Датчик Холла: назначение и принцип работы

Неисправности ДХ или почему умирает датчик

Итак, почему же выходит из строя ДХ? Одной из распространенных причин выхода из строя до смешного банальна. Происходит это из-за пыли и грязи, скапливаемой на детали.

Что касается контактов датчика распредвала, то их 3. Один из проводов соединяется обязательно с минусом (масса), другой – с плюсом (клеммой + АКБ), и третий – непосредственно с коммутатором.

ДХ, если он неисправен, дает об этом знать мгновенно. Сигнализирует об неисправностях датчика в первую очередь сам мотор. Он запускается гораздо дольше обычного, резко меняется количество оборотов, ДВС работает рывками даже на режиме ХХ (холостое вращение вала).

Кстати, мотор также может самопроизвольно заглохнуть в самый неподходящий момент.

Однако взять и сразу поставить под сомнение ДХ, занявшись его заменой, тоже неправильно. Придется все проверить окончательно. Для этого есть масса испытанных способов.

Одним из железных симптомов неисправности ДХ принято считать исчезновение искры на всех свечах зажигания. В таких случаях даже самый неопытный работник сервиса указывает на ДХ. И это в 99 процентах оправдывается.

Однако есть и более конкретный способ проверки, основанный на применении имитатора. Это приспособление, копирующее работу датчика. Другими словами – такой же кусок провода с колодкой под провода и окончанием для входа свечи.

Еще несколько вариантов проверки:

  • берется исправный ДХ и устанавливается (мотор работает лучше – значит, дело было в датчике);
  • ДХ снимается с трамблера, к нему подключается мультиметр (диапазон измерений должен быть в пределах, равных аккумуляторному значению).

Существует немало способов, позволяющих проверять ДХ, и не снимая его.

Интересную версию проверки ДХ предлагают отечественные водители. Хотя, это возможно сделать только на моделях Ваз.

  1. Снимается одна из СЗ, кладется на мотор.
  2. Включается зажигание, проверяется ток на бабину (катушка).
  3. Отсоединяется главный бронепровод трамблера и подводится к основному тормозному цилиндру ГТЦ (он расположен между патрубками тормозов).

Далее выполняется следующее:

  • центральный контакт распределителя соединяется с минусовой клеммой АКБ отрезком какого-нибудь провода;
  • провод от трамблера подводится к ГТЦ.

Если проскакивает искра, значит, ДХ умирает или уже окончательно вышел из строя.

ДХ – это один из самый дешевых компонентов СЗ современного автомобиля. Стоит он примерно в районе 4-5 долларов. По этой причине есть смысл купить новый датчик и возить его всегда с собой, на всякий случай. Если в дороге умрет старый ДХ, замена его на новый не вызовет каких-либо сложностей, все под рукой.

Проверку, как и было написано выше, можно осуществить разными способами. Допустим, вы едете, и на дороге мотор стал вести себя странно. Обороты не набираются, автомобиль движется с рывками и т. д. Что делаем?

Все просто, при наличии второго, рабочего датчика:

  • снимается главный бронепровод;
  • в него вдевается рабочая свеча;
  • провод ставится в такое место, чтобы была заметна искра;
  • с трамблера снимается колодка с проводами;
  • в колодку вдевается новый ДХ;
  • включается зажигание;
  • берется острый нож, лезвие вдевается в прорезь ДХ и проводится по контакту.

Если искра бьет нормально, не исчезает, не появляется тоже рывками, как сама работа мотора, то никаких других проблем в системе зажигания нет. Остается только снять трамблер, и заменить умерший старый ДХ.

Замена ДХ своими руками – операция не слишком сложная, если разобраться в нюансах. Надо понимать, что алгоритм выполнения действий может отличаться, ведь трамблеры бывают разные.

Например, если умер датчик на автомобиле «восьмерка», на всех ему аналогичных моделях замена проводится следующим образом:

  • скидывается клемма с АКБ;
  • скидываются бронепровода с крышки трамблера;
  • шланг, идущий на ВК (вакуумный регулятор) снимается;
  • трамблер снимается со шплинтов (держат его на шплинтах гайки);
  • относительно положения коленвала выставляется указатель ГРСМ;
  • трамблер разбирается, снимается вал;
  • демонтируется сам ДХ.

Проводя все вышеописанные мероприятия, надо всегда помнить главное правило автоэлектрика – поиск неисправности проводится по цепочке от АКБ до бабины зажигания

Важно четко представлять последовательность своих действий, их последствия. Опытный автомобилист берет с собой в дорогу мультиметр всегда

Этим прибором легко проверить предохранители коммутатора, сам датчик холла, соединения, разъемы и многое другое.

  • Абсолютно легально (статья 12.2);
  • Скрывает от фото-видеофиксации;
  • Подходит для всех автомобилей;
  • Работает через разъем прикуривателя;
  • Не вызывает помех в радиоприемнике и сотовых телефонах.

Принцип работы датчика и его особенности

В своей работе датчик использует физический эффект Холла, открытый еще в XIX веке. Однако использовать его начали лишь в 70-80 годах прошлого столетия, когда автопроизводители стали переходить с контактных систем зажигания на электронные.

Принцип работы датчика достаточно прост. При вращении вала двигателя металлические лопасти проходят по прорезям в его корпусе. Он дает электрический импульс на коммутатор, вследствие чего последний отпирает транзистор и подает напряжение на катушку зажигания. Она, в свою очередь, преобразует низковольтный сигнал в высоковольтный, и подает его на свечу зажигания.

Конструктивно датчик имеет три контакта:

  • для соединения с “массой” (корпусом автомобиля);
  • для подсоединения напряжения со знаком “+” и значением около 6 В;
  • для подачи с него импульсного сигнала на коммутатор.

Преимуществами использования датчика Холла в электронных системах зажигания являются два основных фактора — отсутствие контактной группы (которая постоянно подгорает), а также более высокое напряжение на свече зажигания (30 кВ против 15 кВ).

Популярные статьи  Как определить состояние свечи зажигания

Поскольку датчики Холла также используются в тормозной и антиблокировочной системах, работе тахометра, то прибор выполняет следующие дополнительные функции для машины:

  • повышает производительность мотора;
  • ускоряет функционирование всех систем машины.

Вследствие этого повышается удобство эксплуатации автомобиля, а также его безопасность.

Датчик Холла для ВАЗ 2107

Датчик Холла для ВАЗ 2109

Датчик Холла для ВАЗ 2110

Это интересно: Сколько весит автомобильный аккумулятор с электролитом и без

Магнитные чехлы

Вы наверняка видели так называемые магнитные чехлы как для смартфонов, так и для планшетов. Они позволяют блокировать и разблокировать устройство при открытии/закрытии чехла.

Датчик Холла: назначение и принцип работы

Как это возможно? Установленный в устройстве датчик Холла реагирует на магнит, который расположен в самом чехле. Когда магнит расположен близко к устройству, датчик регистрирует усиление излучения, в результате чего блокирует дисплей. Такие чехлы часто имеют приставку Smart — «умный».

Датчик Холла: назначение и принцип работы

Когда пользователь открывает флип-чехол (чехол-книжка), датчик фиксирует уменьшение интенсивности излучения и разблокирует экран.

Датчик Холла: назначение и принцип работы

А что, если чехол имеет специальное окошко, в котором показывается информация, даже если чехол закрыт? В таком случае датчик Холла тоже используется — он дает команду на переключение между различными режимами работы дисплея, то есть выводит в окошко только определенную информацию, например, время, дату, уведомления. Пример такого чехла — от компании Samsung:

Датчик Холла: назначение и принцип работы

И кстати, если используется экран, созданный по технологии AMOLED, в силу особенности технологии показываемая информация в окошке практически никак не сказывается на расходе энергии аккумулятором.

Отключение датчика

Отключить датчик с помощью настроек нельзя – такой функции ни в Андроиде, ни в iPhone не предусмотрено. В некоторых моделях ZTE производитель самостоятельно добавлял такую возможность. Ещё сделать это можно при наличии прав root (для Android-девайсов) через установку модуля Xposed. Но смысла в этом мало, так как датчик Холла потребляет мизерное количество тока (примерно 0,05% от ёмкости АКБ за весь цикл разрядки). Если нужно отключить взаимодействие с чехлом, то проще из него вытащить магнит.

Итак, датчик используется для измерения полярности магнитного поля. Применяется преимущественно для взаимодействия с фирменными аксессуарами (чехлы, стилусы, клавиатуры) и для работы цифрового компаса. Возможно, в ближайшем будущем производители найдут и иные варианты его использования. Например, в Китае предлагали с его помощью определять радиационный фон (при его воздействии тоже меняется полярность на проводнике).

Замена

Рассмотрим, как эталонную процедуру замены датчика холла ВАЗ. Процесс элементарный даже для начинающих автолюбителей.

Порядок как заменить датчик Холла:

  1. Снимают трамблер, демонтируют его крышку.
  2. Совмещают метки механизма газораспределения, коленвала.
  3. Демонтируют крепежи гаечным ключом. При этом рекомендовано пометить, запомнить (сфотографировать на смартфон) расположение трамблера.
  4. Фиксаторы, стопоры в корпусе также демонтируют.
  5. Вынимают вал из трамблера.
  6. Отсоединяют клеммные контакты, откручивают монтажные болты, через щель вытаскивают обнаружитель.
  7. Подключить датчик исправный — действия в обратном порядке.

Схема подключения в автомобиле как таковая отсутствует, так как датчик имеет кабель питания со штекером, то есть распиновка уже есть, а фишка снабжена «защитой от дурака», ключами (выступами), делающими невозможным неправильную установку. На коробочке обнаружителя есть отверстия под болты для посадочного места.

В других устройствах Hall effect sensor припаивается согласно расположению ножек и контактов под них на плате. Если взять «голый» датчик, впрочем, и если есть корпус, расположение контактов аналогичное. Нужную ножку для припаивания на плату определяют просто, как на нижеуказанной схеме.

За что отвечает датчик Холла?

Прибор отвечает за передачу командных сигналов. Он определяет скорость машины и переключает контакты. Это аналоговый преобразователь, активируемый при помощи коммутатора, который излучает магнитное поле. Если в работе двигательной системы возникнут сбои, устройство сможет замерить текущее напряжение без разрыва цепи.

У устройства есть и другие функции. Речь идет о повышении мощности двигательной системы и динамизации работы систем автомобиля. Датчик соединен с распределителем, составляет с ним единый механизм. Прибор напоминает прерыватель с аналоговым приводом. Иногда его совмещают с коленвалом двигателя. Назначение данного прибора можно охарактеризовать так — оперативное включение антиблокиратора тормозов ДВС и тахометра.

Это интересно: Датчик массового расхода воздуха — признаки неисправности

Какие могут быть неисправности?

Признаки неполадок контроллера Холла:

  1. Наблюдается резкий рост потребления топлива в системе. Это обусловлено тем, что впрыск горючей смеси в силовом агрегате происходит больше одного раза за цикл прокручивания коленвала.
  2. Мотор машины стал функционировать менее стабильно. Транспортное средство во время движения дергается, мощность двигателя может резко падать. Иногда не получается увеличить скорость машины более чем на 60 км/ч. Во время движения силовой агрегат может произвольно заглохнуть.
  3. Иногда поломка датчика Холла становится причиной фиксации рычага трансмиссии. Скорости коробки передач переключить не получается, такая особенность характерна для новых иномарок. Чтобы решить проблему, необходимо перезапустить силовой агрегат.
  4. Неисправность может проявиться в виде отсутствия искры для воспламенения горючей смеси. Из-за этого запуск мотора машины будет невозможен.
  5. Вероятны сбои в функционировании системы самодиагностики. К примеру, на контрольном щитке появляется индикатор проверки мотора, если агрегат работает на холостом ходу. Когда обороты двигателя увеличиваются, ошибка с приборной панели пропадает.

Канал «Авто-Мото» рассказал о признаках неисправности регулятора, а также других элементов системы зажигания в автомобиле.

Если сам контроллер Холла целый и рабочий, то неисправность может быть связана с такими причинами:

  1. На корпус устройства попала грязь или другие посторонние предметы.
  2. Произошло повреждение либо обрыв сигнального кабеля, по которому подключен контроллер.
  3. В колодку для соединения датчика Холла с бортовой сетью попала влага. Решить проблему можно путем просушки разъема.
  4. Произошло замыкание сигнального проводника с кузовом или электросетью транспортного средства. Для определения неисправности необходимо прозвонить устройство.
  5. Произошло повреждение экранирующей составляющей на жгуте с проводкой. Возможен обрыв отдельных кабелей.
  6. Проблема может заключаться в повреждении проводников, предназначенных для питания контроллера Холла.
  7. При подключении устройства была спутана полярность. Из-за этого датчик функционирует некорректно или вовсе не работает.
  8. Неисправности в функционировании высоковольтной цепи системы зажигания.
  9. Неполадки в функционировании управляющего модуля автомобиля.
  10. При установке контроллера был неверно выставлен люфт между самим датчиком, а также магнитопроводящей пластиной.
  11. Проблема может заключаться в повышенной амплитуде торцевого воздействия шестеренки распредвала. Требуется детальная диагностика схемы.
Популярные статьи  Как подобрать лучшее моторное масло для автомобиля

Дмитрий Мазницын в ролике рассказал о причинах неисправности регулятора и дал рекомендации по их устранению.

Измерение электрического тока

Существует большое количество методов измерения тока, но только три из них нашли широкое применение в производстве массовой продукции. Это резистивный метод, трансформаторные датчики и датчики тока на эффекте Холла. Резистивный метод — самый простой и экономичный, но имеет существенные недостатки, среди которых — большие потери мощности на резисторе и отсутствие гальванической развязки измерительной и измеряемой цепей. Кроме того, проволочные резисторы обладают значительной индуктивностью, что не позволяет использовать их в схемах измерения импульсных и ВЧ-токов. Применение мощных безындукционных толстопленочных резисторов сводит экономический эффект данного метода к нулю. Использование трансформаторов тока — намного более дорогое решение, к тому же возможное только при измерении переменного тока в ограниченной полосе частот.

Поскольку диапазон измеряемых ЛДХ значений индукции магнитного поля ограничен, при выборе конструкции необходимо правильно определить конфигурацию магнитной цепи датчика. Напряженность поля, создаваемая источником тока, должна соответствовать диапазону измерения ЛДХ.

При измерении тока от нескольких десятков до тысяч ампер датчик Холла может находиться вблизи проводника, без использования дополнительного магнитопровода. Для существующих типов датчиков оптимальной можно считать величину индукции магнитного поля около 100 Гаусс в середине диапазона измерений. Это обеспечит приемлемую чувствительность датчика по уровню выходных шумов. Индукция магнитного поля, создаваемая проводником с током, может быть оценена по известной формуле (в системе СИ):

где r — расстояние между центрами проводника и микросхемы датчика Холла (рис. 11). При выборе положения ЛДХ относительно проводника необходимо учитывать, что наибольшая чувствительность достигается при пересечении линиями магнитного поля плоскости датчика под прямым углом. Данный метод обладает тем недостатком, что любой внешний источник магнитного поля будет влиять на показания датчика тока.

Рис. 11

Повысить чувствительность и снизить внешние влияния позволяет тороидальный магнитопровод с зазором, в котором установлена микросхема прецизионного калиброванного ЛДХ типа А1321–А1323 (рис. 12). При этом все поле сосредоточено в зазоре и внешнее влияние практически отсутствует. Индукцию в зазоре можно оценить по соотношению:

Рис. 12

Описанный принцип измерения тока реализован в модульных датчиках компании Allegro Microsystems семейства ACS (рис. 13, таблица 2).

Таблица 2. Характеристики модульных датчиков компании Allegro Microsystems семейства ACS
Датчик Холла: назначение и принцип работы
Рис. 13

Конструкция, показанная на рис. 12, не позволяет измерять малые значения токов. Это связано с ограничением чувствительности ЛДХ по выходному шуму. Так, при использовании микросхемы А1323 разрешение по магнитной индукции, ограниченное шумами в полосе 10 кГц, составляет 10 Гаусс, или около 1,5 А. Существует два выхода: либо использовать ЛДХ с линейным некомпенсированным усилителем, либо применить многовитковую конструкцию (рис. 14). В первом случае, как было показано выше, чувствительность возрастет до 0,06 Гаусс, или около 10 мА. Для обеспечения такой чувствительности в многовитковой конструкции потребуется намотать более 150 витков, что приводит к резкому увеличению индуктивности и может оказаться неприемлемым. Поэтому в каждом конкретном случае приходится идти на компромисс между разрешением датчика и полосой частот. Например, ограничение полосы частот с помощью простейшего RC ФНЧ на выходе ЛДХ А1323 до 1 кГц позволит увеличить разрешение до 0,1 А.

Рис. 14

Назначение и устройство датчика Холла

Название датчик берет от фамилии своего изобретателя. Именно он заметил, что если в созданное каким-то образом магнитное поле поместить металлическую пластину пот электрическим напряжением, то такие действия вызовут появление импульсов и электроны в этой пластине примут траекторию отклонения перпендикулярно направления самого магнитного потока. В зависимости от полярности магнитного поля, а из еще школьного курса физики мы знаем, что полярности у любого магнита бывают положительными и отрицательными, соответственно + и -, изменяется направление отклонения от поля. Эдаким образом, изменяется плотность электронов с разных сторон этой самой пластинки, что само по себе создает разность потенциалов электродвижущей силы.

Описание датчика Холла

С помощью данного прибора контролируется положение распредвала, что необходимо для определения правильного положения газораспределительного механизма, который учитывает положение коленвала. В основе устройства лежит эффект Холла, который был открыт в 1879 году. Только около 30% автолюбителей знают этот прибор как устройство Холла, а как датчик распредвала больше.

Принцип работы

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

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

Схема устройства прибора

При прохождении репера через щель возникает разность потенциалов и подается импульс блоку управления. ЭБУ определяет время вспрыска и воспламенения топливно-воздушной смеси (автор видео — Радиолюбитель TV).

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

Популярные статьи  Обзор BMW 420i Гран Купе 2022-2019

Схема работы устройства

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

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

Виды

Благодаря современной электронике созданы устройства Холла двух видов: аналоговые и цифровые. Существует также оптический преобразователь. Аналоговые относятся к обычным преобразователям, они изменяют индукцию поля. Значение, которое будет выдавать преобразователь, зависит от силы магнитного поля и полярности.

В цифровых приборах отсутствует магнитное поле. Принцип их работы состоит в том, что когда индукция достигает порога, выдается логическая единица. Если установленная пороговая величина не достигнута, выдается ноль. Большой недостаток цифровых преобразователей – его низкая чувствительность.

Аналоговый и цифровой преобразователи

Оптический датчик имеет более сложную схему. В оптическом преобразователе магнитное поле движется на прорези в стальном экране, из-за чего изменяется разность потенциалов в системе полупроводников.

Область применения

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

В автомобиле прибор применяется для контроля положения различных узлов и механизмов, в том числе распредвала и коленвала. Он работает в качестве замыкателя и размыкателя. На стационарно закрепленный преобразователь влияет магнит, расположенный и вращающийся в трамблере. Под влиянием магнитного поля прибор подает импульс, вызывающий искру зажигания. На фото можно видеть, как он расположен в трамблере.

Размещение прибора в трамблере

Аналоговые/пропорциональные датчики для повышения стабильности и точности

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

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

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

Поворотный датчик Холла: преимущества и применение

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

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

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

Датчик Холла: назначение и принцип работыРисунок 3 – Поворотный датчик Холла, используемый в поворотной ручке стиральной машины

Линейный датчик Холла: преимущества и применение

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

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

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

Оцените статью
( 1 оценка, среднее 1 из 5 )
Добавить комментарий