Напряжение на датчике холла
Широкое распространение получили двигатели с инжекторной системой подачи топлива. Разработка и внедрение инжекторов было продиктовано реалиями современного мира. Автомобилей становилось все больше и больше, выбросы в атмосферу превышали все допустимые нормы. Остро встал вопрос контроля качества выхлопных газов автомобилей, так появился датчик Холла. Инжектор – один из действенных способов снизить врезные выбросы в атмосферу планеты. Кроме того, он помогает увеличить КПД двигателя внутреннего сгорания, следовательно, рабочие показатели всего автомобиля.
Содержание статьи
История появления датчика Холла
Электронный контроль функций всех деталей и процессов в автомобиле возможен исключительно благодаря встроенным датчикам. Они непрерывно информируют центральный контрольный орган обо всех изменениях, в том числе и возникающих сбоях в слаженной работе систем.
Датчик Холла — один из таких агентов ЭБУ, отвечающий за положения заслонок дросселя. Он передает изменяющиеся параметры магнитного поля. Эффект возникновения разности потенциалов и как следствие, напряжения, при помещение в магнитное поле проводника постоянного тока – на этой идее основано действие данного прибора. Это явление открыл и исследовал Эдвином Холлом и названо его именем. Отсюда и название нашего датчика.
Есть три вида этого прибора:
- Индуктивный (магнитный) – с двумя выходами.
- На эффекте Холла – с тремя выходами.
- Оптические – чередование попадания на фотоэлемент светового пучка, из источника света. Такое устройство используют редко.
Есть автомобили, в которых установлены несколько датчиков, причем могут быть разного типа.
Как возникает напряжение на датчике Холла
Как все происходит? Попробуем разобраться.
Другое название датчика Холла – датчик фаз или датчик распредвала. Он определяет угловое положение вала в данный момент. При его вращении, по отверстиям на датчике, проходят металлические лопасти. Возникающий управляющий импульс передается на коммутатор, который преобразует их в импульсы тока на катушке зажигания. Происходит постепенное возрастание силы тока в обмотке катушки, по мере прохождения импульса от датчика. Катушка индуцирует импульс высокого напряжения. Датчик направляет его на свечу, тем самым способствуя правильному выбору момента искрения.
Датчик Холла передает данные по распознаванию блока цилиндров, чтобы впрыск осуществлялся только в один цилиндр. То есть, он предназначен для регулирования впрыска.
Теперь все то же, самое на понятном языке:
- Он вживляется в систему зажигания (то есть, помещается проводник в зону магнитного воздействия)
- С моментом образования искры, на нашем приборе образуется напряжение, величина которого, в конечном итоге, зависит от угла отклонения колен и распредвалов.
- Отсюда импульс с измененным значением напряжения передается в коммутатор
- Импульсы с измененным напряжением считываются ЭБУ
- После обработки и расчета параметров оптимальной работы, сигналы с ЭБУ поступают в соответствующие инстанции.
Датчик является составной частью трамблера, устанавливается рядом с распределительным валом. В конструкции прибора предусмотрены магнитная основа и пластина, на которой имеются прорези по числу цилиндров в моторе.
При подключении используются три клеммы – массы, выходное напряжение, напряжение на коммутатор
Схема подключения датчика Холла уникальна тем, что простое внедрение в цепь зажигания не нарушает ее работу. Именно это делает сей прибор незаменимым для решения проблемы распознавания положения валов.
Выход из строя датчика Холла
Чтобы распознать поломку именно этого устройства, нужно знать несколько симптомов проявления этой напасти:
- Мотор «жрет» бензин
- Неровная работа двигателя. Машину дергает, ощущается потеря скорости, глохнет мотор
- Коробка передач не переключает скорости. При перезапуске двигателя проблема решается. Однако, повторные ее возникновение говорит о выходе из строя датчика Холла
- Свечи не искрят, даже при смене всего комплекта
- Некорректная самодиагностика
- «Чек» на панели хаотичным образом загорается на холостом ходу, и гаснет только на высоких оборотах
Причиной такого поведения машины, и возникновения вышеперечисленных проблем не всегда становится поломка датчика. Это могут быть неисправности проводки или сопутствующих элементов. Например:
— нет подключения к сигнальным проводам
— попадание влаги на контакты
— обрывы, замыкания, неправильное подключение различных звеньев электроцепи
— неисправность: ЭБУ, цепи зажигания
— механическое повреждение шестерней распределительного вала
Тестирование и замена датчика Холла
Проверка сводится к замеру напряжения на выходах.
- Проверить с помощью вольтметра, формирование импульсов при работающем двигателе
- Проверить напряжение автосканером
- Внимательно осмотреть штекер со всеми составляющими, на нем может скопиться вода. Очистить окисленные зоны и тщательно высушить.
- Чаше всего, причина кроется в нарушении целостности изоляционного покрытия проводящих элементов.
- Есть еще один способ – отсоединить его от электронного блока и присоединить к вольтметру. Стрелка должна стоять на показателе в 12В. Поводите металлическим предметом возле прибора. Если стрелка меняет положение, то с датчиком все в порядке.
- А вот самый простой способ убедится в неисправности вашего датчика Холла – отсоедините его, замкните его контакты («-« и коммутаторский контакт). Если есть искра, то система в порядке, значит неполадки с датчиком.
Как правило, датчик Холла не ремонтируют. Неисправный датчик заменяют новым. Это можно сделать и самостоятельно, нужно только купить прибор с правильными (подходящими вашей машине) параметрами.
- Снимают трамблер, демонтируют крышку
- Бегунок тянут вверх
- Убрав крышку, снимают штекер
- Выкручивают болты пластины прибора и вакуумного корректора
- Извлекаем стопорное кольцо через маленькое отверстие
- Вынимаем корректор и его тягу
- Разогнуть провода и снять пластину
- Заменить ее на новую, и пройти весь путь обратно
Пытаться смастерить прибор самостоятельно не имеет смысла. Стоит он копейки, зато, дать гарантию исправной работы всего агрегата может только фирма – производитель. Менять его рекомендуется каждые 100 тыс. пробега
Датчик Холла – контрольное устройство для фиксации изменений магнитного поля при переменных показателях выходного напряжения мотора. Кроме основного предназначения, датчик способствует увеличению мощности агрегата, ускорению работы разных систем. Используется для быстрого запуска АВS, мотора и тахометра.
elm327.club
Системы зажигания с датчиком Холла
Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э. Холла американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление.
Элемент Холла представляет собой тонкую пластинку, выполненную из полупроводникового материала (кремний, германий), с четырьмя электродами. Если через такую пластинку проходит ток I и на нее одновременно действует магнитное поле, вектор магнитной индукции В которого перпендикулярен плоскости пластинки, то на параллельных направлению тока гранях возникает э.д.с. Холла, которое определяется по следующему выражению:
Uн = кхIВ/d,
кх – постоянная Холла, зависящая от материала пластинки; d – толщина пластинки
Рис. Принцип работы элемента Холла:
1 – магнит; 2 – пластинка из полупроводникового материала
Через пластинку пропускается ток примерно 30 мА, тогда как напряжение Холла составляет 2 мВ, увеличиваясь с ростом температуры. Пластинка обычно представляет одно целое с интегральной схемой, осуществляемой усиление и формирование сигнала.
Если между магнитом и полупроводником поместить перемещающийся экран с прорезями, получим импульсный генератор Холла.
Схема прерывателя-распределителя с датчиком Холла представлена на двух следующих рисунках.
Рис. Принцип работы датчика Холла:
1 – постоянный магнит; 2 – ротор; 3 – элемент Холла; 4 – операционный усилитель; 5 – формирователь импульсов; 6 – выходной каскад; 7 – блок стабилизации
Магнитное поле создается постоянным магнитом 1, а прерывание магнитного поля осуществляется ротором (экраном) 2 с окнами, укрепленным на валике распределителя. При прохождении окна ротора около постоянного магнита силовые линии его магнитного поля пронизывают поверхность элемента Холла и на его выходе возникает ЭДС. Если воздушный зазор между магнитом и элементом Холла перекрывается шторкой, магнитное поле замыкается на шторку экрана и не попадает на элемент Холла.
Рис. Схема прерывания магнитного потока:
1 – датчик Холла; 2 – держатель датчика; 3 – воздушный зазор; 4 – магнитный поток; 5 – ротор
Количество шторок и окон экрана соответствует количеству цилиндров двигателя. Ширина шторки экрана соответствует углу, при котором выходной транзистор коммутатора пропускает ток через первичную обмотку зажигания.
Учитывая небольшое напряжение, вырабатываемое элементом Холла, оно обрабатывается и усиливается.
Операционный усилитель 4 усиливает сигнал датчика и через формирователь импульсов 5 подает сигнал на базу выходного транзистора 6 и открывает его. Для исключения влияния на выходной сигнал датчика колебаний напряжения сети и температуры в схеме датчика имеется блок стабилизации 7.
При нахождении шторки экрана в щели воздушного зазора, величина магнитного потока резко падает, вследствие замыкании магнитного потока на шторку.
Рис. Импульсы датчика Холла:
В – магнитная индукция; Uн – напряжение, вырабатываемое элементом Холла; Ug – напряжение, вырабатываемое датчиком Холла; I – ток первичной обмотки катушки зажигания; tz – момент зажигания электрической искры; а – изменение магнитной индукции; б – изменение напряжения, вырабатываемого элементом Холла; в – изменение напряжения, вырабатываемого датчиком Холла; г – изменение силы тока первичной катушки зажигания.
Напряжение, вырабатываемое элементом Холла Uн, поступает на операционный усилитель, где происходит усиление сигнала. После этого ток поступает на формирователь импульсов и там происходит переработка из аналогового сигнала в цифровой. Затем полученный цифровой сигнал поступает на выходной каскад и окончательно усиливается до величины напряжения Ug, достаточного для работы транзисторного коммутатора. При этом напряжение Ug за счет инверсии выходного каскада вырабатывается в момент отсутствия напряжения Uн с входа элемента Холла, т.е. в момент перекрытия шторкой экрана воздушного зазора, что соответствует напряжению Uн ниже 0,4 В. В таком положении экрана транзистор выходного каскада Т0 находится в открытом состоянии, при этом от коммутатора через транзистор Т0 проходит ток и при этом база транзистора Т1 соединяется с массой.
Рис. Электрическая схема коммутатора и датчика Холла:
1 – датчик Холла; 1а – выходной сигнал; 2 – коммутатор; 3 – замок зажигания; 4 – дополнительный резистор; 5 – шунтирование дополнительного резистора; 6 – катушка зажигания
Учитывая, что проводимость транзистора Т1 n-p-n, отсутствие положительного потенциала этого транзистора приводит к его закрытию. В результате этого прекращается подача положительного потенциала на базу В через резистор R4 и коллекторно-эмитерный переход транзистора Т1. При этом ток не проходит через резистор R7 и база В включения транзисторов Т2/Т3 замыкается на массу. Учитывая проводимость этих транзисторов n-p-n, отсутствие положительного заряда на базе В, транзисторы закрываются и ток в первичную обмотку катушки зажигания не поступает. При выходе экрана из воздушного зазора напряжение с элемента Холла достигает 0,4В и через первичную обмотку катушки зажигания начинает протекать ток.
В момент попадания зуба ротора в зазор датчика на выходе датчика создается напряжение Umax примерно на 3 В меньше напряжения питания. Если через зазор датчика проходит прорезь ротора, напряжение на выходе датчика Umin близко к нулю (не более 0,4 В). Отношение периода Т к длительности Ти (скважность) равна трем. Напряжение питания датчика соответствует напряжению бортовой сети и находится в пределах 8…14 В.
Для преобразования управляющих импульсов бесконтактного датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания применяются коммутаторы. Коммутатор преобразует управляющие импульсы датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. Коммутатор соединен с генератором импульсов (бесконтактным датчиком) тремя проводниками. Коммутатор управляет зажиганием в зависимости от частоты вращения валика датчика-распределителя, напряжения аккумулятора, полного сопротивления катушки зажигания и при любых режимах работы двигателя выдает импульсы напряжения постоянной величины. Во время прохождения положительного импульса (напряжение Umax ) от бесконтактного датчика происходит постепенное ( в течении 4…8 мс) нарастание тока в первичной обмотке катушки зажигания до максимальной величины В равной 8…9 А. В момент, когда напряжение на выходе датчика падает до Umin , выходной транзистор коммутатора закрывается и ток через первичную обмотку катушки зажигания резко прерывается. В результате во вторичной обмотке индуцируется импульс высокого напряжения.
Отдельно элементы прерывателя-распределителя с датчиком Холла показаны на рисунке. Пластинка и остальные составляющие датчика Холла устанавливается внутри пластмассового корпуса, залитого смолой. Датчик Холла неразборный и не подлежит ремонту. Для соединения с коммутатором датчик Холла имеет 3 вывода.
Рис. Элементы прерывателя-распределителя с датчиком Холла:
1 – ротор: 2 – шторка; 3 – держатель датчика Холла; 4 – постоянный магнит и датчик Холла; 5 – воздушный зазор
Датчик-распределитель выдает управляющие импульсы низкого напряжения и распределяет импульсы высокого напряжения по свечам зажигания. Он имеет центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания. Бесконтактный датчик в сборе с опорной пластиной имеет возможность поворачиваться в зависимости от разряжения, подводимого к вакуумному регулятору.
Катушка зажигания, адаптированная к данной системе зажигания, установлена рядом с коммутатором. Она преобразует прерывистый ток низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения (20…25 кВ) необходимый для пробоя воздушного зазора между электродами свечей зажигания. Катушка имеет в верхней части отверстие, закрытое пробкой диаметром 5.5 мм для защиты катушки от избыточного внутреннего давления. Пробка выталкивается из отверстия при росте давления вследствие повышения температуры из-за короткого замыкания.
Видео: Как работает датчик Холла
ustroistvo-avtomobilya.ru
принцип работы, применение, принципиальная схема, подключение
Датчики стали незаменимой частью жизни людей. Они делают ее проще. Датчики света, звука, движения управляют разными техническими системами. Ту же функцию – управление системами выполняют датчики на основе эффекта Холла (далее ДХ – датчик Холла). Далее будет рассмотрено устройство и особенности датчика Холла, разновидности контроллера, его применение, а также принцип работы.
Описание и применение
Контроллер, в основе которого лежит действие эффекта Холла, относится к датчикам магнитного типа. Они выдают электрический сигнал в зависимости от изменения магнитного поля вокруг них.
Эффект Холла состоит в появлении напряжения в проводнике при прохождении через него электрического тока. Электрический ток меняет магнитное поле, за ним меняется индукция этого поля, в итоге создается разность потенциалов.
Регистр Холла работает следующим образом:
- вокруг него создается магнитное поле, активирующее контроллер;
- при внесении в поле какого-либо объекта, оно выходит за первоначальные границы; датчик этот процесс фиксирует и генерирует напряжение, пропорциональное изменению.
Напряжение называется напряжением Холла.
На основе датчика Холла собирают контроллеры приближения, движения, переключатели и другие полезные в быту и промышленности устройства.
Виды, устройство и принцип действия
Всего выделяют два вида датчиков на основе эффекта Холла. Первые – цифровые, вторые – аналоговые. Они значительно отличаются друг от друга в плане конструкции и принципа функционирования.
Цифровые
Цифровые регистры имеют два устойчивых положения: ноль или единица – то есть они срабатывают при определенной величине изменения магнитного поля. В основе таких датчиков лежит устройство под названием триггер Шмитта, которое имеет два устойчивых состояния: логический ноль и логическая единица.
Контроллеры подобного типа делятся на три вида:
- Униполярные.
- Биполярные.
- Омниполярные.
Каждый из этих видов далее будет подробно рассмотрен.
Униполярные
Контроллеры подобного вида работают только в том случае, если к ним прикладывается магнитное поле положительной полярности от южного полюса. Только при этом условии происходит срабатывание и отпускание контроллера.
Биполярные
Эти цифровые датчики работают под действием магнитного поля и южного, и северного полюса. Их особенность состоит в том, что срабатывают они под действием поля от южного полюса, а отпускаются под действием северного полюса.
Омниполярные
Уникальность этих контроллеров Холла состоит в том, что они могут включаться и выключаться под действием поля от любого полюса.
Аналоговые
В отличие от цифровых аналоговые датчики способны выдавать на выходе не два стабильных уровня сигнала, а бесконечное множество. Их принцип работы основан на преобразовании величины индукции поля в напряжение.
Конструкция этих устройств содержит элемент Холла (сам контроллер) и усилитель сигнала.
Применение
И аналоговые (линейные), и цифровые контроллеры нашли широкое применение во всех сферах жизни.
Линейные
Из-за большого количества уровней выходного напряжения такие контроллеры часто применяют в измерительной технике.
Датчик тока
Регистр тока на ДХ сделать очень просто. Необходимо установить лишь правильный преобразователь, который из напряжения, создаваемого в результате прохождения тока через проводник, будет получать ток. Ток с напряжением связаны законом Ома.
Тахометр
Тахометр измеряет частоту вращения чего-либо. Например, вала. Сделать такое устройство на ДХ очень просто. Достаточно установить датчик рядом с вращающимся объектом, а на сам объект повесить небольшой магнит.
Как только магнит будет проходить рядом с датчиком, индукция поля будет изменятся, как и величина напряжения на выходе соответственно.
По изменению последней можно судить о скорости вращения вала.
Датчик вибраций
На основе ДХ можно сконструировать простой регистр вибрации, который будет реагировать на изменение магнитного поля в результате микроперемещений магнита, создающего поле для проводника с током.
Детектор ферромагнетиков
Ферромагнетики – магнитоактивные вещества. Они искажают магнитное поле планеты. По величине этого искажения можно определить, насколько сильный тот или иной ферромагнетик.
Как измерить это искажение? Это можно сделать с помощью ДХ. Если внести в поле магнита, создающего напряжение в проводнике, магнитный материал (ферромагнетик), то поле изменит индукцию и это повлияет на создаваемую разность потенциалов.
Датчик угла поворота
ДХ способны измерять угол вращения какого-то либо объекта. Например, если на нем установлены магнит и контроллер Холла, то по величине индукции (близости магнита к датчику) можно определить угол вращения.
Потребуется лишь правильно определить зависимость между индукцией и углом. В этом поможет университетский курс физики и механики.
Бесконтактный потенциометр
Напряжение с током связаны по закону Ома через сопротивление. Зная ток через проводник и напряжение, не сложно рассчитать подключенное к проводнику сопротивление. Этот факт позволяет строить на ДХ бесконтактные потенциометры.
ДХ в бесколлекторном двигателе постоянного тока
Подобные контроллеры часто применяются в бесколлекторных двигателях в качестве измерителей угла поворота.
Датчик расхода
Датчик расхода на аналоговом ДХ устроен так, что объем пропущенного через этот датчик вещества пропорционален изменению магнитной индукции поля вокруг него.
Датчик положения
Чтобы собрать датчик положения на ДХ, нужно к отслеживаемой цели подключить магнитную пластину. Когда эта пластина будет менять положение относительно магнита в ДХ, поле будет менять свой состав и по изменению индукции этого поля можно будет определить положение объекта.
Цифровые
Такие контроллеры применяются в электронике и промышленности для управления включением и выключением, например, станков с численным программным управлением, а также для регулирования работы автоматизированных систем.
Датчики
На цифровых ДХ собирают различные контроллеры, способные отслеживать изменение различных величин и реагировать на изменения.
Контроллер частоты вращения
Контроллеры Холла, измеряющие частоту вращения чего-либо, называются энкодерами. Обычно их несколько устанавливается на определенную позицию, через которую проходит несколько магнитов с вращающегося объекта.
Как только магнит пересекает первый датчик, последний выдает на выходе уровень логической единицы. С другими контроллерами аналогично. Момент появления логической единицы на одном из датчиков позволяет оценить частоту вращения объекта.
Контроллер системы зажигания авто
Система зажигания устроена таким образом, что имеет два устойчивых состояния: включено-выключено. Такие же устойчивые логические уровни имеют цифровые ДХ. Соединить эти приборы в одно устройство не составляет труда: к системе зажигания присоединяется магнитная пластина.
Когда система находится в положении «включено», пластина пересекает магнитное поле ДХ и разность потенциалов в проводнике контроллера изменяется. Этим изменением можно управлять различными системами авто.
Контроллер положения клапанов
Если к клапану подсоединить магнитную пластину, а ее расположить рядом с контроллером Холла, то при открытии (или, наоборот, закрытии) клапана индукция поля и, как следствие, напряжение в проводнике изменится, а это изменение переведет контроллер в одно из логических состояний (ноль, единица).
Так можно фиксировать открывание и закрывание клапанов.
Контроллер бумаг в принтере
Наличие бумаги в принтере можно фиксировать точно так же, как и положение клапанов. Есть флажок, который устанавливается и пересекает поле постоянного магнита ДХ, если в принтер поступает бумага.
Устройства синхронизации
Датчики синхронизации активно применяются в автомобилестроении, где они регулируют время и объем подачи топлива, углы опережения зажигания и поворота распределительного вала, а также других показателей.
Такие датчики представляют собой намагниченный сердечник с медной обмоткой, на концах которой фиксируют разность потенциалов.
Счетчик импульсов
С помощью эффекта Холла можно считать поступающие в проводник импульсы. Импульс – сигнал высокого уровня. Соответственно, есть сигнал низкого уровня (обычно это 0). Если импульс поступает на проводник, то на его концах создается разность потенциалов под действием магнитного поля. Когда импульс пропадает, разность потенциалов тоже исчезает. По скорости появления-пропадания напряжения в проводнике можно судить о количестве импульсов: зная время и скорость можно определить количество.
Блокировка дверей
Магнит контроллера располагается на двери машины, например, а сам контроллер – на дверной коробке. Как только замок, не снятый с сигнализации, попытается кто-то открыть и потянет на себя ручку двери, подключенная система заблокирует двери и предотвратит доступ в машину. Так и работает блокировка дверей с применением ДХ.
Вместо системы блокировки дверей к датчику можно подключить сирену или другую сигнализацию.
Измеритель расхода
Расходометр на ДХ устроен таким образом, что каждое изменение магнитного потока, фиксируемое контроллером, равняется определенной порции прошедшего вещества (жидкости, например).
Бесконтактное реле
Бесконтактные реле на ДХ так устроены, что при изменении магнитной индукции поля вокруг проводника на нем меняется напряжение и это изменение разности потенциалов провоцирует переключение реле.
Детектор приближения
Контроллер приближения на цифровом ДХ аналогичен контроллеру на линейном ДХ с той лишь разницей, что цифровой выдает только два уровня сигнала – высокий и низкий – а аналоговый –бесконечное множество, то есть, например, цифровым контроллером можно только включить и выключить свет, а аналоговым включить на определенную величину, сделать свет ярче или тусклее, а потом выключить.
Какие функции выполняет в смартфоне
Когда человек подносит смартфон близко к уху, экран телефона гаснет для предотвращения случайных нажатий. Как это удалось реализовать разработчикам? При помощи цифрового датчика приближения, основанного на эффекте Холла.
Как изготовить своими руками
Чтобы сделать простейший ДХ своими руками, понадобится:
- Ферритовое кольцо.
- Проводник для тока.
- Элемент Холла (микросхема ACS 711, например).
- Дифференциальный усилитель.
В кольце необходимо пропилить зазор, в котором расположится элемент Холла. Его потребуется подключить к дифференциальному усилителю, который представляет особой ОУ с отрицательной обратной связью.
Если изменение индукции – это своеобразная «ошибка», то ОУ выступает в роли усилителя ошибки, как показано на принципиальной схеме подключения на рисунке 1.
Рис. 1. Принципиальная схема подключения элемента Холла.
Вместо усилителя можно установить микроконтроллер и через ограничительный резистор подключить его к выводу микросхемы ACS 711 в режиме АЦП. Тогда к другому выводу микроконтроллера можно подключить полевой транзистор и получится генератор импульсов, который можно использовать в режиме широтно-импульсной модуляции, например.
Преимущества и недостатки
К преимуществам ДХ можно отнести:
- Многофункциональность. Контроллеры Холла, как описано выше, могут играть роль десятков видов датчиков.
- Надежность. Не подвержены износу т.к. не имеют движущихся частей. На их работе не влияет ни влага, ни пыль (вибрация в меньшей степени).
- Простота. Практически не требует обслуживания.
Среди недостатков ДХ выделяют:
- Низкий радиус действия. Обычно ДХ не работает на расстоянии больше 10 см. В противном случае придется использовать очень сильный магнит.
- Сложно обеспечить стабильность измерений. Из-за постоянно меняющегося магнитного поля точность измерений ДХ всегда будет немного колебаться.
Главный недостаток ДХ – температурная нестабильность.
Чем выше температура, тем быстрее движутся заряды в проводнике, тем чувствительнее датчик ко всем колебаниям магнитного поля.
prodatchik.ru
Датчик Холла — назначение, принцип действия
На примере датчика Холла, применяемого в бесконтактной системе зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099.
Назначение датчика Холла
Датчик Холла предназначен для определения момента искрообразования в бесконтактной системе зажигания (БСЖ) автомобиля.
Принцип действия датчика Холла
Принцип действия датчика основан на эффекте Холла, когда магнитное поле проводника изменяется при прохождении в нем специального экрана с прорезями.
На практике это выглядит так: датчик Холла автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 установлен на опорной пластине трамблера и состоит из двух частей – магнита и элемента Холла с усилителем. На датчик Холла подается напряжение с коммутатора (вывод 5) через токовый красный провод. «Масса» так же с коммутатора – бело-черный провод с вывода 3. Магнит создает магнитное поле, элемент Холла принимает его, создает напряжение, которое усиливает усилитель и через зеленый импульсный провод напряжение подается на коммутатор (вывод 6).
Для изменения магнитного поля применяется экран с четырьмя прорезями, который вращается вместе с валом распределителя зажигания (трамблера) проходя между магнитом и принимающей частью датчика Холла. При прохождении в пазу датчика прорези экрана магнитное поле имеет определенную величину и соответственно датчик выдает на коммутатор электрический ток определенного напряжения (9-12 В). При прохождении в пазу датчика зубца экрана магнитное поле экранируется и не поступает на приемник датчика, при этом напряжение, поступающее на коммутатор, падает (0-0,5 В).
Соответственно коммутатор прерывает электрический ток, подающийся на катушку зажигания, магнитное поле в ней резко сжимается и, пересекая витки обмотки, производит ЭДС 22-25 кВ (ток высокого напряжения). Ток через бронепровода попадает на распределитель трамблера и далее на свечи зажигания, производя разряд, поджигающий топливную смесь. Прохождение каждого из четырех зубцов экрана в прорези датчика соответствует такту сжатия в одном из четырех цилиндров двигателя.
Примечания и дополнения
— На эффекте Холла основан принцип действия еще нескольких автомобильных датчиков, например, датчика скорости инжекторных ВАЗ 21083, 21093, 21099.
Еще статьи по датчикам автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099
— Проверка датчика Холла
— Датчик указателя температуры охлаждающей жидкости автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099
— Принцип действия бесконтактной системы зажигания
twokarburators.ru
Как проверить датчик Холла? Способы :: SYL.ru
Электромагнитный компонент, который по-другому называют датчиком Холла, используется в различных приборах и механизмах. Однако наиболее активно он применяется в автомобильной промышленности. Практически в каждом автомобиле, где установлена бесконтактная система зажигания бензиновых двигателей, можно обнаружить эти датчики.
И это не только отечественные модели от АвтоВАЗа, но и многие версии иномарок – «Ауди», «Фольксвагена», «Фиата». Если датчик Холла выходит из строя, могут возникать серьезные проблемы с работой силового агрегата и его запуском. Чтобы этого не происходило, каждый, кто сел за руль автомобиля, должен знать, как проверить датчик Холла.
Этот элемент очень коварен – опытные автовладельцы знают, что он либо работает, либо нет. Однако у него есть и промежуточное состояние. Когда теряется стабильность работы мотора, меняются свечи, катушка зажигания, коммутаторы. Но результата все нет. А виноват в большинстве случаев датчик Холла.О принципе действия
В основе работы этого датчика лежит эффект Холла. Он назван так в честь американского специалиста-физика. Это явление было открыто еще в 1879 году. Подавая постоянное напряжение на края пластины прямоугольной формы, а затем поместив саму пластину в магнитное поле, Холл смог обнаружить разность потенциалов на ее краях.
По законам электродинамики сила Лоренца действует на носитель заряда, что и ведет к разности потенциалов. Напряжение небольшое – от 10 мкВ до 100 мВ. Оно зависит также от того, какая напряженность в электромагнитном поле.
Датчик Холла в системе зажигания
Теперь давайте рассмотрим, как работает данный элемент в бесконтактных системах зажигания на примере автомобилей ВАЗ. Когда вращается вал трамблера или распределителя зажигания (а двигается он синхронно коленчатому валу), один из выступов пластины находится между датчиком и магнитом.
В результате изменяется уровень напряженности магнитного поля, это вызывает срабатывание датчика. Он выдает электрический сигнал, который далее идет на коммутатор. Затем по сигналу от коммутатора катушка зажигания формирует напряжение для искры. Особых сложностей в принципе работы нет. Однако для правильной работы мотора искра должна появляться только в определенный момент. Если она будет сгенерирована немного раньше или, наоборот, позже, то в работе двигателя произойдет сбой и мотор заглохнет.Неисправности и причины
О нарушениях в работе датчика Холла могут говорить несколько симптомов. Так, двигатель вдруг резко начинает потреблять значительно больше топлива. Это случается по причине того, что подача воздушно-топливной смеси в цилиндры осуществляется не один раз за единственный оборот коленчатого вала, а больше. Также двигатель может работать нестабильно. Машина задергается, может резко замедлится. Иногда не получается разогнать авто до скорости выше 60 километров в час.
Мотор может глохнуть в процессе работы. В иномарках выход из строя этого датчика может приводить к тому, что коробка передач фиксируется на определенной передаче без возможности каких-либо операций с ней. Чтобы исправить эту ситуацию, необходимо заглушить двигатель, а затем запустить его снова. Если такие случаи регулярны, то можно точно сказать, что датчик Холла вышел из строя.Нередко поломка элемента приводит к тому, что полностью пропадает искра зажигания. Это влечет за собой невозможность запуска силового агрегата. Диагностические системы автомобилей могут зависать, может загораться лампочка «проверьте двигатель». Также иногда случается такая ситуация – она коварна тем, что вроде бы все работает. Пока двигатель не прогреется до рабочих температур, он действует как положено. Как только температура дойдет до рабочей, двигатель тут же глохнет.
Причины этого явления сразу непонятны. Как показывает практика, наполовину исправный датчик Холла перестает работать. Стоит ему остыть, мотор заводится и опять какое-то время можно ехать. Естественно, не в каждом конкретном случае эти симптомы говорят о выходе датчика Холла из стоя. Но нужно знать, как проверить датчик Холла, чтобы не пришлось долго искать поломку.Имитация датчика Холла
Данный метод считается самым простым. Он хорош тем, что проверку можно провести быстро и даже на дороге. Но он будет эффективным только в том случае, если в системе зажигания нет искры, но при этом питание на всех главных узлах имеется.
Тестирование выполняют следующим образом. Нужно отключить от распределителя зажигания разъем с тремя проводами. Далее включают зажигание и вместе с этим замыкают 3 и 2 контакт датчика. Если в результате этих действий искра на катушке появилась, то можно смело менять датчик Холла – он не работает.
Мультиметр
А вот как проверить датчик Холла, если под рукой есть мультиметр? Данный метод также известен и широко используется автолюбителями. Он подробно описан в инструкции к автомобилю. Щупы мультиметра подключают на первый и второй контакты разъема датчика.
Если элемент исправен, то на экране показатели напряжения будут колебаться от 0,4 до 11 В. Нужно сказать, что такая проверка не всегда точна и лучше воспользоваться осциллографом. Его подключают так же, как и мультиметр.Установка рабочего датчика
Вот еще один хороший способ, как проверить датчик холла на ВАЗе. Нужно установить рабочий элемент. Если есть еще один такой же датчик или можно его у кого-будь попросить, то такая проверка будет самой эффективной.
Проверка со светодиодом
А вот как проверить датчик Холла, имея под рукой только светодиод и резистор номиналом в 1 кОм? Алгоритм тестирования следующий. Первым делом проверяют питание на самом датчике. Для этого подключают светодиод к первому и третьему контакту. Затем включают зажигание. Если питание есть, диод будет светиться. Если это не так, то рекомендуется проверить цепи питания. Далее проверяют сам датчик Холла.
Для этого диод устанавливают во 2 и 3 контакт. Затем нужно вращать распределительный вал – можно стартером либо вручную. Если диод будет моргать, это говорит о том, что датчик работает. Перед проверкой лучше убедиться, что все подключено верно. Вот как проверить датчик Холла на 2109 и других подобных авто. Способ со светодиодом хорош тем, что может применяться даже на трассе. Запчасти на ВАЗы можно купить в любых магазинах по дороге, тут же заменить нерабочий датчик и ехать дальше.
Датчик Холла и «Ауди»
Проверить датчик Холла на «Ауди» можно при помощи вышеописанных способов.
Если трамблер имеет площадку, то на замену можно приобрести ВАЗовский датчик. Он легко и без каких-либо доработок встанет на свое место. Также можно проверить его следующим образом – отсоединяют провода от трамблера, а далее проводом соединяют третий и шестой контакты на коммутаторе. Появилась искра – датчик Холла под замену.«Фольксваген»
Чтобы проверить датчик Холла «Пассата», нужно воспользоваться опять же вышеописанными способами – принцип работы датчика не зависит от марки и модели автомобиля. Можно проверить наличие напряжения на контактах питания – оно должно быть около 9 В. Также можно закоротить крайний и центральный контакт – в результате должна проскочить искра. Если ее нет, то нужно менять датчик на новый.
Заключение
Итак, мы выяснили, как проверить датчик Холла на ВАЗе-2106, других ВАЗовских авто, а также на большинстве иномарок. Это поможет начинающим водителям в дороге. Ведь неисправности с системой зажигания могут быть чреваты серьезными последствиями.
www.syl.ru
Что такое датчик Холла?
Датчик Холла (датчик положения) представляет собой датчик магнитного поля. Работа устройства основана на эффекте Холла. Данный эффект основан на следующем принципе: если поместить определенный проводник с постоянным током в магнитное поле, то в таком проводнике возникает поперечная разность потенциалов (напряжение Холла). Другими словами, устройство служит для измерения напряжённости магнитного поля. Сегодня датчик Холла может быть как аналоговым, так и цифровым.
Сфера применения датчиков Холла очень широка. Устройство используется в таких схемах, где требуется бесконтактное измерение силы тока. Что касается автомобилей, датчик Холла служит для измерения угла положения распределительного или коленчатого вала, а также нашел свое применение в системе зажигания, указывая на момент образования искры.
Читайте в этой статье
Как работает датчик Холла
Во время своих исследований в 1879 году физик Холл выявил такой эффект, что если в магнитном поле находится пластина, на которую подается напряжение (ток протекает через пластину), тогда электроны в указанной пластине начинают отклоняться. Такое отклонение происходит перпендикулярно по отношению к тому направлению, которое имеет магнитный поток.
Также направление этого отклонения происходит в зависимости от той полярности, которую имеет магнитное поле. Получается, электроны будут иметь разную плотность на разных сторонах пластины, создавая разные потенциалы. Обнаруженное явление получило название эффект Холла.
Другими словами, Холл поместил прямоугольную полупроводниковую пластину в магнитное поле и на узкие грани такого полупроводника подал ток. В результате на широких гранях появилось напряжение. Дальнейшее развитие технологий позволило создать на основе обнаруженного эффекта компактное устройство-датчик. Главным преимуществом датчиков подобного рода выступает то, что частота срабатывания устройства не смещает момент измерения. Выходной сигнал от такого устройства всегда устойчивый, без всплесков.
Простейший датчик состоит из:
- постоянного магнита;
- лопасти ротора;
- магнитопроводов;
- пластикового корпуса;
- электронной микросхемы;
- контактов;
Работа устройства построена на следующей схеме: через зазор осуществляется проход металлической лопасти ротора, что позволяет шунтировать магнитный поток. Результатом становится нулевой показатель индукции на микросхеме. Выходной сигнал по отношению к массе практически равняется показателю напряжения питания.
Датчик Холла в системе зажигания является аналоговым преобразователем, который непосредственно коммутирует питание.
Среди недостатков стоит выделить чувствительность устройства к электромагнитным помехам, которые могут возникнуть в цепи. Также наличие электронной схемы в устройстве датчика несколько снижает его надежность.
Рекомендуем также прочитать статью об устройстве топливного электробензонасоса, а также о механическом решении. Из этой статьи вы узнаете о назначении, конструктивных особенностях и принципах работы данных устройств.Аналоговые и цифровые решения
Датчики на основе эффекта Холла фиксируют разницу потенциалов. Аналоговое решение, рассмотренное выше, основано на преобразовании индукции поля в напряжение с учетом полярности и силы поля.
Принцип работы цифрового датчика состоит в фиксации присутствия или отсутствие поля. В случае достижения индукцией определенного показателя датчик отмечает наличие поля. Если индукция не соответствует необходимому показателю, тогда цифровой датчик показывает отсутствие поля. Чувствительность датчика определяется его способностью фиксировать поле при той или иной индукции.
Цифровой датчик Холла может быть биполярным и униполярным. В первом случае срабатывание и отключение устройства происходит посредством смены полярности. Во втором случае включение происходит при появлении поля, отключается датчик в результате того, что индукция снижается.
Самостоятельная проверка устройства
Активное использование данного устройства в автомобилях означает, что при появлении определенных неисправностей или сбоев в работе ДВС может возникнуть острая необходимость проверить датчик Холла своими руками.
Перед началом работ по отсоединению разъема кабеля, который подключен к устройству, следует обязательно выключать зажигание!
Игнорирование данного правила может вывести датчик Холла из строя. Необходимо добавить, что проверка устройства при помощи контрольной лампы также недопустима.
- Одним из самых быстрых способов проверки является установка заведомо исправного подменного датчика на автомобиль. Если признаки неисправности после установки исчезают, тогда причина очевидна.
- Вторым способом, который подойдет для проверки датчика в системе зажигания, является проверка наличия искры в момент включения зажигания. Дополнительно потребуется осуществить подсоединение концов провода к нужным выходам на коммутаторе.
- Для максимально точной диагностики устройство лучше всего поверять при помощи осциллографа. Также в определенных условиях датчик проверяют при помощи мультиметра. Указанный мультиметр переводят в режим вольтметра, после чего подсоединяют к выходному контакту на датчике. Рабочий датчик Холла выдаст показания от 0.4 Вольт до 3-х. Если показания ниже минимального порога, тогда высока вероятность выхода датчика из строя.
Читайте также
krutimotor.ru
Датчики положения / частоты вращения на эффекте Холла Hall Trigger
Датчики положения / частоты вращения на эффекте Холла применяются для определения частоты вращения и / или положения распределительного вала, коленчатого вала двигателя, что необходимо для синхронизации системы зажигания и впрыска топлива, а также применяются для измерения скорости движения автомобиля, что необходимо для управления режимом холостого хода двигателя.
Датчик Холла.
На бензиновых двигателях оборудованных классической системой зажигания датчик Холла установлен в корпусе распределителя зажигания.
На валу распределителя зажигания закреплены шторки из ферромагнитного материала, вращающиеся вместе с валом. Количество шторок равно количеству цилиндров двигателя (встречаются системы зажигания с одной шторкой в распределителе зажигания, дополнительно оборудованные датчиком положения / частоты вращения коленчатого вала). Выходной сигнал датчика Холла может принимать один из двух уровней – высокий или низкий и зависит от наличия / отсутствия шторки в магнитном зазоре датчика. При отсутствии шторки в магнитном зазоре датчика, напряжение выходного сигнала датчика соответствует низкому уровню – не более 0,2 V. При прохождении шторки через магнитный зазор датчика, напряжение выходного сигнала датчика соответствует высокому уровню. Значение напряжения высокого уровня определяется поступающим на датчик опор. напряжением. Датчик генерирует синхроимпульсы синхронно прохождению шторок через магнитный зазор датчика. Форма осциллограммы напряжения выходного сигнала датчика Холла близка к меандру. Частота следования синхроимпульсов пропорциональна частоте вращения вала с ферромагнитными шторками.
Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика Холла, встроенного в распределитель зажигания 4-х цилиндрового двигателя при 960 RPM.
При повышении частоты вращения двигателя, частота следования синхроимпульсов также увеличивается.
Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика Холла, встроенного в распределитель зажигания 4-х цилиндрового двигателя при 2 880 RPM.
При проведении диагностики датчика Холла по осциллограмме напряжения выходного сигнала, наиболее важными участками синхроимпульсов являются низкий уровень синхроимпульса и его фронты. Форма осциллограммы высокого уровня синхроимпульса определяется качеством стабилизации опор. напряжения, подаваемого на вывод 0 датчика от блока управления двигателем или от коммутатора и при проведении диагностики датчика интереса не представляет. Встречаются самые разные значения опор. напряжения сигнала датчика Холла, но чаще всего встречаются значения 5 V, 8 V, 12 V. В последнем случае, подводимое к датчику опор. напряжение не стабилизировано вовсе, из-за чего форма осциллограммы высокого уровня синхроимпульса в таком случае может иметь значительные искажения, что не является неисправностью.
Проверка выходного сигнала датчика холла.
Для просмотра осциллограммы напряжения выходного сигнала датчика Холла, разъём осциллографического щупа должен быть подключен к аналоговому входу № 1 USB Autoscope II, чёрный зажим типа «крокодил» осциллографического щупа должен быть подсоединён к «массе» двигателя диагностируемого автомобиля, пробник щупа должен быть подсоединён параллельно сигнальному выводу датчика (клемма 0 разъёма датчика).
Схема подключения к датчику Холла.
- – точка подключения чёрного зажима типа «крокодил» осциллографического щупа;
- – точка подключения пробника осциллографического щупа.
В окне программы «USB Осциллограф», необходимо выбрать подходящий режим отображения, в данном случае «Управление => Загрузить настройки пользователя => Hall». После подсоединения осциллографического щупа и выбора режима отображения осциллограмм «Hall» необходимо запустить двигатель диагностируемого автомобиля, а в случае, если запуск двигателя невозможен, прокрутить двигатель стартером. В случае необходимости, осциллограмму можно записать. Для записи осциллограммы, в окне программы «USB Осциллограф», необходимо выбрать «Управление => Запись». Для остановки записи осциллограммы, в окне программы «USB Осциллограф», необходимо выбрать «Управление => Запись». После завершения записи, записанную осциллограмму можно детально изучить.
Типовые неисправности датчика холла
Если сигнал от датчика положения коленчатого вала поступает, но параметры выходного сигнала при этом имеют отклонения от нормальных, это может привести к подёргиваниям двигателя, провалам, затруднённому пуску двигателя или невозможности запуска двигателя. В случае ослабления крепежа, датчик может несколько сместиться относительно своего нормального положения, что может привести к механическому повреждению датчика вращающимися шторками. Значительное механическое повреждение может привести к неработоспособности датчика. Запуск двигателя становится невозможным в случае, если при прокрутке стартером двигателя, оборудованного классической системой зажигания, от датчика Холла не поступают синхроимпульсы. Вследствие сильного перегрева, из-за дефекта при изготовлении либо из-за кратковременного замыкания сигнального вывода датчика на цепи питания, выходной ключ датчика Холла может «подгореть». Исправный датчик Холла должен обеспечивать значение напряжения низкого уровня выходного сигнала не выше 0,2 V. В случае «подгорания» выходного ключа датчика Холла, возникает зависимость значения напряжения низкого уровня выходного сигнала датчика от температуры корпуса датчика. В таком случае, пока двигатель холодный, датчик может вполне исправно работать. Но когда корпус датчика нагреваться от деталей работающего двигателя до определённой температуры, двигатель внезапно глохнет. Пуск двигателя в таком случае становится невозможным до тех пор, пока корпус датчика Холла не остынет на несколько градусов. На экране осциллографа дефект выходного ключа датчика Холла становится заметен сразу после начала роста температуры его корпуса и проявляется как постепенное увеличение значения напряжения низкого уровня выходного сигнала датчика.
Осциллограмма напряжения выходного сигнала неисправного датчика Холла, выходной ключ которого не обеспечивает должного значения напряжения низкого уровня. В данном случае, значение напряжения низкого уровня выходного сигнала датчика равно 1,1 V.Выходной сигнал датчика Холла становится «невидимым» для блока управления двигателем (коммутатора) после того, как с ростом температуры корпуса датчика, напряжение низкого уровня сигнала увеличивается до критически высокого значения. Это значение зависит от особенностей устройства входных цепей сигнала от датчика Холла в блоке управления двигателем (коммутаторе) и может быть равным 0,25…3,5 V. Неисправности предвыходного каскада электронной схемы датчика Холла могут вызвать «завал» фронтов синхроимпульсов выходного сигнала датчика
Осциллограмма напряжения выходного сигнала неисправного датчика Холла, предвыходной каскад которого не обеспечивает должной крутизны фронтов синхроимпульсов.В случае «завала» фронтов синхроимпульсов выходного сигнала датчика Холла, пуск двигателя может быть несколько затруднён, работа двигателя может значительно ухудшиться из-за изменения угла опережения зажигания, максимальная частота вращения двигателя может быть сильно ограниченной.
Датчик скорости движения автомобиля.
Датчик скорости движения автомобиля устанавливается на коробке переключения передач.
Датчик генерирует постоянное число импульсов за каждый оборот колеса автомобиля, что позволяет блоку управления двигателем рассчитать текущую скорость движения автомобиля. Сигнал от датчик скорости движения автомобиля служит для управления режимом холостого хода двигателя, а в некоторых моделях и для отображения на спидометре текущей скорости движения автомобиля. Кроме перечисленных неполадок датчика Холла, случаются поломки вала датчика скорости движения автомобиля из-за чего сигнал от датчика не поступает. В случае поломки датчика скорости движения автомобиля, возможна неустойчивая работа двигателя на холостом ходу при движении автомобиля, при переключении передач двигатель может глохнуть.
Датчик положения распределительного вала (датчик фаз)Camshaft Position Sensor.
Датчик положения распределительного вала двигателя позволяет блоку управления двигателем определить верхнюю мёртвую точку в конце такта сжатия первого цилиндра, что необходимо для синхронизации работы системы зажигания и подачи топлива с рабочим процессом двигателя.
Датчик генерирует один синхроимпульс за полный цикл работы двигателя (два полных оборота коленчатого вала). Это позволяет осуществить фазированный впрыск топлива – каждая форсунка впрыскивает топливо только один раз за два оборота коленчатого вала, за счёт чего улучшается точность дозирования подачи топлива и качество смесеобразования.
auto-master.su