ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

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.

Была ли эта статья полезна?

Спасибо за Ваше мнение!

Статья была полезнаПожалуйста, поделитесь информацией с друзьями

Да (100.00%)

Нет

Системы зажигания с датчиком Холла

Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э. Холла американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление.

Элемент Холла

представляет собой тонкую пластинку, выполненную из полупроводникового материала (кремний, германий), с четырьмя электродами. Если через такую пластинку проходит ток I и на нее одновременно действует магнитное поле, вектор магнитной индукции В которого перпендикулярен плоскости пластинки, то на параллельных направлению тока гранях возникает э.д.с. Холла, которое определяется по следующему выражению:

Uн = кхIВ/d,
кх – постоянная Холла, зависящая от материала пластинки; d – толщина пластинки

Рис. Принцип работы элемента Холла:
1 – магнит; 2 – пластинка из полупроводникового материала

Через пластинку пропускается ток примерно 30 мА, тогда как напряжение Холла составляет 2 мВ, увеличиваясь с ростом температуры. Пластинка обычно представляет одно целое с интегральной схемой, осуществляемой усиление и формирование сигнала.

Если между магнитом и полу­проводником поместить перемещающийся экран с прорезями, получим импульсный генератор Холла.

Схема прерывателя-распределителя с датчиком Холла представлена на двух следующих рисунках.

Рис. Принцип работы датчика Холла:

1 – постоянный магнит; 2 – ротор; 3 – элемент Холла; 4 – операционный усилитель; 5 – формирователь импульсов; 6 – выходной каскад; 7 – блок стабилизации

Магнитное поле создается постоянным магнитом 1, а прерывание магнитного поля осуществляется ротором (экраном) 2 с окнами, укрепленным на валике распределителя. При прохождении окна ротора около постоянного магнита силовые линии его магнитного поля пронизывают поверхность элемента Холла и на его выходе возникает ЭДС. Если воздушный зазор между магнитом и элементом Холла перекрывается шторкой, магнитное поле замыкается на шторку экрана и не попадает на элемент Холла.

Рис. Схема прерывания магнитного потока:
1 – датчик Холла; 2 – держатель датчика; 3 – воздушный зазор; 4 – магнитный поток; 5 – ротор

Количество шторок и окон экрана соответствует количеству цилиндров двигателя. Ширина шторки экрана соответствует углу, при котором выходной транзистор коммутатора пропускает ток через первичную обмотку зажигания.

Учитывая небольшое напряжение, вырабатываемое элементом Холла, оно обрабатывается и усиливается.

Операционный усилитель 4 усиливает сигнал датчика и через формирователь импульсов 5 подает сигнал на базу выходного транзистора 6 и открывает его. Для исключения влияния на выходной сигнал датчика колебаний напряжения сети и температуры в схеме датчика имеется блок стабилизации 7.

При нахождении шторки экрана в щели воздушного зазора, величина магнитного потока резко падает, вследствие замыкании магнитного потока на шторку.

Рис. Импульсы датчика Холла:
В – магнитная индукция; Uн – напряжение, вырабатываемое элементом Холла; Ug – напряжение, вырабатываемое датчиком Холла; I – ток первичной обмотки катушки зажигания; tz – момент зажигания электрической искры; а – изменение магнитной индукции; б – изменение напряжения, вырабатываемого элементом Холла; в – изменение напряжения, вырабатываемого датчиком Холла; г – изменение силы тока первичной катушки зажигания.

Напряжение, вырабатываемое элементом Холла Uн, поступает на операционный усилитель, где происходит усиление сигнала. После этого ток поступает на формирователь импульсов и там происходит переработка из аналогового сигнала в цифровой. Затем полученный цифровой сигнал поступает на выходной каскад и окончательно усиливается до величины напряжения Ug, достаточного для работы транзисторного коммутатора. При этом напряжение Ug за счет инверсии выходного каскада вырабатывается в момент отсутствия напряжения Uн с входа элемента Холла, т.е. в момент перекрытия шторкой экрана воздушного зазора, что соответствует напряжению Uн ниже 0,4 В. В таком положении экрана транзистор выходного каскада Т0 находится в открытом состоянии, при этом от коммутатора через транзистор Т0 проходит ток и при этом база транзистора Т1 соединяется с массой.

Рис. Электрическая схема коммутатора и датчика Холла:
1 – датчик Холла; 1а – выходной сигнал; 2 – коммутатор; 3 – замок зажигания; 4 – дополнительный резистор; 5 – шунтирование дополнительного резистора; 6 – катушка зажигания

Учитывая, что проводимость транзистора Т1 n-p-n, отсутствие положительного потенциала этого транзистора приводит к его закрытию. В результате этого прекращается подача положительного потенциала на базу В через резистор R4 и коллекторно-эмитерный переход транзистора Т1. При этом ток не проходит через резистор R7 и база В включения транзисторов Т2/Т3 замыкается на массу. Учитывая проводимость этих транзисторов n-p-n, отсутствие положительного заряда на базе В, транзисторы закрываются и ток в первичную обмотку катушки зажигания не поступает. При выходе экрана из воздушного зазора напряжение с элемента Холла достигает 0,4В и через первичную обмотку катушки зажигания начинает протекать ток.

В момент попадания зуба ротора в зазор датчика на выходе датчика создается напряжение Umax примерно на 3 В меньше напряжения питания. Если через зазор датчика проходит прорезь ротора, напряжение на выходе датчика Umin близко к нулю (не более 0,4 В). Отношение периода Т к длительности Ти (скважность) равна трем. Напряжение питания датчика соответствует напряжению бортовой сети и находится в пределах 8…14 В.

Для преобразования управляющих импульсов бесконтактного датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания применяются коммутаторы. Коммутатор преобразует управляющие импульсы датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. Коммутатор соединен с генератором импульсов (бесконтактным датчиком) тремя проводниками. Коммутатор управляет зажиганием в зависимости от частоты вращения валика датчика-распределителя, напряжения аккумулятора, полного сопротивления катушки зажигания и при любых режимах работы двигателя выдает импульсы напряжения постоянной величины. Во время прохождения положительного импульса (напряжение Umax ) от бесконтактного датчика происходит постепенное ( в течении 4…8 мс) нарастание тока в первичной обмотке катушки зажигания до максимальной величины В равной 8…9 А. В момент, когда напряжение на выходе датчика падает до Umin , выходной транзистор коммутатора закрывается и ток через первичную обмотку катушки зажигания резко прерывается. В результате во вторичной обмотке индуцируется импульс высокого напряжения.

Отдельно элементы прерывателя-распределителя с датчиком Холла показаны на рисунке. Пластинка и остальные составляющие датчика Холла устанавливается внутри пластмассового корпуса, залитого смолой. Датчик Холла неразборный и не подлежит ремонту. Для соединения с коммутатором датчик Холла имеет 3 вывода.

Рис. Элементы прерывателя-распределителя с датчиком Холла:
1 – ротор: 2 – шторка; 3 – держатель датчика Холла; 4 – постоянный магнит и датчик Холла; 5 – воздушный зазор

Датчик-распределитель выдает управляющие импульсы низкого напряжения и распределяет импульсы высокого напряжения по свечам зажигания. Он имеет центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания. Бескон­тактный датчик в сборе с опорной пластиной имеет возможность поворачиваться в зависимости от разряжения, подводимого к вакуумному регулятору.

Катушка зажигания, адаптированная к данной системе зажигания, установлена рядом с коммутатором. Она преобразует прерывистый ток низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения (20…25 кВ) необходимый для пробоя воздушного зазора между электродами свечей зажигания. Катушка имеет в верхней части отверстие, закрытое пробкой диаметром 5.5 мм для защиты катушки от избыточного внутреннего давления. Пробка выталкивается из отверстия при росте давления вследствие повышения температуры из-за короткого замыкания.

Видео: Как работает датчик Холла

Датчик Холла, виды, устройство и принцип работы.

Датчик Холла - это датчик магнитного поля, на двигателе он фиксирует магнитные импульсы от сопряженного с ним устройства (трамблёр, распредвал) и на основе его показаний распределяется искра по цилиндрам.

Современный автомобиль может похвастаться наличием нескольких десятков датчиков. Есть датчики, контролирующие количество топлива, есть датчики, проверяющие давление в двигателе, но самым незаменимым является датчик Холла.

Впервые он был применен при строительстве автомобилей еще более 70 лет назад, и с тех пор достойной альтернативы ему не нашлось. Он продолжает использоваться, и каждый из автомобилистов наслышан о его существовании.

Что представляет собой датчик Холла и для чего он нужен в автомобиле.

Данный датчик единственный в автомобиле, который имеет собственное имя. Он назван в честь известного американского физика Эдвина Холла, который открыл особенности поведения полупроводника в магнитном поле. В техническом плане датчик Холла представляет собой простейшее магнитоэлектрическое устройство. Фактически это датчик, который фиксирует наличие магнитного поля. Принцип его действия достаточно прост, и в нем вполне можно разобраться.

Конструктивно, работает это следующим образом. Плоский проводник под напряжением помещается в магнитное поле. Под действием магнитного поля, ток смещается в одному краю проводника, таким образом возникает разница потенциалов.

В автомобиле, датчик Холла работает как обычный ключ (размыкатель и замыкатель). Магнит вращается в трамблере машины, и влияет на датчик, закрепленный стационарно. Когда датчик «чувствует» магнитное поле трамблера, он подает импульс, который вызывает искру зажигания.

Собственно, данный датчик – один из основных элементов системы зажигания автомобили. Он присутствует в любой машине вне зависимости от ее стоимости. Кроме того, он может быть использован в цифровых спидометрах и тахометрах, проверять скорость вращения передаточных колес и контролировать работу антиблокировочной системы автомобиля.

Также стоит отметить тот факт, что датчик Холла очень надежен. Сам по себе он может работать долгие годы, и чаще всего, поломка происходит из-за физического воздействия или чрезмерного загрязнения датчика. Достаточно часто, датчик Холла специально устанавливают таким образом, чтобы его можно было быстро снять и заметить. Исключение составляют лишь устройства, которые контролируют работу сложных систем автомобиля.

Виды современных датчиков Холла.

Техническая революция коснулась даже консервативного датчика Холла. Благодаря применению современных полупроводниковых материалов, устройство стало намного меньше, компактнее и надежней. В настоящее время различают аналоговые и цифровые датчики Холла.

  • Аналоговый датчик. Данное устройство с полным правом можно считать классическим, так как именно оно появилось первым. Принцип работы устройства следующий – индукция магнитного поля преобразуется в напряжение в зависимости от силы поля. Чем сильнее магнитное поле – тем больше будет напряжение. Кроме того, имеет значение расстояние, на котором находится магнит, излучающей поле. В настоящее время подобные датчики практически не используются в автомобилях, так как имеют значительные размеры и устаревшую конструкцию.
  • Цифровые датчики. Работает лишь в двух положениях (магнитное поле зафиксировано и не зафиксировано). Индукция достигается лишь в том случае, если магнитное поле превысило определённое значение. Если индукция слишком слабая, то датчик попросту не сработает. Самый распространённый тип датчика, повсеместно используется в автомобильной промышленности. В свою очередь, цифровые датчики подразделяются на униполярные и биполярные. Униполярные датчики срабатывают при нарастании магнитного поля, и выключаются, когда сила магнитного поля ослабевает. В свою очередь, биполярные датчики реагируют не на силу магнитной индукции, а на полярность. Говоря проще одна полярность включает датчик, а другая выключает его. Также, стоит отметить тот факт, что цифровой датчик Холла имеет сложную конструкцию. Используется полупроводниковый монолитный кристалл, который в случае повреждения не подлежит ремонту

Как проверить работоспособность датчика Холла?

Существует несколько способов проверки данного датчика. Каждый из них может быть использован в тех или иных обстоятельствах, и имеет право на существование.

  • Проверка с помощью тестера. Необходимо взять любой цифровой тестер, установить его в режим вольтметра, и померять напряжение на датчике Холла. Правильно работающий датчик будет показывать напряжение от 0,2 и до 3 Вольт. Если напряжение отсутствует вовсе или выше трех Вольт, то датчик вышел из строя и нуждается в срочной замене.
  • Проверка с помощью аналогично работающего устройства. Вместо датчика Холла, работоспособность которого необходимо проверить, можно подключить аналогично работающее устройство. Создать устройство, использующее в работе эффект Холла не сложно. Необходим небольшой кусок провода и колодка с распределителем. Естественно, автомобиль не может использовать такую конструкцию в течение долгого времени, но для однократной проверки этого более чем достаточно. Такая несложная проверка покажет, кроется проблема в датчике, или дело совсем не в нем.
  • Проверка с помощью нового датчика Холла. Можно установить изначально исправный датчик Холла, и таким образом решить проблему с диагностикой неисправности.

Это достаточно затратный вид ремонта, но в случае если неисправность крылась именно в датчике, это сразу решит проблему с установкой и заменой.

мир электроники - Датчик Холла

Электронные компоненты 

материалы в категории

Что такое датчик Холла и как он работает

В 1879 году Эдвин Холл открыл удивительный эффект (его впоследствии так и назвали- Эффект Холла): если в магнитное поле поместить пластину с подключенным к нему постоянным током то под воздействием магнитного поля на краях этой пластины начинают скапливаться заряды.

На рисунке выше:
1. проводник с потоком электронов от источника постоянного тока
2. Пластина-датчик
3. Магниты
4.  Магнитное поле
5. Источник тока.
Как видно на рисунке- поток электронов под воздействием магнитного поля сместился к одному краю и получилось что заряженный потенциал на этом крае пластины оказался выше чем на другом.

Открытие Эффекта Холла позволило создать датчик (его назвали Датчик Холла), который позволяет измерять магнитное поле.

Область применения Датчиков Холла

Чаще всего Датчики Холла применяют в устройствах контроля вращения: на вращающийся механизм устанавливаются магниты и при помощи датчика Холла можно следить за частотой вращения (например с целью контроля скорости вращения или регулировки).

Основное достоинство датчика Холла заключается в его гальванической развязке: он может устанавливаться в не зависимости от измеряемого устройства- было-бы магнитное поле.

Примеры практического применение датчика Холла

В автомобильных системах зажигания. 


Здесь он отслеживает частоту вращения вала распределителя для управления системой зажигания (на рисунке это элемент под названием К-97).

В радиоаппаратуре датчики Холла применялись для отслеживания частоты вращения двигателей с целью точной подстройки скорости вращения: в основном в видеомагнитофонах а также на некоторых кассетных магнитофонах высокого класса например Вега- МП122. Выглядят там датчики Холла так (расположены между катушек)


Как проверить датчик Холла

Проверка датчика Холла не очень сложная процедура: достаточно просто вспомнить о его основном свойстве: он реагирует на изменяющееся магнитное поле. То есть при изменении магнитного поля на его выходах будет меняться потенциал.

Поэтому: если речь идет о проверке датчика Холла в радиоэлектронном устройстве (видеомагнитофон или магнитофон), то достаточно просто подключиться осциллографом к выводам датчика Холла и крутануть вал электродвигателя. При исправном датчике мы увидим на выходе изменяющее напряжение.

Проверка датчика Холла на автомобиле так-же не сильно сложная процедура: все требуется лишь отвертка, вольтметр с пределом измерения 15 В или контрольная лампа на 12 Вольт.


Подключите согласно приведенной схеме вольтметр или контрольную лампу. Включите зажигание (не пуская двигатель) и медленно вращайте коленчатый вал двигателя за болт крепления шкива коленчатого вала. Напряжение должно резко меняться от 0,4 до 8 В (min). Контрольная лампа должна мигать. Если этого не происходит, датчик Холла неисправен.

Как самостоятельно поменять датчик Холла на автомобиле ВАЗ 21099

Что такое датчик Холла? Для чего он нужен? Датчик Холла – это датчик положения распредвала, который расположен около вала трамблера. Внутри этого датчика находится магнит.

Если коротко, то датчик Холла нужен для того, чтобы вырабатывать напряжение, которое подаётся в катушку зажигания. Там это напряжение становится очень высоким, а уже потом подаётся на свечи зажигания.

Признаки неисправности датчика Холла ВАЗ 21099

Определить признаки неисправности датчика Холла ВАЗ 21099 карбюратор очень трудно. Электрика всегда устроена сложнее. Не во всех автосервисах есть мастера, способные с уверенностью заявить, что дело именно в этом устройстве.

Меня поломка застала в поездке. Точнее, неисправность была ещё до начала движения, но проявила себя наиболее ярко в пути. На просторах интернета мне удалось выявить несколько причин признаков ненормального функционирования датчика Холла.

  1. Двигатель запускается очень нестабильно (что случилось с моим мотором) или не запускается совсем.
  2. При движении на «холостых» мотор дёргается.
  3. На высоких оборотах автомобиль начинает резко рвать вперёд.
  4. Самый банальный и неясный – автомобиль глохнет при движении.

Интернет-знатоки посоветовали проверить датчик. Сделать это оказалось нетрудно. С помощью тестера я определил напряжение датчика. На моём устройстве оно не достигало 0,2 вольт, в то время как на исправном датчике это напряжение должно быть не менее 0,4 и не более 11 вольт.

Замена датчика Холла на ВАЗ 21099

Поменять этот датчик не очень трудно. Мне казалось, что я не справлюсь, тем более под рукой не было моего полного набора инструментов, так как я находился в другом городе. Однако, заменить оказалось совсем не сложно.

Этапы замены датчика:

  1. Первым делом нужно снять трамблер.
  2. Крышку трамблера нужно снять и сопоставить две метки – газораспределительного механизма и коленчатого вала.
  3. Всё, что прикрепляет трамблер, нужно открутить и снять его. В этом пункте очень важно отметить, как стояло устройство изначально.
  4. Вал необходимо вытащить из трамблера.
  5. Далее нужно будет отсоединить клеммы датчика Холла. Не все уделяют внимание технике безопасности, однако лучше всего снять минусовую клемму с аккумуляторной батареи автомобиля.
  6. После отсоединения электричества с датчика нужно открутить его.

Вытаскивать датчик нужно очень осторожно. Для удобства можно отвести регулятор.Манипуляции по установке новой детали производятся в обратном порядке.

Как выяснилось, замена датчика Холла производится просто. Главное – проверить работоспособность устройства и не повторять моих ошибок, то есть не отправляться в путь, если есть подозрения в неисправности.

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.

Как устроен датчик 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 или распредвала — это такое устройство, которое отвечает за образование искры для запуска двигателя. От его рабочего состояния зависит бесперебойное функционирование двигателя авто.

Для чего нужен датчик Хола в автомобиле?

Где находится и как выглядит?

Какие могут быть неисправности?

Создание имитации контроллера Холла

Как заменить датчик своими руками?

Видео «Последствия неправильной установки датчика Холла»

Комментарии и Отзывы

Для чего нужен датчик Хола в автомобиле?

Прибор используется вместо контактных элементов и может применяться для слежения за величиной тока нагрузки. Благодаря этому датчику выполняется деактивация двигателя при появлении токовых перегрузок в бортовой сети. Если контроллер перегревается, производится включение температурной защиты.

Принцип работы

Скачки напряжения в электросети мотора могут иметь последствия для датчика. Поэтому современные устройства дополнительно комплектуются диодными элементами, которые препятствуют обратной активации напряжения. Принцип действия приспособления основан на эффекте Холла. Поперечная разность потенциалов образуется при перемещении одного из проводников в магнитное поле. Данный эффект достигается благодаря тому, что токи проходят через клеммные элементы пластины, которая находится в самом поле, с полупроводником.

Когда работает двигатель и вал силового агрегата вращается, стальные лопасти ходят по специальным прорезям, установленным внутри корпуса. Это способствует подаче электрического сигнала на коммутаторное устройство. В результате узел открывает транзисторный элемент и подает напряжение на катушку. Последняя выполняет процедуру преобразования низковольтного импульса в высоковольтный. Этот сигнал подается на свечи зажигания.

Подробно о принципе действия контроллера Холла рассказал канал «Радиолюбитель TV».

Где находится и как выглядит?

При необходимости замены неисправного устройства потребителю надо знать, где стоит контроллер. Он располагается в трамблере автомобиля и выполнен в корпусе в виде небольшого цилиндрического элемента. Чтобы получить доступ к устройству, необходимо разобрать распределительный узел и снять крышку, бегунок и прочие детали механизма. На наружной стороне трамблера к контроллеру Холла подключается разъем с проводкой.

Устройство

Оптический регулятор положения распределительного вала устроен так:

  • 1 — постоянное магнитное устройство;
  • 2 — лопасть роторного механизма;
  • 3 — магнитопроводы;
  • 4 — пластиковый корпус, в который заключаются все элементы устройства;
  • 5 — плата;
  • 6 — контактные выводы.

Схема приспособления контроллера Холла

Устройство комплектуется тремя контактами:

  • первый используется для подключения к массе, то есть кузову автомобиля;
  • второй необходим для подсоединения плюсового напряжения, рабочий параметр которого составляет примерно 6 вольт;
  • третий контакт предназначен для подачи с него импульса на коммутаторное устройство.

Какие могут быть неисправности?

Признаки неполадок контроллера Холла:

  1. Наблюдается резкий рост потребления топлива в системе. Это обусловлено тем, что впрыск горючей смеси в силовом агрегате происходит больше одного раза за цикл прокручивания коленвала.
  2. Мотор машины стал функционировать менее стабильно. Транспортное средство во время движения дергается, мощность двигателя может резко падать. Иногда не получается увеличить скорость машины более чем на 60 км/ч. Во время движения силовой агрегат может произвольно заглохнуть.
  3. Иногда поломка датчика Холла становится причиной фиксации рычага трансмиссии. Скорости коробки передач переключить не получается, такая особенность характерна для новых иномарок. Чтобы решить проблему, необходимо перезапустить силовой агрегат.
  4. Неисправность может проявиться в виде отсутствия искры для воспламенения горючей смеси. Из-за этого запуск мотора машины будет невозможен.
  5. Вероятны сбои в функционировании системы самодиагностики. К примеру, на контрольном щитке появляется индикатор проверки мотора, если агрегат работает на холостом ходу. Когда обороты двигателя увеличиваются, ошибка с приборной панели пропадает.

Канал «Авто-Мото» рассказал о признаках неисправности регулятора, а также других элементов системы зажигания в автомобиле.

Если сам контроллер Холла целый и рабочий, то неисправность может быть связана с такими причинами:

  1. На корпус устройства попала грязь или другие посторонние предметы.
  2. Произошло повреждение либо обрыв сигнального кабеля, по которому подключен контроллер.
  3. В колодку для соединения датчика Холла с бортовой сетью попала влага. Решить проблему можно путем просушки разъема.
  4. Произошло замыкание сигнального проводника с кузовом или электросетью транспортного средства. Для определения неисправности необходимо прозвонить устройство.
  5. Произошло повреждение экранирующей составляющей на жгуте с проводкой. Возможен обрыв отдельных кабелей.
  6. Проблема может заключаться в повреждении проводников, предназначенных для питания контроллера Холла.
  7. При подключении устройства была спутана полярность. Из-за этого датчик функционирует некорректно или вовсе не работает.
  8. Неисправности в функционировании высоковольтной цепи системы зажигания.
  9. Неполадки в функционировании управляющего модуля автомобиля.
  10. При установке контроллера был неверно выставлен люфт между самим датчиком, а также магнитопроводящей пластиной.
  11. Проблема может заключаться в повышенной амплитуде торцевого воздействия шестеренки распредвала. Требуется детальная диагностика схемы.

Дмитрий Мазницын в ролике рассказал о причинах неисправности регулятора и дал рекомендации по их устранению.

Проверка датчика

Есть несколько способов диагностики контроллера. Самый точный вариант, который позволит получить осциллограмму — воспользоваться специальным оборудованием. Осциллограф не только определит состояние контроллера, но и даст точно понять, что устройство скоро выйдет из строя. Такое оборудование есть не у каждого электрика, поэтому ниже рассмотрены более простые, но не менее эффективные варианты.

Диагностика мультиметром

Перед выполнением тестирования устройство надо настроить в режим измерения постоянного тока, рабочий диапазон должен составить 20 вольт. Также потребуется два металлических штыря. Перед проведением диагностики с разъема устройства демонтируется резиновый чехол.

Процедура предварительной проверки, позволяющей установить, что на контроллер Холла подаются необходимые сигналы, выполняется так:

  1. С распределительного узла отключается основной бронепровод. Его необходимо соединить с массой автомобиля для предотвращения случайного появления разряда. Поскольку это приведет к запуску силового агрегата при диагностике.
  2. Затем производится активация системы зажигания.
  3. Разъем отключается от распределительного механизма.
  4. На тестере выставляется режим постоянного тока с диапазоном 20 вольт.
  5. Отрицательный контакт мультиметра подключается к кузову автомобиля, можно выбрать любое место. Положительный выход тестера будет использоваться для замера рабочего параметра напряжения.
  6. Разъем, подключенный к распределительному узлу, оснащается тремя контактами — красным, зеленым и белым, но расцветка проводников может быть другой. На первом выходе величина напряжения должна составить 11,37 вольт либо около 12 В, на втором — тоже в районе этого показателя. А на последнем проводнике рабочий параметр должен составить 0 вольт.

Следующий этап диагностики:

  1. Берутся два металлических штыря, можно использовать гвозди. Один из них устанавливается в средний контакт колодки (обычно зеленый цвет), а другой подключается к массе. Его расцветка, как правило, белая. Затем сам разъем подсоединяется обратно к распределительному устройству. Штыри используются в качестве проводников тока. На обратной стороне разъема открытых контактов нет, поэтому для проверки сами кабели придется оголить, а делать это не рекомендуется.
  2. Затем зажигание активируется. Положительный контакт тестера надо подключить к штырю среднего выхода на разъеме, а отрицательный — к белому проводнику. Производится замер напряжения. Если контроллер Холла рабочий, то полученная величина должна составить около 11,2 вольт.
  3. Затем надо прокрутить коленчатый вал силового агрегата и одновременно проверить показатели, которые выдает тестер. Если значения в ходе прокручивания снизятся до 0,02 вольт и затем увеличатся до 11,8 В, то это нормально. Так и должно быть в нижнем и верхнем пределе измерений. Можно отключать тестер.

Контроллер Холла считается рабочим, если при прокручивании коленчатого вала верхний предел измерений будет не ниже 9 вольт, а нижний — не выше 0,4 В.

Канал «Автоэлектрика ВЧ» подробно показал процедуру диагностики датчика с использованием тестера и рассказал об основных особенностях этого процесса.

Проверка сопротивления

Чтобы произвести диагностику этого параметра, потребуется простое устройство, состоящее из резисторного элемента на 1 кОм, диодной лампочки, а также гибких кабелей. К ножке источника освещения надо подключать резистор, для надежной фиксации используется пайка. К этой детали подсоединяются два проводника необходимой длины, важно, чтобы они были не короткими.

Принцип проверки выглядит так:

  1. Производится демонтаж крышки распределительного механизма. От контактов отсоединяется сам трамблер, а также колодка с проводами.
  2. Выполняется диагностика исправности электроцепи. Для этого тестер надо соединить с первой и третьей клеммами, а затем активировать зажигание. Если все проводники целые, то величина напряжения на дисплее мультиметра составит от 10 до 12 вольт.
  3. Затем аналогичным образом выполняется подключение собранного прибора к тем же выходам. Когда полярность соблюдена, то диодная лампочка загорится, если нет — то кабели надо поменять местами.
  4. Потом проводник, подключенный к первому выходу, остается нетронутым. А конец третьей клеммы переключается на вторую. Выполняется прокручивание распределительного вала. Это можно сделать руками либо с использованием стартерного механизма.
  5. Если в процессе выполнения этих действия источник освещения стал моргать, то контроллер работает правильно и не нуждается в замене.

Канал Altevaa TV рассказал о способе проверки датчика с использованием обычной лампочки на примере автомобиля Фольксваген.

Создание имитации контроллера Холла

Такой вариант диагностики датчика Холла считается наиболее быстрым, но его реализация возможна при наличии питания в системе зажигания и отсутствия искры.

От распределительного механизма отключается трехконтактный разъем. Производится активация зажигания в машине и с помощью куска проводника замыкаются контакты под номерами 2 и 3, это выходы сигнала и пин. Если в результате подключения на центральном кабеле образовалась искра, это говорит о поломке контроллера Холла. При выполнении задачи высоковольтный проводник необходимо держать у массы авто.

Устранение неисправностей

Ремонт рассмотрен на примере автомобиля Фольксваген.

Для восстановления работоспособности датчик можно отремонтировать:

  1. Для возобновления работы контроллера необходимо заменить логический компонент. Для этого заранее надо приобрести устройство S441А.
  2. В центральной части корпуса датчика, как показано на фото, с помощью дрели просверливается небольшое отверстие. Для этого потребуется качественное сверло, поскольку внутри контроллера, за пластиковой частью, имеется металлический каркас.
  3. Используя канцелярский нож, необходимо срезать каждый проводник. Затем прокладываются канавки от сделанного отверстия с помощью надфиля к остаткам кабелей.
  4. Само измерительное устройство монтируется в окошко корпуса. Для диагностики используется магнит. Если приложить этот элемент к контактам, на которые заранее подключен прибор, состоящий из диодной лампочки и резистора. Такое устройство использовалось для диагностики. В результате проверки лампа должна загореться. Если этого не произошло, то надо проверить полярность.
  5. Затем делается разводка выводов по канавкам корпуса. В самом окошке необходимо оставить проводники для соединительной колодки нового контроллера. Производится пайка элементов.
  6. На завершающем этапе производится проверка выполненных действий. Для этого используется тестер. Визуально необходимо убедиться в целостности всех контактов. Если устройство рабочее, то механизм герметизируется с помощью клея или другого состава, но не пластика. Этот материал может деформироваться при работе в условиях повышенных температур.
  7. Выполняется сборка контроллера, все действия осуществляются в обратной последовательности.

Как заменить датчик своими руками?

Чтобы поменять контроллер, надо действовать так:

  1. От аккумулятора автомобиля отключаются клеммные зажимы.
  2. Производится демонтаж распределительного механизма. От устройства отсоединяется колодка с проводниками, выкручиваются болты, фиксирующие узел.
  3. Выполняется демонтаж крышки распределителя. В зависимости от модели трамблера она может фиксироваться на болтах или специальных зажимах. Элементы крепления выкручиваются и демонтируются.
  4. После снятия важно совместить риску газораспределительного устройства с отметкой на коленвале силового агрегата. Также необходимо запомнить положение распределительного узла. Перед снятием рекомендуется сделать соответствующую метку.
  5. Элементы крепления корпуса откручиваются с помощью гаечного ключа. Производится демонтаж фиксаторов, если они установлены на механизме.
  6. Из распределительного узла извлекается вал.
  7. От контроллера Холла отсоединяются зажимы с клеммами.
  8. Выполняется демонтаж датчика из посадочного места. Для проведения задачи устройство надо потянуть на себя и аккуратно извлечь. Датчик демонтируется через появившееся отверстие.
  9. Берется новый контроллер и устанавливается вместо старого. Процедура монтажа выполняется в обратной последовательности.

Видео «Последствия неправильной установки датчика Холла»

Пользователь Дядя Саша рассказал, к чему может привести неверный монтаж устройства и дал рекомендации по устранению такой проблемы.

Среди элементов радиоэлектроники, автоматики, а также измерительной техники, датчик Холла, принцип работы которого основан на одноименном эффекте, занимает особое место. Смысл упомянутого эффекта заключается в том, что при помещении проводника в магнитное поле появляется электродвижущая сила (ЭДС), направление которой будет перпендикулярным полю и току. Как же это используется в автомобиле?

Датчик Холла – принцип работы и назначение

В современных условиях происходит постоянное технологическое развитие датчиков Холла. Они отличаются надежностью, точностью и постоянством данных. Широкое распространение эти приборы получили в автомобилях и других транспортных средствах. Они обладают повышенной устойчивостью к агрессивным внешним воздействиям. Датчики Холла являются составной частью многих устройств, с помощью которых контролируется определенное состояние техники.

Во многих случаях этот прибор размещается в трамблере и отвечает за образование искры, то есть он используется вместо контактов. Нередко данный прибор применяется для слежения за током нагрузки. С его помощью производится отключение при возникновении токовых перегрузок. В случае перегревания датчика происходит срабатывание температурной защиты. Резкое изменение напряжения может иметь для устройства тяжелые последствия. Поэтому в последних моделях устанавливается внутренний диод, препятствующий обратному включению напряжения.

Датчик Холла до настоящего времени не смог заменить обычные механические переключатели. Однако в любом случае он имеет ряд значительных преимуществ. Основными из них являются отсутствие контактов, загрязнений, а также механических нагрузок. Поэтому часто можно встретить датчик Холла на скутере, применяемый в качестве составной части датчика зажигания.


Датчик Холла – схема подключения и «физика» процесса

Классическое устройство датчика Холла на практике – тонкий полупроводниковый листовой материал. При прохождении через него постоянного тока на краях листа образуется сравнительно невысокое напряжение. Если под прямым углом поперек пластинки проходит магнитное поле, то на краях листа происходит усиление напряжения, которое находится в прямо пропорциональной зависимости с магнитной индукцией. Датчик Холла является одной из разновидностей датчиков импульсов, создающих электрические импульсы с низким напряжением. Благодаря своим качествам, этот элемент широко применяется в бесконтактных системах зажигания.

Мы рассмотрели, какой имеет датчик Холла принцип работы, схема его пока что нам не ясна. Она включает в свой набор постоянный магнит, полупроводниковую пластину с микросхемой и стальной экран, имеющий прорези. Стальной экран через прорези осуществляет пропуск магнитного поля, благодаря чему в пластине из полупроводников начинает возникать напряжение. Сам экран не пропускает магнитного поля, поэтому, когда прорези и экран чередуются, происходит создание импульсов низкого напряжения.

При конструктивном объединении этого датчика с распределителем получается единое устройство – трамблер, выполняющий функции прерывателя-распределителя зажигания.

Датчик Холла и особенности эксплуатации

Когда в конструкции авто активно эксплуатируется датчик Холла, схема подключения его требует регулярных проверок и профилактического обслуживания. Главное еще и не навредить во время таких проверок, поэтому отсоединение разъема кабеля от датчика должно в обязательном порядке производиться при выключенном зажигании. Иначе элемент может просто выйти из строя, ремонтировать его нет смысла, потребуется замена.

Проверить правильность схемы можно следующим образом: при вращении коленчатого вала и, соответственно, вала распределителя должен попеременно загораться и гаснуть контрольный светодиод, указывающий на наличие сигнала. Запрещается проверять датчик с помощью обычной контрольной лампы. Особое внимание во время работы устройства следует обращать на чистоту и надежность в разъеме и контакте штекеров. Необходимо помнить, что датчик Холла нельзя использовать в обычной системе зажигания.

Несмотря на сложность процедуры проверки датчика Холла каждый может провести проверку самостоятельно, хотя объективность тестирования будет ниже. Например, можно воспользоваться мультиметром, установить работу прибора в режим вольтметра и измерить выходное напряжение, которое должно находиться в диапазоне от 0,4 до 11 В. Ну, а самый простой способ проверки это установка заведомо исправного датчика, если изменения будут очевидны, это повод отправиться в магазин за новым датчиком.

Универсальные инструменты для автомобильной электроники | TDK Electronics

Micronas, производитель датчиков Холла, приобретенный TDK, был переименован в TDK-Micronas, и его портфель продуктов продается под торговой маркой Micronas. С помощью датчиков Холла Micronas можно реализовать большое количество и разнообразие сенсорных приложений в автомобильной и промышленной электронике - от коммутации бесщеточных электродвигателей постоянного тока до точного измерения углов поворота.

Комбинация датчика Холла и постоянного магнита позволяет измерять множество переменных, таких как скорость вращения, угол, вращение, уровень заполнения, давление, крутящий момент или ток. По сравнению с другими технологиями, датчики Холла имеют то преимущество, что они нечувствительны к пыли, загрязнениям или воде при условии, что они оптимально закрыты. Поскольку они не имеют физического контакта с измеряемым объектом, они практически не изнашиваются и поэтому чрезвычайно надежны.

Рисунок 1: Датчики Холла

микрон.Слева направо: переключатель Холла для измерения скорости вращения, линейные датчики Холла для определения положения и движения и двухмерные датчики Холла для измерения прямого угла.

Переключатели Холла

Когда магнит приближается к датчику, измеренная напряженность магнитного поля сравнивается с пороговым значением. Как только это значение (точка переключения) превышается, состояние переключения изменяется на выходе датчика, который, в зависимости от его типа, демонстрирует униполярное, биполярное или переключение с защелкой.

Для этой цели TDK предлагает два семейства переключателей Micronas: программируемые переключатели серий HAL 10xy и HAL15 xy с предварительно заданными характеристическими значениями. Серия HAL 15xy была разработана в первую очередь для автомобильных приложений и отвечает требованиям функциональной безопасности в соответствии с ISO 26262. Этот переключатель доступен в корпусах TO92 или SOT23 в трех- или двухпроводном исполнении. Последний имеет выход источника тока и поэтому требует только два кабеля питания. Типичные области применения - определение конечного положения и измерение скорости вращения.

Выключатели Холла все чаще заменяют обычные микровыключатели, например, в пряжках ремней безопасности. Более того, они могут использоваться в сочетании с контроллером двигателя для коммутации бесщеточных электродвигателей постоянного тока.

Линейные датчики Холла

Для измерения траектории или измерения вращательных движений требуются более сложные линейные датчики Холла Micronas с линейными выходными характеристиками, которые выдают сигнал, пропорциональный напряженности магнитного поля.Этот сигнал может быть представлен как аналоговое выходное напряжение, сигнал с широтно-импульсной модуляцией (PWM) или в протоколе SENT. Ассортимент TDK включает четыре серии программируемых линейных датчиков Холла. Выходную характеристику можно линеаризовать с помощью 32 точек сетки. Это позволяет полностью компенсировать допуски магнитов или механической конструкции.

Последнее поколение датчиков Micronas HAL 24xy имеет диагностические возможности и было разработано для точного измерения расстояний до 40 мм и углов до 180 градусов.Вариант датчика HAR 24xy, разработанный для использования в особо важных для безопасности приложениях с электроприводом, может обеспечивать функцию резервирования. В этом случае две независимые сенсорные микросхемы (двойные кристаллы) объединены в единый корпус TSSOP. Применения включают измерения магнитного поля и замену обычных потенциометров, подверженных износу. В транспортных средствах линейные датчики Холла используются, в частности, для определения положения педалей или крутящего момента рулевого управления.

Датчики прямого угла

В то время как линейные датчики (1D) измеряют только абсолютное магнитное поле, датчики прямого угла (2D) также могут фиксировать вектор поля.В дополнение к компоненту магнитного поля, перпендикулярному поверхности чипа, вертикальные элементы Холла измеряют компоненты в плоскости чипа. Исходя из этого, внутренняя обработка сигнала вычисляет информацию об угле и положении.

Датчики серии Micronas HAL 37xy используют собственную технологию 3D-HAL и обеспечивают высокую точность измерения. Помимо выходной характеристики, основные характеристики могут быть адаптированы к магнитной цепи путем программирования энергонезависимой памяти.HAC 37xy оснащен встроенными конденсаторами для достижения наилучших характеристик ЭМС, экономии денег и места, а также для облегчения приложений без печатных плат. HAR 37xy - это версия серии HAL 37xy с двумя кристаллами. Типичные области применения включают высокоточные измерения ориентации магнитного поля или линейного перемещения до 40 мм и углов до 360 градусов. Датчики прямого угла идеально подходят для определения положения дроссельной заслонки или педали сцепления.

Статьи по теме

TDK расширяет производство датчиков

Датчики температуры

Датчики давления

Датчики магнитного поля

Промежуточные датчики

Оптимизация автомобильных датчиков с помощью датчиков Холла

Повышению безопасности водителей транспортных средств и пассажиров уделяется все большее внимание, и автомобильные инженеры внедряют в свои системы сенсорные устройства, которые обеспечивают повышенную сложность и устанавливают более высокие стандарты производительности.

Автор: Дитер Верстрекен, Melexis.

Необходимо учитывать множество различных факторов, влияющих на конструкцию и интеграцию, а это означает, что для того, чтобы такие датчики были эффективными, они не должны сильно влиять на накладные расходы на проектирование, финансовые вложения или приводить к снижению веса, влияющему на эффективность. В этой статье будут описаны некоторые требования, предъявляемые к проектам автомобильного дизайна, и показано, как существующая динамика требует спецификации нового типа датчика.

Механические компоненты, такие как герконы и контактные переключатели из драгоценных металлов, в течение нескольких десятилетий широко использовались в некоторых автомобильных датчиках. Несмотря на то, что они относительно дешевы и просты в использовании, с появлением новых возможностей сенсорной технологии в автомобилях они достигают технических ограничений. Стандарты автомобильной безопасности теперь требуют, например, знания положения сиденья и того, зафиксирован ли механизм пряжки ремня или нет. Хотя герконовые переключатели в принципе способны выполнять такие задачи, обнаруживается, что все больше механических устройств такого типа не хватает.Это проявляется в нескольких ключевых областях, таких как глубина предлагаемой функциональности, компактность и надежность процесса сборки. Типичная рабочая среда для этих устройств подвергает переключатели воздействию скоплений грязи, жира, шерсти домашних животных и проливов пищи / напитков. Механические переключатели, которые зависят от движущихся частей, более склонны к отказу при таких настройках и, как следствие, имеют более короткий срок службы. Поэтому их потенциал несколько ограничен, поскольку возможности для сенсорных систем в транспортных средствах продолжают быстро расти.Например, механизмы обнаружения защелок пряжки сиденья и датчики веса могут использоваться для проверки занятости транспортного средства в целях срабатывания подушки безопасности. Обычные механические переключатели недостаточно надежны, чтобы быть полностью эффективными в такого рода приложениях.

Бесконтактное твердотельное решение по ряду причин является гораздо более привлекательным - оно предлагает чрезвычайно упрощенный способ сбора требуемых данных о местоположении с повышенной надежностью и диагностическими сообщениями о надлежащем функционировании. Хотя оптоэлектронные устройства представляют собой одну бесконтактную альтернативу механической реализации, их эффективность все же может быть снижена из-за воздействия загрязняющих веществ.Однако датчики на эффекте Холла, благодаря более высокой точности и быстродействию, а также их прочной конструкции, обладают качествами, необходимыми для замены язычковых переключателей во многих приложениях для определения положения в автомобилях.

Рисунок 1 - Схема системы датчика положения сиденья

Магнитные датчики могут использоваться при использовании сиденья, например, чтобы определить, близко ли переднее сиденье к приборной панели; при столкновении эта важная информация указывает контроллеру подушки безопасности надуть подушку безопасности с меньшей силой, чем если бы сиденье было помещено дальше назад. .На рисунке 1 изображена типичная система датчиков положения сиденья, основанная на механизме магнитного зондирования. Каркас спускового механизма сиденья из черного металла является магнитным датчиком, что означает, что инженер должен полагаться на подход с обратным смещением, когда датчик и магнит устанавливаются в один модуль, а затем модуль устанавливается на направляющую сиденья. Движение по рельсам изменяет силовые линии магнитного поля, и это фиксируется датчиком.

Для любого типа магнитного датчика в автомобильной среде необходимо установить приемлемые допуски, так как условия эксплуатации могут сильно различаться.Однако это сложно и может снизить эффективность работы датчика. Каждый датчик, используемый в автомобильной системе для различных функций, потребует настройки пороговых значений переключения, соответствующих конкретному применению. Вместо того, чтобы хранить обширный перечень различных датчиков на эффекте Холла, каждый из которых имеет очень похожие функциональные характеристики, что является дорогостоящим и сложным с точки зрения логистики упражнением, было бы лучше иметь платформу датчиков, которую можно было бы индивидуально запрограммировать для различных целей.В результате возникает очевидная потребность в более универсальном подходе, который предусматривает поддержку множества различных магнитных срабатываний.

Появление программируемых датчиков на основе технологии энергонезависимой памяти автомобильного уровня уже принесло большую пользу автомобильной промышленности. С помощью этих устройств командам разработчиков может быть предложена поддержка программирования на месте. Создание прототипов значительно упрощает этап проектирования, в то время как производство выигрывает от улучшенной повторяемости, компенсации отклонений допусков механической сборки и уменьшения количества типов деталей на складе.

Таким образом, сенсорные системы, составными частями которых являются датчики, могут быть оптимизированы для конкретных функциональных требований. Это позволяет перейти на более дешевые ферритовые магнитные материалы, а также дает инженерам возможность компенсировать тепловой дрейф (поскольку некоторые магниты становятся слабее при повышении температуры окружающей среды). В то время как механический переключатель может различать только наличие тока или его отсутствие, преимущество программируемого магнитного датчика заключается в поддержке полной диагностики.Он может определять множество различных текущих состояний. В результате существует более эффективный процесс не только для определения того, что проблема возникла, но и для определения точного характера этой проблемы (например, короткое замыкание, обрыв проводов, вызывающий обрыв цепи и т. Д.).

Как мы видели, для приложений с обратным смещением, таких как датчики положения сиденья, необходима степень программируемости для определения диапазона и разрешения магнитных пороговых значений, а также коэффициентов термочувствительности.Внедрение программируемых датчиков Холла позволяет это сделать, но, к сожалению, это может увеличить сложность системы и увеличить общие затраты на материалы. Использование сенсорных устройств с 2-проводным, а не 3-проводным интерфейсами может привести к заметному сокращению количества кабелей и количества компонентов. Это снижает связанные с этим затраты, сокращает время реализации и занимает меньше места. Микросхемы 2-проводных магнитных датчиков позволяют повторно использовать жгут проводов, который ранее был разработан для действующего механического переключателя, тем самым упрощая модернизацию - с улучшенными характеристиками и большей надежностью, но без изменения базовой настройки.

Рисунок 2 - сравнение 3-проводных и 2-проводных реализаций датчиков Холла

Изготовленный по запатентованной КМОП-технологии субмикронного смешанного сигнала, защелка / переключатель Холла MLX92242 компании Melexis, в отличие от других устройств с датчиками Холла, поддерживает двухпроводную реализацию. Он включает в себя регулятор напряжения, чувствительный элемент Холла, энергонезависимую память, диагностическую схему и выходной драйвер, настроенный на приемник тока - все в одном корпусе. Через встроенную память EEPROM можно выполнить калибровку в конце строки, чтобы в процессе производства автомобиля можно было учитывать все различные допуски, которые влияют на работу датчика в зависимости от конкретного приложения.После программирования память может быть заблокирована. Температурная компенсация, обеспечиваемая этим устройством, уравновешивает влияние магнитного дрейфа. Это означает, что его можно использовать со всеми типами магнитов (включая недорогие ферритовые материалы), что снижает расходы, связанные с позиционированием, обнаружением приближения и кодированием.

MLX92242 по-прежнему обеспечивает все необходимые диагностические возможности для соответствующего реагирования на возникновение неисправности, но требует только использования выводов V DD и GND.Это означает, что он может облегчить модернизацию сенсорной системы, так что можно обойтись без громоздких и менее надежных механических переключателей, не требуя при этом каких-либо изменений в существующей инфраструктуре. В качестве альтернативы, при внедрении в совершенно новые автомобильные конструкции он может помочь производителю транспортных средств развернуть сенсорные системы, требующие гораздо меньшего количества кабелей - с преимуществами в размере, весе и стоимости. Система компенсации смещения в магнитном сердечнике MLX92242 обеспечивает более быструю и точную обработку данных, полученных от чувствительного элемента, при сохранении устойчивости к колебаниям температуры и другим формам напряжения.Встроенная тепловая защита отключает выход, если температура перехода превышает предварительно установленное значение, и автоматически восстанавливается, когда температура падает ниже безопасного значения.

Рисунок 3 - функциональная блок-схема от Melexis MLX92242

Пять основных применений датчиков Холла

Автор: Морин ВанДайк |

Более 100 лет назад был обнаружен эффект Холла.Однако практическое использование этого эффекта было разработано только в течение последних трех десятилетий. Некоторые из его первых применений включают использование в микроволновых датчиках в 1950-х годах и твердотельных клавиатурах в 1960-х. С 1970-х годов устройства измерения эффекта Холла нашли свое применение в широком спектре промышленных и потребительских товаров, таких как швейные машины, автомобили, обрабатывающие инструменты, медицинское оборудование и компьютеры.

Прежде чем исследовать пять основных промышленных применений датчиков Холла, необходимо определить их, их функции и различные классификации.

Что такое датчик Холла?

Датчики на эффекте Холла

- это магнитные компоненты, которые преобразуют закодированную в магнитном поле информацию, такую ​​как положение, расстояние и скорость, чтобы электронные схемы могли ее обработать. Как правило, они классифицируются по способу выпуска продукции или средствам работы.

Классификация выходов

Разделение датчиков на эффекте Холла по выходному напряжению приводит к двум классификациям датчиков: цифровые датчики и аналоговые датчики.

Датчики Холла с цифровым выходом

Цифровой выход Датчики на эффекте Холла в основном используются в магнитных переключателях для обеспечения цифрового выхода напряжения. Таким образом, они подают в систему входной сигнал ВКЛ или ВЫКЛ.

Основным отличием датчика Холла с цифровым выходом является возможность управления выходным напряжением. Вместо источника питания, обеспечивающего пределы насыщения, цифровые выходные датчики имеют триггер Шмидта со встроенным гистерезисом, подключенный к операционному усилителю.Этот переключатель отключает выход датчика, когда магнитный поток превышает заданные пределы, и снова включает его, когда магнитный поток стабилизируется.

Датчики Холла с аналоговым (или линейным) выходом

Датчик аналогового типа обеспечивает постоянное выходное напряжение, которое увеличивается, когда магнитное поле сильнее, и уменьшается, когда оно слабее. Таким образом, выходное напряжение или усиление аналогового датчика на эффекте Холла прямо пропорционально интенсивности проходящего через него магнитного потока.

Классификация операций

В дополнение к их классификации по мощности датчики на эффекте Холла можно разделить на категории в зависимости от способа работы, в том числе:

Биполярные датчики на эффекте Холла

Это тип цифрового датчика, который работает как с положительным, так и с отрицательным магнитным полем.Датчик активируется как положительным, так и отрицательным магнитным полем магнита. В этой конфигурации переключатель, использующий биполярный датчик на эффекте Холла, срабатывает почти так же, как и традиционный геркон. Однако переключатель на эффекте Холла имеет дополнительное преимущество, заключающееся в отсутствии механических контактов, что делает его более долговечным в суровых условиях.

Датчики на эффекте Холла униполярные

В отличие от биполярного датчика, этот тип цифрового датчика активируется только одним полюсом (северным или южным) магнита.Использование униполярного датчика на эффекте Холла в переключателе позволяет сделать его более точным и активировать его только при воздействии определенного магнитного полюса.

Датчики на эффекте Холла для прямого и вертикального углов

Более совершенные датчики на эффекте Холла фокусируются не на полюсах, а на других компонентах магнитного поля. Например, датчики прямого угла измеряют синусоидальные и косинусоидальные измерения магнитного поля, а датчики вертикального угла анализируют компоненты магнитного поля, которые параллельны, а не перпендикулярны плоскости чипа.

Пять основных областей применения датчиков Холла

Датчики на эффекте Холла

находят применение в широком спектре приложений в пяти основных отраслях промышленности, а именно:

Автомобильная и автомобильная безопасность

В автомобилестроении и автомобильной индустрии безопасности используются как цифровые, так и аналоговые датчики на эффекте Холла в различных приложениях.

Примеры применения цифровых датчиков Холла в автомобильной промышленности:

  • Датчик положения сиденья и ремня безопасности для управления подушкой безопасности
  • Определение углового положения коленчатого вала для регулировки угла зажигания свечей зажигания

Некоторые примеры использования датчиков аналогового типа включают:

  • Контроль и регулирование скорости вращения колес в антиблокировочной тормозной системе (ABS)
  • Регулирующее напряжение в электрических системах

Приборы и товары народного потребления

Промышленность бытовой техники и товаров народного потребления объединяет различные типы датчиков на эффекте Холла в различные конструкции изделий.Например:

  • Цифровые униполярные датчики помогают стиральным машинам сохранять равновесие во время стирки.
  • Аналоговые датчики служат датчиками доступности источников питания, индикаторами управления двигателями и отключениями на электроинструментах, а также датчиками подачи бумаги в копировальных аппаратах.

Контроль жидкости

Цифровые датчики на эффекте Холла

обычно используются для контроля расхода и положения клапана при производстве, водоснабжении и очистке, а также в технологических процессах в нефтегазовой отрасли.В приложениях для мониторинга жидкости аналоговые датчики на эффекте Холла также используются для определения уровней давления на диафрагме в манометрах с диафрагмой.

Автоматизация зданий

При автоматизации зданий подрядчики и субподрядчики интегрируют как цифровые, так и аналоговые датчики Холла.

Цифровые датчики приближения часто используются в конструкции:

  • Механизм автоматического слива унитаза
  • Автоматические мойки
  • Сушилки для рук автоматические
  • Системы безопасности зданий и дверей
  • Лифты

Аналоговые датчики используются для:

  • Освещение с датчиком движения
  • Камеры с датчиком движения

Персональная электроника

Это еще одна область, в которой продолжают расти популярность как аналоговых, так и цифровых датчиков Холла.

Приложения для цифровых датчиков включают:

  • Устройства управления двигателями
  • Таймеры в фотоаппаратуре

Приложения для аналоговых датчиков включают:

  • Дисководы
  • Защита источника питания

Свяжитесь с MagneLink сегодня

Как указано выше, датчики на эффекте Холла - как аналоговые, так и цифровые - находят применение в широком спектре устройств, оборудования и систем в различных отраслях промышленности.

В MagneLink мы разрабатываем и производим высококачественные магнитные переключатели, в том числе переключатели, в которых используются датчики на эффекте Холла. Чтобы узнать больше о наших переключателях Холла и их применении, свяжитесь с нами сегодня.


Датчик Холла

и его роль в контроллере двигателя

Датчик Холла - широко используемый датчик, который обеспечивает обратную связь по положению ротора с контроллером двигателя. Давайте поймем значение этого датчика в системе управления автомобильным двигателем.

Система управления двигателем BLDC представляет собой сложную схему, в которой несколько компонентов работают в тандеме, чтобы заставить двигатель двигаться желаемым образом. Эффективность, долговечность и производительность - вот атрибуты, которые больше всего волнуют инженеров при проектировании такой системы.

В то время как магниты и катушки заботятся об электрическом аспекте, микроконтроллер действует как мозг, который управляет двигателем. Но даже самый острый мозг нуждается в сенсорной информации.

Два сенсорных входа, которые здесь имеют большое значение, - это Speed ​​ и Position .Давайте разберемся с ними в контексте коммутации двигателей.


Коммутация - это процесс переключения тока в фазах двигателя для облегчения вращения двигателя.

В щеточных двигателях щетки контактируют с коммутатором и переключают ток для движения двигателей. Двигатели BLDC не имеют щеток; таким образом, они должны приводиться в движение электронным способом с помощью системы управления двигателем.

Контроллер двигателя BLDC подает прямоугольные сигналы (напряжение) на магниты ротора и создает магнитное поле, которое приводит в движение двигатель.


Важность скорости и положения ротора при коммутации двигателя:

Коммутация в двигателе BLDC - это 6-этапный процесс . Трехфазный H-мост используется для создания 6 векторов потока, каждый из которых вызывает вращение двигателя на 60 градусов (что соответствует следующему положению), таким образом совершая полный оборот на 360 градусов.

  • Чтобы двигать двигатель, контроллер двигателя пропускает ток через катушку статора. Это создает магнитное поле, которое, в свою очередь, развивает крутящий момент на роторе (постоянный магнит).В результате ротор начинает двигаться.
  • Теперь, если ротор приблизится к движущемуся магнитному полю, ротор будет иметь тенденцию останавливаться из-за изменения полярности. В этом случае магнитное поле начнет притягивать ротор и останавливать движение. Чтобы этого избежать, система управления двигателем переключает ток, подаваемый на статор, и создается новое магнитное поле, и ротор продолжает свое движение. Таким образом, процесс коммутации сводится к переключению тока в правом экземпляре .
  • Понятие скорости и положения появляется в картине, поскольку этот «правильный экземпляр» должен быть обнаружен, когда он прибывает.
  • Датчик необходим для обратной связи с системой управления двигателем, указывающей, когда ротор достиг желаемого положения. Если коммутация выполняется быстрее или медленнее, чем скорость ротора, магниты не синхронизируются с магнитным полем статора. Это заставляет ротор вибрировать и останавливаться вместо вращения.
  • После одной коммутации необходимо определить положение ротора относительно статора, чтобы можно было инициировать следующую коммутацию.Следовательно, определение местоположения также является важным параметром.

В производстве электродвигателей используется множество типов датчиков, таких как энкодеры, переключатели и потенциометры. Однако наиболее широко используемый и применяемый датчик - датчик Холла .

В следующих разделах мы подробно поговорим о датчике Холла и его роли в системе управления двигателем.

Что такое датчик Холла?

Датчик на эффекте Холла - это, по сути, преобразователь, основанный на принципе эффекта Холла.

Эффект получения измеримого напряжения, когда проводник или полупроводник с током, текущим в одном направлении, вводится перпендикулярно магнитному полю, называется эффектом Холла.

Проще говоря, напряжение создается на электрическом проводнике, когда к нему прикладывается магнитное поле в направлении, перпендикулярном потоку тока.

Датчик на эффекте Холла - это твердотельное устройство, которое применяет этот принцип для определения положения, скорости и различных других атрибутов, необходимых для эффективной работы двигателя BLDC.

Увеличенный вид датчика Холла

Через полосу Холла постоянно проходит небольшой ток. Как уже упоминалось, переменное поле от этого магнита ротора будет создавать напряжение на полосе Холла. Затем напряжение подается на цифровую схему (показанную на диаграмме выше), которая, в свою очередь, выдает цифровой сигнал в качестве выхода датчика Холла.

Как работает датчик эффекта Холла в двигателе BLDC

Обычно двигатель BLDC имеет три датчика Холла, установленных на роторе или статоре.Эти датчики Холла расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга, что дает угловое положение от 0 до 360 градусов.

Когда эти датчики Холла входят в контакт с магнитным полем ротора, он генерирует соответствующий цифровой импульс в единицах 1 и 0, как показано на схеме ниже.

За шесть шагов эти датчики Холла могут определять положение двигателя (угол). На диаграмме прямоугольные формы сигналов демонстрируют положительный и отрицательный импульс, генерируемый под соответствующим углом всеми тремя датчиками эффекта Холла - A, B и C.

Соответствующий график также показывает, как одно переключение завершается за 6 шагов, когда угол достигает 360 градусов.

Следующее объяснение внесет большую ясность.

Когда магнит ротора пересекает один из датчиков, он выдает низкий или высокий сигнал в зависимости от того, прошел ли он через северный полюс или южный полюс ротора. Когда ротор пересекает все три датчика, эти датчики переключаются между низким и высоким, таким образом, выявляя положение ротора каждые 60 градусов.

На схеме ниже показан типичный контроллер двигателя BLDC. Три линии, идущие от двигателя к контроллеру, отображают сигнал, посылаемый тремя датчиками Холла.

Датчик Холла способен различать положительный и отрицательный заряд, движущийся в противоположном направлении. Магнитное поле, обнаруженное датчиком на эффекте Холла, преобразуется в подходящий аналоговый или цифровой сигнал, который может быть считан электронной системой, обычно системой управления двигателем.

Ниже представлена ​​таблица истинности, полученная на основе показаний трех датчиков Холла.Как видите, состояние транзистора H-моста зависит от сигнала, обнаруживаемого датчиком. Стрелка вниз показывает движение по часовой стрелке (CW), а стрелка вверх показывает движение против часовой стрелки (CCW).

Теперь, когда у нас есть таблица истинности и график, угол (положение) и скорость ротора можно легко вычислить.

Преимущества использования датчика Холла в контроллере двигателя BLDC

  • Датчик Холла - это очень простое устройство, состоящее из магнитов, поэтому оно очень экономично для систем управления двигателями.
  • По той же причине эти датчики легко внедрить в передовые системы управления двигателями для электромобилей и других автомобильных решений.
  • Большинство двигателей BLDC оснащены этими датчиками.
  • Датчики
  • на эффекте Холла в основном невосприимчивы к таким условиям окружающей среды, как влажность, температура, пыль и вибрация.

Завершение

Многое происходит внутри системы управления двигателем BLDC. Есть алгоритм FOC, схемы H-Bridge, эффективная коммутация и многое другое.Среди множества компонентов внутри системы управления двигателем BLDC очень маленький и скромный датчик - датчик эффекта Холла - дает о себе знать.

Будучи экономичными и простыми в использовании, эти датчики сделали новые решения для управления двигателями BLDC более эффективными и удобными для использования в автомобильной промышленности.

Посмотрите это пространство, чтобы узнать о других таких компонентах, которые играют жизненно важную роль в контроллере двигателя BLDC.

Системы безопасности транспортных средств

Системы безопасности транспортных средств

Скачать PDF версию

Кристин Грэм, системный инженер

Датчик положения сиденья

Рисунок 1.Передние и боковые подушки безопасности требуют точных данных о расположении сидений и пассажиров.

Безопасность пассажиров - один из важнейших элементов конструкции автомобиля. В результате системы безопасности продолжают совершенствоваться, чтобы ограничить и, в конечном итоге, предотвратить травмы людей в случае аварии.

Датчик положения сиденья используется в системах безопасности для определения положения пассажира по отношению к рулевому колесу, предотвращая срабатывание подушек безопасности с чрезмерной силой.

Наиболее распространенное сегодня решение включает двухпроводные униполярные переключатели на эффекте Холла для определения зон дискретного положения сиденья. ИС датчика должна передавать эту информацию в виде цифрового выхода на блок контроллера, указывающего конкретную зону. Эта информация должна быть верной при запуске автомобиля, поэтому выходной сигнал ИС датчика должен декодироваться без каких-либо действий пользователя.

Направляющая сиденья обычно изготавливается из черного металла, способного прерывать магнитное поле между датчиком Холла IC и магнитом.Черный металл направляющей сиденья проходит между переключателем и магнитом, заставляя переключатель включаться или выключаться, передавая информацию о положении сиденья на блок управления. Изменение состояния выхода ИС датчика указывает блоку контроллера, что сиденье перешло в определенную зону.

Может быть любое количество зон в зависимости от того, сколько микросхем датчиков Холла используется, при условии, что две микросхемы датчиков на направляющую сиденья, будут возможны четыре зоны. Информация, предоставленная ИС датчика Холла, обрабатывается контроллером для определения положения сиденья относительно рулевого колеса.Сиденье, которое находится в одной из ближайших к рулевому колесу зон, будет указывать блоку управления на необходимость применения меньшего усилия. Положение сиденья, которое находится в одной из самых дальних от рулевого колеса задних зон, требует развертывания более высокого усилия. Блок контроллера декодирует выходные состояния микросхем датчика Холла, чтобы определить, в какой зоне расположено сиденье. Две микросхемы датчиков обеспечивают удобный вывод кода Грея, как показано на рисунке 2 и в таблице ниже.

Рисунок 2.Микросхемы датчиков положения передают блоку контроллера правильное положение сиденья на протяжении всего времени движения автомобиля. Пассажиры не знают о том, что автомобиль принимает решения о жизни или смерти автоматически и не требует пользовательского интерфейса.

Зона Холл 2 Выход Холл 1 Выход
1 0 0
2 0 1
3 1 1
4 1 0

Обширный выбор ИС датчиков Холла позволяет использовать разные решения для одного и того же приложения.Может потребоваться более высокое разрешение, чтобы всегда точно определять, где находится сиденье. Решение с самым высоким разрешением - использовать линейный аналоговый датчик Холла ИС, который выдает выходное напряжение, пропорциональное силе магнитного поля. Двухполюсный магнит в скользящей конфигурации с линейным будет обеспечивать выходную мощность от 0 до 5 вольт при правильной конструкции.

Технология Холла отличается высокой надежностью и относительно невысокой стоимостью. Если требуется автоматическое определение, решение должно быть надежным.

Если требуется более высокая точность, доступны программируемые переключатели и линейные устройства, которые могут минимизировать допуски на стек, позволяя программировать в конце строки.

Цели из черных металлов могут быть обнаружены с помощью ИС датчика Холла с обратным смещением. Эти сенсорные ИС включают в себя цепь Холла и гранулу редкоземельного элемента в одной отформованной сборке. Предлагаются решения с обратным смещением для коммутаторов и линейных конструкций. Эти сборки упрощают производство и предлагают оптимизированную электрическую и магнитную конструкцию в едином отформованном корпусе.

Датчик пряжки ремня безопасности

Пряжка ремня безопасности SBB - еще одна область, в которой технология Холла использовалась как часть системы безопасности. Двухпроводной униполярный переключатель - это снова простое, но надежное решение, обычное для многих современных автомобилей. Назначение устройства на эффекте Холла (HED) - гарантировать правильную фиксацию пряжки, обеспечивая надлежащую фиксацию пассажира в случае аварии или внезапной остановки.

Подобно приложению определения положения сиденья, переключатели замка ремня безопасности работают по принципу прерывания лопатки.В этом случае пряжка, сделанная из черного металла, отвечает за прерывание магнитного поля между магнитом и устройством на эффекте Холла. Обычно, когда поле прерывается, выход устройства включается, а при снятии пряжки устройство выключается. Эта информация отправляется контроллеру, который затем обрабатывает данные вместе с данными от датчика положения сиденья IC и других выходов, чтобы надежно задействовать подушки безопасности в случае аварии.

Препятствия при применении

  • ИС датчика SBB имеет жесткие пространственные ограничения, что затрудняет использование печатной платы.Поэтому приваривание соединительных проводов к выводам HED является более распространенным подходом как часть процесса упаковки, чтобы минимизировать размер. Однако приварка к выводам требует опыта в области сварки и, как правило, выполняется по контракту со сварочным предприятием. Одна из наиболее распространенных ошибок, наблюдаемых при сварке устройств на эффекте Холла, - это чрезмерное количество тепла / мощности, которое может достигать ИС, что приводит к катастрофическому повреждению проводных соединений. Другой распространенной ошибкой, наблюдаемой в новых процессах сварки, является недостаточный зажим выводов, из-за чего выводы могут скручиваться или тянуться во время контакта с концом сварного шва.Это также вызовет катастрофическое повреждение проводных соединений.

Помимо пространственных ограничений, ИС датчика подвержена высоким уровням электростатического разряда и магнитным помехам из-за:

  • точки доступа покупателя в автомобиле, такие как язычок пряжки в сборе,
  • шунтирующее воздействие на магнитное поле на ИС датчика из-за свойств железа пряжки в сборе, и
  • допускает большие отклонения узла механической пряжки, вызывая большие колебания магнитного поля, воздействующего на ИС датчика Холла.

Выбор правильной ИС датчика критически важен для удовлетворения всех требований приложения.

Прикладные решения

Рис. 3. Типовая механическая сборка пряжки ремня безопасности, показывающая электрическое соединение с ИС датчика Холла.

  • Защита от переходных процессов / электростатических разрядов реализована с помощью байпасного конденсатора 0,1 мкФ, приваренного между питанием ИС датчика и землей ИС датчика. В случае печатной платы в дополнение к байпасному конденсатору использовался MOV для защиты ИС датчика от жестких условий электромагнитной совместимости / электростатического разряда из-за использования заземления шасси.Если микросхема датчика устойчива к ЭМС / электростатическим разрядам, может быть достаточно просто байпасного конденсатора.
  • Достаточно большой магнит необходим для преодоления шунтирующего эффекта, вызванного самим узлом пряжки. SmCo и неодим - распространенные магнитные материалы, используемые в пряжках ремней безопасности. Они обеспечивают большие уровни поля для компенсации механических допусков и, возможно, больших воздушных зазоров (> 3 мм), наблюдаемых в приложениях SBB.
  • Допуски механической сборки могут вызвать большие колебания по Гауссу (сотни Гаусс) в уровне поля, воздействующего на ИС датчика; поэтому необходимо описать все условия, чтобы ИС датчика никогда не переключалась в неправильное состояние.Условия, которые не должны вызывать ложное переключение ИС датчика Холла, следующие:
    • Нормальное положение с пряжкой, язычок на месте.
    • Нормальное расстегнутое положение с удаленным язычком.
    • Превышение хода язычка, когда он вдавливается и удерживается сидящим на нем человеком или детским креслом, опирающимся на узел пряжки.
    • Состояние ложной защелки, когда что-то, кроме самого язычка, вдавливается, удерживая пряжку в ложно защелкнутом состоянии (палочка для мороженого, игрушка и т. Д.).

    Предлагаемые устройства

    Allegro ™
    Номер детали
    Температура
    Диапазон
    Тип корпуса Лента и катушка
    В наличии
    A115x EL LH, UA Есть
    A119x E, L LH, UA Есть

Сигнализация скорости автомобиля с использованием датчика Холла

В этой эталонной конструкции датчик на эффекте Холла используется как средство контроля скорости транспортного средства.Обнаружение эффекта Холла работает путем изменения выходного напряжения по отношению к магнитному полю. Обычно датчик Холла сочетается с датчиком порога, поэтому он действует как переключатель. Ah4377 - это высоковольтная ИС униполярного переключателя с высокой чувствительностью на эффекте Холла. Чтобы поддерживать широкий спектр требовательных приложений, конструкция Ah4377 была оптимизирована для работы в диапазоне питания от 3,0 В до 28 В. Он имеет архитектуру, стабилизированную чоппером, и внутренний регулятор ширины запрещенной зоны для обеспечения питания с температурной компенсацией для внутренних цепей.

Эта схема работает, обнаруживая магнитное поле на магнитах, прикрепленных к ведущему валу или полуоси. Когда магниты проходят мимо датчика Холла, входной сигнал подается на операционный усилитель TL071, который используется в качестве компаратора. Подстроечный потенциометр (R9) устанавливает порог, а выходной сигнал представляет собой прямоугольную волну, подаваемую на триггер D-типа CD4013. Если датчик Холла контролирует половину вала транспортного средства, выходной сигнал CD4013 эквивалентен половине оборота колеса.PICAXE-08 измеряет ширину импульса в миллисекундах (мс). Он делает это четыре раза, что соответствует четырем оборотам колеса. Он хранит эту информацию в определенной области памяти. Это сохраненное значение имеет прямое отношение к скорости автомобиля. После этого он просто продолжает сравнивать следующие четыре показания с первым сохраненным значением. Если значение выше, машина едет медленнее. Если ниже, машина едет быстрее. Поэтому загорается зеленый или красный светодиод. Он также вычисляет значение превышения скорости на 5%, при котором включается пьезозуммер.Назначение LDR, наряду с Q1 и R1, в этой схеме - управлять яркостью светодиодов в соответствии с окружающим освещением. Скорость можно установить, включив переключатель (SW1), когда автомобиль набирает желаемую скорость. Для другой скорости выключите, а затем снова включите, когда будет достигнута желаемая скорость.

Эта цепь питается от аккумуляторной батареи автомобиля через замок зажигания. Для защиты от обратной полярности установлен диод, а линейный регулятор обеспечивает питание 5 В для ИС.Ah4377 также может использоваться в приложениях для определения положения и приближения, обнаружения открытия / закрытия, определения уровня, расходомеров и бесконтактных переключателей.

Распределительный датчик (эффект Холла) - напряжение

Дополнительные указания

Функция датчика распределителя состоит в том, чтобы подавать опорный сигнал синхронизации в модуль управления зажиганием (ICM) или модуль управления двигателем (ECM), чтобы указать период ожидания первичной цепи для каждого события зажигания.

В механизме используется вращающийся узел, состоящий из набора вращающихся лопаток (по одной на каждый цилиндр), проходящих между неподвижным магнитом, находящимся напротив неподвижного датчика Холла. Когда лопатки входят в зазор и выходят из него, магнитное поле нарушается. Каждое нарушение вызывает переключение выхода датчика Холла. Следовательно, выход датчика представляет собой цифровой сигнал с низким напряжением около 0 В и высоким напряжением до напряжения питания датчика. Выходной сигнал около 0 В указывает на задержку или включение катушки.

Поскольку вращение распределителя механически связано с вращением двигателя, увеличение скорости двигателя сокращает период задержки, но угол задержки остается постоянным. При повышенных оборотах двигателя задержка продвигается за счет центробежного легковесного механизма внутри распределителя.

ICM или ECM, в зависимости от типа, используют выход датчика Холла в качестве триггера (коммутируемого заземления) транзистора драйвера первичной цепи. Однако модуль сохраняет контроль над фактическим периодом выдержки и другими параметрами зарядки, такими как ограничение тока, пиковый заряд катушки и отключение по току.

Этот дополнительный элемент управления гарантирует, что катушка зажигания не будет перегрета из-за слишком большой выдержки или что продолжительность искры не уменьшится из-за слишком малой выдержки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *