует работу датчика. Для этого вытащите его штекер со стороны трамблера и включите зажигание. Замкните выходы 3 и 6. Если вы наблюдаете небольшое искрение, значит, датчик нуждается в замене.
3. Следующий метод используется уже более грамотными мастерами. В этом случае вам понадобится самый обычный вольтметр. С помощью его щупов нужно замерить выходное напряжение датчика, которое должно соответствовать диапазону значений от 0,4 до 11 Вольт.
4.  

   Последний метод не предусматривает использование вольтметра, но тоже может помочь при диагностике неисправности. Вам необходимо лишь выполнить следующее: вывод трансформатора нужно подключить к самой обычной свече зажигания, а ее резьбовое соединение, которое используется для крепления, подключить к «массе». Каретку с датчиком снимите и включите в разъем проводов. После этого, включите зажигание, а возле контактов проведите металлической отверткой, если устройство рабочее, то должна появиться искра.

Это все способы, с помощью которых можно проверить датчик Холла. Не исключено, что существуют и другие методы. Сразу после проверки, в случае выявления неисправности, датчик необходимо заменить, тогда работа двигателя сразу выйдет на нормальный уровень. 

Поводы для проверки датчика Холла

Есть несколько обстоятельств, по которым обладателю автомобиля принципиально знать, как проверить датчик Холла. Ведь конкретно его неисправности более нередко приводят к таким наружным проявлениям, как:

• Резкое понижение мощности;
• Затруднённый запуск;
• Перебои в работе мотора, сопровождаемые вибрацией;
• Неожиданная остановка мотора;
• Невозможность пуска.

1-ые три предпосылки появляются, когда сигналы от датчика поступают, но их выходные характеристики существенно отклоняются от обычных. В этом случае проверка сводится к осмотру его крепления.

При ослаблении крепежа, что случается часто, путём подтяжки следует обеспечить возврат сместившегося датчика в обычное положение. Это очень животрепещуще, так как плохо закреплённый датчик не только лишь приводит к появлению перечисленных негативных моментов, да и может получить серьёзные механические повреждения вращающимися с перекосом шторками. В случае значимого повреждения датчика работа мотора становится неосуществимой, так как импульсы от него на сто процентов перестают поступать.

Если канал приносит Для вас реальную пользу, тогда поддержите проект! Сумма не имеет значения! КАРТА (СБЕРБАНК).

Наглядное представление работы датчика Холла

Другими причинами поломки могут послужить сильный перегрев или замыкание сигнального вывода. В случае, когда предполагается подобное, необходимо проверить датчик Холла на неисправность.

Использование мультиметра для проверки датчиков Холла в вашем электрическом двигателе (самокат M365): 7 шагов (с изображениями)

Датчики Холла чувствительны к нагреву, и если ваш двигатель подвергался воздействию высокой температуры, датчики Холла могут выйти из строя. Единственное прямое решение — заменить неисправные компоненты на новые. Вы можете легко отсоединить плату, удерживающую холлы от катушек, а затем распаять цветные провода. Прежде чем продолжить, сфотографируйте свою доску, это может быть удобно.

В двигателе Xiaomi M365 (классический) используются датчики Холла, номер SS43F , которые широко доступны в большинстве интернет-магазинов.Рекомендую взять их партию (5 или 10), они могут пригодиться.

Отпаяйте старый датчик, оберните контакты несколькими изолирующими тепловыми трубками (вы можете повторно использовать небольшую изоляцию от предыдущего датчика) и припаяйте. Убедитесь, что длина достаточная, ориентация правильная и датчик Холла настроен правильно. Будьте осторожны при удалении старого компонента, есть вероятность, что вы сломаете контакты, и рекомендуется использовать некоторые способы удаления лишнего припоя (медная оплетка или насос для удаления припоя).Если бы мне пришлось сделать это снова, я бы сначала поместил датчики в их небольшую выемку на статоре, а затем поместил бы плату соответствующим образом, прежде чем что-либо паять.

Обратите внимание на нагрев вашего утюга, в техническом описании SS43F указано, что он не должен превышать 260 ° в течение 3 секунд. Я рекомендую проверить, правильно ли красный провод (VCC) подключен к первому контакту каждого датчика. Повторите ту же двойную проверку для линии заземления (средний штифт).

У меня не было такого же эталонного компонента, и я выбрал A3144 , который имеет аналогичные характеристики.Распиновка такая же. Я решил заменить все датчики, чтобы избежать смешанной партии компонентов. Он работает отлично и пока не заметил никаких проблем. Я также купил еще один эталон, Oh237, на всякий случай, но не пробовал, поэтому я не могу гарантировать, что он будет работать, хотя спецификации также схожи. Вам нужен униполярный датчик холла, биполярные датчики не подходят для классических.

Эти компоненты не должны работать при температурах выше 85 ° C.Вы можете переключиться на версию, поддерживающую температуру до 150 ° C, но я бы не рекомендовал ее, поскольку холлы действуют как своего рода система безопасности. Если ваш двигатель станет слишком горячим, холлы перестанут работать, и это заставит вас дать двигателю остыть, иначе вы потенциально можете получить сгоревшие катушки, которые гораздо дороже заменить (перемотка катушек или просто новый двигатель).

Для европейских читателей : Я купил их на https://mikroshop.ch, сайт на немецком языке, но они доставляют в ЕС.Французские читатели: https://www.gotronic.fr/art-capteur-a3144-21003.htm. Вы также можете проверить Conrad или других местных поставщиков, если доставка из Китая занимает слишком много времени. Эти залы очень дешевые, вы, вероятно, заплатите больше за доставку.

Устранение неполадок сенсора с помощью мультиметра

Итак, у вас проблемы с сигналом от сенсора. Может быть, это срабатывает только изредка, может быть, слишком много шума, чтобы установить надежное соединение, или, может быть, вы просто не знаете, что не так.Один из простых способов выяснить, что не так, — это проверить датчик с помощью мультиметра. Не волнуйтесь, мы расскажем, как использовать мультиметр для устранения неполадок промышленного датчика и в кратчайшие сроки заставить его работать должным образом!

Но подождите — что такое мультиметр и как он работает? Давайте быстро взглянем. В конце концов, у нас есть датчик для устранения неполадок.

Хотите сразу приступить к поиску и устранению неисправностей? Не беспокойтесь, нажмите здесь, чтобы узнать, как использовать мультиметр для поиска и устранения неисправностей датчика!

Что такое мультиметр?

Мультиметр — это электрический прибор, который используется для проверки цепей.Мультиметры могут измерять напряжение, ток, сопротивление и целостность цепи, отсюда и название: мультиметр. Мультиметр имеет решающее значение для устранения неполадок. При неисправности цепи или устройства проверка целостности цепи (т. Е. Непрерывность цепи от источника к датчику и обратно) и измерение напряжения / тока / сопротивления могут помочь найти и выявить проблемы.

На мультиметре вы найдете несколько настроек, доступных для тестирования в различных областях. Наиболее распространенные настройки:

• для тока переменного (AC) и постоянного (DC) тока, от микро- или миллиампер до ампер;
• для напряжения переменного и постоянного тока от милливольт до сотен вольт;
• для сопротивления, измеряемого от Ом до МОм.

Более продвинутые модели имеют дополнительные настройки для измерения емкости, децибел, частоты, индуктивности и / или температуры.

Как работает мультиметр?

Волшебные миниатюрные эльфы.

Или нет. Нам не удалось связаться с ними для получения комментариев.

Пока мы не получим известие от эльфов, мы должны будем предположить, что мультиметры разработаны с использованием фундаментальной теории электрических цепей. (Я знаю, это далеко не так весело, как волшебные эльфы.) Закон Ома устанавливает фиксированное соотношение между напряжением, током и сопротивлением между любыми двумя точками в цепи: I = V / R (т.е.Т.е. ток равен напряжению, деленному на сопротивление). Мультиметры, как и любой хороший студент-математик, используют две известные величины для вычисления третьего, неизвестного количества:

.

• Для измерения сопротивления измеряется изменение напряжения, создаваемое небольшим током.
• Для измерения напряжения измеряется движение, создаваемое измеряемым малым током через известное сопротивление.
• Для измерения тока аналогичное движение измеряется через сопротивление в определенном соотношении к рассматриваемому току.

Другие упомянутые выше величины (емкость и т. Д.) Измеряются аналогичными методами.

Пошаговые инструкции по тестированию мультиметра

Итак, у вас в руках мультиметр. Что теперь? Давайте проведем три простых теста, которые помогут нам определить проблему. Используйте приведенную ниже схему для справки при прохождении тестов.

Тест мультиметра: целостность

Начнем с проверки целостности цепи мультиметра. Мы хотим убедиться, что все провода подключены правильно.

Шаг 1

Отсоедините провода датчика от источника питания (точка A на схеме).

Шаг 2

Вставьте черный щуп в COM (общий) порт мультиметра. Вставьте красный щуп в порт VΩ.

Шаг 3

Установите мультиметр в режим «Непрерывность» — символ выглядит примерно так: •))).

Шаг 4

Подключите красный зонд к проводу +, идущему к датчику, а черный зонд к заземляющему проводу, идущему к датчику.

Примечание. Проводка связи часто бывает сложнее, чем провод + и — провод, и будет варьироваться в зависимости от выходного сигнала вашего датчика и вашей системы управления. Пожалуйста, обратитесь к руководству пользователя вашего датчика или к производителю для получения дополнительной информации.

Шаг 5

Если мультиметр регистрирует показания, ваша электрическая проводка не повреждена. Если мультиметр не регистрирует показания, значит, с проводкой что-то не так. Повторите эти шаги для различных участков цепи между источником и датчиком, чтобы изолировать проблему.

Шаг 6

Этот процесс может (и должен!) Также выполняться с помощью коммуникационной проводки вашего датчика.

Тест мультиметра: напряжение

Убедившись в целостности цепи, проверим напряжение источника, а не источника.

Шаг 1

Подключите источник питания датчика.

Шаг 2

Отсоедините провода питания от датчика (точка C на схеме) или точки подключения, ближайшей к датчику (точка B, если кабель к датчику нельзя отсоединить от датчика).

Шаг 3

Поддерживайте те же соединения зонда и мультиметра.

Шаг 4

Подключите красный щуп к входящему + проводу, контакту или клемме, а черный щуп — к проводу / контакту / клемме заземления.

Шаг 5

Выберите значение DCV на мультиметре, которое ближе всего к напряжению источника, но больше, чем оно.

Шаг 6

Включите источник питания.

Шаг 7

Убедитесь, что напряжение на датчике находится в диапазоне, рекомендованном в вашем руководстве пользователя.Если да, то мы исключили источник напряжения как проблему. В противном случае источник напряжения — это, по крайней мере, проблема, если не проблема. (В любом случае, выключите источник питания снова!)

Тест мультиметра: сопротивление

Затем мы проверим полное сопротивление или сопротивление цепи *. В общем, полное сопротивление цепи имеет решающее значение только для цепей связи (Modbus, Hart и т. Д.), Но проверка все же может быть полезной для других цепей.

Шаг 1

Подсоедините провода питания к датчику.

Шаг 2

Отсоедините коммуникационные провода датчика от источника (точка A).

Шаг 3

Поддерживайте те же соединения зонда и мультиметра.

Шаг 4

Как и раньше, подключите красный щуп к + проводу, идущему к датчику, а черный щуп к заземляющему проводу, идущему к датчику.

Шаг 5

Для многих датчиков, использующих протоколы связи, требуется минимум от 150 Ом до 180 Ом, поэтому выберите значение Ом на мультиметре, которое ближе всего к 200 Ом, но больше, чем.Если полное сопротивление цепи меньше рекомендованного в руководстве пользователя, добавьте в схему соответствующее сопротивление.

Шаг 6

Если мультиметр не регистрирует импеданс, выберите следующий по величине номинал в Ом. Если полное сопротивление цепи слишком велико (и не бесконечно), необходимо что-то удалить из схемы (переключиться на провод меньшего диаметра, слишком много промежуточных переходов и т. Д.).

Ваш датчик все еще не работает?

Если эти действия не помогли вам выявить и изолировать проблему, возможно, проблема связана с вашим датчиком.Если вам нужен новый датчик, ознакомьтесь с нашей подборкой высококачественных датчиков. Мы заботимся о том, чтобы все наши продукты были надежными и всегда были доступны для поддержки наших клиентов. Вы можете отправить нам электронное письмо напрямую или заполнить контактную форму, и один из наших представителей свяжется с вами в течение 24 часов!

* Да, я знаю, что существует разница между импедансом и сопротивлением (X = R + jωL). Однако я также знаю, что разница критична только для схем переменного тока на высокой частоте.Но даже для этой цепи постоянного тока полное сопротивление току называется импедансом, а не сопротивлением.

---

кредит на верхнюю фотографию: Эндрю Мейсон через flickr cc

Измерение датчика ABS на эффекте Холла

Датчик антиблокировочной тормозной системы (ABS) используется для определения скорости вращения колеса, чтобы предотвратить блокировку колеса. при торможении. Датчик Холла ABS состоит из постоянного магнита с расположенным рядом датчиком на эффекте Холла.Напряженность магнитного поля изменяется, когда чувствительный к магнетизму объект проходит через магнитное поле магнит. Это изменение магнитного поля вызывает изменение выходного сигнала датчика эффекта Холла.

В большинстве случаев объект, используемый для воздействия на магнитное поле, представляет собой диск или кольцо с равномерно распределенными зубцами, устанавливается на карданный вал или в подшипник. Когда колесо вращается, зубья проходят мимо датчика, и рисунок, в котором они расположены, является виден в сигнале датчика АБС.Каждый период сигнала — это зубец, проходящий через датчик. Частота сигнала зависит от скорости вращения колеса и количества зубьев на диске или звенеть.

В автомобилях используются два различных типа датчика Холла с двумя или трехжильными проводами.

Трехпроводной датчик АБС на эффекте Холла имеет простой источник питания и сигнальный провод с сигналом напряжение (U _s ), идущее на ЭБУ АБС, показано на рисунке 1. В зависимости от конструкции датчика наличие зуба вызывает либо высокое, либо низкое напряжение сигнала и промежуток между зубами наоборот.Результирующий сигнал представляет собой прямоугольную волну.

Рисунок 1: Схематическое изображение 3-проводного датчика АБС на эффекте Холла

Двухпроводный датчик ABS с эффектом Холла имеет провод питания 12 В, но не имеет прямого заземления. Как показано на рисунке 2, заземление датчика также является сигнальным проводом. 2-проводной датчик АБС на эффекте Холла регулирует ток. Величина тока (I _s ) изменяется датчиком, когда зуб проходит мимо датчика. В зависимости от конструкции датчика наличие зуба вызывает либо высокий, либо низкий ток и промежуток между зубами наоборот.Этот ток, протекающий через резистор внутри ЭБУ АБС, создает напряжение (U _s ). относительно земли, аналогично прямоугольному сигналу 3-проводного датчика Холла ABS. Уровни напряжения другие и намного ниже, чем у 3-проводного датчика Холла ABS из-за низкие токи. Уровни напряжения также могут изменяться от системы к системе в зависимости от текущего расхода и значений резистора. но должна быть видна четкая прямоугольная волна.

Рисунок 2: Схематическое изображение 2-проводного датчика АБС на эффекте Холла

Что такое токоизмерительные клещи на эффекте Холла (переменного и постоянного тока)?

Токоизмерительные клещи на эффекте Холла могут измерять как переменный, так и постоянный ток в диапазоне килогерц (1000 Гц).Подобно трансформаторам тока, токоизмерительные клещи на эффекте Холла используют жесткие стальные губки для концентрации магнитного поля, окружающего измеряемый проводник.

В отличие от токоизмерительных клещей с трансформатором тока, клещи не наматываются медными проводами. Вместо этого магнитное поле, создаваемое проводником, фокусируется через один или несколько зазоров в сердечнике после зажима губок вокруг проводника. Обратите внимание на точку, где встречаются кончики губок токоизмерительных клещей на эффекте Холла.

Зазор существует там, где встречаются концы зажимов токоизмерительных клещей на эффекте Холла, создавая воздушный карман, через который магнитное поле (или магнитный поток) должно перескакивать.Этот зазор ограничивает магнитный поток, так что сердечник не может насыщаться.

В отличие от этого, зажимы трансформатора переменного тока в закрытом состоянии находятся заподлицо. В открытом состоянии на концах губок видны поверхности оголенного металлического сердечника.

В этом промежутке, покрытом тонкой пластмассовой формовкой, находится полупроводник, известный как датчик эффекта Холла — преобразователь, который изменяет свое выходное напряжение, реагируя на магнитные поля, в данном случае магнитное поле измеряемого проводника или провода. Его цель — напрямую измерить магнитный поток.Затем выходное напряжение датчика усиливается и масштабируется, чтобы представить ток, протекающий через проводник, который находится внутри зажимов зажима.

Как работают токоизмерительные клещи на эффекте Холла

Когда ток течет по измеряемому проводнику, железный сердечник, образованный губками токоизмерительных клещей на эффекте Холла, позволяет магнитному полю легко проходить сквозь него — фактически, легче, чем воздух .

Когда магнитное поле (поток) достигает этого небольшого воздушного зазора в кончиках губок, поле должно перескакивать через этот зазор.Поскольку зазор невелик, поле остается сконцентрированным в зазоре, и датчик Холла, который находится в зазоре, выдает напряжение, пропорциональное магнитному потоку в зазоре, которое зажим преобразует в показания тока.

В устройствах на эффекте Холла постоянные магнитные поля также концентрируются через сердечник, как постоянный магнит, прилипший к железу. Из-за постоянного магнитного поля земли и возможности других магнитных полей вблизи места измерения эти зажимы требуют «обнуления» показаний перед выполнением измерения для устранения смещений.

Американскому физику Эдвину Холлу (1855-1938) приписывают открытие эффекта Холла в 1879 году.

Статьи по теме

Найдите подходящие клещи

Адаптер для самостоятельного измерения магнитного поля |

Вы когда-нибудь хотели узнать, насколько силен на самом деле магнит или как изменяется сила магнитного поля при изменении расстояния от магнита. Устройства, используемые для измерения местного магнитного поля, называются магнитометрами или гауссметрами. Для этого есть коммерчески доступные измерители, но они обычно немного дороги для некоторых экспериментов.

Наличие недорогих датчиков Холла позволило дешево создавать собственные измерители магнитного поля. В статьях «Измерьте свой магнетизм» и «Создайте свой собственный гауссметр» есть хороший пример схемы с использованием датчика Холла.

Я решил сделать свою собственную схему, чтобы сделать то же самое, используя немного другой компонент датчика. Я использовал датчик холла Allegro A1302EUA-T, который я купил у Elfa (Hall-anturit SIL-3, A1302EUA-T). Эта микросхема питается от источника питания 5 В (требуется 10 мА) и имеет выход 1.3 мВ / Г (= 13 мВ / мТл). Датчик Холла A1302EUA-T стоит около трех евро. Высокая точность выходных уровней достигается за счет регулировки внутреннего усиления и подстройки смещения, выполняемой в конце линии во время производственного процесса.

Схема ниже — моя версия измерения магнитного поля. Буква V внутри круга означает вольтметр. Я подключил туда свой цифровой мультиметр. Датчик холла справа. Резистор на его выходе преобразует выходное напряжение 13 мВ / мТл в 10 мВ / мТл, что является более практичным показанием на экране мультиметра (вы можете легко определить значение mT по показаниям мультиметра, не выполняя вычислений).

Слева расположен подстроечный резистор 2 кОм для регулировки нуля. Выходное напряжение датчика Холла составляет примерно половину рабочего напряжения при отсутствии внешнего магнитного поля. Установка триммера на такое же напряжение позволяет получить на мультиметре точное значение 0 В при отсутствии магнитного поля. Теперь с мультиметра легко считывать напряженность магнитного поля и полярность. Когда вы устанавливаете мультиметр на диапазон милливольт постоянного тока, показания напрямую показывают вам значение Гаусса.Просто оставьте последнюю цифру (милливольт), и вы получите показание в милли-теслах. Просто и легко. Диапазон измерения согласно техническому паспорту составляет не менее + -140 милли-Тесла (1400 Гаусс). Адаптер также можно использовать для измерения переменных магнитных полей, подключив выход к осциллографу (датчик Холла имеет полосу пропускания 20 кГц).

Я решил запитать схему стабильным источником питания 5 В, потому что выходное напряжение покоя и магнитная чувствительность Sens пропорциональны напряжению питания.Чтобы получить стабильное питание 5 В для схемы, я использовал модифицированную версию моего блока питания Simple 5V. Я использовал микросхему регулятора LM2936Z-5.0. Это стабилизатор 5 В с малым падением напряжения (LDO) в корпусе TO-92 (очень похож на 78L05, но работает с меньшей разницей входного-выходного напряжения). Сначала я решил использовать батарею 9 В для питания, и у меня даже был хороший чехол для этой батареи. Но после некоторого размышления я решил использовать две литиевые батареи 3 В в качестве источника питания и построить всю схему внутри этого батарейного отсека на 9 В.Вот как получился мой проект. Разъемы типа «банан» предназначены для подключения к мультиметру.

Вот вид грязных деталей внутри корпуса проекта.

Их магнитная чувствительность и схема компенсации смещения

В этой статье обсуждаются свойства датчиков Холла только с тремя выводами и сравнивается их с обычными четырехконтактными устройствами. Он охватывает как горизонтальные, так и вертикальные устройства на эффекте Холла. Их фактор холловской геометрии вычислен аналитически.Предложено несколько режимов работы и проведено сравнение их отношения сигнал / шум. Разработана схема компенсации шестифазного смещения. Все теоретические результаты проверены измерениями. Остаточное смещение устройств с вертикальным эффектом Холла с тремя контактами оказалось меньше смещения обычных устройств с вертикальным эффектом Холла с пятью контактами.

1. Введение

Традиционно пластины Холла имеют четыре контакта и две ортогональные плоскости зеркальной симметрии: два противоположных контакта используются для снабжения устройства электрической энергией, а два других противоположных контакта используются для отвода выходного сигнала.Пластина Холла может питаться от источника напряжения или тока, а выходной сигнал может быть измерен вольтметром или амперометром. Сочетание этих возможностей дает четыре режима работы. Для таких устройств известны схемы спинового тока: они меняют местами две пары контактов — входов и выходов — в последовательных рабочих фазах. Объединение выходов так называемых ортогональных фаз устраняет ошибки смещения, сохраняя при этом высокую магнитную чувствительность. Выход в каждой фазе имеет исходное или начальное смещение, тогда как комбинация фаз согласно схеме вращения дает гораздо меньшее смещение, которое называется остаточным смещением.Ошибка смещения является стохастической, поэтому необходимо измерить ее стандартное отклонение, чтобы определить ее количественно. Стандартное отклонение гауссовской распределенной величины равно ее среднеквадратическому значению, которое мы обозначаем через rms. Более того, если сравнивать разные технологии и разные типы устройств, указывать смещение в микровольтах бессмысленно. Вместо этого следует разделить выходной сигнал на магнитную чувствительность, чтобы получить так называемое эквивалентное смещение в микротеслах. В кремниевых технологиях необработанное смещение современных упакованных пластин Холла составляет примерно 7.5 mTrms, а остаточное смещение хорошей схемы спинового тока может быть всего лишь 15 μ Trms. Это резкое уменьшение ошибки смещения в 500 раз. Таким образом, низкий остаточный сдвиг достигается только в том случае, если либо (i) постоянный ток принудительно подается в течение всех фаз вращающего тока в устройство при отводе напряжения на выходах, либо (ii) постоянное напряжение принудительно подается во всех фазах на входных клеммах устройства, в то время как выходной ток короткого замыкания измеряется между выходными клеммами [1].Мы называем последнюю процедуру «схемой вращающегося напряжения», чтобы отличить ее от первой, «схемой вращающегося тока». Если мы ссылаемся на обе схемы, мы просто говорим «схема вращения» или «отмена динамического смещения». Поэтому обычно считается, что (i) ток должен вращаться в пространстве во время этой процедуры динамической отмены смещения, что (ii) входные и выходные клеммы необходимо поменять местами, чтобы получить наилучшее подавление ошибок смещения, и что ( iii) пластина Холла должна иметь симметрию 90 ° для работы схемы прядения.Однако ни одно из этих требований не является обязательным, как мы увидим в дальнейшем.

С появлением устройств с вертикальным эффектом Холла пространственное вращение тока по схеме «вращения» стало устаревшим; однако до сих пор все опубликованные схемы отмены динамического смещения по-прежнему работают ровно с двумя входами и двумя выходами, которые постоянно меняются местами. Мы называем устройства с вертикальным эффектом Холла VHall, в отличие от пластин Холла, которые мы также называем устройствами с горизонтальным эффектом Холла или HHalls.Термины «горизонтальный» и «вертикальный» обозначают ориентацию пластинчатой ​​геометрии устройств по отношению к основной поверхности полупроводникового кристалла. Ошибочно считать, что в VHall’ах ток должен течь в вертикальном направлении в глубину кристалла. Фактически, предшественники VHall с выходными контактами только на одной стороне устройства использовали ток, полностью параллельный этой стороне [2] (Рисунок 1). Конечно, устройствам с входными контактами на верхней стороне области эффекта Холла требуется некоторый вертикальный и некоторый горизонтальный ток.Как правило, они имеют самую высокую магнитную чувствительность, когда доля вертикального и горизонтального протекания тока составляет около 50%.

Мы указываем количество контактных диффузий на область эффекта Холла: например, хорошо известное оригинальное устройство VHall из [3] называется 5C-VHall (см. Рисунок 2). Он имеет пять контактных диффузий в области эффекта Холла, которые мы обозначили слева направо. Два крайних из них (и) закорочены, так что в устройстве имеется всего четыре клеммы; поэтому более точное название для него — 5C-4T-VHall.Недавно было выпущено аналогичное устройство, в котором закорочены контакты и вместо и, но количество клемм по-прежнему четыре [4].

2. Роль симметрии

Очевидно, что степень симметрии в VHalls меньше, чем в HHalls, потому что доступные контакты VHalls находятся только на верхней грани области эффекта Холла, тогда как контакты HHalls могут быть расположены симметрично по всему периметру пластины Холла. Таким образом, должно быть два крайних контакта, пока область эффекта Холла имеет форму прямой ванны, и эти крайние контакты нарушают симметрию.Это также может способствовать примерно в десять раз большей эквивалентной остаточной ошибке смещения VHalls по сравнению с HHalls. Итак, несколько человек пытались улучшить симметрию. Здесь мы назовем лишь некоторые из них: (1) Можно применить принцип принудительной симметризации, как он используется HHalls с 1980-х годов: вместо одного устройства с четырьмя выводами используется четыре устройства и каждый вывод подключается к другому контакту другое устройство, как показано на рисунке 3 [5]. Независимо от того, насколько асимметричным было одно устройство, полная сеть из четырех устройств симметрична в электрическом смысле: сопротивление между клеммами равно сопротивлению между клеммами, или, или, а выходной сигнал между ними равен выходному сигналу между ними.Для традиционных пластин Холла это использовалось для усреднения систематических ошибок смещения, вызванных несоосностью маски или механическим напряжением. В VHalls он усредняет эффекты поля перехода и эффекты модуляции заряда. Такая симметризация облегчает задачу схем смещения Холла и формирования сигнала, но не решает проблему для каждого отдельного устройства: оно все еще асимметрично, а схема принудительной симметризации только регулирует количество проходящего через него тока, чтобы уравновесить его асимметрию. .(2) Можно избежать двух концов ванны Холла, используя кольцевую область эффекта Холла с восемью или более контактами [6]. Не все эти контакты используются одновременно: в [7] используются пять последовательных контактов в течение первой фазы, как в устройстве 5C-VHall, а во время последующих рабочих фаз группа из пяти контактов смещается (против) по часовой стрелке. В некоторых технологиях, таких как технологии с глубокой изоляцией канавок, невозможно создать кольцевые области эффекта Холла, поскольку границы канавок должны быть параллельны краям матрицы.Более того, большое количество MOS-переключателей, необходимых для прокладки тока через такое количество контактов, требует значительного пространства на кристалле. Кроме того, пока нет теоретических доказательств того, что принципы вращения, примененные к этим структурам, компенсируют смещение в строгом смысле слова: с каждой новой фазой, по крайней мере, еще один MOS-переключатель добавляет свое сопротивление к остаточному смещению. Сообщаемые смещения, достигнутые на практике, могут быть просто результатом среднего статистического значения большого количества используемых частичных устройств. (3) Другая стратегия состоит в использовании нескольких разъединенных ванн Холла и соединении их проводами в кольцевой топологии, как на рисунке 4 [8, 9].Это расположение идеально симметрично; однако цена, которую мы платим, состоит в том, что падение напряжения в этих двух баках, у которых есть выводы питания, не влияет на эффект Холла. Так что энергоэффективность устройства неоптимальная. Однако в кольцевую цепь можно подключить большое количество устройств. Тогда процент двух устройств с контактами питания невелик и КПД устройства выше; однако полная схема вращения на всех устройствах занимает больше времени, что ограничивает полосу пропускания.Остаточное смещение невелико, потому что напряжение на устройство (и, следовательно, нелинейность, вызванная электрическим полем) низкое, а большое количество устройств приводит к лучшему статистическому усреднению. Магнитная чувствительность низкая, но отношение сигнал / шум высокое.

На самом деле электрическая симметрия не является основной проблемой для схем прядения. Даже если бы четырехконтактное устройство не обладало какой-либо электрической симметрией, схема вращения отлично компенсировала бы ошибку смещения, пока устройство имеет линейные электрические свойства и если мы не будем принимать во внимание термоэлектрические эффекты [1].Электрическая линейность означает, что эквивалентная схема резистора состоит из резисторов с фиксированными значениями, которые не зависят от приложенного потенциала. На практике активная область эффекта Холла изолирована от окружающей среды обратносмещенными pn-переходами, ширина обедненной области которых зависит от потенциалов, и эта зависимость напряжения изменяет форму области эффекта Холла в зависимости от приложенных потенциалов, что в конечном итоге приводит к электрической нелинейности. . Даже если боковые стенки ванны Холла изолированы траншейной изоляцией с тонкими диэлектрическими слоями, модуляция заряда по периметру области эффекта Холла будет вызвана изменением потенциалов, аналогичных области канала PMOS-транзистора.Более того, для небольших устройств электрическое поле превышает 100 кВ / м, что приводит к насыщению скорости в низколегированном кремнии типа n , а это еще один источник электрической нелинейности. Для HHalls это не проблема, поскольку можно масштабировать поперечный размер устройства до тех пор, пока электрическое поле не станет достаточно низким. Для VHall нельзя масштабировать толщину до глубины подложки; это обеспечивается технологией: для технологий BiCMOS можно использовать эпитаксиальный слой толщиной около 5 мкм м, для технологий HV-CMOS можно использовать КМОП-колодец высоковольтного транзистора с размером около 3 мкм мкм толщина, а для простой CMOS приходится справляться с логикой CMOS n — колодец всего 1.5 мкм толщина м. Размер и расстояние между контактами на поверхности ванны Холла зависят от толщины ванны: если толщина мала, размеры контактов и их расстояние должны быть небольшими, чтобы иметь достаточно сильный выходной сигнал Холла. . На практике размер контактов, а также их минимальное расстояние ограничиваются правилами компоновки конкретной технологии. А меньшие расстояния между контактами приводят к большему электрическому полю, что вызывает ухудшение подвижности, электрическую нелинейность и неоднородное распределение температуры в устройстве Холла.Все эти эффекты дают большое остаточное смещение. Это приводит нас к мысли, что устройство с минимальным количеством контактов должно иметь наименьшие проблемы с размером контактов и расстоянием между ними, и поэтому мы надеялись, что устройства только с тремя контактами могут иметь преимущества перед традиционными с большим количеством контактов.

Некоторое время известно, что большие контакты уменьшают выходной сигнал Холла, потому что, с одной стороны, выходные контакты отводят ток от области эффекта Холла (ток любит течь по низкоомным контактам, а не через высокоомные контакты). Область эффекта Холла), так что он больше не доступен для эффекта Холла, а с другой стороны, входные контакты замыкают часть электрического поля Холла.По этим причинам склонны использовать как можно меньше контактов, а именно три.

VHall в технологиях BiCMOS могут извлечь выгоду из низкого эпитаксиального слоя, легированного n , и его относительно большой толщины. Однако нижняя часть слоя n -epi не изолирована областью, легированной p ; вместо этого имеется заглубленный слой n с высокой проводимостью, который действует как контакт на нижней стороне области эффекта Холла (рис. 2). Тем не менее, этот контакт со скрытым слоем n сложно подключить к клемме.Таким образом, это беспотенциальный контакт, который закорачивает некоторую часть выходного сигнала Холла, но не может быть задействован схемой для использования его в качестве выходного сигнала. Другими словами, такое устройство может иметь, например, три диффузионных контакта в верхней части области эффекта Холла плюс один плавающий контакт в нижней части области эффекта Холла. Очевидно, что пытаются уменьшить количество дополнительных контактов на верхней поверхности, чтобы электрическое поле было достаточно низким. Это была мотивация, которая привела нас к более тщательному исследованию устройств на эффекте Холла всего с тремя выводами.

Далее мы начнем с пластин Холла, имеющих только три контакта, выведем их эквивалентную принципиальную схему и обсудим различные режимы работы и их отношения сигнал / шум (SNR). Затем мы выводим линейную теорию схем вращения для устройств на эффекте Холла с тремя контактами. В разделах измерения мы проверяем наши теории с 3C-HHall и 3C-VHall и сравниваем их с 4C-HHalls и 5C-VHalls.

3. Магнитная чувствительность в различных режимах работы

На рисунке 5 показаны 3C-HHall, 3C-VHall и их эквивалентная схема резисторов при исчезающем магнитном поле.3C-HHall имеет симметрию 120 °, поэтому он не меняет своей формы при повороте на ± 120 °. Поэтому номинально резисторы у 3C-HHall равны. И наоборот, 3C-VHall имеет только зеркальную симметрию относительно своего центрального контакта, так что резисторы. Формы областей эффекта Холла для устройств на рисунке 5 являются просто примерами; особенно для VHalls существует большое разнообразие возможных геометрических форм: со скрытыми слоями или без них, со всеми контактами в ряду или без них, а также с несколькими разделенными областями эффекта Холла, соединенными в кольцевую цепь или нет.Ниже мы обсудим магнитную чувствительность устройств с одной или двумя областями эффекта Холла.

Если между двумя контактами питания протекает ток, потенциал на третьем чувствительном контакте зависит от симметрии: в симметричном случае он близок к половине напряжения питания при нулевом магнитном поле; в асимметричном случае он несколько ближе к тому потенциалу питания, контакт которого ближе. Когда магнитное поле прикладывается перпендикулярно пластине, потенциал на третьем контакте увеличивается или уменьшается в зависимости от того, находится ли контакт слева или справа от линий тока.Это справедливо также для асимметричной работы: например, если ток течет слева от центрального контакта VHall на рисунке 5, правый контакт находится справа от потока тока, и поэтому его потенциал уменьшается, когда магнитное поле, указывающее из плоскости рисования, применяемый. С помощью этого простого правила можно легко определить знак выходных сигналов Холла для нетрадиционных устройств на эффекте Холла.

На рисунках 6 (a) –6 (e) показаны различные режимы работы 3C-устройства. Для простоты мы выбираем симметричное устройство, но те же принципы применимы к асимметричным холлам или холлам VHall.Сначала мы обсудим, как эти устройства могут быть смещены и как можно извлечь выходной сигнал. Основная мотивация — найти одно устройство с оптимальной магнитной чувствительностью, минимальным шумом и максимальной энергоэффективностью.

На рис. 6 (а) показан дифференциальный режим работы, при котором на два устройства подается ток, протекающий через их первые два контакта, в результате чего выходной сигнал отводится между их третьими контактами. У одного устройства сенсорный контакт находится слева от пути тока, а у другого — справа от пути тока.Следовательно, потенциал на сенсорном контакте одного устройства возрастает, в то время как он падает на сенсорный контакт другого устройства. Выходное напряжение снимается между сенсорными контактами обоих устройств. Каждое из двух устройств имеет два контакта питания и один сенсорный контакт.

При численном моделировании использовался тензор проводимости с холловской подвижностью, равной. Область эффекта Холла получена из равностороннего треугольника с краями длиной 40 мкм, м, где углы срезаны кругами с радиусом 10 мкм м, а полученные изогнутые границы используются в качестве контактов.Толщина пластины была. На каждое устройство подавали ток. Это дало потенциал на. В нулевом магнитном поле потенциал составляет ровно половину этого значения, и он возрастает на 1,66 мВ, если к левому устройству приложить магнитное поле. Так что входное сопротивление всего устройства равно. Сопротивление листа равно, и это дает эффективное количество квадратов. Выходное напряжение задается с учетом магнитной чувствительности, связанной с током, посредством чего является геометрическим фактором Холла при слабом магнитном поле, а коэффициент 1/2 учитывает тот факт, что 3C-Hall имеет только один выходной терминал.Разделяя множители 1/2, мы убеждаемся, что фактор геометрии Холла учитывает только эффекты короткого замыкания контактов конечного размера; если все контакты становятся точечными, получается то же самое, что и для традиционных четырехконтактных пластин Холла [10]. Строгий вывод (1) приведен в Приложении A.

Для устройства на Рисунке 6 (a) мы получаем, что дает. Магнитная чувствительность, связанная с напряжением, определяется как. Для устройства на Рисунке 6 (а) мы получаем.Значение для даже на 8% больше, чем максимальное значение для обычных 4C-HHall с симметрией 90 °, которое составляет [11]. С помощью приложения C можно найти 3C-холла с симметрией 120 °, что в 1,14 раза больше, чем.

Однако магнитная чувствительность менее важна, чем отношение сигнал / шум, которое мы выведем далее. Схема эквивалентного резистора на рисунке 6 (а) дает и, поэтому выходное сопротивление в четыре раза больше входного сопротивления. Цифры — и. Выходное количество квадратов определяется как.Из эквивалентной схемы следует, что. Таким образом, тепловой шум на выходе зависит от постоянной Больцмана, абсолютной температуры и эффективной ширины полосы шума. 1 / -шум не имеет значения, потому что он вырубается по схеме вращения [12]. Но на практике устройство на эффекте Холла должно быть оптимизировано для обеспечения максимального отношения сигнал / шум, но в то же время ни потребление тока, ни необходимое входное напряжение не должны быть слишком большими. Поэтому мы не хотим максимизировать или, но нам нужен максимум, сохраняя при этом постоянство.Фактически, в начале разработки новой сенсорной системы инженеры-проектировщики схем выбирают уровень импеданса, при котором они хотят, чтобы схема работала, потому что это определяет ток стока и размер критичных к шуму транзисторов схем формирования сигнала. С этой целью мы выражаем отношение сигнал / шум в рабочем режиме (а) следующим образом: из чего очевидно, что нам нужно максимизировать холловскую подвижность и член, который зависит только от боковой геометрии устройство.Тот же результат получается, если мы максимизируем квадратный корень из мощности, рассеиваемой в устройстве на эффекте Холла. На практике экономия энергии в устройстве с эффектом Холла окупается только в том случае, если входное сопротивление устройства таково, что общее доступное напряжение питания падает на устройстве, а не на проходном транзисторе в его цепи смещения, и это возвращает нас к интуиция инженера-проектировщика схем, который выбирает оптимальный уровень импеданса в начале проектирования схемы.

Для устройства на Рисунке 6 (а) получаем.Как это соотносится с обычными пластинами 4C-Hall? В приложении Б показано, что у них есть максимум, который достигается за. Однако в устройстве с эффектом Холла 3C (в (2)) нам пришлось добавить дополнительный множитель 1/2, так что значение устройства на рисунке 6 (a) в разы меньше оптимума для 4C-эффекта Холла. . В Приложении C мы исследуем симметричный 3C-холл для различных размеров контактов, и там мы увидим, что даже для оптимальных симметричных 3C-холлов это в ~ 1,75 раза меньше, чем для оптимального 4C-холла (при граничном условии равного входа сопротивление, см. (С.1)). Так что это плохая новость для симметричных 3C-HHall и 3C-VHall в рабочем режиме (а): при одинаковом входном сопротивлении они в ~ 1,75 раза меньше; для того же нам нужно потратить в ~ 3,06 раза больше тока. Однако в случае холлов 4C-VHall с одной ванной кажется невозможным достичь оптимального устройства, которое можно сопоставить с помощью конформного преобразования на 180 ° -симметричный холл 4C-HHall, и поэтому холлы 3C-VHall с одной ванной могут по-прежнему оставаться жизнеспособными компромисс.

На рисунке 6 (а) также показана эквивалентная принципиальная схема для 3C-HHall, который моделирует выходной сигнал при слабом магнитном поле.Он выполняется, если третий контакт заземлен, и учитывает симметрию между контактами и. Далее мы покажем, что его также можно использовать для описания выходных сигналов в других режимах работы.

На рисунке 6 (b) показана работа одного устройства, в котором одинаковые токи вводятся в контакты, а третий контакт находится под потенциалом земли. Выходное напряжение снимается между двумя входными токовыми контактами. В этом случае все три контакта устройства являются контактами питания, при этом два токовых входных контакта также действуют как контакты считывания.

С параметрами, указанными выше, численное моделирование дает разность напряжений при токах в обоих контактах, и при Bz = 50 мТл. В нулевом магнитном поле потенциал на контактах составляет 1,0 В. Таким образом, магнитная чувствительность, связанная с напряжением, в 1,5 раза меньше, чем на рисунке 6 (а). Эквивалентная схема дает, что согласуется с этим результатом численного моделирования. Входное сопротивление в 1,5 раза больше, чем на рисунке 6 (а). Выходное сопротивление составляет только половину выходного сопротивления, показанного на Рисунке 6 (а).Следовательно, согласно (2) для одинаковых устройств при постоянном напряжении питания значение на рисунке 6 (b) уменьшается в несколько раз по сравнению с рисунком 6 (a). Однако ток питания также уменьшается в 1,5 раза, так что значение на рисунке 6 (b) в разы больше, чем на рисунке 6 (a). И каков максимум на Рисунке 6 (b) для данного входного сопротивления? Для этого увеличиваем толщину устройства в рабочем режиме (б) в 1,5 раза. Тогда входное сопротивление исходного тонкого устройства в рабочем режиме (а) будет равно входному сопротивлению нового толстого устройства в рабочем режиме (б).Изменение толщины не влияет на, но снижает входное сопротивление режима (b) в 1,5 раза и, следовательно, увеличивает его на. Таким образом, толщина толстого устройства в режиме (b) в разы больше, чем у тонкого устройства в режиме (a) с одинаковым входным сопротивлением. Другими словами, следовательно, при заданном входном напряжении и заданном входном сопротивлении рабочий режим (b) может быть на 15,5% выше, чем рабочий режим (a). По сравнению с оптимальными 4C-HHalls с максимумом на Рисунке 6 (b) при одинаковом входном сопротивлении все еще составляет ~ 1.В 51 раз меньше (см. Приложения B и C, (B.2) и (C.2)). Чтобы компенсировать это, нужно уменьшить входное сопротивление в 2,28 раза, и это в тот же раз увеличивает потребление тока.

На рисунке 6 (c) показано изменение полярности тока при работе, показанной на рисунке 6 (b), где ток вынуждается вытекать из двух контактов с низким потенциалом, в то время как третий контакт находится под высоким потенциалом.

На рис. 6 (d) показано, что одно и то же устройство запитано с одинаковым потенциалом на двух контактах и, в то время как третий — на земле.Для численного моделирования дает при Bz = 50 мТл. Здесь выходной сигнал представляет собой разность токов, протекающих в обоих и. Сумма обоих токов равна. С помощью эквивалентной схемы на рисунке 6 (d) мы получаем, что соответствует результату численного моделирования. Потребление тока, входное и выходное сопротивление идентичны рисунку 6 (b). На рисунке 6 (e) показано изменение полярности этой операции, где идентичные потенциалы при и ниже, чем потенциал питания.

4.Схема отмены шестифазного смещения смещения Iv

В этом разделе мы обсуждаем схему отмены смещения для 3C-Halls: Iv-смещение. Таким образом, устройство снабжается одним и тем же входным током в шести рабочих фазах, и выходные напряжения всех фаз измеряются и обрабатываются. Для краткости объясним принцип с помощью асимметричных 3C-VHalls. Очевидно, такая же процедура может быть применена к симметричным устройствам, а также к холлам. На рисунках 7 (a) –7 (f) слева показано физическое сечение устройства и частей схемы, подключенных к устройству, а на рисунках справа показаны упрощенные линеаризованные эквивалентные схемы схемы для оценки выходных сигналов при нулевом магнитном поле. .Если на контакте написана метка «+ B», это означает, что сигнал на этом контакте увеличивается с увеличением магнитного поля, тогда как «-B» означает, что он уменьшается с увеличением магнитного поля. Предполагается, что магнитное поле направлено за пределы плоскости рисования. На эквивалентной схеме примерно равно из-за симметрии устройства, но из-за допусков, механического напряжения и электрической нелинейности устройства существует несоответствие между и в порядке. Контакты обозначены цифрами 1, 2 и 3 слева направо.Обозначены рабочие фазы.

Схема смещения Iv применяется к дифференциальному режиму работы, показанному на Рисунке 6 (a). Все количества правого устройства заполнены, тогда как количества левого устройства не заполнены. Две рабочие фазы показаны на рисунках 7 (a) и 7 (b). В фазе 1 токи вводятся в левый контакт левого устройства и в правый контакт правого устройства, так что. Предпочтительно оба тока идентичны, но на практике необходимо учитывать неизбежные несоответствия между и.Центральные контакты обоих устройств заземлены, и выходное напряжение снимается между правым контактом левого устройства и левым контактом правого устройства. В левом устройстве контакт находится справа от потока тока, поэтому его потенциал уменьшается с ростом магнитного поля («-B»). И наоборот, в правом устройстве контакт находится слева от тока, поэтому его потенциал увеличивается с ростом магнитного поля («+ B»). Таким образом, не имеет значения, идентична ли магнитная чувствительность обоих устройств или нет; имеет значение только знак, потому что в конечном итоге мы стремимся конструктивно сложить все выходные напряжения всех фаз, чтобы получить большую общую магнитную чувствительность.Мы обозначаем это, добавляя член к выходному напряжению, где 1 обозначает фазу 1 и предполагается, что это положительное число. Выходной сигнал фазы 1 представляет собой сумму необработанного смещения плюс член магнитного поля: исходное смещение также называется необработанным электрическим смещением, поскольку оно описывается эквивалентной электрической схемой. Это контрастирует с термоэлектрическими смещениями, которые также присутствуют в реальном устройстве и не описываются эквивалентной электрической схемой. Мы вернемся к термоэлектрическому смещению позже.

На Рисунке 7 (b) показана рабочая фаза 3, где роли токовых входных контактов и выходных контактов напряжения меняются местами, тогда как центральные контакты остаются заземленными. Если устройство асимметрично, магнитная чувствительность может быть другой. Поэтому мы добавляем положительный член к выходному напряжению: если магнитное поле исчезает, выходные напряжения фаз 1 и 3 имеют одинаковую величину, но противоположный знак! Следовательно, если мы сложим их, исходные электрические смещения фаз 1 и 3 уменьшатся, в то время как магнитная чувствительность складывается:.Мы называем эти две фазы ортогональными фазами по аналогии с обычными 4C-HHalls, где электрические необработанные смещения двух ортогональных направлений тока также компенсируются. Обратите внимание, что смещение отменяется, даже если и не равны! На практике каждая клемма устройств Холла подключена к МОП-переключателям, которые имеют небольшое, но немаловажное сопротивление в открытом состоянии. В этом случае мы должны добавить к, которое исходит от сопротивления переключателя, который соединяет контакты и землю. Однако тот же переключатель активен в фазе 3, поэтому его вклад исключается в сумме.Сопротивление включения переключателей на токовых входах и выходах по напряжению не имеет значения.

В принципе, двух фаз 1 и 3 достаточно, чтобы компенсировать смещение, если источники смещения были полностью описаны эквивалентной схемой. Однако на самом деле смещение также происходит из-за термоэлектрических напряжений: выходное напряжение снимается на контакте, где область кремния, легированного n , контактирует с металлическим соединительным слоем. Эта пара различных материалов добавляет небольшое термоэлектрическое напряжение, которое зависит от температуры области контакта и от разницы в коэффициентах Зеебека задействованных материалов-партнеров.Обычно эти термоэлектрические ошибки устраняются изменением полярности питающего тока: если устройство симметрично относительно пути питающего тока, то изменение полярности не изменяет температуру в устройстве и, следовательно, не изменяет термоэлектрическое напряжение на контакты. Однако он меняет знак магнитной чувствительности. Таким образом, если мы вычитаем два выходных сигнала из фаз с разной полярностью питающего тока, мы отменяем термоэлектрические напряжения и складываем магнитные чувствительности обеих фаз.Следовательно, эффективная схема компенсации смещения должна содержать пары фаз с противоположной полярностью тока питания. Назовем фазы такой пары инверсными фазами. Наши фазы 1 и 3 были ортогональными, но не обратными! Итак, мы ищем дополнительные рабочие фазы, которые обратны фазам 1 и 3. Наконец, полная схема вращения должна состоять из ряда фаз, где каждая фаза имеет ровно одну ортогональную фазу и где каждая фаза имеет ровно одну обратную фазу.

На рисунке 7 (c) показана фаза 2, которая обратна фазе 3, потому что она просто меняет полярность питающего тока. Более того, на рисунке 7 (d) показана фаза 4, которая обратна фазе 1 из-за противоположной полярности тока питания: к сожалению, фазы 2 и 4 не ортогональны; их электрические смещения не компенсируются, если мы сложим выходные сигналы. Таким образом, мы должны найти две фазы, которые ортогональны фазам 2 и 4, и в то же время они должны быть обратными друг другу, потому что фазы 1 и 4 являются обратной парой, а фазы 2 и 3 также являются обратной парой.Фазы 5 и 6 на рисунках 7 (e) и 7 (f) удовлетворяют всем этим требованиям: фаза 5 ортогональна фазе 2, фаза 6 ортогональна фазе 4, а фазы 5 и 6 инверсны: это верно и. Таким образом, полная схема вращения использует все шесть возможных комбинаций тока, протекающего через устройство: она компенсирует ошибки электрического смещения и ошибки термоэлектрического смещения, пока устройство электрически линейно. Электрическая линейность означает, что эквивалентная электрическая цепь состоит из резисторов, которые являются постоянными относительно приложенных потенциалов.На практике это не так: из-за эффекта поля перехода [13] и насыщения скорости значения сопротивления в эквивалентной схеме зависят от приложенных потенциалов примерно с 10% / В. Это означает, что значения сопротивления немного меняются в разных рабочих фазах схемы прядения, и, следовательно, смещение не компенсируется полностью. Более того, из-за этой электрической нелинейности устройства плотность тока увеличивается вблизи контактов при высоком потенциале, что приводит к неоднородному распределению температуры в устройстве Холла, которое вращается синхронно со схемой вращения.Таким образом, схема не полностью компенсирует термоэлектрические напряжения, что добавляет еще один вклад к так называемому остаточному смещению в общем выходном сигнале.

Очевидно, что ток не вращается непрерывно в космосе, как в обычных 4C-HHalls. Так что термин «раскручивание» вводит в заблуждение, а термин «коммутация контактов» более правильный. Существенной особенностью является то, что каждый контакт действует как положительный вывод питания в двух фазах, как отрицательный вывод питания в двух фазах и как сенсорный контакт в двух фазах.

5. Результаты измерений

5.1. 120 ° Симметричный 3C-HHalls

На рисунке 8 показана компоновка 3C-HHalls, при этом три устройства были подключены параллельно, так что направления потока тока в левом устройстве и в правом устройстве были повернуты на ± 120 ° по отношению к потоку тока. направление в центре устройства. На практике это устройство действует как единое устройство с толщиной пластины в три раза большей. В дальнейшем мы рассматриваем это устройство как единое устройство; например, под внутренним сопротивлением мы подразумеваем сопротивление всех трех устройств, параллельно работающих в режиме согласно рисунку 6 (b), а под внутренним сопротивлением мы подразумеваем общее сопротивление двух таких тройных устройств, работающих в режиме согласно рисунку 6 (a ).Концентрация легирования устройств была очень низкой: 2 E 15 / см ³ , а толщина составляла 0,7 мкм мкм. Длина краев каждого треугольного устройства составляла 40 мкм м, а расстояние между контактами составляло 20 мкм м. Контакты имели форму 60-градусных секторов окружностей радиусом 10 мкм м, при этом центры окружностей совпадали с углами треугольника. Каждое устройство было изолировано от окружающей среды обратносмещенным pn-переходом по периметру и внизу.Наверху не было pn-перехода. Вместо этого верхняя металлическая пластина была изолирована от области эффекта Холла оксидными слоями, а верхняя пластина была заземлена. Все образцы были изготовлены из кремниевых чипов толщиной 750 мкм, толщиной м, наклеенных на небольшие печатные платы, соединенных проволокой и покрытых прозрачным гелем. Измерения проводились в затемненной нуль-гауссовой камере при комнатной температуре.

Была измерена зависимость внутреннего сопротивления от напряжения питания (см. Рисунок 9). Выраженная нелинейность 13.4% / В возникает из-за эффекта поля перехода. Отношение сопротивлений составляет 1,505, что соответствует теории из раздела 3. Это отношение почти постоянно с напряжением питания.

Магнитная чувствительность, связанная с напряжением питания, показана в зависимости от напряжения питания на рисунке 10. При низких напряжениях питания отношение чувствительности составляет 1,60; согласно нашей теории это должно быть 1,50. Отклонение составляет 6,7%. Наклон в зависимости от входного напряжения составляет, и.

Были исследованы следующие схемы компенсации смещения: в режиме (а) устройства работали, как показано на рисунке 6 (а), и использовалось шестифазное смещение Iv, как описано в разделе Iv-смещение.Когда устройства работали в режиме (b) или режиме (c) согласно рисунку 6 (b) или рисунку 6 (c), смещение компенсировалось следующим образом: устройства работали в трех последовательных фазах, так что выходное напряжение снималось. между контактами C ₁ — C ₂ , C ₂ — C ₃ и C ₃ — C ₁ ; затем оба источника тока были заменены местами и три фазы были повторены; наконец, были суммированы все шесть выходных напряжений.Обозначение «режимы (b) + (c)» означает, что фазовые сигналы обеих схем (b) и (c) были суммированы.

На рисунке 11 показаны результаты измерения остаточного смещения, которое сильно зависит от напряжения питания: при большом напряжении питания (~ 3 В) самонагрев, а также электрическая нелинейность устройства дают большое эквивалентное остаточное смещение, превышающее 1 мТл. При небольшом напряжении питания возможно остаточное смещение ниже 100 мк Тл. В режимах (b) и (c) смещение в 2-3 раза больше, чем в режиме (a), за исключением очень низкого напряжения питания, где режим (a) имеет наибольшее смещение.Недостатком для 3C-HHall является то, что в режимах (b) и (c) выходные контакты находятся на положительной или отрицательной шине питания. С другой стороны, комбинация «режимы (b) + (c)», кажется, нейтрализует значительную систематическую ошибку смещения в отдельных режимах (b) и (c), так что, наконец, комбинация «режимы (b) + ( c) »имеет меньшее смещение. Также были охарактеризованы два типа обычных восьмиугольных пластин Холла с четырьмя контактами и симметрией 90 °. Их латеральный размер составлял 80 мкм м, толщина 0.9 мкм м и 1,6 мкм м соответственно. Легирование 4C-HHall было примерно в четыре раза больше, чем легирование 3C-HHall. Внутреннее сопротивление 4C-HHalls было на 40% больше, чем их листовое сопротивление. Они работали по обычной схеме вращающегося тока, состоящей из четырех фаз, где через них пропускался постоянный ток, а на их выходных клеммах снималось напряжение. На рисунке 11 показано, что остаточное смещение этих холлов 4C-HHall было в 10-30 раз меньше.Частично это различие можно объяснить большим уровнем легирования и толщиной, но большая часть, по-видимому, происходит из-за более низкой термоэлектрической симметрии 3C-HHall: моды (b) и (c) не имеют пар инверсных фаз и комбинация «Режимы (b) + (c)» имеют пары инверсных фаз, но при очень разных потенциалах синфазного режима. Обратите внимание, что все устройства на рисунке 11 являются отдельными устройствами, и смещение можно дополнительно уменьшить, если схема принимает среднее значение выходных сигналов нескольких устройств в соответствии с законами статистики.

5.2. Асимметричные 3C-VHalls

Измерения проводились на тестовых структурах, показанных на рисунке 2. Это 5C-VHalls, которые мы также можем использовать как 3C-VHall, если мы позволим двум внешним контактам плавать; то есть мы просто игнорируем терминал. Устройства имеют длину 41,5 мкм, м и ширину 4,6 мкм, м, а области эффекта Холла простираются на 5,5 мкм на м в подложку. Контакты имеют размер 1,1 мкм м × 4,6 мкм м, расстояние между ними составляет 5 мкм м.Устройства были изготовлены по технологии BiCMOS с высокопроводящим заглубленным слоем n на дне устройства VHall. Область эффекта Холла имела легирование примерно 3 E 15 / см ³ , что намного меньше, чем легирование КМОП-лунки n (2 E 17 / см ³ ). Контакты были выполнены из n ⁺ S / D диффузионных и n CMOS-лунок. По периметру устройств имеется глубокая траншея с потенциалом земли, заполненная поликремнием и изолированная тонким диэлектрическим слоем.Траншея одновременно формирует область эффекта Холла и заглубленный слой. В верхней части устройства находится заземленная металлическая пластина (не показана на рисунке 2), которая изолирована от области эффекта Холла оксидными слоями.

Работа в качестве устройства 5C-VHall . Поскольку 5C-VHall имеет только четыре клеммы (контакты и подключены к одной клемме (см. Рисунок 2)), она может работать как обычная 4C-HHall: ток течет через нечетные клеммы, а напряжение снимается с четных клемм. и наоборот.При комнатной температуре входное сопротивление на нечетных выводах составляет 4 кОм, а на четных выводах — 3 кОм (оба при малых напряжениях питания). При более высоких напряжениях питания это сопротивление увеличивается на 8,7% / В из-за насыщения скорости и модуляции заряда на внешних поверхностях. При питании 2 В сопротивление между нечетными выводами изменяется на 4,7% при изменении полярности напряжения питания, что является явным признаком модуляции заряда на стенках траншеи. При небольшом напряжении питания магнитная чувствительность, связанная с напряжением, составляет 39.5 мВ / В / Т на нечетных клеммах и 30,7 мВ / В / Т на четных клеммах. Он уменьшается на 6,3% / В при увеличении напряжения питания. Отношение входного сопротивления между четными и нечетными клеммами равно отношению магнитной чувствительности, связанной с напряжением, на этих клеммах, поскольку магнитная чувствительность, связанная с током, одинакова для четных и нечетных клемм, как было доказано в [14]. Была использована обычная схема вращения типа «Iv-смещение»: постоянный ток был принудительным, выходное напряжение измерялось и складывалось по всем четырем рабочим фазам, как описано в [1].Двадцать образцов были изготовлены из кремния толщиной 750, мкм и толщиной м, прикреплены к небольшим печатным платам, соединены проволокой, покрыты прозрачным гелем и охарактеризованы в затемненной камере с нулевым гауссом. На рис. 12 показана зависимость эквивалентного остаточного смещения от напряжения питания. Дополнительные тестовые структуры были охарактеризованы с устройствами того же типа, подключенными по схеме принудительной симметризации в соответствии с рисунком 3, и не наблюдалось заметного улучшения остаточного смещения (помимо коэффициента два, что объясняется параллельным подключением четырех устройств).

Работа в качестве устройства 3C-VHall . Сопротивление между и составляло 3,8 кОм. Между и одним из соседних контактов (или) он был на 14% меньше. Оно увеличивалось на 10% / В с увеличением напряжения питания. При работе в соответствии с рисунком 6 (а) магнитная чувствительность, связанная с напряжением, составляла 38 мВ / В / Тл, и она была на 14% больше: 43 мВ / В / Тл. Мы выполнили схему компенсации шестифазного смещения с Iv-смещением и получили остаточное смещение для 13 отсчетов (см. Рисунок 13).Так что схема спиннинга в основном работает.

Сравнение рисунков 12 и 13 показывает меньшее смещение для 3C-VHall. Это станет более очевидным, если мы построим график стандартного отклонения обоих смещений в зависимости от напряжения питания на рисунке 14. Для 5C-VHall оно составляет 200 мк Trms при питании 0,5 В и 550 мк Trms при питании 1 В. Для 3C-VHall это 100 μ Trms при 0,5 В и 260 μ Trms при питании 1 В. Таким образом, измерение показывает, что остаточное смещение 5C-VHall в два раза больше остаточного смещения 3C-VHall.При питании 0,55 В сверхмалое смещение VHall в [9] имеет смещение 50 мкм Trms, но при этом состоит из 16 ванн, тогда как 3C-VHall на Рисунке 14 представляет собой только одну ванну. Параллельное соединение четырех 3C-VHall на Рисунке 14 имеет такое же внутреннее сопротивление, как и сверхмалое смещение VHall в [9], и, как ожидается, будет иметь такое же смещение, а именно 100 / sqrt = 50 μ Trms. Разница в 10-м коэффициенте ошибок смещения, указанная между сверхнизким смещением VHall и полностью симметричным VHall в таблице 1 в [9], может быть объяснена разным количеством устройств (коэффициент 2) и различным напряжением питания: согласно рисунку 14 смещение при напряжении питания 2.44 В примерно в 7 раз больше, чем при 0,55 В. В [9] концентрация легирования выше, поэтому коэффициент 7 вполне может уменьшиться в 5 раз. Таким образом, кажется, что оба устройства в [9] и наш 3C-VHall на рисунке 14 показаны аналогичные остаточные ошибки смещения при низком напряжении питания.

6. Заключение

В статье обсуждаются пластины Холла (HHalls) и устройства с вертикальным эффектом Холла (VHalls) всего с тремя контактами. Были показаны различные геометрические формы с меньшей или более высокой степенью симметрии.Были показаны датчики Холла с одиночными ваннами, а также устройства, в которых несколько ванн объединены в кольцевую схему. Обсуждены несколько режимов работы этих устройств и проведено сравнение их отношения сигнал / шум. К сожалению, при заданном входном сопротивлении отношение сигнал / шум у 3C-холлов обычно меньше, чем у обычных 4C-холлов, хотя 3C-холлы достигают более высокой магнитной чувствительности, связанной с напряжением. Эквивалентная принципиальная схема 3C-Hall состоит всего из трех резисторов и двух источников напряжения с регулируемым током.Численное моделирование нескольких режимов работы предполагает, что эквивалентная схема правильно предсказывает выходные сигналы. Была изучена схема компенсации смещения для 3C-Halls. Выявлена ​​роль ортогональных и обратных пар рабочих фаз. Результаты измерений остаточного смещения симметричных залов 3C-HHall и асимметричных 3C-VHall показывают, что схемы компенсации смещения также работают на практике. Остаточное смещение 3C-HHalls оказалось больше, чем у обычных 4C-HHalls.Однако остаточное смещение 3C-VHalls оказалось меньше, чем у обычных 5C-VHalls. Сравнение с [9] показывает, что, несмотря на довольно разные уровни легирования, технологию, компоновку и разводку баков, в кремниевых одиночных устройствах 3C-VHall имеется остаточная ошибка смещения 100 μ Trms при питании 0,5 В.

В целом было обнаружено, что нетрадиционные устройства, такие как устройства с тремя контактами, проливают новый свет на такие темы, как схемы спинового тока и отношение сигнал / шум.Дальнейшие исследования этих устройств, вероятно, привлекут наше внимание к большему количеству аспектов, как в теории, так и на практике; В этой статье можно было бы затронуть только основные темы нетрадиционных устройств на эффекте Холла.

Приложение

A. Асимметричные 3C-холлы с точечным выходным контактом

Здесь мы выводим входное сопротивление и коэффициент геометрии Холла для 3C-холла с двумя произвольно большими контактами питания и одним точечным сенсорным контактом. Мы применяем метод [14] к устройству, показанному на рисунке 15 (а).Он имеет форму диска радиуса 1 в плоскости. Один контакт питания находится на земле и простирается по азимутальным координатам. Второй контакт питания находится под напряжением и простирается по азимутальным координатам. Предполагается, что сенсорный контакт имеет размер точки и расположен в точке. Мы преобразуем это устройство в прямоугольник с контактами на двух противоположных краях с помощью последовательности конформных преобразований, а затем применим результаты раздела 2 из [14].

Билинейное преобразование имеет три степени свободы, и которые выбираются таким образом, чтобы отображать следующие три пары точек друг на друга: Уравнение (A.1) отображает внутреннюю часть диска на рисунке 15 (a) на верхнюю половину плоскости на рисунке 15 (b). Применение (A.1) к четвертой точке дает второе билинейное преобразование, отображающее -плоскость на -план, посредством чего следующие пары точек отображаются друг на друга: это также всего лишь три степени свободы, потому что параметр является свободным и следует из (А.5). Используя (A.2), (A.4) и (A.5), получаем, что вставка (A.3) в (A.6d) дает как функцию геометрических параметров. Наконец, преобразование Шварца-Кристоффеля отображает верхнюю половину -плоскости внутрь прямоугольника на -плоскости, показанной на рисунке 15 (d).- полный эллиптический интеграл. — и -плоскости аналогичны рисункам 5c и d в [14]. Край находится под потенциалом земли, а противоположный край — под потенциалом. Применение (A.7) к дает сопротивление между обоими контактами.

По длине электрическое поле в плоскости однородно внутри прямоугольника и равно. Плотность тока по границе составляет. Ситуация такая же, как на рисунке 1 в [14], где мы вычислили коэффициент геометрии Холла прямоугольной пластины Холла с точечными выходными контактами.Применение [14] к нашему рисунку 15 (d) дает потенциал Холла при небольшом магнитном поле (действителен для всего устройства Холла): вдоль изолирующей границы он соответствует тому, что означает контрольную точку, где оценивается потенциал Холла. Он получается путем вставки в (A.1), а результат в (A.4):

Уравнения (A.9), (A.10) и (A.11) были проверены с помощью численного моделирования на круговая пластина Холла с параметрами,,,,,,, и. При моделировании методом конечных элементов использовалась мелкая сетка 1.85 миллионов треугольных элементов и множители Лагранжа. На рисунке 16 показан график потенциала Холла вдоль изолирующей границы между двумя контактами питания. Он также показывает разницу между FEM-моделированием и аналитическим расчетом согласно (A.9). Очевидно, совпадение результатов обоих расчетов лучше 0,01% для большинства участков границы; только в непосредственной близости от контактов зацепление было еще слишком грубым, что давало отклонения до 0,2%.

Если оба контакта питания становятся остроконечными и чувствительный контакт находится в плоскости симметрии между ними, мы имеем,, и.Это дает и. Подставим это и (.10) в (.9) и отметим это. Уравнение (A.9) дает потенциал Холла на сенсорном контакте, при этом ток через устройство равен. При обсуждении рисунка 6 (а) мы сказали, что выходное напряжение между обоими устройствами было и, следовательно, потенциал Холла одного устройства равен току, протекающему через устройство. Сравнение дает, из которого из связанной с током магнитной чувствительности следует, что Сравнение (A.12) с (1) дает коэффициент геометрии Холла для малых контактов питания и точечных сенсорных контактов в плоскости симметрии между ними: если все три контакты имеют точечный размер, коэффициент геометрии Холла стремится к 1 и (А.12) идентичен (1).

Б. 4C-холлы с симметрией 180 °

Здесь мы показываем, что обычные пластины Холла 4C имеют самое высокое отношение сигнал / шум при заданном входном сопротивлении, если они симметричны на 90 ° относительно. Начнем с 4C-пластин Холла, которые имеют две ортогональные зеркальные симметрии. В качестве примера такие устройства могут быть прямоугольными с двумя контактами, покрывающими всю короткую сторону, и двумя другими контактами, покрывающими части длинных сторон, при этом центры контактов совпадают с центрами краев прямоугольника.Эквивалентные геометрии могут быть получены конформным преобразованием. Такие устройства подробно обсуждались в [14]. Были даны уравнения для фактора геометрии Холла (уравнения (a – c) в [14]) и входного и выходного сопротивления (уравнения и в [14]) при слабом магнитном поле. Согласно (2) мы хотим максимизировать. На рисунке 17 показан график зависимости этой функции от двух степеней свободы этого устройства, а именно, и.

Из рисунка 17 видно, что максимум достигается для устройств с; такие устройства имеют симметрию 90 °.Для этого вида симметрии известна простая приближенная формула, которая выражает коэффициент геометрии Холла при слабом магнитном поле как функцию квадратов [15]: Уравнение (B.1) имеет точность при. С помощью (B.1) мы можем вычислить и найти его максимум, равный. К счастью, (B.1) является точным, и поэтому результат также точен, хотя (B.1) в основном является лишь приближением. Подстановка в (B.1) дает верхнюю границу, которую не может превышать ни один 4C-холл.

C. Симметричные 3C-холлы

Здесь мы численно вычисляем входное сопротивление и коэффициент геометрии Холла для симметричных 3C-холлов, которые имеют три контакта произвольно большого размера и имеют симметрию 120 °.Конечно-элементные модели содержали 0,5 ⋯ 1,3 миллиона элементов, при этом большое количество элементов использовалось для небольших контактов. Использовались множители Лагранжа. Параметры были,, и. На рисунке 18 показан график зависимости коэффициента геометрии Холла в низкополевой среде от количества квадратов входного сопротивления при работе в соответствии с рисунком 6 (а). Максимум достигается, если каждый контакт расширяется более чем на 60 °. Учтите, что для операции согласно рисунку 6 (b) максимум в раз больше: однако дополнительный коэффициент 1/2 в (1), учитывающий один выходной контакт на ванну Холла, уменьшает это большое значение до 0.311, что в 1,51 раза меньше максимального значения 4C-Halls (см. (B.2)).

Конкурирующие интересы

Автор заявляет об отсутствии конкурирующих интересов.

Благодарности

Все схемы расположения датчиков были выполнены Манфредом Штайнером, а все измерения были выполнены Майклом Холлибером. Их поддержка признательна.

Причина и следствие: Устранение неисправностей датчиков Холла

Лампа из китового масла освещала место над кухонным столом, где Эдвин работал над тонкой прямоугольной полоской из золотой фольги.Он мог видеть свое отражение в полосе, и его мысли на мгновение заблудились, когда он подумал о том, каким усталым он выглядел. Было уже очень поздно, но Эдвин задумал что-то новое, что-то очень новое. Эдвин Холл работал над теорией электронного потока Кельвина, которая была представлена ​​около 30 лет назад в 1849 году. Во время работы он случайно заметил, что если ток течет через золотую полоску, а магнитное поле помещается перпендикулярно одной стороне полосы, на ее краях была обнаружена разность электрических потенциалов.Это открытие было приписано доктору Эдвину Холлу, и теперь оно называется эффектом Холла.

Как и многие другие открытия, блестящее наблюдение доктора Холла пришло не в результате его поиска, а в результате наблюдения чего-то необычного и последующего воздействия на него. Эффект Холла известен уже более 100 лет, но приложения для его использования не были разработаны до последних нескольких десятилетий. В автомобильной промышленности эта технология применяется ко многим системам, используемым в современных транспортных средствах, включая трансмиссию, систему контроля кузова, антипробуксовочную систему и антиблокировочную тормозную систему.Чтобы охватить эти различные системы, датчик Холла конфигурируется несколькими способами / переключением, аналоговым и цифровым. Это датчики приближения; они не имеют прямого контакта, но используют магнитное поле для активации электронной схемы.

Эффект Холла может быть получен с помощью таких проводников, как металлы и полупроводники, и качество эффекта меняется в зависимости от материала проводника. Материал будет напрямую влиять на протекающие через него электроны или положительные ионы.В автомобильной промышленности обычно используются три типа полупроводников для изготовления элемента Холла / арсенида галлия (GaAs), антимонида индия (InSb) и арсенида индия (InAs). Самый распространенный из этих полупроводников — арсенид индия. Как и в эксперименте доктора Холла, важно, чтобы проводник был прямоугольным и очень тонким. Это позволяет протекающим через него носителям разделяться и объединяться по краям.

Теперь давайте посмотрим на принцип эффекта Холла (рис. 1 и 2 выше). Если ток течет по проводнику и магнитному полю (магнитному потоку) позволяют перемещаться по проводнику перпендикулярно потоку тока, заряженные частицы дрейфуют к краям прямоугольной полосы.Эти заряженные частицы собираются на краях поверхности. Магнитный поток передает силу на проводник, которая заставляет напряжение (положительную силу) дрейфовать к одному краю, в то время как электроны (отрицательная сила) дрейфуют к противоположному краю. Сила, действующая на текущий поток, называется силой Лоренца.

Пока к проводнику прикладывается магнитная сила, носители остаются на противоположных сторонах, создавая падение напряжения на проводнике. Этот перепад напряжения и есть напряжение Холла. Он пропорционален току, протекающему через него, напряженности магнитного поля и типу материала проводника.Если любая из этих трех переменных изменится, разность напряжений на проводнике также изменится. Вот почему элемент Холла должен иметь регулируемое напряжение, подаваемое на путь тока. Если ток регулируется и материал проводника задан, остается изменить только магнитную напряженность. Когда магнитная напряженность изменяется до угла 90 ° по отношению к пути тока, падение напряжения на проводнике также изменяется. Чем сильнее магнитный поток, тем больше падение напряжения на проводнике.

Генерируемое напряжение Холла является аналоговым сигналом. Этот сигнал Холла очень мал / обычно около 30 микровольт при магнитном поле 1 гаусс. Из-за небольшого генерируемого напряжения сигнал Холла должен быть усилен, если устройство будет использоваться в практических целях.

Тип усилителя, который лучше всего подходит для использования с элементом Холла, — это дифференциальный усилитель (рис. 3 на стр. 56), который усиливает только разность потенциалов между положительным и отрицательным входами.Если нет разницы напряжений между положительным и отрицательным входами усилителя, выходное напряжение усилителя не будет. Однако при наличии разности напряжений эта разница будет иметь линейное усиление. Величина усиления определяется дифференциальным усилителем, используемым в схеме.

Элемент Холла подключается непосредственно к дифференциальному усилителю, поэтому активность элемента Холла отражается усилителем. Когда магнитное поле отсутствует в элементе Холла, не создается напряжение Холла и отсутствует выходное напряжение из усилителя.Когда к элементу Холла прикладывается магнитное поле, на элементе создается напряжение Холла. Дифференциальный усилитель обнаруживает этот перепад напряжения и усиливает его.

Способ использования датчика Холла определяет изменения схемы, необходимые для обеспечения правильного вывода на устройство управления. Этот выходной сигнал может быть аналоговым, например датчик положения ускорения или датчик положения дроссельной заслонки, или цифровым, например датчик положения коленчатого вала или распределительного вала.

Давайте рассмотрим эти различные конфигурации датчика Холла.Когда элемент Холла должен использоваться для аналогового датчика, который может использоваться для шкалы температуры в системе климат-контроля или датчика положения дроссельной заслонки в системе управления трансмиссией, сначала необходимо изменить схему. Элемент Холла подключен к дифференциальному усилителю, а усилитель — к транзистору NPN (рис. 4). Магнит прикреплен к вращающемуся валу. Когда вал вращается, магнитное поле усиливается на элементе Холла. Создаваемое напряжение Холла пропорционально напряженности магнитного поля.

Если бы вал дроссельной заслонки контролировался PCM, магнит вращался бы вместе с валом дроссельной заслонки. На холостом ходу дроссельная заслонка была закрыта. В этом случае напряженность магнитного поля будет низкой, а создаваемое напряжение Холла будет низким. Дифференциальный усилитель будет иметь небольшую разность потенциалов, а выход усилителя будет низким. База транзистора NPN будет получать выходной сигнал усилителя.

Поскольку напряжение на базе низкое, усиление транзистора NPN также низкое.В этом случае выходное напряжение TPS будет порядка 1 вольт. Когда двигатель находится под нагрузкой, вал дроссельной заслонки вращается, открывая дроссельную заслонку. При вращении вала дроссельной заслонки магнитное поле усиливается на элементе Холла. Создаваемое напряжение Холла увеличивается пропорционально напряженности магнитного поля. По мере увеличения напряжения Холла дифференциальный усилитель получает свою разность потенциалов. Затем усилитель усиливает разницу между отрицательным и положительным входами.Этот возрастающий выходной сигнал отправляется на базу транзистора NPN, который затем усиливает сигнал, создавая выходной сигнал датчика положения дроссельной заслонки. Этот линейный выход пропорционален вращению вала дроссельной заслонки.

Выходные данные TPS отправляются в PCM, где он сообщает об угле вала дроссельной заслонки. Микропроцессор PCM не может напрямую считывать аналоговое напряжение, отправленное с TPS. Этот сигнал должен быть преобразован в двоичный формат — единицы и нули. Для этого используется устройство, называемое аналого-цифровым преобразователем.В большинстве случаев используется 8-битный аналого-цифровой преобразователь. Это устройство преобразует уровень напряжения в последовательность единиц и нулей, которые микропроцессор может декодировать и использовать для определения фактического угла вала дроссельной заслонки.

Когда элемент Холла должен использоваться для цифрового сигнала, например, в датчике положения коленчатого или распределительного вала или датчике скорости транспортного средства, сначала необходимо изменить схему. Элемент Холла подключен к дифференциальному усилителю, который подключен к триггеру Шмитта. В этой конфигурации датчик выдает цифровой сигнал включения / выключения.В большинстве автомобильных цепей датчик Холла является поглотителем тока или заземляет сигнальную цепь. Для этого к выходу триггера Шмитта подключается NPN-транзистор (рис. 5). Магнит расположен напротив элемента Холла. Спусковое колесо, или цель, расположено так, чтобы затвор мог находиться между магнитным полем и элементом Холла.

Когда заслонка не находится между магнитом и элементом Холла, магнитное поле проникает через элемент Холла, создавая напряжение Холла.Это напряжение подается на положительный и отрицательный входы дифференциального усилителя. Усилитель повышает это дифференциальное напряжение и отправляет его на вход триггера Шмитта (цифрового пускового устройства). Когда напряжение от дифференциального усилителя увеличивается, оно достигает порога включения или рабочей точки. В этой точке срабатывания триггер Шмитта меняет свое состояние, позволяя отправить сигнал напряжения.

Точка срабатывания (отключения) установлена ​​на более низкое напряжение, чем точка включения.Целью этой разницы между точками включения и выключения (гистерезис) является устранение ложного срабатывания, которое может быть вызвано незначительными отклонениями от дифференциального усилителя. Триггер Шмитта включается, и выходное напряжение отправляется на базу NPN-транзистора. Когда на базе транзистора присутствует напряжение, транзистор включается.

Регулятор напряжения блока управления подает напряжение на резистор или нагрузку. Схема резистора подключена к коллектору транзистора NPN, и когда NPN включен, ток течет в коллектор и выходит из эмиттера на землю.В этом состоянии сигнал заземлен. Поскольку резистор находится внутри блока управления, напряжение находится на плече заземления и будет падать очень близко к напряжению заземления.

При вращении спускового колеса затвор перемещается между магнитом и элементом Холла. Поскольку спусковое колесо сделано из железа, оно притягивает магнитное поле к затвору. В этот момент элемент Холла больше не имеет магнитного поля, проникающего через него, и напряжение Холла не создается. Без напряжения Холла дифференциальный усилитель не имеет выхода на триггер Шмитта.В свою очередь, триггер Шмитта не имеет выхода напряжения на базу NPN-транзистора, и транзистор изменяет состояние и закрывается. Затем земля снимается с груза. Это создает разрыв цепи. В разомкнутой цепи присутствует напряжение источника. Если бы регулятор напряжения был источником 5 вольт, то напряжение в разомкнутой цепи было бы 5 вольт. При вращении заслонка выдвигается между магнитом и элементом Холла. Включается цепь, замыкающая заземляющую ногу от нагрузки.Таким образом, напряжение сигнала падает очень близко к земле. Этот цикл повторяется для создания цифрового сигнала от датчика Холла с экранированным полем.

Зубчатый датчик Холла (рис. 6) — это еще один тип цифровых датчиков включения / выключения. Подмагничивающий магнит размещен над элементом Холла. В этом датчике магнитное поле всегда проникает через элемент Холла, и всегда присутствует напряжение Холла. Когда зуб шестерни или цель проходит под элементом Холла, магнитное поле в элементе усиливается.По мере усиления магнитного поля напряжение Холла увеличивается. Это напряжение отправляется в схему, которая сравнивает выходное напряжение холла без зубцов с выходным напряжением холла.

Для срабатывания этого датчика цель должна пройти мимо элемента Холла. В положении без зубцов конденсатор заряжается для хранения незубчатого напряжения Холла, чтобы его можно было сравнить с зубчатым напряжением Холла. По мере приближения передней кромки зуба к датчику напряжение Холла увеличивается до заданной точки срабатывания.В этот момент компаратор отправляет сигнал в схему триггера. Триггер подает сигнал напряжения на NPN-транзистор и включает его. Транзистор NPN подключен к цепи резистора в блоке управления.

Одна сторона резистора подключена к регулятору напряжения, другая сторона — к коллектору NPN-транзистора. Когда транзистор меняет состояние и включается, сигнальное напряжение сбрасывается на землю. Когда цель вращается и задняя кромка зубца проходит через датчик Холла, напряжение падает ниже заданной точки срабатывания, и компаратор подает напряжение на схему триггера и выключает NPN-транзистор.Затем транзистор меняет состояние и размыкает цепь. Теперь в сигнальной цепи присутствует напряжение источника. Если регулятор представляет собой источник 5 В, напряжение сигнала теперь составляет 5 В. Когда зуб проходит под датчиком Холла, цепь активируется и тянет этот 5-вольтовый сигнал на землю. Этот цикл повторяется для создания цифрового выходного сигнала датчика Холла с зубчатым колесом.

Для поиска неисправностей в этих цепях (см. Рис. 7 и 8) необходимо измерить падение напряжения на питании, заземлении и сигнале.Если сигнал правильный на низком и высоком выходах, питание и заземление также будут в норме. Если источником питания является аккумуляторное напряжение, регулятор напряжения находится внутри датчика Холла. Если питание подается от электронного модуля, регулятор напряжения находится в этом модуле. Если источник питания падает из-за падения напряжения (сопротивления) или из-за проблемы регулятора, выходной сигнал также упадет. Если напряжение питания увеличится, выходной сигнал также увеличится. Если напряжение земли увеличивается из-за падения напряжения (сопротивления), выходной сигнал также увеличивается.

С аналоговым датчиком Холла, если есть падение напряжения или разрыв цепи между датчиком Холла и модулем управления, напряжение сигнала будет правильным на датчике, но неправильным на модуле. Если напряжение на модуле правильное, а напряжение на диагностическом приборе неправильное, значит, проблема в аналого-цифровом преобразователе внутри блока управления. Перед заменой блока всегда проверяйте питание, массу и сигналы на модуле управления.

Осциллограф необходим для поиска и устранения неисправностей цифрового датчика.Следующие рекомендации помогут вам поставить диагноз:

• С цифровым датчиком на эффекте Холла, если сигнал на датчике высокий, прерывистый или полностью отсутствует, цепь от модуля управления исправна.
• В разных блоках управления используются разные уровни напряжения сигнала; Обычны 5, 8, 9 и 12 вольт. Этот уровень напряжения сигнала должен быть в пределах 10% от целевого напряжения, иначе блок управления не обнаружит изменение напряжения в состоянии.
• Если сигнал низкий, прерывистый или полностью неработающий, регулятор напряжения или цепь в блоке управления могут быть неисправны, сигнальный провод может быть разомкнут или заземлен, или датчик на эффекте Холла неисправен и тянет сигнал на землю.
• Если уровень напряжения заземления датчика не находится в пределах 10% от напряжения заземления автомобиля, блок управления не обнаружит изменение состояния сигнала.
• Если напряжение остается высоким или низким, убедитесь, что цель движется.
• При выходе из строя нескольких датчиков Холла убедитесь, что цель не попадает в один из них.
• Когда сигнальный провод Холла закорочен или периодически или постоянно закорочен на источник питания, он сгорает в электронных схемах внутри датчика Холла и обычно приводит к замыканию сигнала на землю.Датчик Холла рассчитан на ток 20 миллиампер или меньше. Резистор расположен в сигнальной цепи, поэтому он может ограничивать ток, протекающий по этой цепи. Если сопротивление этого резистора снизится, ток увеличится, что приведет к многочисленным отказам датчика Холла.

Существует множество конфигураций датчиков Холла. Все эти устройства работают по одним и тем же основным принципам, описанным здесь. Когда вы работаете в отсеке обслуживания, позвольте своему блеску сиять, как у доктора Эдвина Холла.Обратите внимание на то, что необычно, и действуйте в соответствии с этим.

Скачать PDF

.

No related posts.