принцип работы и применение устройства в автомобиле

Датчик Холла — это устройство, которое применяется в современных автомобилях с бесконтактным принципом зажигания. Назначение и использование прибора зависит от его технических характеристик.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Принцип работы

Закон работы заключается в том, что при перемещении проводника через магнитное поле возникает потенциал ЭДС. Такое действие было разработано известным американским ученым Э. Холлом еще в 1879 году.

Эффект Холла состоит в возникновении напряжения на пластинах датчика при изменении магнитной индукции электромагнитного поля.

Схема работы устройства Холла

Бесконтактный датчик Холла — это устройство, которое работает по следующему принципу:

1. Через пластины полупроводника протекает электрический ток.
2. В магнитном поле возникает разность потенциалов, которая гасится постоянным магнитом. Диапазон напряжения на выходе составляет от микровольт до сотен милливольт.
3. При прохождении сигнала на вход устройства возникает постоянный прямоугольный импульс, который можно увидеть только на осциллографе.
4. Происходит преобразование индукции магнитного поля в электрическое напряжение, поступающее на элемент управления мотором автомобиля. Значение угла опережения зажигания зависит от ЭДС датчика.
5. Измеритель определяет положение распределительного и коленчатого вала автомобиля. Двигатель при несоответствии положения ГРМ может выйти из строя.

Каналом Радиолюбитель представлено описание работы датчиков Холла.

Основные виды

Прибор Холла имеет следующую классификацию:

1. Аналоговый. Превращает магнитную индуктивность в ЭДС.
2. Цифровой. Действует при превышении значений магнитной индуктивности электрического поля. Эти устройства делятся на униполярники и биполярники. Первые датчики выполняют свои функции при увеличении электромагнитного поля. Вторые — реагируют на прямую или обратную полярность. Цифровые приборы обладают зависимой чувствительностью при изменении индуктивности электрического поля.

Аналоговый датчик Цифровой датчик

Для чего нужен датчик Холла

Применение датчика в автомобилях обеспечивает правильный угол опережения системы зажигания.

В старых моделях авто он используется для разрешения подачи искры на высоковольтные свечи. Аналоговые приспособления в основном встроены в электрические средства измерений и систему учета электроэнергии. Современные цифровые вольтметры и амперметры производят замер значений с помощью системы Холла. В крупном производстве можно встретить эксплуатацию датчиков на электрических приводах конвейеров.

 Загрузка …

Видео «Обзор датчиков Холла»

На видео от канала chipdip представлен подробный обзор и техническое описание датчиков Холла.

принцип работы, способы проверки и рекомендации по замене

Работа двигателя автомобиля контролируется большим количеством приборов. Датчик Холла в машине является одним из важнейших устройств системы зажигания. Любая неполадка в этом узле приводит к сбою в функционировании силовой установки. Чтобы не столкнуться с проблемами, следует разобраться с принципом работы, методами диагностики и особенностями самостоятельной замены прибора.

Принцип работы

Устройство применяется вместо контактных элементов, а также может использоваться для отслеживания показателя тока нагрузки. Основное назначение датчика состоит в отключении силовой установки в момент перегрузки в бортовой электросети. Перепады напряжения в электрической сети двигателя могут привести к сбою в работе устройства.

Чтобы избежать этих проблем, современные приборы оснащаются диодами, предотвращающими обратную активацию напряжения. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла, при котором поперечная разность потенциалов возникает в момент перемещения одного проводника в магнитное поле.

Это может быть достигнуто благодаря тому, что токи начинают протекать через клеммы пластины, находящейся вместе с полупроводником внутри поля.

Во время работы мотора силовые лопасти перемещаются в специальных прорезях, расположенных внутри корпуса, после чего появляется возможность передавать электросигнал на коммуникатор.

В результате датчик открывает транзистор, и напряжение подается на катушку, выполняющую роль преобразователя низкочастотных импульсов в высокочастотные. Именно этот сигнал и поступает на свечи зажигания. Располагается контроллер в трамблере и внешне напоминает небольшой цилиндр.

Несколько отличается принцип работы датчика Холла в дизельных двигателях. Сигналы прибора помогают фиксировать момент прохождения поршнями каждого цилиндра верхней мертвой точки.

Это позволяет максимально точно определить положение распредвала относительно коленвала и тем самым обеспечить мгновенный пуск силового агрегата, работающего на тяжелом топливе. Кроме этого, достигается устойчивая работа мотора на любых оборотах. Для решения этих задач конструкцию прибора пришлось доработать. Особенно это касается задающего диска, который оснащен реперами для каждой камеры сгорания.

Устройство и виды

Зная принцип работы датчика Холла, необходимо также познакомиться с конструкцией прибора. Рассмотреть ее можно на примере оптического регулятора. Основными элементами такого датчика являются:

• постоянный магнит;
• лопасть ротора;
• магнитопроводы;
• плата;
• клеммы.

Прибор также оснащен тремя контактами. Первый из них используется для подсоединения к корпусу машины. Ко второму подключено напряжение 6 В, а с третьего подается сигнал на коммутирующее устройство. Существуют три вида датчиков Холла:

1. Аналоговые. Эти приборы не могут изменять показатель индукции магнитного поля, а выдаваемые их контроллером параметры зависят от полярности и силы поля.
2. Цифровые. Принцип работы таких устройств основан на том, что при достижении заданного значения контроллер выдает логическую единицу. В противном случае на коммутирующем устройстве высвечивается ноль. Основной недостаток цифровых датчиков — низкая чувствительность.
3. Оптические. Отличаются более сложной конструкцией. В приборах этого типа можно изменять разность потенциалов благодаря перемещению магнитного поля.

Основные неисправности

Существует довольно много признаков неисправности прибора. Даже опытные автовладельцы не всегда с их помощью способны сразу выявить поломку. Однако есть несколько наиболее явных показателей:

1. Резкое увеличение расхода топлива системой. Это связано с тем, что горючая смесь впрыскивается более одного раза за цикл прокручивания коленвала.
2. Пропала стабильность в работе силовой установки. Во время движения автомобиль начинает дергаться, а мощность мотора резко снижается.
3. Зафиксирован рычаг трансмиссии. В результате невозможно переключать скорость. Проблема характерна для новых иномарок и решается с помощью перезапуска силовой установки.
4. Сбой системы самодиагностики. Чаще всего проявляется во время работы мотора на холостом ходу. После увеличения оборотов сообщение об ошибке пропадает.

Также возможны ситуации, когда датчик Холла в машине исправен, но проблемы с работой мотора присутствуют. Это может произойти по различным причинам, например, на корпусе прибора находится грязь или посторонний предмет.

Среди возможных неисправностей можно выделить несколько:

• поврежден сигнальный проводник, подключенный к контроллеру;
• в клеммную колодку попала влага;
• произошло замыкание сигнального провода;
• при подключении прибора была нарушена полярность;
• появились проблемы с работой высоковольтной цепи электрозажигания;
• в момент установки устройства был неправильно установлен люфт между магнитопроводящим элементом и самим датчиком.

Способы диагностики

Автолюбители используют несколько способов проверки работоспособности устройства. Самым точным является применение осциллографа, так как с его помощью можно не только установить текущее состояние датчика, но и определить срок его службы. Однако такое оборудование есть не у всех автовладельцев, поэтому стоит рассмотреть более доступные способы проверки датчика Холла.

С помощью мультиметра

Предварительно измерительный прибор необходимо перевести в режим «Постоянный ток», после чего установить рабочий диапазон в пределах 20 В. Также до начала проверки нужно снять резиновый чехол.

Алгоритм проведения предварительной диагностики имеет следующий вид:

1. Основной бронепровод отсоединяется от распределительного узла и подключается к корпусу машины.
2. Отрицательный контакт измерительного прибора подключается к кузову автомобиля.
3. Разъем распределительного узла имеет три контакта — красный, зеленый и белый, однако в некоторых автомобилях цветовая схема может иметь отличия. На первый и второй контакты поступает напряжение около 12 В, а на третьем рабочий показатель должен составлять ноль.

Для проведения следующего этапа проверки датчика необходимо взять два железных штыря, например, гвозди. Один из них предстоит установить в средний контакт разъема, а второй соединить с массой. После этого активируется система зажигания, положительный щуп тестера подключается к первому штырю, отрицательный — ко второму.

Если датчик функционирует нормально, тогда показатель напряжения должен составить около 11,2 В.

Затем нужно прокрутить коленчатый вал мотора и проверить показания мультиметра. Если в это время параметр напряжения упадет до 0,02 В, а затем увеличится до 11,8 В, то контроллер Холла исправен.

Использование сопротивления

Для решения поставленной задачи потребуется сделать простейшее устройство, в состав которого входят гибкие проводники, резистор на 1 кОм и светодиод. Резистор необходимо соединить с одной ножкой источника света. Провода припаиваются к этой детали. Чтобы проверить датчик Холла, остается выполнить следующие действия:

1. Демонтируется крышка распределительного устройства, после чего нужно отсоединить колодку с проводниками и трамблер.
2. Для диагностики электроцепи мультиметр подсоединяется к первому и третьему контактам. После этого включается система зажигания. Показатели напряжения в исправном датчике должны находиться в диапазоне 10—12 В.
3. Аналогичным образом выполняется подключение собранного предварительно устройства. Если полярность была соблюдена, то светодиод начнет светиться. В противном случае придется поменять проводники местами.
4. Подключенный к первому контакту провод остается на месте, а другой переносится с третьего на второй контакт.
5. При прокручивании распредвала светодиод должен начать моргать.

Рекомендации по замене

Чтобы заменить контролер самостоятельно, сначала нужно снять клеммы с аккумулятора. Затем демонтируется распределительный механизм — от устройства отключаются проводники, и выкручиваются болты, предназначенные для фиксации узла. Способ крепления крышки трамблера зависит от модели автомобиля и может осуществляться с помощью специальных зажимов либо болтов.

Крайне важно запомнить положение распредузла. Для этого перед демонтажем следует сделать метку.

Когда крышка будет снята, следует совместить риску на газораспределительном устройстве с соответствующей отметкой на коленвале двигателя. Затем необходимо открутить все крепежные элементы и извлечь из распределительного узла вал. Следующим шагом станет отключение датчика и его демонтаж. Во время отсоединения проводников стоит запомнить их местоположение, чтобы затем правильно подключить рабочий прибор.

После выполнения необходимых действий нужно установить новый контроллер. Процедура его монтажа проводится в обратной последовательности. Хотя проверка и замена контроллера Холла является не самой сложной процедурой, автолюбитель должен обладать определенным опытом. Если его нет, тогда лучше не экспериментировать, а обратиться за помощью к профессионалу.

Датчик Холла что это такое в машине, принцип работы

На вопрос, что собой представляет прибор под названием датчик Холла, можно ответить просто – это радиоэлемент, созданный для измерения характеристик магнитного поля в токопроводящих носителях. Основой работы датчика служит эффект, открытый учёным физиком Холлом. Суть его в том, что при помещении проводников или полупроводников в магнитное поле, в них образовывается электрическое поле. При этом следует отметить, что направление возникающих заряженных частиц электрического поля не хаотично, а строго перпендикулярно магнитному.

Фиксирование появления магнитного поля и определение изменения его значений – основное предназначение датчика Холла. В область измерений контролируемых датчиком попадает как переменный, так и постоянный токи. В этом его отличие от других измерительных приборов, таких как, допустим, трансформатор, способный выполнять похожую функцию, но ограниченный наблюдением за значениями только переменного тока.

Как датчик Холла выполняет свою функцию

Работа датчика заключается в том, что он подаёт электрический сигнал для прибора, считывающего и обрабатывающего полученную информацию. Сигнал образовывается за счёт изменения напряжения существующего в датчике магнитного поля, созданного встроенным постоянным или электрическим магнитом. Изменяется напряжение поля в тот момент, когда через него или рядом с ним проходит проводник электрического тока.

Применение датчика в электронной начинке автомобилей заключается в выработке им импульсов, которые через коммутатор попадают на катушку зажигания, преобразовываются в высокое напряжение и передаются на свечи зажигания.

Принципиальное отличие, а также главное преимущество датчика Холла перед другими измерительными приборами – в отсутствии электромеханического контакта с диагностируемым объектом. Он получает данные о напряжении в полупроводнике бесконтактным путём.

Объективная проверка работы Датчика Холла

Оценить работу прибора можно, не демонтируя его с места установки. Для проверки работоспособности датчика, установленного на автомобиле, существуют несколько доступных способов:

• самый точный – это диагностика его показаний при помощи тестера. Но следует иметь в виду, что для уверенности в правильной оценке работоспособности необходимо знать точные показатели конкретного датчика. На разных марках авто установлены датчики с разными номинальными данными. Поэтому напряжение на выходе в исправном датчике системы зажигания должно варьироваться в пределах, указанных именно в его электрической характеристике;
• способ чуть сложнее – использовать самодельный «тестер», который состоит из проводов светодиода и сопротивления. Последовательно соединяются провод, светодиод, сопротивление и снова провод. Затем при включенном зажигании проводами нужно коснуться крайних клемм датчика. Загоревшийся светодиод указывает на то, что в цепи есть напряжение. Убедившись в наличии тока, следует перекинуть провод с крайней клеммы на среднюю и провернуть распредвал. Мигание светодиода подтвердит работоспособность датчика. Следует отметить, что распредвал нельзя проворачивать при помощи стартера во избежание включения мотора автомобиля;
• убедиться в том, что датчик вышел из строя, можно бесконтактно, не касаясь его корпуса. Для этого к 3-му и 6-му контактам штекера выдернутого из гнезда трамблёра присоединяется провод. Затем включается зажигание. Появившееся между контактами искрообразование свидетельствует о необходимости замены датчика в связи с его неисправностью;
• есть ещё один «народный» метод проверки, при котором выкрученная, но подключенная к трамблёру свеча укладывается на металлическую часть двигателя. После включения зажигания в прорезь открученного с трамблёра и подключенного к своему разъёму датчика вставляется плоский предмет. Если при этом возникает импульс и между контактами свечи появляется искра, значит, датчик полностью справляется со своей функцией.

Где устанавливаются датчики Холла

Перечисление автомобильных агрегатов, дополнительно оснащённых датчиком Холла, не ограничивается только системой распределения зажигания. Благодаря способности считывать электромагнитные импульсы этот прибор может устанавливаться в спидометрах и тахометрах. В отличие от карбюраторных авто в машинах с дизельным двигателем датчик Холла служит для определения положения поршней в цилиндрах.

Видео: как работает датчик Холла

​

Понравилась статья?

Поделитесь ссылкой с друзьями в социальных сетях:

А еще у нас интересные e-mail рассылки, подписывайтесь! (1 раз в неделю)

Интересные материалы

проверка, ремонт и замена регулятора

Работа автомобильного двигателя контролируется множеством различных устройств и систем, каждая из которых выполняет определенные функции. Одним из таких контроллеров является датчик Холла, именно о нем мы расскажем в этой статье. Что это за устройство, где оно расположено, какие бывают виды и как произвести диагностику контроллера? Ответы вы можете найти в этой статье.

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

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).

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.

Способы проверки на работоспособность

Перед тем, как проверить датчик Холла тестером, необходимо разобраться в том, что нужный контроллер действительно неисправен. Для этого следует надо ориентироваться в основных симптомах неполадок.

Итак, каковы признаки неисправности датчика Холла:

• во время езды мотор может просто заглохнуть без видимых причин;
• возникают проблемы в запуске силового агрегата — мотор заводится с большим трудом или не стартует в целом;
• при движении на повышенных оборотах автомобиль может дергаться, в частности, при нажатии на педаль газа (автор видео о диагностике девайса с помощью тестера — Дмитрий Мазницын).

Проверка датчика Холла должна осуществляться в том случае, если появились первые симптомы неполадок.

Как произвести диагностику контроллера Холла мультиметром:

1. Сначала нужно снять крышку с трамблера.
2. Затем отключается разъем питания от устройства.
3. Мультиметр необходимо подключить к первому и третьему контакту, после этого следует включить зажигание. Если в цепи питания повреждений нет, то на дисплее мультиметра появится значение в 10 вольт или больше.
4. Ниже вы можете увидеть датчик Холла фото схемы подключения, тестер нужно подсоединить к цепи так, как показано на рисунке. Подключив, вам нужно будет повернуть коленвал стартером, при этом наблюдая за показаниями на экране тестера. При рабочем контроллере на экране мультиметра произойдет скачок напряжения — значения могут быть разными, от 0 до нескольких вольт. Если это произошло, то замена датчика Холла не потребуется, поскольку девайс исправен. Если же скачков напряжения выявлено не было, это говорит о том, что нужно произвести ремонт датчика Холла или его замену.

Фотогалерея

1. Схема диагностики

2. Схема бесконтакт ной СЗ

 Загрузка …

Видео «Подробная инструкция по замене контроллера на ВАЗ 2109»

На примере автомобиля ВАЗ 2109 предлагаем ознакомиться с подробной инструкцией по замене контроллера с описанием основных нюансов и особенностей этого процесса (автор видео — канал Всё из жизни»одного человека»).

Датчик Холла — что это такое? Подробное описание и принцип работы

Этот датчик контролирует положение распределительного вала, что нужно для правильного определения необходимого положения механизма газораспределения в зависимости от положения коленчатого вала двигателя. Сигналы, которые выдает этот датчик, попадают в систему управления двигателем и после обработки используются в качестве основы для формирования управляющих команд для систем зажигания и впрыска. Этот датчик работает в связке с датчиком, контролирующим частоту вращения коленчатого вала.

При этом вся работа этого устройства построена на использовании эффекта Холла, откуда собственно и название датчика.

Датчик выдает свои сигналы, основываясь на изменении значений напряжения, которые возникают в полупроводнике в момент изменения пересекающего этот полупроводник магнитного поля. Для создания магнитного поля в датчике размещен постоянный магнит. При этом магнитное поле изменяется в момент замыкания репером специального магнитного зазора. Репер или если проще металлический зуб может быть расположен, либо на задающем диске, который, в свою очередь, закрепляется на валу, либо на зубчатом колесе, которое находится на распределительном валу.

Как только репер проходит около датчика в последнем возникает импульс напряжения, и этот импульс затем попадает в блок управления, где и обрабатывается. Естественно, что чем быстрее вращается распредвал, тем чаще поступает сигнал от датчика. Основываясь на данных этих сигналов, блок управления без проблем просчитывает момент выхода поршня первого цилиндра в верхнюю мертвую точку такта сжатия и тем самым блок управления определяет время впрыска топлива, и зажигания топливной смеси.

Если двигатель имеет систему изменения газораспределительных фаз, то датчик Холла используют для регулирования работы именно этой системы. В этом случае датчик устанавливают на распредвал как впускного, так и выпускного клапанов.

1 — аккумулятор;
2 — замок зажигания;
3 — свечи зажигания;
4 — двухвыводная катушка зажигания;
5 — вольтметр;
6 — коммутатор;
7 — датчик Холла.

Управление дизельным двигателем

Что касается системы управления дизелем, то там этот датчик работает немного по-другому. Здесь сигналы датчика помогают блоку управления определить, когда и какой цилиндр выйдет в верхнюю мертвую точку в такте сжатия. Благодаря этому можно добиться правильного определения положения распредвала относительно коленчатого вала, и тем самым получаем быстрый пуск и устойчивую работу двигателя на всех режимах.

Для того чтобы реализовать выполнение этой функции конструктивно был несколько изменен задающий диск, который имеет репер для каждого из цилиндров двигателя. Как правило, эти реперы представлены либо набором зубьев, которые расположены на разном расстоянии друг от друга, либо это сегменты, имеющие разную угловую ширину. Например, дизельный, 4-х цилиндровый двигатель Рено Лагуна на своем задающем диске имеет 7-мь зубьев. 4-е зуба являются основными, из расчета по одному на цилиндр и размещаются под углом 90 градусов. Еще 3-и зуба – дополнительные, и используются они, для распознавания цилиндров. Для точного определения цилиндра дополнительные зубья располагают на разных расстояниях от основных зубьев, за счет чего возможно точно определить поршень какого цилиндра и в какой момент времени вышел в ВМТ такта сжатия.

Как проверить исправность датчика холла?

Если датчик Холла перестал выдавать сигнал, т. е. он неисправен, то система управления переключится на работу от датчика частоты вращения коленчатого вала. Двигатель будет работать дальше и даже запустится после остановки.