Что такое датчик холла: принцип работы, устройство и способы проверки на работоспособность

Основные сведения

Начнем с базовой информации: где находится датчик Холла, что это такое, для чего он нужен.  «Голый» датчик — это небольшой измеритель (сенсор, обнаружитель), почти всегда черный (цвет зависит от предпочтений производителя), размером в несколько миллиметров. Автомобильные изделия имеют сравнительно большой пластиковый защитный короб, «фишку» с кабелем с разъемом подключения.

Сенсор фаз осуществляет мониторинг магнитных полей, их параметров (напряженности), при этом выдает заданные алгоритмы работы (смыкание контактов и пр.).

Рассматриваемым сенсорам присвоили наименование от фамилии ученого Холла, открывшего, что разность потенциалов (холловского напряжения) возникает, если в поле помещают объекты с постоянными токами.

Автомобильный сенсор тока находится в трамблере — узле для подключения свечей, он скрыт пластиковой фишкой с тремя проводами и разъемом под них. На иных приборах он может размещаться где угодно. Обычно на печатных платах — это крошечная черная коробочка стандартно на 3, реже — на 4 ножках. Линейные Hall sensor напоминают микросхему. Изделие также определяют по маркировке, обозначения есть в справочниках радиодеталей, (распространенные S41, 41F, U18, 3144, 44E, 49E).

При токовом течении в одном направлении электроны отклоняются в проводниках, размещенных перпендикулярно к полю. Участки их имеют неравномерную плотность частиц, это и есть разность потенциалов, фиксируемая датчиком Холла. Становится возможным анализ напряжения под прямым углом к току.

Есть также Hall effect sensor упрощенный как, например, в смартфонах: только с функцией подтверждения наличия магнитных явлений, напряженность не анализируется. На базе узла, включающего датчик  и магнитомер, телефон снабжается опцией компаса.

Как функционирует

Принцип работы, использования датчика Холла:

• Электроны при прохождении тока движутся по сенсору прямолинейно.
• При воздействии поля частицы с зарядом отклоняются силой Лоренца по изогнутой траектории.
• Отрицательно заряженные элементы, они же электроны, притягиваются на 1 сторону Hall sensor, а плюсовые (дырки) — к иной.
• Описанное накопление по разным сегментам создает разное напряжение, это и есть разность потенциалов. Пропорциональность возникшего напряжения к электротоку и напряженности поля прямая. Эти окончательные явления и отслеживаются сенсором, принцип используется для определения положения подконтрольных им обслуживаемых объектов.

Где применяются

Датчики фаз начали устанавливаться в конструкции около 75 лет после их изобретения, когда появились доступные технологии создания полупроводниковых пленочных материалов.

Характерные области применение датчиков Холла:

• первая область, где началось использование — машиностроение, для замеров углов распредвалов, коленвалов, фиксации искрения на узлах зажигания;
• переключатели (бесконтактного типа), анализаторы уровня веществ, скорости вращения лопастей, приспособления дистанционного обнаружения токов;
• сканирование магнитных обозначений;
• как замена герконам (автоматические выключатели, смыкающие контакты посредством магнита). В этой сфере описываемые устройства наиболее распространенные из-за многочисленности приборов: микроэлектроника, техника от наушников до манипуляторов, клавиатур, в лифтах, охранном оснащении (двери, запорные элементы).

В смартфоне

Датчик холла в смартфоне применяются для таких целей:

• как часть компаса, магнитомера;
• для мониторинга закрытия/открытия чехла с магнитной защелкой отслеживанием ослабления/повышения поля;

Опишем, для чего нужен датчик холла в смартфоне на обложке. При отдалении магнита с обнаружителя идет импульс на активацию табло, когда ближе — на отключение. Разновидность таких чехлов — отдельный вид изделия, именуемый обычно Smart Case. Есть и дополнительные функции, принцип действия их такой: если применяется обложка без окошек около дисплея, то посредством обнаружителя отключается экран, когда он закрыт, при открытии — автоматическая активация. При наличии окошек инициируется переключение содержимого на табло. На видимой области — часы и пр., на всем дисплее — вся информация.

Не все смартфоны имею описанное усовершенствование, а также не всегда производители указывают его в перечне опций, поэтому нужно уточнять этот параметр. Но если в рекомендуемых аксессуарах есть отметка о таковых подходящих из категории Smart Case, то данная опция присутствует.

Искать на сайте

Это и есть генератор Холла.

Все очень просто. Следующим этапом нам потребуется аккуратно отпаять ножки элемента от тестовой схемы и подключить его к стандартным контактам разъема.

Включаешь зажигание.

В схему датчика входит источник питания, преобразующий однополярное напряжение питания в двухполярное питание схемы. Вытяните штифт пассатижами. В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В. Благодаря простым приемам автомобилист сэкономит свое время на ремонт, а также исключит ненужную трату денег.

Импульсы же возникают благодаря тому, что прорези идут не через одинаковое расстояние, а через разное, то есть они чередуются. Замена датчика: инструкция для автомобилистов Для установки нового датчика зажигания нужно правильно вынуть тот, который вышел из строя. Резисторы R1, R2 задают выходной ток нашего импульсного датчика.

Отсоедините крышку трамблера. Третий провод используется для передачи сигнала, полярность которого изменяется относительно общего провода питания. Подключите вольтметр к выходу датчика. Потребует применения такого датчика контроль оборотов выходных валов редукторов, контроль направления вращения двух и более синхронизируемых механизмов, учет расхода жидкости.

Датчики магнитного поля. Датчики Холла в схемах на МК

Еще раз проверяем работу тестером и на этом работа по ремонту датчика Холла можно считать завершенным. Если же невозможно установить исправный датчик, можно воспользоваться несложным устройством, которое будет дублировать его работу. Но наибольшее применение генератор Холла получил в автомобильной промышленности — для измерения положения распределительного и коленчатого валов, в качестве бесконтактного электронного зажигания и в других целях. Первые приборы получались довольно громоздкими и не очень эргономичными.

Применение неодимовых магнитов самых сильных постоянных магнитов позволяет уместить на диске достаточное количество малогабаритных магнитов. Обычно замена датчика Холла состоит из нескольких этапов: Прежде всего, трамблер снимается с машины. Также не стоит исключать из вида и другие неисправности системы зажигания , встречающиеся в автомобилях. Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности. Наиболее легким способом считается замена прибора на исправный.
установка зажигания с датчиком холла на мотоцикле .БАШКИРИЯ СТЕРЛИТАМАК

Датчик Холла ВАЗ 2109 — замена без помощи специалистов

Автомобили ВАЗ 2109, оснащенные карбюраторными моторами, имеют бесконтактную систему зажигания с датчиком Холла. Основная задача датчика Холла ВАЗ 2109 — подача управляющих импульсов на коммутатор, который преобразует полученные импульсы и направляет их на первичную обмотку катушки зажигания. Расположен этот микроэлектронный датчик в корпусе датчика-распределителя зажигания под пылезащитным экраном. В зависимости от типа распределителя он крепится на опорной пластине при помощи 2 винтов или заклепок. Операция по замене датчика Холла ВАЗ 2109 не представляет собой ничего сложного. Замена может быть выполнена в течение получаса любым автолюбителем без помощи специалистов.

Проверка датчика

Не всегда при неисправности датчика Холла силовой агрегат автомобиля не запускается. Возможны проблемы с зажиганием, такие как перебои в работе двигателя на любых режимах, отсутствие или нестабильный холостой ход, а также потеря мощности. Проверить датчик Холла можно двумя способами. Первый подходит для тех, у кого нет специальных знаний в области автоэлектрики и электроники.

При этом способе необходимо приобрести новый и заведомо исправный датчик в магазине автозапчастей и правильно установить его на место старого. Если мотор после этой операции заведется, значит, проблема решена. Если нет, значит, проблема в резисторе, коммутаторе, катушке, замке зажигания, проводах, свечах или других деталях трамблера.

Второй способ проверки датчика Холла ВАЗ 2109 требует наличия специальных знаний в электрике. Кроме того, для проведения самостоятельной диагностики необходимо приготовить следующие приборы и устройства:

• вольтметр или мультиметр с пределом измерения не менее 15 В и внутренним сопротивлением не менее 100 кОм;
• 3-штекерную колодку от трамблера с низковольтными проводами;
• резистор с сопротивлением в 2 Ом.

Проверку нужно осуществлять следующим образом.

1. Сначала необходимо снять трамблер с машины.
2. Затем надо подсоединить к разъему низковольтных проводов колодку с проводами, резистор и вольтметр по определенной схеме.
3. После этого необходимо подать напряжение от аккумулятора (9-14 В) к положительному контакту и медленно повернуть валик распределителя.
4. Во время проведения этой операции нужно записать минимальные и максимальные показания вольтметра.

В норме наименьшее напряжение должно быть менее или равным 0,4 В, а наибольшее не должно отличаться от напряжения, подаваемого с аккумулятора, более чем на 3 В. Если при поворачивании валика трамблера резкого скачка напряжения не происходит либо наименьшие и наибольшие значения отличаются от нормы, то это означает, что датчик сломан и его следует заменить.

Замена устройства

Заменяем датчик Холла

Для того чтобы заменить датчик Холла, сначала необходимо снять трамблер с привода вспомогательных узлов. Алгоритм демонтажа таков.

1. В первую очередь надо отцепить клеммы от аккумуляторной батареи.
2. Потом нужно снять бронепровода с крышки прерывателя-распределителя и отцепить шланг от вакуум-корректора.
3. Затем надо вынуть трос газа из держателя, чтобы не мешал, открутить гайку, крепящую кронштейн, на котором держатся провода, снять кронштейн со шпильки и убрать его в сторону.
4. Далее необходимо нацарапать отверткой или нарисовать маркером прямую линию, переходящую с корпуса трамблера на корпус привода вспомогательных узлов. Эта метка позволит во время установки трамблера сохранить прежний момент зажигания.
5. После этого надо отцепить от прерывателя-распределителя колодку с проводкой.
6. Затем нужно вытащить грязезащитную заглушку из лючка картера сцепления и при помощи отвертки провернуть маховик до той поры, пока поршень первого цилиндра не встанет в верхнее положение.
7. Теперь необходимо открутить 2 оставшиеся гайки и снять трамблер.

После демонтажа агрегата можно приступить к замене датчика, для этого нужно выполнить последовательность действий.

1. Открутить винты и снять крышку трамблера.
2. Подтянуть бегунок вверх и снять его, затем вынуть пылезащитный экран.
3. Снять разъем низковольтных проводов, открутив винтик.
4. Открутить винты, фиксирующие опорную пластинку, и снять кольцо с ее штифта.
5. Открутить винты вакуум-корректора, снять его тягу со штифта пластинки и вынуть его из корпуса.
6. Приподнять пластинку отверткой и также вытащить из корпуса.
7. Открутить винты, крепящие датчик, и заменить его новым.

Если датчик прикреплен к пластинке заклепками, то нужно менять их в сборе. Монтаж устройства следует проводить в обратном порядке. Перед установкой трамблера нужно повернуть внешний контакт бегунка к клемме первого цилиндра.

Что такое датчик Холла?

Зачем нужен этот оптический датчик, как он выглядит, где он стоит в автомобиле, каковы симптомы поломки устройства? О том, как проверить датчик Холла, мы расскажем ниже, а для начала рассмотрим описание контроллера.

Местонахождение и функции

Итак, что такое датчик Холла? Это контрольный девайс, передающий на блок управления информацию о положении двух валов — коленчатого и распределительного. Для чего нужен датчик Холла? Устройство используется для контроля положения валов с целью определения оптимального положения ГРМ. Контроллер функционирует на основе эффекта Холла, большинство автолюбителей знают этот девайс, как датчик распределительного вала.

Где находится датчик Холла? Как правило, контроллер расположен в трамблере и отвечает за появление искры. Соответственно, он используется вместо контактов распределителя, то есть его установка возможна на бесконтактные системы зажигания.

Устройство датчика Холла достаточно простое:

• магнит постоянного типа;
• металлический экран, оснащенный несколькими технологическими отверстиями;
• полупроводниковые пластины.

Виды

Датчик Холла в трамблере может относиться к одному из видов:

1. Аналоговый вид. К такому типу относятся обычные преобразователи, который не могут изменить индукцию магнитного поля. Параметры, выдаваемые контроллером, будут зависеть от полярности, а также силы магнитного поля.
2. Цифровые устройства, в них магнитное поле отсутствует. Принцип действия такого контроллера заключается в том, что когда параметр индукции достигает определенного значения, выдается логическая единица. В том случае, если значение не будет достигнуто нормы, выдается ноль. Основный минусом устройств цифрового типа является слишком низкая чувствительность.
3. Оптические контроллеры. Они имеют более сложное устройство. В таких девайсах магнитное поле перемещается на прорези в металлическом экране, что способствует изменению разности потенциалов (автор видео о диагностике девайса — канал Автоэлектрика ВЧ).

https://youtube.com/watch?v=VZaXf3MAJ6o

Область применения

Что касается области применения, то такие преобразователи стали повсеместно использоваться с началом изготовления полупроводниковых пленок. Поначалу они имели довольно большие размеры, но с течением времени и развитием электроники преобразователи стали устанавливать в более компактные корпусы. Кроме того, сами корпуса стали оснащаться магнитными элементами, чувствительными деталями, а также микросхемами. На сегодняшний день контроллеры используются во многих отраслях промышленности — металлургии, машиностроении, авиастроении, а также в серодвигателях.

Что касается автомобилестроения, то в транспортных средствах этот контроллер используется в качестве размыкателя и замыкателя. На установленный девайс осуществляет воздействие магнит, установленный и вращающийся внутри распределителя. Преобразователь подает сигнал под воздействием этого магнита, соответственно, это способствует образованию искры для воспламенения горючей смеси в цилиндрах.

Принцип работы

Как работает датчик Холла? Девайс выдает сигналы в случае изменения разности потенциалов, появляющейся в проводнике при пересечении магнитного поля. С помощью магнита происходит образование магнитного поля, которое изменяется в том случае, если стальной зуб (репер) замыкает разъем. Сам зуб может быть расположен на зубчатом колесе распределительного вала или на задающем диске. При более быстром вращении распредвала девайс чаще отправляет сигнал (автор видео — канал Lty D).

Когда металлический зуб проходит через щель на валу, в системе происходит разность потенциалов, что способствует подаче сигнала на управляющий модуль (ЭБУ). В свою очередь, блок выявляет время впрыска и, соответственно, возгорания горючей смеси. В том случае, если силовой агрегат оснащен системой изменения фаз, контролер будет вмонтирован на клапана распределительного вала — как впускной, так и выпускной.

Что касается работающих дизельных двигателей, то в данном случае контроллер позволяет определить положение распределительного вала относительно коленчатого. Это позволяет обеспечить наиболее устойчивую работу мотора в любом режиме. Также следует отметить, что в дизельных агрегатах немного изменено устройство задающего диска — на нем имеются металлические зубчики для каждого цилиндра.

Линейные (аналоговые) датчики Холла

В линейных датчиках напряжение Холла (напряжение на сторонах A и C) будет зависеть от силы магнитного поля. Или, проще говоря, чем ближе мы приближаем магнит к датчику, тем выше будет напряжение Холла. Это прямая связь.

В линейных датчиках на эффекте Холла выходное напряжение снимается непосредственно с операционного усилителя. То есть в линейных датчиках вы не увидите триггера Шмитта, а также транзистора переключения выхода. То есть все будет выглядеть так:

От чего зависит напряжение на гранях A и C? В основном магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом или электромагнитом; толщина пластины, а также сила тока, протекающего через саму пластину.

Теоретически, если к датчику Холла приложить очень сильный магнитный поток, будет ли напряжение Холла бесконечно большим? Неважно как это). Выходное напряжение будет ограничено напряжением питания

То есть график будет выглядеть так:

Как видите, в некоторой степени мы имеем дело с линейной зависимостью выходного напряжения датчика от плотности магнитного потока. Дальнейшее увеличение магнитного потока бесполезно, поскольку достигнуто напряжение насыщения, которое ограничивается напряжением, подаваемым на сам датчик Холла.

Благодаря этим параметрам с помощью датчика Холла были построены устройства, позволяющие измерять ток в проводнике, не касаясь самого провода, например амперометрический зажим.

Также существуют устройства, с помощью которых можно измерить силу магнитного поля. Датчики Холла, используемые в этих устройствах, называются линейными, поскольку напряжение на датчике Холла прямо пропорционально плотности магнитного потока.

Линейные датчики, как я уже сказал, можно использовать в токовых клещах. Они позволяют измерять токи от 250 мА до нескольких тысяч ампер. Самым большим преимуществом этих токовых клещей является отсутствие механического контакта с измеряемой схемой. Другими словами, измерители тока на эффекте Холла намного безопаснее шунтов и амперметров, особенно при большом токе в цепи, который часто встречается на промышленных предприятиях.

Устранение неисправностей

Проверка может показать неспособность электродатчика зафиксировать состояние коленчатого вала. В таком случае, при подтверждении выхода из строя ДПКВ, понадобится его замена на новый. Но если поломка случилась в пути и до ближайшего автомагазина или станции техобслуживания далеко, можно попробовать найти и устранить неполадки самостоятельно. Иногда проблема кроется не в катушке индукционного устройства, а в контактах.

Чистка от грязи

Например, распространенной проблемой является загрязнение рабочей части смазкой от маховика. Последняя летит на сенсор и покрывает его толстым слоем грязи. Сверху налипает пыль и песок, а также металлическая стружка. Все это создает помехи для работы элемента. В таком случае понадобится выкрутить один или два удерживающих болта, извлечь ДПКВ наружу и хорошо протереть его выступающий после упора корпус. Затем верните прибор назад и попытайтесь завести двигатель снова.

Грязный датчик ПКВ

Обрыв контакта

Еще одной распространенной неполадкой бывает обрыв провода. Он случается часто перед фишкой контакта. В этом месте провода изгибаются, что приводит к постепенному преломлению. Визуально нарушение целостности проводника может быть незаметно, поскольку наружная изоляция остается целой.

Ремонт потребует зачистить изоляцию и связать оголенные концы. Затем участок изолируется (можно использовать кембрик или изоленту). Но эта мера временная и потребует последующей пайки.

Загрязнение контактов

Хотя разъем защищен резиновым уплотнителем, он постепенно теряет эластичность и герметичность. Из‐за этого внутрь проникает влага, пыль. Начинается процесс коррозии. Контакты окисляются и цепь прерывается. В результате исправный ДПКВ перестает определять состояние коленвала и мотор глохнет.

Грязь на контактах ДПКВ

Для решения проблемы попробуйте почистить штифты контактов. Они находятся в углублениях и добраться до них можно тонким надфилем или наждачной бумагой, свернутой в трубочку. Выдуйте собравшуюся внутри пыль, восстановите соединение и попытайтесь запустить мотор.

Связанные проблемы

Если ДПКВ «прозванивается» и нет нарушения в целостности контактов, поломка может быть связана с отсутствующими зубьями на маховике. Электродатчик просто «запутывает» ЭБУ, срабатывая на дополнительные образовавшиеся «метки». Это сможет определить только механик на СТО. Для ремонта понадобится замена венца маховика.

ДМРВ (определяет массовый расход воздуха) тоже влияет на работу ДПКВ и вызывает отклонения в показаниях. Проблема диагностируется в сервисе.

Изгиб маховика «восьмёркой» способен ввести электродатчик коленвала «в заблуждение», и здесь потребуется снятие коробки и замена деформированной детали.

Фотоотчет: Как проверить датчик зажигания скутера?

Для начала хотелось бы внести небольшой вклад в повышение технической грамотности некоторых не особо отягощенных интеллектом деятелей. Подавляющее большинство из которых называет магнитоиндукционный датчик генератора с какого-то перепугу — «датчиком холла». И что самое смешное — торгаши туда же… Как не зайдешь в магазин: на этикетке с датчиками так и написано: «датчик холла». Вот откуда это берется. Ладно торгаши, о них говорить нечего — тяжелый случай… А вы? Когда-то давным давно в батарейных системах зажигания применялись механические прерыватели (контакты). В нужный момент они размыкали цепь в первичной обмотке катушки зажигания — ток пропадал, возникал эффект магнитной индукции и во вторичной обмотке катушки зажигания наводилось высокое напряжение, которое поступало к свече зажигания. И далее в виде искрового разряда проскакивало между электродами свечи образую всем вам хорошо знакомую искру.

В современных системах зажигания, таких как CDI, а именно о ней пойдет речь — принцип формирования искрового разряда остался практически тот же. За исключением способа управления моментом искрообразования.

Вместо механических контактов в систему зажигания CDI внедрили электронный датчик, который в нужный момент подает небольшой импульс на тиристор коммутатора (там он работает в режиме электронного ключа, по сути это и есть нечто иное как прерыватель только электронный, а не механический как раньше) — тиристор открывается и ток с конденсатора коммутатора поступает на катушку зажигания. А дальше, происходит почти тоже самое, что и в старых контактных системах зажигания.

А это специальный магнит на роторе генератора, который определяет момент проскакивания искры между электродами свечи зажигания. При прохождении этого магнита мимо датчика в нем наводится импульс

Проверить датчик можно не снимая генератора с двигателя и даже не зная где он находится. Нам нужно всего лишь найти разъем, которым датчик подключается к бортовой сети скутера и проверить — выдает ли датчик импульс или нет.

Заходим на правую сторону скутера, обследуем двигатель на предмет выхода из него толстого пучка проводов, двигаемся по проводам до разъема, которым он стыкуется с бортовой сетью — ищем в пучке бело-голубой провод идущий от двигателя и отключаем его от клеммы

Переводим тестер в режим измерения переменного тока на диапазон 2V или, если в вашем тестере есть такая возможность на 200mV. Одним щупом касаемся любой металлической части скутера или двигателя, другим щупом — провода датчика. Крутим двигатель стартером и смотрим на дисплей:

• Если на дисплее забегали циферки значит датчик генерирует импульс и с ним все в порядке
• Если на экране останутся нули значит датчик неисправен или оборвался провод

В диапазоне измерения 2V исправный датчик доложен выдать примерно такие значения

В диапазоне 200mV такие

Если датчик ничего не выдает — проверяем его на обрыв:

Переводим тестер в режим звуковой «прозвонки» — одним щупом касаемся массы, вторым — провода датчика: исправный датчик в режиме «прозвонки» должен выдать примерно такие значения

Если на дисплее будут одни нули значит оборвался провод или навернулся датчик. В любом случае нужно снимать генератор и смотреть датчик. А там будет видно: если провод целый — значит 100% навернулся датчик.