Что же все таки за зверь этот Датчик Холла?
ДАТЧИК ХОЛА (Официальное название — датчик положения на эффекте Холла.)
Это датчик, работающий на эффекте Холла, суть которого заключается в том, что при при помещении в магнитное поле некоторого проводника с постоянным током, в этом проводнике возникает поперечная разность потенциалов. Также называет холловским напряжением.
Датчик Холла весьма широко распространен в автомобилестроении, с его помощью измеряют угол положения распредвала, на некоторых автомобилях — угол положения коленвала, на более старых автомобилях он сигнализировал о моменте искрообразования.
Эффект Холла заключается в том, что при пропускании тока через клеммы «а» полупроводниковой пластины, помещенной в поле магнита, на боковых клеммах «б» появляется напряжение.
Еще в 1879 году американский физик Э. Холл, работавший в балтиморском университете, открыл интересное явление, суть которого состояла в следующем. Если в магнитное поле поместить прямоугольную полупроводниковую пластину и к узким ее граням подвести электрический ток, то на широких, гранях пластины возникнет напряжение, величина которого может быть от десятков микровольт до сотен милливольт. Однако техническое применение этого эффекта вынужденно задержалось почти на 75 лет, до той поры, когда началось промышленное производство полупроводниковых пленок с нужными свойствами.
Устройство датчика Холла:
1 — постоянный магнит;
2 — лопасть ротора;
3 — магнитопроводы;
4 — пластмассовый корпус;
5 — микросхема;
6 — выводы.
Проверка датчика Холла и его замена
Датчик Холла – это один из важнейших элементов бесконтактной системы зажигания бензиновых двигателей. Малейшая неисправность этой детали приводит к серьезным неполадкам в работе мотора. Поэтому, чтобы не допустить ошибки при диагностике, важно знать, как проверить датчик Холла и при необходимости заменить его.
Этот материал мы разделили на две части: теоретическую (назначение, устройство и принцип работы датчика Холла) и практическую – признаки неисправности, методы проверки и способы замены.
А перед тем, как проверять датчик Холла на наличие неисправностей, давайте разберемся с его назначением и принципом работы.
Датчик Холла (он же датчик положения распредвала) является одним из главных элементов трамблера (прерывателя-распределителя). Он находится рядом с валом трамблера, на котором крепится магнитопроводящая пластина, похожая на корону. В пластине столько же прорезей, сколько цилиндров в двигателе (см. рисунок выше). Внутри датчика имеется постоянный магнит.
Принцип работы датчика Холла следующий: когда вал вращается, металлические лопасти поочередно проходят через прорезь в датчике. В результате этого вырабатывается импульсное напряжение, которое через коммутатор попадает в катушку зажигания и, преобразуясь в высокое напряжение, подается на свечи зажигания.
Датчик Холла имеет три клеммы:
-одна соединяется с «массой»,
-ко второй подходит плюс с напряжением около 6 В,
-с третьей клеммы уходит преобразованный импульсный сигнал на коммутатор.
Неисправности у датчика Холла проявляются по-разному. Даже опытный мастер не всегда сразу выявит причину неполадок двигателя.
Вот несколько самых распространенных симптомов:
-Мотор плохо заводится или не запускается вообще.
-На холостом ходу в работе двигателя появляются перебои и рывки.
-Машина может дергаться при движении на повышенных оборотах.
-Силовой агрегат глохнет во время движения.
При появлении одного из этих признаков, необходимо в первую очередь проверить исправность датчика Холла.
Также не стоит исключать из вида и другие неисправности системы зажигания, встречающиеся в автомобилях.
Существует несколько способов, чтобы проверить исправность датчика Холла.
Каждый автомобилист может выбрать для себя наиболее подходящий вариант:
— Взять для проверки рабочий датчик у соседа или на автомобильной разборке и установить его вместо «родного». Если проблемы двигателя исчезнут, значит, придется покупать новую деталь.
— При помощи тестера можно измерить напряжение на выходе датчика. В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В.
— Можно создать имитацию датчика Холла. Для этого с трамблера снимают трехштекерную колодку. Затем включают зажигание и отрезком провода соединяют выходы 3 и 6 коммутатора. Появление искры свидетельствует о выходе датчика из строя.
Обычно замена датчика Холла выглядит следующим образом:
— Прежде всего, трамблер снимается с машины.
— Далее снимается крышка трамблера и совмещается метка механизма газораспределения с меткой коленвала.
— Запомнив положение трамблера, нужно открутить крепежные элементы гаечным ключом.
— При наличии фиксаторов и стопоров, их также следует извлечь.
— Вал вытаскивают из трамблера.
— Осталось отсоединить клеммы датчика Холла и открутить его.
— Оттянув регулятор, неисправная деталь осторожно вынимается через образованную щель.
— Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности.
Проверка работоспособности датчика Холла позволяет не только точно определить причину отказа двигателя. Благодаря простым приемам автомобилист сэкономит свое время на ремонт, а также исключит ненужную трату денег.
Датчик Холла: принцип работы
Прибор назван по имени создателя — учёного Эдвина Холла. Открытие, которое учёный совершил в 1879 году, оказалось поистине фундаментальным, нашло применение не только в автомобилестроении. А открыл физик гальваномагнитный эффект, суть которого — различие в воздействии магнитного поля на свойства подключенных к электричеству проводников.
Датчик Холла — что это такое в автомобиле?
Прибор заменяет собой контакты, используется для контроля величины напряжения. Благодаря ему при перегрузках в бортовой сети происходит деактивация двигательной системы. При перегреве контроллера включается температурная защита. Металлический экран датчика имеет прорези, на которых формируется магнитное поле. Благодаря этому в пластине появляется напряжение. Из-за того, что прорези чередуются, оно является пониженным.
Поломка прибора приводит к возникновению неисправностей инжектора.
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.
Как работает датчик Холла и как он устроен?
Проводя свои исследования, Холл установил: когда пластина в магнитном поле и под напряжением, в ней происходит отклонение электронов. Поток магнитных частиц движется перпендикулярно этому движению. Направление отклонения электронов напрямую зависит от полярности магнитного поля. Значит, на различных сторонах металлической пластинки плотность электронов будет разной.
Технологии совершенствовались, и этот принцип лег в основу прибора, который сейчас принято называть по имени человека, открывшего это явление.
Схема работы датчика следующая:
Есть аналоговые и цифровые измерители. Аналоговый трансформирует магнитную индуктивность в электричество. Сила тока находится в зависимости от величины магнитного поля.
Эту конструкцию не используют в новых машинах — она устарела. Индукция цифрового прибора достигается, только если значение магнитного поля переходится через определенный рубеж. Устройство не активируется при слишком слабом магнитном поле. В старых авто датчик применяли для подачи искры на свечи.
Устройство датчика Холла таково:
Всего в контроллере 3 контакта. Первый подводится к массе. Второй нужен для подключения напряжения, сила которого составляет 6 вольт. С третьего контакта происходит передача импульсов на коммутатор.
Достоинства устройства
Автопроизводители обычно используют датчик для контроля скоростного режима валов и колес. Также его применяют в бесщеточных двигателях, работающих от постоянного тока — в них он определяет место нахождения постоянного магнита.
Датчик Холла увеличивает эффективность двигательной системы, повышает ее ресурс. Отвечает за коммуникацию систем машины. Конструктивные особенности прибора зависят от возложенных на него функций. Время от времени прибор нужно проверять. Как правило, проверку проводят при помощи осциллографа.
Автомобильный датчик Холла
Датчик Холла является составной частью систем управления работой двигателей внутреннего сгорания, иногда встречается в промышленном оборудовании. Повреждение или поломка элемента приводит к сбоям в работе силового агрегата. Моторы со впрыском топлива оснащаются несколькими сенсорами на основе эффекта Холла, установленными на коленчатом или распределительном вале.
Общая информация о датчике Холла
Во второй половине XIX в. Эдвин Холл проводил опыты с помещением металлических прямоугольных пластин, находящихся под постоянным напряжением, в магнитное поле. При прохождении потока и подаче питания в прямоугольном элементе возникала разность потенциалов, направленная под прямым углом к внешнему возмущающему воздействию.
Генерируемое напряжение оказывалось пропорционально интенсивности потока и силе пропускаемого тока. Эффект был назван по фамилии ученого, а впоследствии стал использоваться в датчиках Холла.
Принцип работы
В конструкцию датчика для машины входят постоянный магнит и микросхема с поддержкой эффекта Холла. Элементы установлены с воздушным зазором, в котором вращается металлический диск с выступами и впадинами. Поверхность обеспечивает периодическое экранирование потока. Сигнал от чипа подается на усилитель, а затем используется для работы системы зажигания или блока управления впрыском бензина.
Сферы применения
Датчик применяется для:
.jpg "Датчик холла что это такое в автомобиле")
Разновидности датчиков Холла
Сенсоры принято разделять на категории по принципу работы:
Линейные (аналоговые)
Устройство обеспечивает преобразование магнитной индукции в электрический ток. Напряжение находится в прямой зависимости от возмущающего тока. Изделия отличаются простотой конструкции и низкой себестоимостью. Используются в измерительных приборах (например, в определителях вибрационных нагрузок или в сенсорах угла поворота).
Работают от цепи переменного или постоянного питания, но не отличаются высокой точностью замеров.
Цифровые
Сенсор срабатывает только в крайних положениях, соответствующих появлению или исчезновению внешнего поля. Чувствительный элемент – при достижении фиксированного значения индукции. Узлы распространены в автомобильной промышленности (находятся в трамблерах бесконтактных систем зажигания или отвечают за определение фазы газораспределения).
датчик Холла, установленный в мобильном телефоне, может автоматически определять положение корпуса в пространстве для включения подсветки
Устройства принято делить на:
Датчик Холла в автомобиле
Датчики стали использоваться в конструкции автомобиля в 60-70-е гг. прошлого столетия. Элементы применялись для распределения импульсов зажигания в бесконтактных системах. После появления впрыска бензина возникла необходимость точно определять момент подачи горючего, что обеспечивало снижение расхода и сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу.
Сенсоры устанавливают на носке коленчатого вала, а также на торцевых кромках валов газораспределительного механизма (точка и метод крепления зависят от модели двигателя и производителя агрегата).
Функции
.jpg "Датчик холла что это такое в автомобиле")
Расположение и устройство
Классический датчик в распределителе зажигания состоит из пластикового корпуса с прокладкой, предотвращающей загрязнение внутренних поверхностей. В кожухе закреплены магнит и микросхема, между деталями имеется воздушный зазор в пределах 5–6 мм. В промежутке находится металлический диск с прорезями, вращающийся синхронно с коленчатым валом. На корпусе имеется разъем для коммутации электропроводки, оснащенный уплотнительным кольцом для защиты контактов от влаги, масляной взвеси и мелкодисперсной пыли.
Возможные поломки и неисправности
Основные признаки поломки электронного датчика Холла:
Способы диагностики работоспособности
При обнаружении некорректной работы датчиков Холла необходимо прозвонить цепи тестовым прибором. Проверка позволяет убедиться в неисправности сенсора или обнаружить другие поломки. Датчики систем зажигания проверяют путем замыкания контактов колодки или имитацией движения распределительного диска через рабочий зазор сенсора.
В лабораторных условиях применяют осциллографы, позволяющие снять точный рабочий график датчика на базе принципа Холла. Также используют приборы на базе контроллеров Arduino.
Проверка мультиметром
Для тестирования необходимо взять цифровой прибор и переключить устройство в режим замера постоянного напряжения. Затем следует выполнить подключение щупов к сигнальным контактам и включить датчик (например, прокрутить коленчатый вал мотора стартером). Нужные пины в разъеме определяют опытным путем или по схеме. Исправный сенсор подает импульсы напряжением от 0,4 до 11 В. Поломанный датчик не срабатывает при прокручивании индикаторного кольца. Напряжение между корпусом датчика и кузовом автомобиля должно равняться 0 В.
Для проверки индуктивных датчиков с 2 проводами необходимо выставить тестовый прибор в режим определения переменного напряжения. После включения зажигания следует проверить показания мультиметра (прокручивать вал мотора стартером не требуется). Для теста первый щуп прибора прикладывают к кузову, а второй – к контактам в колодке датчика. На исправном сенсоре вольтметр покажет напряжение на каждом выводе. Если сигнал отсутствует хотя бы на 1 пине, то датчик неисправен.
Альтернативный метод проверки 2-контактного сенсора предусматривает тестирование на работающем двигателе. Необходимо аккуратно установить щуп в разъеме датчика, а второй приложить к болту на кузове машины. Прибор должен показывать плавающее значение напряжения (в диапазоне от 0 до 5 В, значение зависит от модификации сенсора). При отсутствии сигнала датчик неисправен.
Создание имитации
Методика подходит только для проверки трамблеров. Для тестирования необходимо отсоединить штекер проводки и замкнуть контакты куском провода, предварительно изучив распиновку колодки.
При включенном зажигании должна появляться искра, по которой автомеханик узнает о необходимости замены датчика Холла.
Можно протестировать устройство другим способом:
Замена рабочим датчиком
Если в автомобиле или гараже имеется запасной датчик, то замена элемента позволяет быстро уточнить состояние старого сенсора. Для выполнения работ понадобится разобрать узел (например, распределитель зажигания) либо отвернуть крепежные болты или винты. Допускается устанавливать только совместимый датчик, при использовании детали другой модели сигнал будет ошибочным из-за неправильного зазора между магнитом и микросхемой.
Проверка сопротивления
Для проведения тестирования понадобится самодельный прибор, состоящий из последовательно соединенных светодиода и резистора сопротивлением 1–1,5 кОм. Для удобства использования к ножке сопротивления и выводу индикатора следует припаять отрезки медного многожильного провода. В качестве источника питания используют АКБ автомобиля напряжением 12 В.
Устранение поломок и неисправностей
При обнаружении повреждения корпуса, влияющего на работоспособность датчика, или выходе из строя микросхемы следует произвести установку нового изделия.
Не рекомендуется восстанавливать старый сенсор клеем или при помощи изоляционной ленты.
Владельцу автомобиля необходимо подобрать запасной элемент (например, по каталогу) и выполнить ремонт самостоятельно или в сервисе.
Ремонт и замена своими руками
При повреждении элементов конструкции ремонт датчика невозможен. Владельцу автомобиля необходимо поменять деталь на оригинальный сенсор или найти по справочникам либо каталогам аналог. Алгоритм установки нового датчика зависит от конструктивных особенностей автомобиля. Для выполнения работ нужен набор слесарного инструмента (гаечные ключи и отвертки). Процедура занимает 10–20 минут.
Чтобы заменить неисправный датчик положения распределительного вала, необходимо (на примере Lada Priora с 16-клапанным мотором):
Ряд производителей автомобилей рекомендует проводить замену датчика Холла через 100–150 тыс. км пробега.
Подобные требования обусловлены жесткими условиями эксплуатации (узлы работают в условиях перепадов температуры и подвергаются вибрационным нагрузкам). Циклы нагрева и охлаждения негативно влияют на полупроводники и способны разрушить пластиковый корпус. Вода или конденсат проникает в трещины и ускоряет выход датчика из строя.
Для замены датчика в трамблере следует:
Преимущества и недостатки
Положительные стороны сенсоров, использующих в работе принцип Холла:
Основные недостатки сенсоров Холла:
Дополнительная информация
При диагностике датчиков в автомобиле следует проверять сопряженные узлы. Например, причиной плохой работы зажигания может стать влага в контактах или надломленная жила в жгуте проводки. Некоторые владельцы сталкиваются со скрытыми дефектами в блоках управления (окислением или отгоранием дорожек на печатной плате). Чрезмерный износ шестерен привода распределителя может стать причиной периодических сбоев в системе зажигания.
При некорректной работе датчика на машинах с распределенным впрыском топлива в память контроллера записываются ошибки. После проведения ремонта возможно включение предупредительных ламп в комбинации приборов. Для сброса кодов необходимо отключить аккумулятор от бортовой сети на 5–7 минут. Если процедура не помогла, то стереть идентификаторы неисправностей можно при помощи диагностического сканера, подключенного к разъему OBD-II.
Датчики Холла: принцип работы, типы, применение, как проверить
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).
В соответствии с законами электродинамики, сила Лоренца воздействует на носители заряда, что и приводит к разности потенциалов. Величина напряжения Uхолла 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:
Следует отметить, что цифровой тип включает в себя следующие подвиды:
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:
Принцип работы такого устройства довольно прост: ток, проходящий по проводнику, создает электромагнитное поле, датчик измеряет его величину и полярность и выдает пропорциональное напряжение UДТ, которое поступает на усилитель и далее на индикатор.
https://www.youtube.com/watch?v=fmLs9WsKx3I
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:
Алгоритм работы такой схемы выгладит следующим образом:
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:
Совсем не обязательно, что перечисленные факторы вызваны выходом из строя ДП. Высока вероятность того, неисправность вызвана другими причинами, а именно:
Как проверить работоспособность датчика Холла?
Есть разные способы, позволяющие проверить исправность датчика СБЗ, кратко расскажем о них:
Обратим внимание, что для выявления искрообразования высоковольтный проводок должен находиться рядом с массой.
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.
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: