Все о седанах

Датчик Холла: принцип работы и области применения. Принцип датчика холла

Эффект Холла получил своё имя благодаря учёному Э.Г.Холлу, открывшему его в 1879 году при работе с тонкими золотыми пластинками. Эффект заключается в появлении напряжения при помещении проводящей пластинки в магнитное поле. Это напряжение так и назвали – холловское напряжение. Промышленное применение этого эффекта стало возможным лишь спустя 75 лет после открытия, когда стали производиться полупроводниковые плёнки с определёнными свойствами. Так появился датчик Холла, принцип работы которого основан на одноимённом эффекте. Этот датчик представляет собой прибор для измерения напряжённости магнитного поля. На его основе создаются и многие другие приборы: датчики углового и линейного перемещения, магнитного поля, тока, расхода и т.д. Датчик Холла имеет ряд преимуществ, благодаря которым и получил широкое распространение. Во-первых, бесконтактное срабатывание исключает механический износ. Во-вторых, он прост в использовании при довольно низкой стоимости. В-третьих, прибор имеет маленький размер. В-четвёртых, изменение частоты срабатывания не приводит к смещению самого момента измерения. В-пятых, электрический сигнал датчика не имеет характера всплеска, а при включении сразу набирает постоянную величину. Другие его плюсы: передача сигнала без икажения, бесконтактный характер самой передачи сигнала, практически безграничный срок эксплуатации, большой диапозон частот и т.д. Однако у него есть и свои минусы, основными из которых являются чувствительность к электромагнитным помехам в цепи питания и изменению температуры.

Принцип работы датчика Холла. Датчик Холла — это щелевая конструкция, с одной стороны которой расположен полупроводник, а с другой – постоянный магнит. При протекании тока в магнитном поле на электроны действует сила, вектор которой перпендикулярен и току, и полю. При этом на боковых сторонах пластины появляется разность потенциалов. В зазоре датчика находится экран, через который замыкаются силовые линии. Он препятствует образованию на пластинке разности потенциалов. Если в зазоре не будет экрана, то под действием магнитного поля с пластинки полупроводника будет сниматься разность потенциалов. При прохождении экрана (роторной лопасти) через зазор индукция на интегральной микросхеме будет нулевая, а на выходе появится напряжение.

Датчик Холла и приборы на его основе очень широко используются в авиационной, автомобильной промышленности, в приборостроении и многих других отраслях. Их выпускают такие известные фирмы, как Siemens, Micronas Intermetall, Honeywell, Melexis, Analog Device и многие другие.

Наиболее распространён так называемый ключевой датчик Холла, выход которого меняет логическое состояние в случае, если магнитное поле превышает определённую величину. Особенно широко применяются эти датчики в бесколлекторных электродвигателях в качестве датчиков положения ротора (ДПР). Логические датчики Холла используют в устройствах синхронизации, системе зажигания, считывателях магнитных карт, ключей, в бесконтактных реле и т.д. Широко применяются интегральные линейные датчики, которые используют для измерения линейного или углового перемещения и электрического тока.

Принцип работы датчика Холла

Система зажигания выполняет важную функцию – создание искры в цилиндрах с целью воспламенения топливной смеси в связи с чередованием работы двигателя. Ярко выражена эта система на карбюраторных автомобилях, в тот момент, как на инжекторных она всего лишь часть системы управления двигателем.

Разделить системы зажигания по принципу работы можно на три ступени (системы):

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Как ни странно, несмотря на возраст с момента появления тех самых автомобилей, на которых и есть эта система широко распространены никак не худший и лучший варианты, а именно средний – система бесконтактного зажигания. И самым любопытным ее элементом является датчик холла, принцип работы которого мы и будем разбирать в этой статье. Кстати, это любопытное изобретение применяется не только с системе зажигания, но и в еще массе приборов и систем, но об этом несколько позже.

Назначение и устройство датчика Холла

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

Принцип работы датчика Холла и лежит в мягком и ровном улавливании этой разницы, неизменно это как для системы зажигания ваших “Жигулей”, так и для космического ракета-носителя, на котором тоже приходится улавливать немало импульсов.

Особенности использования в автомобиле

В автомобиле действия этого датчика также распространяются на измерение импульсов. Конструктивно датчик Холла в автомобиле представляет собой набор элементов:

• Постоянный магнит.
• Стальной экран, имеющий несколько прорезанных ровных отверстий.
• Полупроводниковые пластины.

Датчик действия импульсов принципиально основан на изменении индукции элемента, который очень чувствителен к этим изменениям. Когда изменяется индукция изменяется и зазор в том самом экране, то есть между ферромагнитным объектом и чувствительным элементом.

Все это отображает положение распределительного вала и коленчатого вала, что и обозначает момент подачи искры. Это простейший датчик.

Оптический прибор действия импульсов имеет несколько более сложное строение. Он имеет привод своего действия и берет начало в коленчатом валу. Этот датчик импульсов конструктивно объединён в одно целое с блоком распределителя в бесконтактной системе. Он напоминает своим видом на прерыватель. В этой системе на прорезанные отверстия стального экрана движется магнитное поле, благодаря чему повышается напряжение в системе полупроводников. Импульсы же возникают благодаря тому, что прорези идут не через одинаковое расстояние, а через разное, то есть они чередуются.

Проверка датчика на работоспособность

Когда появляется некая загвоздка в работе системы зажигания проконтролировать необходимо все элементы, и датчик Холла в этот перечень тоже входит. Ну, самый простой способ продиагностировать непосредственно датчик – заменить его на новый. Если неисправности в работе мотора пропали, то все ясно.

Если в запасе нет уже готового исправного датчик – не беда. Сделаем его сами. Все, что нам понадобится это кусок провода и колодка с тремя штекерами от распределителя зажигания. Также можно взять обычный мультиметр и проверить датчик, если датчик не работает, то тестер нам покажет менее половины одного Вольта. Еще один способ заключается в подведении концов любого провода к выводам коммутатора – если искра есть, то все нормально.

В целом придумать можно разные способы для проверки датчика Холла, однако, лучше при малейшем подозрении просто заменить его, отремонтировать его все равно в тысячу раз дольше и сложнее.

Датчик Холла — что это? Описание, принцип действия

Полное технически грамотное название – датчик положения на эффекте Холла.

Принцип действия этого устройства прост: помещая любой проводник с постоянным током в электромагнитное поле, в нём образуется разность потенциалов поперечного типа. Напряжение, наблюдаемое в этом проводнике, назвали в честь изобретателя – холловское.

В двигателях внутреннего сгорания датчик Холла нашёл большое применение. В распределителях зажигания на карбюраторных автомобилях он подавал сигнал момента искрообразования. Затем, на более новых моделях двигателей, его начали ставить у распределительного и коленчатого валов, где он фиксировал угол положения.

Физическое явление образования на гранях пластины напряжения открыл физик Американского Балтиморского Университета Э. Холл в 1879 году. Он поместил полупроводниковую пластину в магнитное поле и к её узким граням подвёл ток. А на широких гранях появлялось напряжение (от десятков микровольт до многих сотен милливольт).

Широкое применение устройств, с использованием эффекта Холла, началось с 1955 года. Именно в это время начали массово производиться полупроводниковые плёнки.

В семидесятых годах прошлого века начала бурно развиваться микроэлектроника. Датчик приобрёл миниатюрную форму, в котором помещался чувствительный элемент, магнит и микросхема. У него появилось три преимущества: минимизация; не изменяется момент измерения при изменении оборотов двигателя; при повороте ключа в выключателе зажигания электрический сигнал имеет определённую и стабильную величину, а не всплескообразную. Это положительный нюанс при работе в электрической сети автомобиля.

Недостатки датчика

Но у датчика Холла есть недостатки. На нём сильно сказываются электромагнитные помехи цепи питания. Также он менее надёжен магнитоэлектрического датчика и дороже его в производстве.

Работает датчик очень просто. Металлическая пластина (у бегунка или штифты распределительного и коленчатого вала) проходит через зазор датчика, шунтируется магнитный поток. На микросхеме индуктивность нулевая. Выходя из датчика, сигнал имеет большую степень и равен запитывающему напряжению.

Техническое состояние датчика Холла никогда нельзя проверять контрольной лампой. Используйте осциллограф, если он снят с автомобиля, или мультиметр – непосредственно на двигателе. При проверке отсоедините колодку с проводами, соединяющую датчик с цепью. Ключ выключателя зажигания должен быть вынут.

Устройство датчика Холла

Физик Холл открыл принцип, который впоследствии позволил создать датчик его имени. Этот прибор относится к категории магнитоэлектрических устройств и, фактически, является датчиком магнитного поля. Устройство датчика Холла имеет два основных конструктивных варианта. По принципу действия, эти приборы могут быть цифровыми и аналоговыми.

С помощью цифровых датчиков производится определение поля, то есть, его наличие или отсутствие. При достижении индукцией определенного значения, датчик выдает результат. Однако, слабая индукция не позволяет зафиксировать наличие поля, что является минусом этого прибора.

Конструкции аналоговых датчиков Холла позволяют преобразовывать индукцию в напряжение. Полученная величина будет зависеть от силы поля и его полярности.

Принцип работы датчика Холла

Датчики Холла являются составной частью различных приборов. В большинстве случаев, они используются для измерения напряженности магнитного поля. Широкое применение эти устройства нашли в системах зажигания автомобилей, благодаря возможностям бесконтактного действия.

Бесконтактное воздействие объясняется следующими факторами. Было замечено, что при помещении пластины, находящейся под напряжением, в магнитное поле, электроны, находящиеся в этой пластине будут отклоняться в перпендикулярном направлении с магнитным потоком. В данном случае, полярность магнитного поля оказывает непосредственное влияние на направление этого отклонения. Таким образом, будет наблюдаться разница плотности электронов на противоположных концах пластины. Это приводит к созданию разности потенциалов, улавливаемой датчиками Холла.

Проверка работоспособности датчика Холла

Чаще всего, с проблемой работоспособности датчика сталкиваются автомобилисты. Наиболее легким способом считается замена прибора на исправный. Во многих случаях, это помогает полностью решить проблему.

Если же невозможно установить исправный датчик, можно воспользоваться несложным устройством, которое будет дублировать его работу. Для изготовления этого устройства, необходимо взять колодку распределителя зажигания с тремя штекерами и небольшой кусок провода.

Чтобы произвести диагностику, можно использовать обычный тестер. При неисправности датчика, тестер будет показывать менее 0,4 вольта. Проверка наличия искры осуществляется при включенном зажигании. В этом случае, концы провода соединяются с определенными выходами в коммутаторе. Однако, как уже говорилось, наиболее оптимальным вариантом является замена неисправного прибора.

Датчик холла принцип работы и какова его роль в системе зажигания?

На блоге мы уже рассматривали различные системы зажигания, в частности, бесконтактных, у которых механический прерыватель в трамблёре заменён хитрым датчиком. О нём и поговорим, о датчике Холла, так его называют. Датчик Холла принцип работы его заключается в том, что он дает отсечку в нужной точке для поджига рабочей смеси в цилиндре, но давайте по порядку.

Датчик Холла принцип работы

Как мы видим, наш сегодняшний герой выполняет крайне ответственное задание в системе зажигания, но пока что он остаётся для нас тёмной лошадкой. Исправим данный недостаток. Итак, датчик холла что это и как работает?

Для начала немного истории. Своё название это устройство получило благодаря одному из сотрудников балтиморского университета Э. Холла, который в конце ХIХ века открыл эффект возникновения напряжения на краях полупроводниковой пластины при изменении магнитного поля, в котором она находится.

Другими словами, если специальную пластинку поместить в место, где будет периодически проскакивать магнит или что-либо, что может изменить имеющееся магнитное поле, к примеру, металлический предмет, то на её краях будут появляться импульсы напряжения, а они в свою очередь могут использоваться электроникой в качестве сигналов к действию.

Одно из ключевых преимуществ подобных датчиков – отсутствие каких-либо механически контактирующих элементов, а это значит, что нет износа и, как следствие, продолжительный срок безотказной работы узла.

Надо отметить, что эффект Холла стал массово использоваться в промышленности лишь во второй половине ХХ века, когда полупроводниковые материалы стали доступными.

Своё место датчики Холла нашли и в автомобилях, а если точнее – в двигателях, где их полезные свойства пригодились в системах зажигания.

Устанавливается такое устройство в корпус трамблёра. Внутри него, как мы уже знаем, имеется вал, именуемый в литературе валом прерывателя-распределителя.

В определённом месте на этом валу закреплена магнитопроводящая пластина, имеющая столько сердечников, сколько и цилиндров в силовом агрегате.

Вращаясь синхронно с распредвалом и коленвалом, она в момент прохождения одного из сердечников мимо датчика, возбуждает в нём импульс электрического напряжения, который затем поступает в коммутатор системы зажигания, где используется для управления работой катушки зажигания. Этот импульс является отправной точкой для генерации искры свечи.

Система зажигания сгенерирует искру именно в тот момент, когда необходимо поджечь топливно-воздушную смесь – ни на мгновение раньше, ни на мгновение позже, иначе мотор просто-напросто не сможет нормально работать. Такой вот нехитрый алгоритм.

Как проверить датчик Холла?

Как и любой другой электронный элемент, наш герой тоже может выходить из строя, и узнать об этом мы можем по плохой работе двигателя авто, а именно:

• мотор сложно завести или он вообще отказывается стартовать;
• на холостом ходу заметны перебои или просадки оборотов;
• при движении машина внезапно глохнет;
• на высоких оборотах авто начинает дёргать.

Конечно же, не факт, что эти симптомы связаны именно с датчиком Холла, но, тем не менее, проверить его нужно. Сделать это можно своими силами.

1. Попросите у друзей или где-нибудь на время проверки, переставьте и убедитесь в том, является ли причиной ваших бед именно датчик Холла;
2. Просто замерьте напряжение на выходе, оно должно быть в точке разрыва 0,4 В, а в точке прохода пластины — 11В.;
3. Разобрать трамблер, провод высокого напряжения с надсвечником и свечей положите на корпус автомобиля с гарантией контакта на минус. Включите зажигание и замкните контакты 6 и 3 на панели коммутатора. Если искра на контактах свечи зажигания появится, то ваш датчик вышел из строя.

Но все-таки наиболее простой и примитивный способ – замена датчика на заведомо исправный. На видео ниже, видно как это просто.

Все-таки проверка требует квалифицированного подхода, если вы им не обладаете, не стоит экспериментировать. Надежно и с гарантией успеха лучше обратиться к специалистам и сделать все как положено.

Пожалуй, вот так кратко, датчик Холла принцип работы и его значение вам понятны. Надеюсь, вы почерпнули минимальные полезные знания из этой статьи.

На этом разрешите откланяться и напомнить, читайте свежие и интересные публикации, появляющиеся на блоге, поможет подписка. До скорых встреч!

Датчик Холла — принцип работы и сферы применения :: SYL.ru

Датчик Холла предназначается для того, чтобы измерять скорость перемещения для индикации параметров исполнительных механизмов устройствами системы автоматического управления. Информация, которая поступает от датчика, необходима, чтобы формировать управляющие сигналы в системе регулирования и стабилизировать параметры перемещения узлов объекта автоматизации.

Принцип работы датчика Холла

Основу составляет так называемый элемент Холла, который соединен с электрической схемой. Датчик Холла — это микросхема, на выходе которой формируется необходимый информационный сигнал. Основа принципа работы устройства — это магнитное поле, которое фиксируется. Для того чтобы измерить скорость перемещения, датчик Холла закрепляют на неподвижных элементах конструкции, а к движущейся части прикрепляют магниты. Есть и более простой способ: подвижные контакты и элементы просто намагничивают. При этом никаких изменений в конструкцию не вносится. Для того чтобы измерить скорость вращения, применяют пару постоянных магнитов и тот же самый датчик Холла. Принцип работы в таком случае прост: между этими двумя полюсами перемещается в свободном состоянии пластинка, которая экранирует магнитное поле. Каждый оборот – это формирование электрического импульса в электронный тахометр. Для того чтобы увеличить точность, используют просто большее количество магнитов.

Датчик Холла обязан своим появлением знаменитому американскому ученому, который и дал прибору свое имя. Эдвин Холл совершил в 1879 году очень важное открытие этого гальванического и магнитного явления. Практическую ценность этого изобретения сложно переоценить. Сам эффект заключается в том, что, если протекает ток вдоль какого-то проводника, на который оказывается воздействие поперечным магнитным полем, то возникает электрическое поле. Такое явления называется ЭДС (электродвижущей силой) Холла. Самые первые приборы на основе этого эффекта были громоздкие и не особо эффективные. Развитие электроники, в частности микропроцессорной техники, вдохнуло новую жизнь в развитие таких устройств. Микросхемы стали использоваться в таком устройстве, как датчик Холла. Более того, существуют миниатюрные приборы. Они могут быть линейными: для считывания информации о токе, о вибрации, о положении и так далее. И они могут быть логическими: датчики частоты вращения, приближения, импульсов. На данный момент разработаны высокоэффективные цифровые устройства на основе эффекта Холла.

Датчик Холла в первую очередь предназначается для автоматизации линий в транспортных и поточных системах. Также он используется для контроля положений узлов в различных механизмах: положение и перемещение деталей от начальных и до концевых положений. Данное устройство используется и для измерения токов, и как чувствительный элемент у магнитного компаса. С помощью такого прибора, как датчик Холла, можно измерять также и мощность, и скорость, и расстояние. В приводах дисководов у любого ПК есть ЭДС Холла.

устройство, принцип работы, виды и области применения преобразователя

Датчик Холла — прибор, предназначенный для измерения напряженности магнитного поля. Его работа основана на эффекте Холла, который представляет собой явление возникновения разности потенциалов в магнитном поле при помещении в него проводника с постоянным током. Это устройство нашло широкое применение в различных приборах и механизмах.

История создания прибора

В конце XIX века американский ученый из Балтимора Эдвин Герберт Холл поместил полупроводниковую пластину в магнитное поле и подключил к ней электрический ток. Такое действие привело к появлению напряжения на широких сторонах пластины.

Это явление получило название эффекта Холла и привлекло внимание общественности. Спустя 75 лет, когда промышленность начала выпускать полупроводниковые пленки, это открытие нашло широкое применение в области техники. Сегодня датчики используются:

1. В электронном зажигании на автомобилях.
2. В двигателях компьютерного дисковода и вентилятора.
3. Как основа электронного компаса в смартфонах.
4. В бесконтактных электрических приборах для измерения силы тока и напряжения.
5. В некоторых моделях ионных реактивных двигателей.

Первые разновидности датчиков стали выпускаться в середине XX века. В 1965 году американские специалисты создали твердотельный прибор, который значительно улучшил работу оборудования. Датчики считаются практически вечными, так как не имеют взаимодействующих и трущихся элементов.

Конструктивные особенности

Наиболее эффективными материалами для изготовления датчика считаются полупроводники арсениды галлия и индия. Чаще прибор представляет собой пленку, толщина которой не превышает 10 мкм. Датчик имеет три клеммы:

• питающая с входным напряжением 6В;
• нулевой контакт;
• выходная, с которой сигнал поступает на коммутатор.

Клемма, к которой подходит питание, широкая и занимает всю сторону прямоугольника. Выходная клемма обладает точечным электродом. В качестве нулевого контакта выступает общая точка. Так как при отсутствии магнитного поля на контактах остается небольшой сигнал, то для коррекции выходных данных применяется дифференциальный усилитель.

Микросхема наносится на подложку методом литографии, что позволяет повысить точность показаний. Обычно в различных приборах это применяется для проверки положения элементов механизма.

Принцип действия

Принцип работы датчика Холла основан на гальваномагнитном явлении, которое показывает результат взаимодействия магнитного поля с полупроводником. Полупроводник подключен к электрической цепи, которая меняет его свойства.

Как только появляется поперечное напряжение, то сразу возникает эффект Холла. В этот момент заряд направлен перпендикулярно вектору поля. Такое явление объясняется воздействием на электроны или дырки силы Лоренца, которая и приводит к их отклонению.

Под воздействием этой силы частицы в полупроводнике двигаются в разные стороны, в соответствии со своим знаком. На одной стороне пластины собираются электроны (отрицательный заряд), а на другой частицы с положительным знаком.

По мере накопления зарядов между ними возникает электрический поток, который препятствует их перемещению под воздействием силы Лоренца. При достижении равенства этой силы и магнитного поля полупроводник вступает в фазу равновесия. Именно так и работает датчик Холла.

Виды устройств

Основной задачей этого прибора считается определение напряженности магнитного потока. Практически это сенсор определения значений магнитного поля. Существуют датчики двух видов:

Цифровые приборы бывают биполярными и униполярными. Биполярные элементы работают в зависимости от полярности магнитного поля, то есть одна включает датчик, а вторая отключает.

Униполярные приборы включаются при появлении любой полярности и отключаются по мере ее уменьшения. Цифровые сенсоры измеряют индукцию и появление соответствующего напряжения, то есть наличие или отсутствие магнитного поля.

Прибор показывает единицу, когда индукция поля достигает пороговое значение. До этого момента сенсор будет показывать ноль. Такой датчик не сможет определить наличие магнитного поля со слабой индукцией. Кроме того, на точность показаний будет влиять дистанция до измеряемого объекта.

Применение датчика

Широко применяются преобразователи Холла в современной бытовой технике. С их помощью происходит взвешивание белья в стиральных машинах. При запуске агрегата вещи сначала намокают, а потом начинает вращаться барабан. По его скорости вращения определяется общий вес и происходит программирование машины на расход порошка, воды и ополаскивателя.

В серийном производстве впервые датчики стали использоваться в компьютерных клавиатурах. Здесь происходит взаимодействие чувствительного элемента на плате и магнита на клавишах. Упругость осуществляется за счет полимерного материала, который обладает большим сроком службы.

Единственным элементом, который может сломаться в клавиатуре является контроллер. Электрики очень часто пользуются датчиком Холла, когда замеряют бесконтактными клещами силу тока в проводах. Измерительный прибор реагирует на изменение электромагнитного поля вокруг кабелей и проводов.

Благодаря индуктивности из медной проволоки, находящейся в клещах, создается возбуждение и образуется электромагнитная волна. Часть ее значения оценивается сенсором, который передает данные в контроллер. По заложенным в нем формулам производится расчет, и результат выводится на дисплей.

Применяются датчики в сотовых телефонах для слежения за зарядом аккумулятора и его расходом. Но очень важным такой момент считается в эксплуатации электромобилей, так как наличие энергии в них занимает особое место. Используются преобразователи Холла в электронных компасах и в качестве стабилизатора изображений в мобильных камерах.

Но особенно широко эти приборы применяются в автомобильной промышленности. В автомобилях с их помощью происходит определение частоты вращения коленвала двигателя, положение дроссельной заслонки, скорости движения автомобиля и так далее. Применяется датчик в электронной системе зажигания. Находится он в трамблере и заменяет контакты для образования искры.

Использование сенсоров в смартфонах

Благодаря небольшим размерам датчики Холла нашли широкое применение в современных электронных гаджетах. В смартфонах они помогают возвращать экран в исходное положение, обеспечивают быстрый запуск GPS поиска, увеличивают срок службы аккумуляторной батареи и так далее.

Способность реагировать на магнитное поле используется в раскладывающихся телефонах и ноутбуках. Благодаря наличию датчика, происходит включение устройств при открытии и отключение при закрытии экрана. В смартфонах такую же функцию выполняет датчик, который взаимодействует с магнитом, встроенным в чехол книжку. Когда чехол открывается, то воздействие поля ослабевает и сенсор включает подсветку экрана. Преобразователь Холла в гаджетах выполняет следующие полезные функции:

• обеспечивает ориентирование по отношению к горизонту земли;
• работает в качестве компаса мобильного устройства;
• совершает ориентирование экрана.

Немаловажное значение датчик имеет в устройстве видеокамеры. Вкупе со специальной микросхемой он позволяет корректировать качество изображения. Особенно это проявляется при съемках в вечернее время.

Как работает датчик Холла, где применяется в автомобиле, как подключить и проверить датчик Холла

Среди элементов автоматики, измерительной техники, а также радиоэлектроники, датчик Холла, принцип действия которого заключается в одноименном эффекте, занимает особенное место. Смысл данного эффекта основан на том, что во время помещения проводника, в виде металлической пластины, в магнитное поле, возникает разность потенциалов. Как же это используется в автомобиле? Об этом далее в статье.

Датчик Холла, принцип действия

Данные датчики стали частью многих устройств. В основном, естественно, они применяются по прямому назначению, а именно — измеряют напряжение магнитного поля. Используются в электромоторах и даже в ионных двигателях ракет. Нередко приходится сталкиваться с датчиком Холла при применении системы зажигания транспортного средства.

Такие простые примеры: измерители уровня жидкости, бесконтактные выключатели, чтение магнитных кодов, управление двигателями, измерение в проводниках силы тока и, конечно же, данные датчики пришли на смену герконам, ведь главным их преимуществом является бесконтактное воздействие.

Как же устроены датчики Холла и что это за бесконтактное воздействие? Холл обнаружил, что если поместить в магнитное поле пластину под напряжением, то электроны в данной пластине будут отклоняться перпендикулярно к направлению магнитного потока. Что касается направления такого отклонения, то оно обусловлено полярностью магнитного поля. Это явление назвали датчиком Холла. Так, плотность электронов на различных сторонах пластины будет различаться, что создаст разность потенциалов. Ее и улавливает датчик Холла.

Датчик Холла, схема автомобильного датчика Холла

Схема устройства датчика довольно проста и может немного отличаться зависимо от того, где установлено электронное устройство и за что отвечает. На картинке ниже вы можете увидеть процесс действия датчика Холла, для примера взята система зажигания автомобиля.

Датчик Холла автомобиля, достоинства и преимущества датчика

К преимуществам автомобильного датчика Холла можно отнести:

• Наличие важного параметра, позволяющего изменять частоту срабатывания (то есть обороты двигателя) в условиях отсутствия смещения измерительного момента.
• Небольшие габариты.
• Наличие «прямоугольного» сигнала от устройства (профессиональный термин: набор постоянной и определенной величины узлом во время его включения, скачки в напряжении при этом отсутствуют). Это большое преимущество для сферы управления электроникой.

Датчик Холла автомобиля, недостатки и отрицательные моменты

• Датчик Холла отличается более высокой стоимостью относительно магнитоэлектрического и теоретически обладает меньшей надежностью. Это обусловлено наличием электронной схемы.
• Чувствительный к помехам электромагнитных полей, возникающих в цепочке питания, однако прогрессивные технологии и производство в крупных объемах сводят до минимума данные факторы.

Датчик Холла и зажигание автомобиля, схема установки и как он работает

Цифровой датчик Холла включает сложное соединение с полупроводникового кристалла, к примеру, антимонида индия, который установлен на алюминиевой подножке и вмонтирован прямо в чувствительную часть датчика. Плоскости кристалла являются прямо перпендикулярными рабочей части датчика, а соединительные проводники, идущие от кристалла, крепятся посредством ручки к электронной схеме, отвечающей за замыкание выходных контактов.

Проводник располагается к магниту так, что силовые магнитные линии проходят через кристалл датчика под прямым углом, в результате чего возникает магнитная индукция конкретной величины. Ток проходит посредством кристалла, который, во время помещения в магнитное поле образовывает электродвижущую силу на перпендикулярных сторонах полупроводника, что поступает в схему.

Эффект Холла наблюдается при прохождении проводника сквозь однородное магнитное поле. Дрейфующие единичные электроны являются носителями заряда и приводят в действие магнитное поле для применения силы Лоренца (сила, действующая в электромагнитном поле на заряженную частицу) непосредственно к этим носителям. Корпус датчика выполняется с неметаллического материала, поэтому очень мягко влияет на поле, не раздражая магнитные волны.

Датчик Холла, как подключить датчик в работу

Электрическая энергия в датчике Холла включается посредством коммутатора (то есть проводника), в результате чего он начинает излучать магнитное поле. Чтобы произвести качественное подключение, необходимо учитывать назначение всех выводов коммутатора:

• Первый вывод коммутатора — это выход усиленного сигнала. Сюда подключается плюсовой выход катушки зажигания.
• Второй и третий выводы коммутатора соединяются между собой и предназначены для подсоединения с массой.
• Четвертый вывод — соединение с аккумуляторной батареей.
• Пятый вывод — предназначен для питания.
• Шестой вывод — через него производится подключение коммутатора с датчиком Холла.

Как проверить работу датчика Холла

Существует ряд способов для проверки исправности датчика Холла. Каждый автовладелец может выбрать себе наиболее подходящий вариант:

1. Для проверки берем рабочий датчик (на автомобильной разборке либо у соседа) и устанавливаем его вместо штатного. Если проблемы исчезнут, значит, придется купить новую деталь.
2. На выходе датчика измеряем напряжение с помощью тестера. Напряжение в исправном устройстве будет изменяться в пределах 0,4-11 В.
3. Создаем имитацию датчика Холла, для чего снимаем с трамблера колодку с тремя штекерами. Далее включаем зажигание и соединяем третий и шестой выходы коммутатора с помощью отрезка провода. О выходе данного датчика из строя будет говорить появление искры.

Совет профи

Когда в конструкции транспортного средства активно применяется датчик Холла, автовладелец должен регулярно проводить проверки и техническое обслуживание. Главное еще и не навредить в процессе таких проверок, поэтому отсоединять от датчика разъем кабеля следует при выключенном зажигании. В противном случае деталь может выйти из строя.

Для чего нужен датчик холла в автомобиле

Датчик холла (ДХ) – это главный компонент системы зажигания современных автомобилей. Благодаря ему происходит контроль над изменением тока, а при возникновении незначительной неполадки ДХ, происходит остановка всего функционала силового агрегата. В свою очередь, такая защита положительно сказывается на эксплуатации мотора и других важных узлов машины.

ДХ – элемент трамблера, распределяющего ток на свечи. Установлен он бывает на самом распределителе, и чтобы до него добраться, трамблер приходится снимать и разбирать.

Невосприимчивость к механоизносу, относительная дешевизна и несложность эксплуатации делают ДХ незаменимыми элементами в автопроме.

Немного истории

В 1879-м г. западным ученым Балтиморского ВУЗа – Э. Холлом, был открыт сенсационный и никем ранее не замеченный эффект — ежели в радиусе зоны воздействия электромагнита расположить кристаллический материал с полупроводниковыми свойствами (какую-либо пластину прямоугольного типа), а к его малым сторонам подвести напряжение, то на широких сторонах полупроводника появится ток.

Величина тока может дотягивать пары сот мВ.

Интересно, но в техническом применении это сенсационное открытие задержалось лет на семьдесят пять, что было связано со сложностями фабричного выпуска пластин этого типа.

Уже после, с мерой прогресса в области изучения и производства электронных компонентов, удалось изготовить небольшой прибор, содержащий все нужное в себе. Другими словами, и чип, и магнит, и все остальное.

Назначение ДХ и принцип его функционирования

ДХ имеют много преимуществ, среди которых выделяются:

• небольшие размеры;
• прямоугольный формат электросигнала, что дает возможность мгновенно набирать конкретную константу без каких-либо скачков и всплесков.

Среди недостатков ДХ выделяют:

• чрезмерная чувств-сть к помехам ЭЛМ полей, возникающих в цепочке питания;
• более высокая стоимость ДХ относительно магнитоэлектрического устройства, обладающего при этом большей надежностью (с точки зрения теории).

В условном понимании ДХ можно разделить на 2 группы: линейные и логические. Другими словами, в одном из датчиков выход подразумевает линейность, в другом – логичность.

Например, линейный датчик используется для вычисления незначительных сдвигов или для конструирования иных, менее упрощенных приборов. Кроме того, такой ДХ может быть использован, как сверхчувствительный компонент регулятора напряжения с химической основой.

Назначение логического датчика – вычисление наличия любых соединений с магнитными свойствами, что реализуется чувствительной областью ДХ.

Внимание. Эта же уникальная черта регулятора может быть использована для вычисления итогового положения металлической составляющей, а также амплитуды вращения импеллера или специального наполюсного магнита.

Самое главное в применении ДХ – отлаженное и проверенное годами производство, ведь только таким образом обеспечивается полная и несомненная надежность изделия.

Датчики с магнитом – одни из самых распространенных приборов в автомобильной промышленности. Родившись в эру прогресса электро, они остались популярными до сих пор.

Взаимосвязь магнита и тока, выраженная тем, что трансформация импульса всегда связана с возникновением магнитного поля, привела к сегодняшним реалиям. Другими словами, контроль перемены силы тока в автомобильных системах зажигания регулируется с помощью ДХ.

Современные датчики холла полностью вытеснили старую контактную группу трамблеров, по вине которой часто возникали сбои в работе системы зажигания. Датчики холла, напротив, хотя тоже могут выходить из строя, намного лучше справляются со своими функциями.

ДХ – обязательный элемент современной бесконтактной системы зажигания. Кроме того, эти датчики нашли применение и в других автомобильных системах. Например, используются они в качестве счетчиков оборотов – тахометров, но обязательно в связке с постоянными магнитами.

ДХ состоят, как и говорилось выше, из пластины холла и магнита. Однако, это не аксиома, так как встречаются ДХ и без встроенного магнита.

Функционирование и назначение ДХ можно легко объяснить его составом. На прямоугольнике-полупроводнике, размером в несколько квадратных миллиметров или пленке, изготовленной из кристаллического материала имеются 4 электрода. Они предназначены для подвода тока и съема информации.

В целях исключения случайных механических сбоев, полупроводниковый материал крепится на прочной подложке, а пленка обрабатывается диэлектрическим веществом.

Чтобы обеспечить лучший эффект, толщина пластинки или пленки датчика делается как можно меньше.

ДХ применяются для бесконтактного контроля магнитной зоны. В некоторых случаях можно применять ДХ с вмонтированным ферритовым стержнем, что позволяет в разы увеличить КПД регулятора.

Еще один способ представить работу датчика холла, выглядит следующим образом.

• В ДХ имеется постоянный магнит, образующий магнитную зону.
• Пластина-полупроводник пересекает это самое поле, образуется преобразование – замыкание промежутка зубца, расположенного на распредвале.

Этот самый зуб называется репером (в геодезии – знак, метка).

• Итак, это самая точка в момент соприкосновения образует токоимпульс, подающийся к ЭБУ.
• Передаваемый импульс зависит полностью от амплитуды вращения распредвала. Это означает, что он поступает на различных временных промежутках.
• Импульс, как и говорилось, идет на ЭБУ.
• Последний раскодирует импульс, таким образом определяя положение ВМТ в 1-м цилиндре двигателя.
• Только после этого идет разрешение на поступление горючего в камеру сгорания с ее последующим возгоранием.

Примечательно, что несколько иначе функционирует аналогичный датчик дизельного мотора. Топливо в данном случае более тяжелое, что и определяет разницу. Датчик холла дизеля больше нужен для контроля прохождений поршней ВМТ. Таким образом, с наибольшей точностью выставляется отношение валов между собой.

Проверка системы зажигания и датчика холла комбинированным устройством

Комбинированное устройство для проверки состоит из корпуса, на котором фиксируется полностью рабочий ДХ.

Есть такой же выход, какой присутствует на трамблере, и колодка, подключаемая к распределительному разъему на автомобиле. Обязательны в устройстве также 2 зажима для питания.

Помимо этого имеются 2 индикатора с разным цветом: например, красный индикатор будет сигнализировать о подключении прибора, зеленый – будет показывать импульсы, вырабатываемые датчиком холла.

Проверка системы осуществляется так:

• от автомобильного датчика холла отсоединяется колодка разъема;
• она подключается к комбинированному устройству;
• включается зажигание.

Теперь нужно вооружиться пластинкой с 4-я шторками, которая будет имитировать сам датчик.

Дальше делается так:

• на главный бронепровод, выходящий из катушки зажигания, устанавливается разрядник;
• самодельной пластинкой со шторками надо провести в разрезе комбинированного устройства (как на фото).

Если в процессе проведения шторкой по разрезу в разряднике появляется искра на всех 4 шторках, то вся система зажигания автомобиля, включая коммутатор и катушку зажигания, находится в исправном состоянии.

Чтобы проверить отдельно ДХ:

• колодку устройства подключаем к разъему трамблера на авто;
• подключается питание от АКБ, и на приборе загораются 2 индикатора (это свидетельствует о том, что датчик подключён и запитан);
• включается зажигание, прокручивается ДВС.

Если мигает зеленый свет постоянно (индикатор импульсов), то датчик холла, установленный в автомашине, полностью исправен. Если мигание индикатора на определенном этапе зависает, это свидетельство полуисправного датчика, одна или несколько шторок которого не работают.

Внимание. Если при подключении штекера в разъём проверочного устройства, зеленый индикатор вообще не загорается, это свидетельствует о полной неисправности датчика холла.

ДХ – сегодня нужен автомобильной системе зажигания. Как будут обстоять дела завтра, покажет время. Пока же не придумано ничего более толкового в плане контроля за искрой.

Источник http://stil-avto66.ru/raznoe/princip-datchika-holla.html

Источник http://prosedan.ru/kak-rabotaet-datchik-holla-gde-primenyaetsya-v-avtomobile-kak-podklyuchit-i-proverit-datchik-holla

Источник http://ozapuske.ru/holl/dlya-chego-nuzhen-datchik-xolla.html