Site Loader
Posted on 12.11.1988

Содержание

Датчик Холла и принцип его работы. Типы датчиков и их особенности.

Главная » Виды датчиков

Содержание

  1. Что такое датчик Холла
  2. Какие бывают типы датчиков Холла
  3. Применение датчиков Холла
  4. Датчик Холла или геркон?

Что такое датчик Холла

Для того чтобы понять, что такое датчик Холла нужно сначала разобраться какие физические свойства он использует. Этот датчик использует внешние магнитные поля и их воздействием на проводники или полупроводники.

В них используется принцип Холла, который заключается в том, что если по проводнику или полупроводнику протекает ток в одном направлении и он проходит перпендикулярно магнитному полю, то можно измерить напряжение, проходящее под прямым углом к движению тока.

датчик Холла

В 19 веке американский физик Эдвин Холл проводил эксперименты с пластиной золота через которую он пропускал электрический ток. Когда он поднес к пластине постоянный магнит, то обнаружил на гранях перпендикулярных протеканию тока разность потенциалов т. е. напряжение. В честь этого ученого и назвали этот эффект.

Датчик Холла является магнитным датчиком т.е. устройством, генерирующим электрические сигналы пропорциональные магнитному полю, которое к нему приложено. Далее сигнал может усиливаться и преобразовываться для дальнейшей обработки.

клещи для измерения тока

Самым простым примером применения эффекта Холла могут служить токоизмерительные клещи, которые применяются для бесконтактного определения силы тока, протекающего по проводнику.

Какие бывают типы датчиков Холла

Датчики Холла подразделяются на два типа:

  1. Аналоговые датчики Холла
    В этом типе датчиков использовано преобразование магнитной индукции напрямую в напряжение. Свое применение аналоговые датчики нашли в измерительных технических устройствах. Это, например, датчики тока, датчики вибрации, датчики угла поворота.
  2. Цифровые датчики Холла
    Цифровой датчик Холла имеет всего два положения, которые показывают наличие или отсутствие магнитного поля. Практически это аналог геркона, но если в герконе присутствует механический контакт, то цифровой датчик Холла бесконтактный.
датчик с эффектом Холла

Подразделяются такие датчики на три вида:

  • Униполярный – когда сила магнитного поля достигает определенной величины датчик срабатывает. Такие датчики откликаются только на один полюс. Если к датчику поднести магнит другим полюсом, то датчик на него не реагирует. Когда сила магнитного поля снижается датчик возвращается в исходное положение.
  • Биполярный – в этом случае имеет значение полярность магнитного поля. Один полюс включает датчик, другой полюс выключает.
  • Омниполярный датчик Холла – реагирует на любой магнитный полюс. Т.е. любой полюс может включать и выключать датчик. Это может быть, как южный, так и северный полюс.

Как правило цифровой датчик Холла имеет три вывода и внешне похож на транзистор.

сенсор Холла с выводами

На два вывода датчика подается питание, которое может быть, как однополярным, так и двуполярным. Третий вывод сигнальный. Такой тип датчиков часто применяется в бесконтактных системах зажигания, как датчик скорости в автомобилях и т.д.

Применение датчиков Холла

Разберем более подробно области применения датчиков Холла.

  • В смартфонах датчик Холла используется в комплекте с магнитным чехлом. Он позволяет определить чехол открыт или закрыт. Если чехол открыт, то смартфон включается, если открыт, то выключается. Также преобразователь Холла ориентирует телефон по горизонту земли и помогает работе компаса. На мобильных телефонах-раскладушках также применяется датчик Холла для определения телефон находится в открытом или закрытом положении.
умный чехол для смартфона
  • В ноутбуках также датчик используется для определения открыта крышка или нет. Сам датчик Холла установлен на материнской плате. На крышке ноутбука установлен магнит. Закрываем крышку – экран гаснет.
  • В стиральных машинах стоит таходачик для подсчета количества оборотов мотора. Электронная система стиральной машинки на основе показаний датчика принимает решение нарастить или уменьшить скорость оборотов и какое количество оборотов нужно для выбранного режима.
  • В автомобилях часто используется эффект Холла в системах зажигания. Находится датчик в трамблере и заменяет собой контактор. Он определяет в какой момент появляется искра и передает данные в блок электроники. Могут применяться униполярные или биполярные данные. Момент создания искры и количество импульсов определяется бесконтактно и теоретически датчики могут работать неограниченное время.
  • В системах сигнализации в бесконтактных выключателях.
  • В системах контроля и управления доступом (СКУД) для чтения магнитных кодов
  • В системах определения уровня жидкости.
  • Для проверки наличия скрытой проводки.
  • Для измерения силы тока.
Arduino с датчиком Холла
  • В робототехнических наборах для изучения эффекта Холла. Это позволяет наглядно показать, как используются магнитные поля в датчиках.

То есть датчики Холла применяются в технических областях там, где требуется бесконтактный способ считывания информации. Недостатком датчиков Холла является их зависимость от электрических помех в электроцепях и как следствие снижение надежности. Но при создании электронных устройств такие факторы учитываются и позволяют снизить эти негативные воздействия.

Датчик Холла или геркон?

Датчик Холла — что это, как работает? Устройства, принцип работы, очистка и замена, признаки неисправности

Датчик Холла играет важную роль в автомобилестроении, авиации, приборостроении, а также в других отраслях промышленности. Хотя он является второстепенным компонентом автомобильной системы, он имеет огромное значение для синхронизации отдельных элементов автомобиля. Он устанавливается в различных местах автомобильной системы и присутствует в системе ABS, а также в системах ESP, VCS, PSM.

Устройство и функции датчика Холла

Преобразователь на эффекте Холла — это преобразователь, который изменяет свое выходное напряжение в результате изменения напряженности магнитного поля. Проще говоря, преобразователь на основе эффекта Холла — это устройство, измеряющее силу магнитного поля.

Датчик Холла представляет собой щель с полупроводником на одной стороне и постоянным магнитом на другой. Когда его магнитное поле пропускает ток, сила, действующая на электроны, имеет вектор, перпендикулярный току и магнитному полю.
Все типы датчиков, основанные на эффекте Холла, используются в современных прецизионных приложениях для определения скорости, бесконтактной коммутации, позиционирования. На основе эффекта Холла создаются и другие типы датчиков, например, датчики углового и линейного перемещения, магнитного поля, тока и потока.

Например, датчики Холла компании Logic Hall применяются в различных устройствах синхронизации, считывателях магнитных карт, бесконтактных выключателях, системах зажигания, клавиатурах и т. д. Интегральные линейные датчики также широко применяются для измерения линейных или угловых перемещений и электрического тока.

Помимо автомобилей и мотоциклов, сенсорные устройства на основе эффекта Холла также используются в производстве электронного оборудования. Подобные типы устройств, осуществляющих бесконтактный сбор информации, встречаются также в стиральных машинах для управления скоростью вращения барабана, клавиатурах и кулерах для компьютеров.

Одним из наиболее распространенных устройств, работающих на эффекте Холла, является датчик Холла для выключателей. Его выход изменяет свое логическое состояние, если магнитное поле превышает определенное значение. Датчик Холла для переключателей широко используется в бесщеточных двигателях для определения положения ротора DPR.

Так называемый, эффект Холла был открыт в 1879 году американским физиком Э. Г. Холлом во время работы с тонкими золотыми пластинами. Он наблюдал интересное явление в поведении проводника с током в магнитном поле.

Ученый провел эксперимент, в ходе которого обнаружил, что при пропускании тока через медную пластину, помещенную между магнитами, на ее боковых поверхностях возникает разность потенциалов.

Эффект Холла — это прохождение электричества через проводник, в результате чего создается магнитное поле. Это происходит, когда проводящая пластина помещается в магнитное поле, в результате чего возникает напряжение, известное как напряжение Холла.
Величина магнитного поля зависит от величины протекающего через него тока. Датчик Холла полезен для измерения величины тока без прерывания питания.

Недостатком датчика Холла является его чувствительность к электромагнитным помехам. Кроме того, использование сложных электронных модулей в конструкции этого сенсорного устройства в определенной степени снижает его точность. Эти особенности необходимо учитывать при работе с данным оборудованием.

Датчик Холла в системе транспортного средства

Эффект Холла нашел применение в автомобильной промышленности через 75 лет после его открытия, когда началось производство полупроводниковых пленок со специфическими свойствами.

Датчик на эффекте Холла участвует в движении коленчатого и распределительного валов. Его роль заключается в определении того, в каком положении находятся коленчатый и распределительный валы, а также в том, чтобы отвечать за синхронизацию двигателя.
Датчики коленчатого и распределительного валов — одни из самых важных компонентов в автомобильной системе. Это автомобильное устройство сканирует обороты двигателя и положение поршней и клапанов, управляет моментом зажигания двигателя и впрыском топлива в цилиндры двигателя.

Полый датчик считывает положение кулачка распределительного вала в четырехтактных двигателях. Таким образом, он точно определяет, какой цилиндр в данный момент находится в положении сгорания, и синхронизирует зажигание двигателя и впрыск топлива соответствующим образом.

Существует несколько типов датчиков Холла — индуктивные датчики, магнитные (датчики на эффекте Холла) и оптические и другие. В большинстве автомобилей датчики являются магнитными, оптическими или индуктивными.

Магнитные и оптические датчики в основном используются в автомобилях старых моделей. Датчики Холла этого типа имеют длительный срок службы, но нуждаются в регулярной диагностике и чистке. В противном случае со временем они загрязняются, и способность к точному считыванию снижается. Оптические датчики Холла имеют выемку посередине, в то время как магнитные датчики имеют плоскую поверхность.

Их производят такие известные компании, как:

• Siemens,
• Micronas Intermetall,
• Honeywell,
• Melexis,
• Analog Device.

Признаки неисправности датчика Холла

Когда датчик Холла загрязнен или поврежден, разница в поведении автомобиля сразу же становится заметной. Существует несколько характерных признаков, по которым можно определить, что датчик Холла нашего автомобиля поврежден или загрязнен.

Например:

• один из цилиндров отказывается работать,
• двигатель трудно запустить,
• на приборной панели загорается предупреждающая лампочка,
• задержка подачи газа,
• наличие вибраций двигателя.

Замена датчика Холла

Замена датчика холостого хода коленчатого вала не является сложным процессом. Он легко снимается на большинстве моделей автомобилей и имеет зажим, облегчающий откручивание болта датчика.

Прежде всего, необходимо определить его местонахождение, поскольку обычно он находится рядом с ремнем/цепью на автомобиле. Следует иметь в виду, что на некоторых моделях автомобилей доступ к датчику Холла затруднен.

При определении местоположения датчика следует ориентироваться по длинному болту, который удерживает его на месте. Никаких других болтов, гаек или зажимов, которыми крепится датчик корпуса, нет. Исключение составляют некоторые модели Mercedes, в которых датчик удерживается двумя болтами.

Сначала необходимо вынуть шплинт, а затем длинный болт на датчике Холла. При снятии датчика необходимо также снять клеммы аккумулятора. При замене старого датчика Холла на новый рекомендуется сначала очистить старый датчик.

Очистка датчика Холла

Процесс очистки датчика холостого хода коленчатого вала также не представляет особой сложности. Единственная сложность заключается в его обнаружении. Для очистки понадобится растворитель, чтобы удалить слой грязи на датчике. Иногда очистка датчика коленчатого вала может помочь устранить проблему без необходимости его замены.
Если после очистки датчика вы все еще видите следы повреждения, рекомендуется сразу приобрести новый. Его стоимость относительно невысока.

В автомобилях марки BMW существуют некоторые трудности при подключении датчика Холла. Особенностью этих автомобилей является то, что датчики нуждаются в более частой очистке, чем в других типах автомобилей.
Более старые модели автомобилей, такие как Golf 2, 3 и 4, также имеют определенные проблемы с датчиком Холла. W-образные двигатели, с другой стороны, имеют два датчика.

Лучший способ продлить срок службы датчика коленчатого вала автомобиля — регулярно проводить полную диагностику. При диагностике лучше всего выяснить, есть ли серьезная неисправность в датчике Холла или он просто нуждается в чистке.

Как проверить датчик Холла – проще простого + Видео » АвтоНоватор

Многих автолюбителей интересует вопрос, как проверить датчик Холла. Их интерес не напрасен, ведь при неисправности данного элемента автомобиль невозможно будет завести с помощью стартера.

Что представляет собой датчик зажигания?

Под таким датчиком понимают контрольный прибор, способный реагировать на изменения в магнитном поле посредством модификации выходного напряжения ДВС. Неисправности датчика Холла приводят к тому, что инжектор перестает функционировать. В самой простой форме датчик зажигания, действующий на эффекте Холла, который позволяет коммутировать рядом расположенные контакты, определять скорость, позиционировать и передавать командные текущие сигналы, функционирует в качестве преобразователя аналогового типа, возвращая электропитание.

Электрическая энергия в таком приборе включается через коммутатор (по сути – через проводник). Впоследствии он излучает магнитное поле. 

С помощью этого устройства можно без прерывания цепи произвести замер тока, когда транспортное средство заглохнет или произойдет замыкание. Также он имеет ряд важных для автомобиля достоинств:

  • защищает машину от опасных ситуаций на дороге, аварий;
  • дает возможность повысить производительность мотора;
  • ускоряет функционирование систем ТС.

Как правило, датчик зажигания, использующий эффект Холла, применяется в автомобилях для оперативного запуска ДВС, тормозной антиблокировочной системы и тахометра.

Как проверить датчик Холла?

Рекомендуется проводить проверку при помощи несложного прибора, который каждый водитель может сделать своими руками. Ему понадобится сопротивление 1 кОм и простой светодиод. К его ножке припаивается сопротивление, к нему – два отрезка любой удобной для работы длины гибкого провода, и устройство готово.

Проверка датчика Холла предваряется определением наличия электропитания на нем:

  • крышка распределителя снимается;
  • штекерная коробка с трамблера отсоединяется;
  • тестер подключается к 1 и 3 клемме, затем включается зажигание.

Если электрическая проводка авто функционирует в нормальном режиме, тестер покажет напряжение 10 и выше Вольт.

После этого подсоединяем к тем самым клеммам сконструированный приборчик – светодиод загорается, если полярность была выбрана правильно. В противном случае нужно поменять местами концы проводов. Последующая схема проверки такова:

  • провод, накинутый на 1 клемму, не трогаем, а на свободную 2 клемму перекидываем конец с 3-ей;
  • проворачиваем (вручную либо стартером) распределительный вал.

Если вы отмечаете, что светодиод моргает во время данного процесса, значит, датчик зажигания не нуждается в замене. Также возможна проверка датчика Холла мультиметром. Его подсоединяют к выходному контакту зажигания, выставив на устройстве режим вольтметра. Стрелка устройства должна двигаться в интервале 0,4-3 Вольта (показатель исправности датчика).

Мнение эксперта

Руслан Константинов

Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Неисправности датчика Холла проявляются по-разному, даже опытные специалисты не в состоянии с точностью определить поломку. Есть ряд симптомов, но указывают на проблемы с датчиком они косвенно, т.к. эти признаки бывают по разным причинам:

  • двигатель не запускается;
  • на холостом ходу обороты плавают;
  • во время движения при повышении оборотов автомобиль дёргается;
  • глохнет мотор без причины.

Если возникают подобные симптомы необходимо, в том числе проверить и датчик Холла. Помимо указанного в статье способа существует ещё несколько. Например, самый простой это попросить у кого-нибудь исправный датчик и просто заменить его на своём автомобиле, если проблемы самоустранились, значит, датчик неисправен.

Если под рукой есть мультиметр провести проверку проще простого. Для этого необходимо на приборе выставить режим игры измерения напряжения и протестировать показатели на выходе датчика, если он исправен напряжение будет варьироваться от 0,4 до 11 В.

Ещё один распространенный способ предполагает проверку при отсутствии искрообразования (если питание есть в системе зажигания) и заключается в имитации датчика. С трамблёра снимается колодка и включается зажигание. Далее с помощью куска провода замыкаются контакты 3 и 2 на колодке, если появится искра на центральном канале катушки зажигания, значит, датчик Холла неисправен и требует замены.

Замена датчика: инструкция для автомобилистов

Для установки нового датчика зажигания нужно правильно вынуть тот, который вышел из строя.

Делается это так:

  • крышка трамблера отсоединяется;
  • коленчатый вал поворачивается так, чтобы метки на верхней части газораспределительного устройства и шкиве коленвала находились на одинаковом уровне;
  • на распределителе зажигания замечается положение бегунка;
  • снимается трамблер (при помощи ключа на 13).

Затем необходимо выбить штифт (легкие удары небольшим по размеру молотком), который держит маслоотражательную муфту. Когда он поддастся, можно использовать плоскогубцы для окончательного его вытягивания. Теперь имеется доступ к муфте и валу, находящемуся в корпусе трамблера. Последний вынимается, открывается – перед нами искомый датчик зажигания. Отвинчиваем его и достаём. После установки нового датчика осуществляем все описанные манипуляции в обратном порядке.

  • Автор: Марина