Датчик Холла – это один из важнейших элементов бесконтактной системы зажигания бензиновых двигателей. Малейшая неисправность этой детали приводит к серьезным неполадкам в работе мотора. Поэтому, чтобы не допустить ошибки при диагностике, важно знать, как проверить датчик Холла, и при необходимости – уметь его заменить.
Этот материал мы разделили на две части: теоретическую (назначение, устройство и принцип работы датчика Холла) и практическую – признаки неисправности, методы проверки и способы замены.
В конце статьи смотрите видео-инструкцию по самостоятельной замене Датчика Холла.
А перед тем, как проверять датчик Холла на наличие неисправностей, давайте разберемся с его назначением и принципом работы.
Что такое датчик Холла и как он работает
Датчик Холла (он же датчик положения распредвала) является одним из главных элементов трамблера (прерывателя-распределителя). Он находится рядом с валом трамблера, на котором крепится магнитопроводящая пластина, похожая на корону. В пластине столько же прорезей, сколько цилиндров в двигателе. Также внутри датчика находится постоянный магнит.
Принцип работы датчика Холла следующий: когда вал вращается, металлические лопасти поочередно проходят через прорезь в датчике. В результате этого вырабатывается импульсное напряжение, которое через коммутатор попадает в катушку зажигания и, преобразуясь в высокое напряжение, подается на свечи зажигания.
Датчик Холла имеет три клеммы:
- одна соединяется с «массой»,
- ко второй подходит плюс с напряжением около 6 В,
- с третьей клеммы уходит преобразованный импульсный сигнал на коммутатор.
Признаки неисправности датчика Холла
Неисправности у датчика Холла проявляются по-разному. Даже опытный мастер не всегда сразу выявит причину неполадок двигателя.
Вот несколько самых распространенных симптомов:
- Мотор плохо заводится или не запускается вообще.
- На холостом ходу в работе двигателя появляются перебои и рывки.
- Машина может дергаться при движении на повышенных оборотах.
- Силовой агрегат глохнет во время движения.
При появлении одного из этих признаков, необходимо в первую очередь проверить исправность датчика Холла.
Также не стоит исключать из вида и другие неисправности системы зажигания, встречающиеся в автомобилях.
Как проверить датчик Холла
Простой способ проверки датчика положения распредвала (Холла) показан на следующем видео.
Существует несколько способов, позволяющих проверить исправность датчика Холла. Каждый автомобилист может выбрать для себя наиболее подходящий вариант:
- Взять для проверки рабочий датчик у соседа или на автомобильной разборке и установить его вместо «родного». Если проблемы двигателя исчезнут, значит, придется покупать новую деталь.
- При помощи тестера можно измерить напряжение на выходе датчика. В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В.
- Можно создать имитацию датчика Холла. Для этого с трамблера снимают трехштекерную колодку. Затем включают зажигание и отрезком провода соединяют выходы 3 и 6 коммутатора. Появление искры свидетельствует о выходе датчика из строя.
Если в результате проверки обнаружится, что датчик Холла неисправен, тогда его необходимо заменить на новый.
Замена датчика Холла
Заменить датчик Холла не составит особых затруднений. С этой работой под силу справится своими руками даже начинающему автолюбителю.
Чуть ниже на видео достаточно подробно показан процесс замены датчика в трамблере автомобиля УАЗ.
Обычно замена датчика Холла состоит из нескольких этапов:
- Прежде всего, трамблер снимается с машины.
- Далее снимается крышка трамблера и совмещается метка механизма газораспределения с меткой коленвала.
- Запомнив положение трамблера, нужно открутить крепежные элементы гаечным ключом.
- При наличии фиксаторов и стопоров, их также следует извлечь.
- Вал вытаскивают из трамблера.
- Осталось отсоединить клеммы датчика Холла и открутить его.
- Оттянув регулятор, неисправная деталь осторожно вынимается через образованную щель.
- Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности.
Проверка работоспособности датчика Холла позволяет не только точно определить причину отказа двигателя. Благодаря простым приемам автомобилист сэкономит свое время на ремонт, а также исключит ненужную трату денег.
Видео, как заменить датчик Холла своими руками
Электромагнитное устройство, именуемое датчиком Холла (далее ДХ), применяется во многих приборах и механизмах. Но наибольшее применение ему нашлось в автомобилестроении. Практически во всех моделях отечественного автопрома (ВАЗ 2106, 2107, 2108 и т.д.) бесконтактная система зажигания для бензинового двигателя управляется этим датчиком. Соответственно, при его выходе из строя возникают серьезные проблемы с работой двигателя. Чтобы не ошибиться при диагностике, необходимо понимать принцип работы датчика, знать его конструкцию и методы тестирования.
Кратко о принципе работы
В основу принципа действия датчика зажигания положен эффект Холла, получивший свое название в честь американского физика, открывшего это явление в 1879 году. Подав постоянное напряжение на края прямоугольной пластины (А и В на рис. 1) и поместив ее в магнитное поле, Эдвин Холл обнаружил разность потенциалов на двух других краях (С и D).
Рис .1. Демонстрация эффекта ХоллаВ соответствии с законами электродинамики, сила Лоренца воздействует на носители заряда, что и приводит к разности потенциалов. Величина напряжения Uхолла довольно мала, в пределах от 10 мкВ до 100 мВ, она зависит как от силы тока, так и напряженности электромагнитного поля.
До середины прошлого века открытие не находило серьезного технического применения, пока не было налажено производство полупроводниковых элементов на основе кремния, сверхчистого германия, арсенида индия и т.д., обладающих необходимыми свойствами. Это открыло возможности для производства малогабаритных датчиков, позволяющих измерять как напряженность поля, так и силу тока, идущего по проводнику.
Типы и сфера применения
Несмотря на разнообразие элементов, применяющих эффект Холла, условно их можно разделить на два вида:
- Аналоговые, использующие принцип преобразования магнитной индукции в напряжение. То есть, полярность, и величина напряжения напрямую зависят от характеристик магнитного поля. На текущий момент этот тип приборов, в основном, применяется в измерительной технике (например, в качестве, датчиков тока, вибрации, угла поворота). Датчики тока, использующие эффект Холла, могут измерять как переменный, так и постоянный ток
- Цифровые. В отличие от предыдущего типа датчик имеет всего два устойчивых положения, сигнализирующих о наличии или отсутствии магнитного поля. То есть, срабатывание происходит в том случае, когда интенсивность магнитного поля достигла определенной величины. Именно этот тип устройств применяется в автомобильной технике в качестве датчика скорости, фазы, положения распределительного, а также коленчатого вала и т.д.
Следует отметить, что цифровой тип включает в себя следующие подвиды:
- униполярный – срабатывание происходит при определенной силе поля, и после ее снижения датчик переходит в изначальное состояние;
- биполярный – данный тип реагирует на полярность магнитного поля, то есть один полюс производит включение прибора, а противоположный – выключение.
Как правило, большинство датчиков представляет собой компонент с тремя выводами, на два из которых подается двух- или однополярное питание, а третий является сигнальным.
Пример использования аналогового элемента
Рассмотрим в качестве примера конструкцию датчика тока ы основе работы которого используется эффект Холла.
Упрощенная схема датчика тока на основе эффекта ХоллаОбозначения:
- А – проводник.
- В – незамкнутое магнитопроводное кольцо.
- С – аналоговый датчик Холла.
- D – усилитель сигнала.
Принцип работы такого устройства довольно прост: ток, проходящий по проводнику, создает электромагнитное поле, датчик измеряет его величину и полярность и выдает пропорциональное напряжение UДТ, которое поступает на усилитель и далее на индикатор.
https://www.youtube.com/watch?v=fmLs9WsKx3I
Назначение ДХ в системе зажигания автомобиля
Разобравшись с принципом действия элемента Холла, рассмотрим, как используется данный датчик в системе бесконтактного зажигания линейки автомобилей ВАЗ. Для этого обратимся к рисунку 5.
Рис. 5. Принцип устройства СБЗОбозначения:
- А – датчик.
- B – магнит.
- С – пластина из магнитопроводящего материала (количество выступов соответствует числу цилиндров).
Алгоритм работы такой схемы выгладит следующим образом:
- При вращении вала прерывателя-распределителя (движущемуся синхронно коленвалу) один из выступов магнитопроводящей пластины занимает позицию между датчиком и магнитом.
- В результате этого действия изменяется напряженность магнитного поля, что вызывает срабатывание ДХ. Он посылает электрический импульс коммутатору, управляющему катушкой зажигания.
- В Катушке генерируется напряжение, необходимое для формирования искры.
Казалось бы, ничего сложного, но искра должна появиться именно в определенный момент. Если она сформируется раньше или позже, это вызовет сбой в работе двигателя, вплоть до его полной остановки.
Внешний вид датчика Холла для СБЗ ВАЗ 2110Проявление неисправности и возможные причины
Нарушения в работе ДХ можно обнаружить по следующим косвенным признакам:
- Происходит резкое увеличение потребления топлива. Это связано с тем, что впрыск топливно-воздушной смеси производится более одного раза за один цикл вращения коленвала.
- Проявление нестабильной работы двигателя. Автомобиль может начать «дергаться», происходит резкое замедление. В некоторых случаях не удается развить скорость более 50-60 км.ч. Двигатель «глохнет» в процессе работы.
- Иногда выход из строя датчика может привести к фиксации коробки передач, без возможности ее переключения (в некоторых моделях импортных авто). Для исправления ситуации требуется перезапуск мотора. При регулярных подобных случаях можно уверенно констатировать выход из строят ДП.
- Нередко поломка может проявиться в виде исчезновения искры зажигания, что, соответственно, повлечет за собой невозможность запуска мотора.
- В системе самодиагностики могут наблюдаться регулярные сбои, например, загореться индикатор проверки двигателя, когда он на холостом ходу, а при повышении оборотов лампочка гаснет.
Совсем не обязательно, что перечисленные факторы вызваны выходом из строя ДП. Высока вероятность того, неисправность вызвана другими причинами, а именно:
- попаданием мусора или других посторонних предметов на корпус ДП;
- произошел обрыв сигнального провода;
- в разъем ДП попала вода;
- сигнальный провод замкнулся с «массой» или бортовой сетью;
- порвалась экранирующая оболочка на всем жгуте или отдельных проводах;
- повреждение проводов, подающих питание к ДП;
- перепутана полярность напряжения, поступающего на датчик;
- проблемы с высоковольтной цепью системы зажигания;
- проблемы с блоком управления;
- неправильно выставлен зазор между ДП и магнитопроводящей пластиной;
- возможно, причина кроется в высокой амплитуде торцевого биения шестеренки распределительного вала.
Как проверить работоспособность датчика Холла?
Есть разные способы, позволяющие проверить исправность датчика СБЗ, кратко расскажем о них:
- Имитируем наличие ДХ. Это наиболее простой способ, позволяющий быстро провести проверку. Но его эффективности может идти речь только в том случае, если не формируется искра при наличии питания на основных узлах системы. Для тестирования следует выполнить следующие действия:
- отключаем от трамблера трехпроводной штекер;
- запускаем систему зажигания и одновременно с этим «коротим» проводом массу и сигнал с датчика (контакты 3 и 2, соответственно). При наличии искры на катушке зажигания, можно констатировать, что датчик СБЗ потерял работоспособность и ему необходима замена.
Обратим внимание, что для выявления искрообразования высоковольтный проводок должен находиться рядом с массой.
- Применение мультиметра для проверки. Это способ наиболее известный, и приводится в руководстве к автомобилю. Нужно подключить щупы прибора, как продемонстрировано на рисунке 7, и произвести замеры напряжения.
На исправном датчике напряжение будет колебаться в диапазоне от 0,4 до 11 вольт (не забудьте перевести мультиметр в режим измерения постоянного тока). Следует заметить, что проверка осциллографом будет намного эффективней. Подключается он таким же образом, как и мультиметр. Пример осциллограммы рабочего ДХ приведен ниже.
Осциллограмма исправного датчика Холла СБЗ- Установка заведомо рабочего ДХ. Если в наличии имеется еще один однотипный датчик, или имеется возможность взять его на время, то данный вариант тоже имеет место на существование, особенно если первые два сделать затруднительно.
Ест еще один вариант проверки, по принципу напоминающий второй способ. Он может быть полезен, если под рукой нет измерительных приборов. Для тестирования понадобиться резистор номиналом 1,0 кОм, светодиод, например, из фонарика зажигалки и несколько проводков. Из всего этого набора собираем прибор в соответствии с рисунком 9.
Рис. 9. Светоиндикаторный тестер для проверки ДХТестирование осуществляем по следующему алгоритму:
- Проверяем питание на датчике. Для этой цели подключаем (соблюдая полярность) наш тестер к клеммам 1 и 3 ДХ. Включаем зажигание, если с питанием все нормально, светодиод загорится, в противном случае потребуется проверять цепь питания (предварительно убедившись в правильном подключении светодиода).
- Проверяем сам датчик. Для этого провод с первой клеммы «перебрасываем» на вторую (сигнал с ДХ). После этого начинаем крутить распредвал (руками или стартером). Моргание светодиода засвидетельствует исправность ДХ. В противном случае, на всякий случай проверяем соблюдение полярности при подключении светодиода, и если оно выполнено правильно, — меняем датчик на новый.
Датчик Холла | Виды, принцип работы, как проверить
Что такое датчик Холла
Датчики Холла представляют из себя твердотельные радиоэлементы, которые становятся все более популярными в радиолюбительской среде и разработке радиоэлектронных устройств. Они применяются в датчиках измерения положения, скорости или направленного движения. Они все чаще заменяют собой путевые выключатели и герконы. Так как такие датчики являются абсолютно герметичными и представляют из себя простой радиоэлемент, то они не боятся вибрации, пыли и влаги. То есть по сути датчик Холла простыми словами – это радиоэлемент, который реагирует на внешнее магнитное поле.
Эффект Холла
Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил очень странный эффект. Он взял пластинку золота и стал пропускать через неё постоянный ток. На рисунке эту пластинку я пометил гранями ABCD.
Он пропускал постоянный ток через грани D и B. Потом поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит и обнаружил напряжение на гранях А и C! Этот эффект и был назван в честь этого великого ученого. Основной физический принцип данного эффекта был основан на силе Лоренца. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, стали называть датчиками Холла.
Но здесь один маленький нюанс. Дело в том, что напряжение Холла даже при самой большой напряженности магнитного поля будет какие-то микровольты. Согласитесь, это очень мало. Поэтому, помимо самой пластинки в датчик Холла устанавливают усилители постоянного тока, логические схемы переключения, регулятор напряжения а также триггер Шмитта. В самом простом переключающем датчике Холла все это выглядит примерно вот так:
где
Supply Voltage – напряжение питания датчика
Ground – земля
Voltage Regulator – регулятор напряжения
А – операционный усилитель
Hall Sensor – собственно сама пластинка Холла
Output transisitor Switch – выходной переключающий транзистор (транзисторный ключ)
Линейные (аналоговые) датчики Холла
В линейных датчиках напряжение Холла (напряжение на гранях А и С) будет зависеть от напряженности магнитного поля. Или простыми словами, чем ближе мы поднесем магнит к датчику, тем больше будет напряжение Холла. Это и есть прямолинейная зависимость.
В линейных датчиках Холла выходное напряжение берется сразу с операционного усилителя. То есть в линейных датчиках вы не увидите триггер Шмитта, а также выходного переключающего транзистора. То есть все это будет выглядеть примерно вот так:
О чего же зависит напряжение на гранях А и С? В основном от магнитного поля, создаваемым либо постоянным магнитом, либо электромагнитом; толщиной пластинки, а также силой тока, протекающего через саму пластинку.
Теоретически, если подавать ну очень сильный магнитный поток на датчик Холла, то напряжение Холла будет бесконечно большим? Как бы не так). Выходное напряжение будет лимитировано напряжением питания. То есть график будет выглядеть примерно вот так:
Как вы видите, до какого-то момента у нас идет линейная зависимость выходного напряжения датчика от плотности магнитного потока. Дальнейшее увеличение магнитного потока бесполезно, так как оно достигло напряжения насыщения, которое ограничено напряжением питанием самого датчика Холла.
Благодаря этим параметрам с помощью датчика Холла были построены приборы, позволяющие замерять силу тока в проводнике, не касаясь самого провода, например, токовые клещи.
Существуют также приборы, с помощью которых можно замерять напряженность магнитного поля. Датчики Холла, используемые в этих приборах, называют линейными, так как напряжение на датчике Холла прямо пропорционально плотности магнитного потока.
Линейные датчики, как я уже сказал, могут быть использованы в токовых клещах. Они позволяют измерять силу тока, начиная от 250 мА и до нескольких тысяч Ампер. Самым большим преимуществом в таких токовых клещах является отсутствие механического контакта с измеряемой цепью. Иными словами, токовые измерители на эффекте Холла намного безопаснее, чем измерители на основе шунта и амперметра, особенно при большой силе тока в цепи, которую нередко можно встретить в промышленных установках.
Цифровые датчики Холла
Как только наступила эра цифровой элек троники, в один корпус вместе с датчиком Холла стали помещать различные логические элементы. Самый простой датчик Холла на триггере Шмитта мы уже рассмотрели выше и он выглядит вот так:
По сути такой датчик имеет только два состояние на выходе. Либо сигнал есть (логическая единица), либо его нет (логический ноль). Гистерезис на триггере Шмитта просто устраняет частые переключения, поэтому в цифровых датчиках Холла он используется всегда.
В результате промышленность стала выпускать датчики Холла для цифровой электроники. В основном такие датчики делятся на три вида:
Униполярные
Реагируют только на один магнитный полюс. На противоположный магнитный полюс не обращают никакого внимания. К примеру, подносим южный полюс магнита и датчик сработает. На северный магнитный полюс он реагировать не будет.
Биполярные
Подносим магнит одним полюсом – датчик сработает и будет продолжать работать даже тогда, когда мы уберем магнит от датчика. Для того, чтобы его выключить, нам надо подать на него другую полярность магнита.
Как проверить датчик Холла
Давайте рассмотрим работу цифрового биполярного датчика Холла марки SS41. Выглядит наш подопечный вот так:
Судя по даташиту, на первую ножку подаем плюс питания, на вторую – минус, а с третьей ножки уже снимаем сигнал логической единицы или нуля.
Для этого соберем простейшую схему: светодиод на 3 Вольта, токоограничительный резистор на 1КилоОм и сам датчик Холла.
Теперь цепляемся к нашей схеме от блока питания, выставив на нем 5 Вольт. Минус на средний вывод, а плюс питания – на первый.
У меня под рукой оказался вот такой магнитик:
Чтобы не перепутать полюса, я пометил красным бумажным ценником один из полюсов магнита. Какой именно – я не знаю, так как не имею компаса, с помощью которого можно было бы узнать, где северный полюс, а где южный.
Как только я поднес магнит “красным” полюсом к датчику холла, то у меня светодиод сразу потух.
Переворачиваю магнит другим полюсом, подношу его к датчику Холла и вуаля!
Если магнит не переворачивать, то есть не менять полюса, то светодиод также останется потухшим, потому что датчик биполярный.
А вот и видео работы
Как вы видите на видео, мы с помощью магнита управляем датчиком Холла. Датчик Холла выдает нам два состояния сигнала: сигнал есть – единичка, сигнала нет – ноль. То есть светодиод горит – единичка, светодиод потух – ноль.
Применение датчиков Холла
В настоящее время область применения датчиков Холла очень обширна и с каждым годом становится все шире и шире. Вот основные применения:
Применение линейных датчиков
- датчики тока
- тахометры
- датчики вибрации
- детекторы ферромагнетиков
- датчики угла поворота
- бесконтактные потенциометры
- бесколлекторные двигатели постоянного тока
- датчики расхода
- датчики положения
Применение цифровых датчиков
- датчики частоты вращения
- устройства синхронизации
- датчики систем зажигания автомобилей
- датчики положения
- счетчики импульсов
- датчики положения клапанов
- блокировка дверей
- измерители расхода
- бесконтактные реле
- детекторы приближения
- датчики бумаги (в принтерах)
Заключение
Чем же так хороши датчики Холла? Если соблюдать нормальные рабочие значения напряжения и тока, то теоретически датчика хватит на бесконечное число включений-выключений. Они не имеют электромеханического контакта, который бы изнашивался, в отличие от геркона и электромагнитного реле. В настоящее время они уже почти полностью заменили герконы.
Датчик Холла или распредвала — это такое устройство, которое отвечает за образование искры для запуска двигателя. От его рабочего состояния зависит бесперебойное функционирование двигателя авто.
Содержание
Открытьполное содержание
[ Скрыть]
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:
- 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.
- 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.
- 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.
- Неисправность может проявиться в виде отсутствия искры для воспламенения горючей смеси. Из-за этого запуск мотора машины будет невозможен.
- 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:
- На корпус устройства попала грязь или другие посторонние предметы.
- Произошло повреждение либо обрыв сигнального кабеля, по которому подключен контроллер.
- В колодку для соединения датчика Холла с бортовой сетью попала влага. Решить проблему можно путем просушки разъема.
- Произошло замыкание сигнального проводника с кузовом или электросетью транспортного средства. Для определения неисправности необходимо прозвонить устройство.
- Произошло повреждение экранирующей составляющей на жгуте с проводкой. Возможен обрыв отдельных кабелей.
- Проблема может заключаться в повреждении проводников, предназначенных для питания контроллера Холла.
- При подключении устройства была спутана полярность. Из-за этого датчик функционирует некорректно или вовсе не работает.
- Неисправности в функционировании высоковольтной цепи системы зажигания.
- Неполадки в функционировании управляющего модуля автомобиля.
- При установке контроллера был неверно выставлен люфт между самим датчиком, а также магнитопроводящей пластиной.
- 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:
- 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.
- Затем производится активация системы зажигания.
- Разъем отключается от распределительного механизма.
- На тестере выставляется режим постоянного тока с диапазоном 20 вольт.
- Отрицательный контакт мультиметра подключается к кузову автомобиля, можно выбрать любое место. Положительный выход тестера будет использоваться для замера рабочего параметра напряжения.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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:
- Производится демонтаж крышки распределительного механизма. От контактов отсоединяется сам трамблер, а также колодка с проводами.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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:
- Для возобновления работы контроллера необходимо заменить логический компонент. Для этого заранее надо приобрести устройство S441А.
- 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.
- Используя канцелярский нож, необходимо срезать каждый проводник. Затем прокладываются канавки от сделанного отверстия с помощью надфиля к остаткам кабелей.
- 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.
- Затем делается разводка выводов по канавкам корпуса. В самом окошке необходимо оставить проводники для соединительной колодки нового контроллера. Производится пайка элементов.
- 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.
- Выполняется сборка контроллера, все действия осуществляются в обратной последовательности.
Как заменить датчик своими руками?
Чтобы поменять контроллер, надо действовать так:
- От аккумулятора автомобиля отключаются клеммные зажимы.
- Производится демонтаж распределительного механизма. От устройства отсоединяется колодка с проводниками, выкручиваются болты, фиксирующие узел.
- Выполняется демонтаж крышки распределителя. В зависимости от модели трамблера она может фиксироваться на болтах или специальных зажимах. Элементы крепления выкручиваются и демонтируются.
- 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.
- Элементы крепления корпуса откручиваются с помощью гаечного ключа. Производится демонтаж фиксаторов, если они установлены на механизме.
- Из распределительного узла извлекается вал.
- От контроллера Холла отсоединяются зажимы с клеммами.
- Выполняется демонтаж датчика из посадочного места. Для проведения задачи устройство надо потянуть на себя и аккуратно извлечь. Датчик демонтируется через появившееся отверстие.
- 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.
В современном автомобиле установлено множество датчиков, сигнализирующих о различных процессах, протекающих внутри и снаружи машины. Так, спидометр работает благодаря датчику, измеряющему частоту оборотов колес, лямбда-зонд – измеряет количество кислорода в отработанных газах. Задача датчика Холла – это участие в определении момента зажигания, без которого нормальная работа двигателя была бы невозможна.
Назначение и принцип работы датчика Холла
Датчик Холла берет название от фамилии изобретателя, который в 1879 г открыл гальваномагнитное явление. Его суть заключается в возникновении разницы потенциалов при помещении проводника в магнитное поле, что вызывает поступление на него постоянного электрического тока. Датчик использует описанный выше эффект в условиях установленного под напряжением внутри прибора проводника, на который воздействует магнитное поле, пересекающее его поперек, и создает электродвижущую силу.
Принцип работы устройства основан на фиксации присутствия или отсутствия магнитного поля. При достижении силы индукции определенного значения, датчик показывает наличие поля. Если показатель ниже установленного значения, датчик указывает на его отсутствие. Чувствительность прибора определяется способностью фиксировать магнитное поле различной индуктивности, и может изменяться в зависимости от необходимых требований.
Автомобильный датчик Холла предназначен для измерения импульсов, на основании которых электроника блока управления зажиганием дает команду образования искры в необходимый для этого момент. Конструктивно прибор состоит из следующих частей:
- Постоянного магнита.
- Стального экрана с несколькими прорезанными отверстиями.
- Полупроводниковых пластин.
Из датчика выходит разъем, содержащий 3 клеммы:
- Первый выход соединяется с «массой».
- Второй предназначен для подключения напряжения 6 В.
- Третий подает преобразованный импульсный сигнал в коммутатор.
В большинстве случаев датчик располагают на трамблере. Он определяет момент подачи искры и используется вместо контактов. Существует цифровая модификация датчика, которая бывает биполярная и униполярная. Первый тип срабатывает при смене полярности, а второй при появлении поля.
Признаки неисправности датчика Холла
Неисправности датчика Холла могут иметь различные признаки, на основании которых даже опытному мастеру не всегда удается сразу выявить поломку. Наиболее типичные симптомы поломки датчика следующие:
- Двигатель плохо запускается или не запускается вообще.
- При езде автомобиля на высоких оборотах, происходят подергивания из-за работы двигателя.
- Работа двигателя на холостом ходу характерна рывками и перебоями.
- Двигатель глохнет при движении.
Проверка
Исправность датчика Холла можно проверить следующими способами:
- Установкой заведомо исправного датчика на место проверяемого. Если при запуске двигателя проблемы исчезли, значит «родной» датчик неисправен, и нуждается в ремонте или замене.
- Замер тестером выходного напряжения датчика. Исправное устройство покажет напряжения, находящиеся в пределах от 0,4 до 11 В.
- Созданием имитации датчика снятием с трамблера трехштекерной колодки, соединением проводами 3 и 6 выхода коммутатора и включением зажигания. Появившаяся искра свидетельствует о поломке датчика.
Ремонт датчика Холла
Конструкция датчика Холла достаточно проста, и прибор редко выходит из строя. Но при его поломке автомобиль становится обездвиженным, и деталь требует срочной замены. Поскольку датчик достаточно дорогой, особенно для иномарок, имеет смысл попытаться самостоятельно его отремонтировать. Для примера можно взять прибор автомобиля Фольксваген, который устанавливают на различные модели машин данного автопроизводителя.
Самая ненадежная часть датчика – логический элемент S441А, представляющий собой чувствительную часть прибора, которая и выходит из строя. Целью ремонта является ее замена. Сама процедура состоит из следующих этапов:
- Покупка вышедшего из строя элемента или его аналога.
2. Проверка детали на работоспособность. С этой целью последовательно соединяют светодиод и резистор (1 или 2 кОм) и крепят к контактам «+» и «выход». Величина тока должна варьироваться от 3 до 30 В, а исправность элемента проверяется магнитом: при его воздействии срабатывает светодиод.
3. Дрелью и сверлом по металлу в центре датчика Холла проделывают отверстие, ножом «заподлицо» обрезают провода, надфилем прокладывают канавки от проделанного отверстия до выходов удаленных проводов.
4. Размещение активного элемента в проделанном окошке и проверка его на работоспособность. Так, при подключенных контактах и прохождении шторки через прорези, светодиод должен загораться, и при закрытии магнитного потока – гаснуть.
5. Если схема отказывается работать, элемент переворачивают и снова проводят проверку (полярность расположения имеет значение).
6. Если проверка прошла успешно, производят разводку выводов элемента в канавках корпуса. В самом окошке подпаивают провода, которые идут к соединительному разъему старого датчика. Обращают внимание на правильную последовательность проводов и их совпадение с маркировкой разъема трамблера («+», «0», «-»).
7. Завершив пайку, визуально и тестером проверяют отсутствие коротких замыканий в датчике. При успешной проверке заделывают технологическое отверстие термостойким клеем.
8. Датчик ставят на место и проверяют схему на предмет отсутствия коротких замыканий: никакой из проводов не должен звониться на корпус.
Аналогично восстанавливаются датчики многих автомобилей. Кроме Фольксваген, ремонту поддаются приборы на Daewoo, AUDI, Mitsubishi, и т. д., так как их принцип действия во всех случаях один и тот же.
Замена датчика Холла
Замена датчика Холла – операция достаточно простая, которую может самостоятельно выполнить даже начинающий автолюбитель. Все действия осуществляются в следующем порядке:
- Демонтаж трамблера.
- Снять крышку трамблера и совместить метки газораспределительного механизма с меткой коленчатого вала.
- Зафиксировать положение трамблера, после чего при помощи гаечного ключа открутить крепеж.
- Извлечь стопоры и фиксаторы.
- Извлечь вал из трамблера.
- Отсоединить на датчике клеммы и открутить его.
- Осторожно вытащить неисправный прибор через щель, образовавшуюся при оттягивании регулятора.
- Установка нового датчика Холла осуществляется в обратной последовательности.
Датчики стали незаменимой частью жизни людей. Они делают ее проще. Датчики света, звука, движения управляют разными техническими системами. Ту же функцию – управление системами выполняют датчики на основе эффекта Холла (далее ДХ – датчик Холла). Далее будет рассмотрено устройство и особенности датчика Холла, разновидности контроллера, его применение, а также принцип работы.
Описание и применение
Контроллер, в основе которого лежит действие эффекта Холла, относится к датчикам магнитного типа. Они выдают электрический сигнал в зависимости от изменения магнитного поля вокруг них.
Эффект Холла состоит в появлении напряжения в проводнике при прохождении через него электрического тока. Электрический ток меняет магнитное поле, за ним меняется индукция этого поля, в итоге создается разность потенциалов.
Регистр Холла работает следующим образом:
- вокруг него создается магнитное поле, активирующее контроллер;
- при внесении в поле какого-либо объекта, оно выходит за первоначальные границы; датчик этот процесс фиксирует и генерирует напряжение, пропорциональное изменению.
Напряжение называется напряжением Холла.
На основе датчика Холла собирают контроллеры приближения, движения, переключатели и другие полезные в быту и промышленности устройства.
Виды, устройство и принцип действия
Всего выделяют два вида датчиков на основе эффекта Холла. Первые – цифровые, вторые – аналоговые. Они значительно отличаются друг от друга в плане конструкции и принципа функционирования.
Цифровые
Цифровые регистры имеют два устойчивых положения: ноль или единица – то есть они срабатывают при определенной величине изменения магнитного поля. В основе таких датчиков лежит устройство под названием триггер Шмитта, которое имеет два устойчивых состояния: логический ноль и логическая единица.
Контроллеры подобного типа делятся на три вида:
- Униполярные.
- Биполярные.
- Омниполярные.
Каждый из этих видов далее будет подробно рассмотрен.
Униполярные
Контроллеры подобного вида работают только в том случае, если к ним прикладывается магнитное поле положительной полярности от южного полюса. Только при этом условии происходит срабатывание и отпускание контроллера.
Биполярные
Эти цифровые датчики работают под действием магнитного поля и южного, и северного полюса. Их особенность состоит в том, что срабатывают они под действием поля от южного полюса, а отпускаются под действием северного полюса.
Омниполярные
Уникальность этих контроллеров Холла состоит в том, что они могут включаться и выключаться под действием поля от любого полюса.
Аналоговые
В отличие от цифровых аналоговые датчики способны выдавать на выходе не два стабильных уровня сигнала, а бесконечное множество. Их принцип работы основан на преобразовании величины индукции поля в напряжение.
Конструкция этих устройств содержит элемент Холла (сам контроллер) и усилитель сигнала.
Применение
И аналоговые (линейные), и цифровые контроллеры нашли широкое применение во всех сферах жизни.
Линейные
Из-за большого количества уровней выходного напряжения такие контроллеры часто применяют в измерительной технике.
Датчик тока
Регистр тока на ДХ сделать очень просто. Необходимо установить лишь правильный преобразователь, который из напряжения, создаваемого в результате прохождения тока через проводник, будет получать ток. Ток с напряжением связаны законом Ома.
Тахометр
Тахометр измеряет частоту вращения чего-либо. Например, вала. Сделать такое устройство на ДХ очень просто. Достаточно установить датчик рядом с вращающимся объектом, а на сам объект повесить небольшой магнит.
Как только магнит будет проходить рядом с датчиком, индукция поля будет изменятся, как и величина напряжения на выходе соответственно.
По изменению последней можно судить о скорости вращения вала.
Датчик вибраций
На основе ДХ можно сконструировать простой регистр вибрации, который будет реагировать на изменение магнитного поля в результате микроперемещений магнита, создающего поле для проводника с током.
Детектор ферромагнетиков
Ферромагнетики – магнитоактивные вещества. Они искажают магнитное поле планеты. По величине этого искажения можно определить, насколько сильный тот или иной ферромагнетик.
Как измерить это искажение? Это можно сделать с помощью ДХ. Если внести в поле магнита, создающего напряжение в проводнике, магнитный материал (ферромагнетик), то поле изменит индукцию и это повлияет на создаваемую разность потенциалов.
Датчик угла поворота
ДХ способны измерять угол вращения какого-то либо объекта. Например, если на нем установлены магнит и контроллер Холла, то по величине индукции (близости магнита к датчику) можно определить угол вращения.
Потребуется лишь правильно определить зависимость между индукцией и углом. В этом поможет университетский курс физики и механики.
Бесконтактный потенциометр
Напряжение с током связаны по закону Ома через сопротивление. Зная ток через проводник и напряжение, не сложно рассчитать подключенное к проводнику сопротивление. Этот факт позволяет строить на ДХ бесконтактные потенциометры.
ДХ в бесколлекторном двигателе постоянного тока
Подобные контроллеры часто применяются в бесколлекторных двигателях в качестве измерителей угла поворота.
Датчик расхода
Датчик расхода на аналоговом ДХ устроен так, что объем пропущенного через этот датчик вещества пропорционален изменению магнитной индукции поля вокруг него.
Датчик положения
Чтобы собрать датчик положения на ДХ, нужно к отслеживаемой цели подключить магнитную пластину. Когда эта пластина будет менять положение относительно магнита в ДХ, поле будет менять свой состав и по изменению индукции этого поля можно будет определить положение объекта.
Цифровые
Такие контроллеры применяются в электронике и промышленности для управления включением и выключением, например, станков с численным программным управлением, а также для регулирования работы автоматизированных систем.
Датчики
На цифровых ДХ собирают различные контроллеры, способные отслеживать изменение различных величин и реагировать на изменения.
Контроллер частоты вращения
Контроллеры Холла, измеряющие частоту вращения чего-либо, называются энкодерами. Обычно их несколько устанавливается на определенную позицию, через которую проходит несколько магнитов с вращающегося объекта.
Как только магнит пересекает первый датчик, последний выдает на выходе уровень логической единицы. С другими контроллерами аналогично. Момент появления логической единицы на одном из датчиков позволяет оценить частоту вращения объекта.
Контроллер системы зажигания авто
Система зажигания устроена таким образом, что имеет два устойчивых состояния: включено-выключено. Такие же устойчивые логические уровни имеют цифровые ДХ. Соединить эти приборы в одно устройство не составляет труда: к системе зажигания присоединяется магнитная пластина.
Когда система находится в положении «включено», пластина пересекает магнитное поле ДХ и разность потенциалов в проводнике контроллера изменяется. Этим изменением можно управлять различными системами авто.
Контроллер положения клапанов
Если к клапану подсоединить магнитную пластину, а ее расположить рядом с контроллером Холла, то при открытии (или, наоборот, закрытии) клапана индукция поля и, как следствие, напряжение в проводнике изменится, а это изменение переведет контроллер в одно из логических состояний (ноль, единица).
Так можно фиксировать открывание и закрывание клапанов.
Контроллер бумаг в принтере
Наличие бумаги в принтере можно фиксировать точно так же, как и положение клапанов. Есть флажок, который устанавливается и пересекает поле постоянного магнита ДХ, если в принтер поступает бумага.
Устройства синхронизации
Датчики синхронизации активно применяются в автомобилестроении, где они регулируют время и объем подачи топлива, углы опережения зажигания и поворота распределительного вала, а также других показателей.
Такие датчики представляют собой намагниченный сердечник с медной обмоткой, на концах которой фиксируют разность потенциалов.
Счетчик импульсов
С помощью эффекта Холла можно считать поступающие в проводник импульсы. Импульс – сигнал высокого уровня. Соответственно, есть сигнал низкого уровня (обычно это 0). Если импульс поступает на проводник, то на его концах создается разность потенциалов под действием магнитного поля. Когда импульс пропадает, разность потенциалов тоже исчезает. По скорости появления-пропадания напряжения в проводнике можно судить о количестве импульсов: зная время и скорость можно определить количество.
Блокировка дверей
Магнит контроллера располагается на двери машины, например, а сам контроллер – на дверной коробке. Как только замок, не снятый с сигнализации, попытается кто-то открыть и потянет на себя ручку двери, подключенная система заблокирует двери и предотвратит доступ в машину. Так и работает блокировка дверей с применением ДХ.
Вместо системы блокировки дверей к датчику можно подключить сирену или другую сигнализацию.
Измеритель расхода
Расходометр на ДХ устроен таким образом, что каждое изменение магнитного потока, фиксируемое контроллером, равняется определенной порции прошедшего вещества (жидкости, например).
Бесконтактное реле
Бесконтактные реле на ДХ так устроены, что при изменении магнитной индукции поля вокруг проводника на нем меняется напряжение и это изменение разности потенциалов провоцирует переключение реле.
Детектор приближения
Контроллер приближения на цифровом ДХ аналогичен контроллеру на линейном ДХ с той лишь разницей, что цифровой выдает только два уровня сигнала – высокий и низкий – а аналоговый –бесконечное множество, то есть, например, цифровым контроллером можно только включить и выключить свет, а аналоговым включить на определенную величину, сделать свет ярче или тусклее, а потом выключить.
Какие функции выполняет в смартфоне
Когда человек подносит смартфон близко к уху, экран телефона гаснет для предотвращения случайных нажатий. Как это удалось реализовать разработчикам? При помощи цифрового датчика приближения, основанного на эффекте Холла.
Как изготовить своими руками
Чтобы сделать простейший ДХ своими руками, понадобится:
- Ферритовое кольцо.
- Проводник для тока.
- Элемент Холла (микросхема ACS 711, например).
- Дифференциальный усилитель.
В кольце необходимо пропилить зазор, в котором расположится элемент Холла. Его потребуется подключить к дифференциальному усилителю, который представляет особой ОУ с отрицательной обратной связью.
Если изменение индукции – это своеобразная «ошибка», то ОУ выступает в роли усилителя ошибки, как показано на принципиальной схеме подключения на рисунке 1.
Рис. 1. Принципиальная схема подключения элемента Холла.
Вместо усилителя можно установить микроконтроллер и через ограничительный резистор подключить его к выводу микросхемы ACS 711 в режиме АЦП. Тогда к другому выводу микроконтроллера можно подключить полевой транзистор и получится генератор импульсов, который можно использовать в режиме широтно-импульсной модуляции, например.
Преимущества и недостатки
К преимуществам ДХ можно отнести:
- Многофункциональность. Контроллеры Холла, как описано выше, могут играть роль десятков видов датчиков.
- Надежность. Не подвержены износу т.к. не имеют движущихся частей. На их работе не влияет ни влага, ни пыль (вибрация в меньшей степени).
- Простота. Практически не требует обслуживания.
Среди недостатков ДХ выделяют:
- Низкий радиус действия. Обычно ДХ не работает на расстоянии больше 10 см. В противном случае придется использовать очень сильный магнит.
- Сложно обеспечить стабильность измерений. Из-за постоянно меняющегося магнитного поля точность измерений ДХ всегда будет немного колебаться.
Главный недостаток ДХ – температурная нестабильность.
Чем выше температура, тем быстрее движутся заряды в проводнике, тем чувствительнее датчик ко всем колебаниям магнитного поля.
На блоге мы уже рассматривали различные системы зажигания, в частности, бесконтактных, у которых механический прерыватель в трамблёре заменён хитрым датчиком. О нём и поговорим, о датчике Холла, так его называют. Датчик Холла принцип работы его заключается в том, что он дает отсечку в нужной точке для поджига рабочей смеси в цилиндре, но давайте по порядку.
[contents]Датчик Холла принцип работы
Как мы видим, наш сегодняшний герой выполняет крайне ответственное задание в системе зажигания, но пока что он остаётся для нас тёмной лошадкой. Исправим данный недостаток. Итак, датчик холла что это и как работает?
Для начала немного истории. Своё название это устройство получило благодаря одному из сотрудников балтиморского университета Э. Холла, который в конце ХIХ века открыл эффект возникновения напряжения на краях полупроводниковой пластины при изменении магнитного поля, в котором она находится.
Другими словами, если специальную пластинку поместить в место, где будет периодически проскакивать магнит или что-либо, что может изменить имеющееся магнитное поле, к примеру, металлический предмет, то на её краях будут появляться импульсы напряжения, а они в свою очередь могут использоваться электроникой в качестве сигналов к действию.
Одно из ключевых преимуществ подобных датчиков – отсутствие каких-либо механически контактирующих элементов, а это значит, что нет износа и, как следствие, продолжительный срок безотказной работы узла.
Надо отметить, что эффект Холла стал массово использоваться в промышленности лишь во второй половине ХХ века, когда полупроводниковые материалы стали доступными.
Своё место датчики Холла нашли и в автомобилях, а если точнее – в двигателях, где их полезные свойства пригодились в системах зажигания.
Устанавливается такое устройство в корпус трамблёра. Внутри него, как мы уже знаем, имеется вал, именуемый в литературе валом прерывателя-распределителя.
В определённом месте на этом валу закреплена магнитопроводящая пластина, имеющая столько сердечников, сколько и цилиндров в силовом агрегате.
Вращаясь синхронно с распредвалом и коленвалом, она в момент прохождения одного из сердечников мимо датчика, возбуждает в нём импульс электрического напряжения, который затем поступает в коммутатор системы зажигания, где используется для управления работой катушки зажигания. Этот импульс является отправной точкой для генерации искры свечи.
Система зажигания сгенерирует искру именно в тот момент, когда необходимо поджечь топливно-воздушную смесь – ни на мгновение раньше, ни на мгновение позже, иначе мотор просто-напросто не сможет нормально работать. Такой вот нехитрый алгоритм.
Как проверить датчик Холла?
Как и любой другой электронный элемент, наш герой тоже может выходить из строя, и узнать об этом мы можем по плохой работе двигателя авто, а именно:
- мотор сложно завести или он вообще отказывается стартовать;
- на холостом ходу заметны перебои или просадки оборотов;
- при движении машина внезапно глохнет;
- на высоких оборотах авто начинает дёргать.
Конечно же, не факт, что эти симптомы связаны именно с датчиком Холла, но, тем не менее, проверить его нужно. Сделать это можно своими силами.
- Попросите у друзей или где-нибудь на время проверки, переставьте и убедитесь в том, является ли причиной ваших бед именно датчик Холла;
- Просто замерьте напряжение на выходе, оно должно быть в точке разрыва 0,4 В, а в точке прохода пластины — 11В.;
- Разобрать трамблер, провод высокого напряжения с надсвечником и свечей положите на корпус автомобиля с гарантией контакта на минус. Включите зажигание и замкните контакты 6 и 3 на панели коммутатора. Если искра на контактах свечи зажигания появится, то ваш датчик вышел из строя.
https://www.youtube.com/watch?v=loxwayrjpVM
Но все-таки наиболее простой и примитивный способ – замена датчика на заведомо исправный. На видео ниже, видно как это просто.
Все-таки проверка требует квалифицированного подхода, если вы им не обладаете, не стоит экспериментировать. Надежно и с гарантией успеха лучше обратиться к специалистам и сделать все как положено.
Пожалуй, вот так кратко, датчик Холла принцип работы и его значение вам понятны. Надеюсь, вы почерпнули минимальные полезные знания из этой статьи.
На этом разрешите откланяться и напомнить, читайте свежие и интересные публикации, появляющиеся на блоге, поможет подписка. До скорых встреч!
Магниты — это круто и ближе всего к магии в мире. Это становится еще круче, когда вы узнаете о датчиках эффекта Холла и возможности получить аналоговый входной сигнал. Это та часть, которая нас интересует.
Датчик Холла обнаруживает положение магнита путем измерения смещенных электронов в токе, вызванном электромагнитной силой. Он часто используется для определения местоположения, определения местоположения и определения скорости.
Это может быть что-то такое же простое, как ноутбук, обнаруживший закрытые маленькие двигатели, чтобы определить скорость или положение путем подсчета оборотов или джойстиков в контроллерах геймпада.Он даже используется в клавиатурах. Приостановка повышается, мы добираемся там.
Клавишные переключатели с эффектом Холла имеют магнит, который излучает электромагнитную силу для смещения электронов в датчике с эффектом Холла.
Первые клавишные переключатели с эффектом Холла появились на рынке в 1968 году с использованием микропереключателей огромного размера от Honeywell.
Источник: Deskthority.netВ наши дни вы можете найти ключи с эффектом Холла в отраслях, где требуется высокая надежность. Такие как аэрокосмическая, подводные устройства и военные.Благодаря надежной и долговечной технологии.
Его не часто можно найти на клавиатурах потребительского уровня, поскольку его массовое производство было дорогим. Однако в наши дни датчики с эффектом Холла относительно недороги. И используется для множества различных применений (экономия от масштаба). Теперь, когда переключатели клавиатуры также широко доступны, это проблема прошлого.
Самая последняя попытка сделать клавиатуру Hall Effect потребительского уровня или магнитную клавиатуру, если хотите, была сделана Acepad Technology (APT).Они сделали свой собственный магнитный переключатель с готовым датчиком эффекта Холла на печатной плате.
Но все эти общие клавиатуры имеют то, что они были сделаны для цифрового ввода. Не аналоговый ввод. Была только одна (сделай сам) попытка сделать клавиатуру аналогового ввода Бенджамином Хекендорном на шоу Бен Хека в 2012 году. Он гений и до сих пор активен в Твиттере. Но это далеко не что-то стандартное или доступное.
Это то, что мы хотим изменить, и сделали собственные клавишные переключатели Hall Effect от Wooting: переключатель Lekker.
Давайте углубимся и рассмотрим всю эту информацию в упрощенной форме.
Что такое эффект Холла
Эффект Холла — это измерение смещенных электронов в электрическом токе, вызванном электромагнитной силой. Эта электромагнитная сила является магнитом. Электрический ток — это все, что проводит электричество.
Магнит имеет невидимое «магнитное» поле, которое излучается из его ядра, подобно гравитации от земли, притягивая или отталкивая объекты с магнитными свойствами.Как сталь, но не алюминий.
Это магнитное поле также втягивает или отталкивает электроды (электрические шарики) в электрический ток (поток электричества), вызывая разделение положительных и отрицательных электродов. Это можно измерить с помощью другого электрического тока, подключенного с одной стороны к отрицательному электроду с положительной и другой стороны, создавая разность потенциалов (скорость прохождения электричества из одной точки в другую).
Чтобы выразить это другими словами. Представьте, что расстояние между положительным и отрицательным электродами такое же, как у батареи с минусовой и плюсовой сторонами.Теперь, чтобы создать электрический поток, вы соединяете сторону минус и плюс с помощью медного провода. Чтобы узнать, насколько быстрым или сильным является электрический поток, нужно подключить лампочку между ними. Так же, как те, электротехника 101 игрушки.
Батарея немного странная (вы получили ее от Taobao), и в ее ядре есть круги, вырабатывающие электричество, а не между минусом и плюсом. Облом, это не работает хорошо.
Однако, когда вы кладете магнит рядом, он начинает расщеплять это электричество на отрицательный и положительный заряд.И толкает его в свои минус и плюсы. Был создан электрический поток, и лампочка внезапно включается!
Когда вы помещаете магнит ближе к батарее, он начинает расколоть еще больше отрицательного / положительного заряда, и лампочка становится еще ярче. Вы берете его еще дальше, и лампочка уменьшается в яркости.
Это явление называется эффектом Холла.
Теперь представьте, что указанный магнит прикреплен к штоку переключателя, а датчик расположен ниже на печатной плате. Тада! Теперь у вас есть клавиатура с эффектом Холла.
Видео
Chyrosran22 для Tom’s Hardware хорошо объясняет эту концепцию и ее преимущества. Рекомендуемые часы.
Преимущество использования магнитов
Датчик эффекта Холла
- Простая конструкция
- Нет внешних зависимостей
- Эксплуатационные характеристики не подвержены влиянию условий окружающей среды.
Вы можете считать датчик эффекта Холла сердцем этой технологии. Это сделает или сломает вашу клавиатуру, если вы не сможете паять вещи.
Датчики с эффектом Холла в наши дни являются интегральными схемами типа «все в одном» (IC). Они хорошо защищены от электромагнитных помех (EMI), имеют простую конструкцию и не имеют никаких зависимостей. Нет необходимости в физическом соединении между датчиком и магнитом.
Кроме того, на его эксплуатационные характеристики также не влияют никакие условия окружающей среды, такие как вода, пыль, свет или грязь.
Неудивительно, что он используется в критически важных отраслях промышленности благодаря своей надежности и долговечности.
Магнитный выключатель
- Физическое соединение не требуется
- без отказов
- Более гладкий пресс
- Можно сделать горячей замены
- можно наклеить на холодильник
Когда дело доходит до самого переключателя, вы можете взять любой переключатель на рынке, прикрепить магнит к штоку и вуаля, он работает. Вы можете даже взять магнит и поместить его вокруг датчиков, и они среагируют.
Конечно, это немного сложнее, когда дело доходит до восприятия аналогового входного сигнала.Расположение магнита в направлении датчика. И калибровка между магнитом и датчиком сильно влияет на результат. Но основная концепция остается.
Поскольку между датчиком и выключателем нет связи, выключатель можно заменять в горячем режиме. Срок службы переключателя будет полностью зависеть от магнита и самого качества переключателя. Даже если это не удастся, вы можете поменять его на новый.
Кроме того, имеется дополнительное преимущество, заключающееся в том, что никакое физическое соединение не предотвращает отскок и обеспечивает более плавное ощущение переключения.
Если подумать, это не так сильно отличается от оптических переключателей Flaretech. Это горячая замена, без отказов, шелковистая гладкость и может длиться 100 миллионов кликов. А когда случится сбой, вы можете поменять его на другой.
Магнитный выключатель Lekker
Переключатель Lekker — это клавиатурный переключатель с эффектом Холла для аналогового ввода от Wooting. Это сделано с аналоговым входом и простотой в виду. Цель состоит в том, чтобы любой (небольшой) производитель клавиатуры мог легко интегрировать его в свой дизайн клавиатуры для аналогового ввода.
На момент написания статьи доступно только в одном варианте с большим количеством вариантов в процессе разработки. Lekker Linear65.
Ключевое конечное усилие: | 65cN |
Перк: | Линейный |
Аналог: | Да, полный спектр |
Продолжительность жизни: | 100 000 000 кликов |
Debounce: | 0.03мс |
Тактильная обратная связь: | № |
Звуковая обратная связь: | № |
Общее расстояние: | 4мм |
Точка срабатывания: | 0,1 — 3,8 мм (бета-характеристики) |
Сбросить точку: | 0,1 — 3,8 мм (бета-характеристики) |
Стволовая крышка: | MX (крест) |
Гора: | Монтаж на плите |
с возможностью горячей замены: | Да |
Переключатель Lekker использует изготовленный на заказ датчик эффекта Холла; оптимизирован для считывания последовательного аналогового входного сигнала во всем диапазоне переключателей.Магнит в переключателе леккера откалиброван датчиком.
Для дальнейшего улучшения аналогового входного сигнала мы использовали нашу специальную прошивку. Прошивка Wooting сглаживает и переводит вводимые данные в полезные цифровые данные. Прошивка Wooting поддерживает Wootility, которая поставляется со всеми клавиатурами Wooting.
Это позволяет использовать уникальные функции клавиатуры, такие как:
Альтернативой является использование аналогового SDK от Wooting для подключения аналогового входа к приложению.
Если вы производитель / производитель клавиатуры и хотели бы создать собственную аналоговую клавиатуру ввода с помощью переключателей Lekker, вы можете связаться с Wooting напрямую по адресу social @ wooting.Ио.
,Эффект Холла вернулся.
Главным среди инноваций в области клавиатур является разнообразие и типы доступных переключателей. Многие энтузиасты клавиатуры выбирают технологии, которые выходят за рамки широко распространенных коммутаторов Cherry MX и их клонов. Мы видим людей и компании, которые экспериментируют с оптическими переключателями и аналоговыми элементами управления, но неожиданным является предстоящее возвращение переключателя эффекта Холла.
Переключатели с эффектом Холла были заселены на некоторых ранних клавиатурах, но с точки зрения имеющихся в продаже устройств эта технология практически исчезла.Тем не менее, благодаря усилиям китайской компании и энтузиаста клавиатуры по имени Хосе Солтрен, вы сможете купить его в ближайшее время.
Солтрен не является сотрудником этой компании; он просто энтузиаст, который хотел помочь реализовать продукт, который его интересовал, что делает эту историю более уникальной. Он рассказал Tom’s Hardware историю и объяснил, как все это началось, почему мы должны заботиться о переключателях эффекта Холла и куда этот проект направляется в ближайшем будущем.
Что такое переключатели с эффектом Холла, и почему мне это важно?
Tom’s Hardware: Можете ли вы (кратко) описать, как работают переключатели эффекта Холла и почему мы хотели бы, чтобы они были на наших клавиатурах?
Хосе Солтрен: Датчики и переключатели Холла используют электричество и магнетизм умными способами, чтобы быть быстрее, долговечнее и надежнее, чем любой механический переключатель.Это истина, которую я знаю в течение некоторого времени, если учиться на инженера-электрика.
Датчики Холла содержат в своей основе небольшую тонкую полоску металла с электродом на каждом конце (скажем, на северной и южной сторонах). Когда вы прикладываете напряжение к электродам и поперек этого куска металла, ток течет от одного к другому по прямой линии.
Когда вы подносите магнит к этому устройству, ток больше не течет по прямой линии. Это изгибается. Когда он делает это, он генерирует разницу напряжения, которую вы можете измерить, если вы измеряете с запада на восток, перпендикулярно потоку тока.
Вы можете использовать это измерение, чтобы обнаружить, находится ли магнит рядом, [и] вы можете переключиться из этого. Датчики с эффектом Холла являются бесконтактными, бесконтактными, долговечными и водонепроницаемыми. Они также очень быстрые.
The Rebirth
TH: Как вы впервые узнали об этой клавиатуре с эффектом Холла?
JS: В июне 2016 года некоторые ребята из группы Reddit и / или группы механических клавишных из Техаса собрались на встречу в Остине.Он был размещен на Das Keyboard. Foxwolf1 (его ручка на Geekhack) принес ранний образец этих досок на встречу. Он нашел [компанию] из уст в уста. Он описал доски как «магнитные». Мы быстро выяснили, что в данном случае это означает «эффект Холла», а не «магнитный клапан» или «геркон».
Независимо, у меня была идея давным-давно для современного переключателя эффекта Холла. Он был вдохновлен старыми микропереключателями с эффектом Холла. Я думал о том, чтобы взять ключ-переключатель Cherry MX, открыть его, отрубить нижний 1 мм или около того ползунка штока, заменить его магнитом, поместить датчик под него и сделать его заменой.[Но] я подумал, что это будет слишком сложно для производителя и отложил эту идею.
Итак, вы можете вообразить мою радость, когда я увидел нечто, что, по сути, было моей идеей — Cherry MX-совместимые переключатели с эффектом Холла — в более простой и простой в изготовлении упаковке! Я сразу же заказал свою первую доску.
TH: Что заставило вас начать работать с этой компанией?
JS: Я увидел возможность и воспользовался ею.
Вскоре после встречи я нашел компанию через Alibaba.ком. Я оказался на сайте около 9:30 вечера в будний день по техасскому времени — это важно, поскольку оно переводится на раннее утреннее китайское время.
Моя первоначальная цель состояла в том, чтобы заказать одну клавиатуру, и на этом все закончится. В то время у меня были другие проекты, которые, на мой взгляд, были бы более прибыльными, как, например, выполнение высококачественных преобразований и ремонт существующих старинных клавиатур всех видов. Но, напомним, что Alibaba — это не сайт продаж , а сам по себе — это сайт для бизнеса.
Ну, перед тем, как нажать кнопку «Купить», я решил нажать кнопку «Чат» и посмотреть, что произошло. И вот, я обнаружил, что получил ответ от реального человека с достаточно сильными знаниями английского языка, чтобы мы могли общаться в режиме реального времени без переводчика. Я немного разбирался в деталях китайского производства в ходе дискуссий с [членами форума энтузиастов клавиатуры] и знал, что почти наверняка разговаривал с фабрикой.
В течение следующих 90 минут в чате мы установили, что компания предлагает множество различных конфигураций плат с различными ценами, минимальным количеством заказа, вариантами доставки и т. Д.Я помнил об этом, когда заказывал свою первую плату: бамбуковую 87-клавишную доску с подключенным кабелем, 70-граммовые переключатели и белые колпачки для клавиш.
Забавный факт: я только побелел, потому что черные колпачки для ключей отсутствовали на складе, когда я заказал, и я не хотел голую доску! Хорошо, что белые бейсболки на бамбуковых досках выглядят потрясающе. Теперь они являются опцией по умолчанию (и наиболее популярной).
Изображение 1 из 8 Изображение 2 из 8 Изображение 3 из 8 Изображение 4 из 8 Изображение 5 из 8 Изображение 6 из 8 Изображение 7 из 8 Изображение 8 из 8Решение проблем
TH: С тех пор вы помогаете разрабатывать эти клавиатуры.Опишите свою роль во всем этом процессе.
JS: Я бы назвал себя менеджером по продукту и, возможно, инженером-консультантом.
Я являюсь участником Geekhack с 2010 года и имею более 2000 постов в Deskthority. Я активный член сообщества клавишников. Однажды в недавнем прошлом у меня в гараже было более 500 клавиатур, которые я помогал продавать для Elecplus, продавца и переработчика здесь, в Центральном Техасе.
За последние два года, особенно благодаря Deskthority, мне чрезвычайно повезло найти группу единомышленников, любителей и энтузиастов.Я получил и передал огромное количество знаний о ремонте старинных клавиатур. Некоторые из первоначальных проектов, которые я реализовал, включали магнитные переключатели — ремонт старой платы переключения магнитных клапанов и реинжиниринг старой платы микропереключателей.
Проведя так много времени на форумах, я выработал действительно четкое представление о том, что людям нравится и не нравится в клавиатурах, и каковы производственные оттенки и последствия для этих предпочтений.
Конечно, я могу проектировать свои собственные печатные платы, создавать собственные формы, создавать свои собственные прошивки и делать все с нуля, но это будет длиться вечно.Поэтому я выбрал новое направление: не изобретать велосипед.
Моя конкретная роль заключалась в том, чтобы работать с производителем, чтобы разработать спецификацию для моих конкретных клавиатур, и работать с их инженерным отделом в качестве специального консультанта для обеспечения реального улучшения их продуктов. Вот пять конкретных ошибок, которые я исправил с изготовителем:
1. Громкая печатная плата. Основной причиной стал неудачный выбор конденсатора для схемы ШИМ, который управляет светодиодами, что привело к гудению.Это сводило меня с ума! Это исправлено.
2. Плохая раскладка клавиатуры. Первоначальная 61-клавишная плата не имела программируемости, оверлеев и была практически непригодна для использования. Я работал с ними, чтобы создать новый макет. В конце концов нам пришлось сменить поставщиков микроконтроллеров и построить новую печатную плату для этого.
3. Громкие клавишные переключатели. По моему предложению производитель осуществил замену пресс-формы, чтобы добавить стрелковое оружие в механизм ползунка ключа, чтобы обеспечить демпфирование хода. Хотя и не тихие, более ранние прототипы были намного громче.
4. Пинг в пружинах. [участник форума для энтузиастов] «Охаймарк» и я определили первопричину звонков и пингов в ранних 50-граммовых прототипах — выбор очень тонкой проволоки для пружин. Мы пошли к более толстой проволоке, и шум исчез
5. Привязка стабилизатора Слот стабилизатора типа Cherry в плату. У нас были некоторые проблемы с переплетом, которые были [вызваны] из-за недостаточного отрезания материала от существующего пути инструмента на станках с ЧПУ.Производитель хотел перейти на более простую, но низкую настройку стабилизатора ключа. Я предложил новый выбор пути инструмента и решил проблему по-настоящему.
Это только начало.
Я одержим деталями. Когда я продаю эти доски, я ставлю свое имя на линию. Итак, я хочу, чтобы они были безупречны, и чтобы все мелочи были правильными. Эти сотни мелких деталей — это разница между хорошей, несколько удобной платой и удивительным продуктом.
TH: С какими проблемами вы столкнулись, помогая подготовить это к более широкому потреблению / распределению?
JS: Самыми сложными задачами были определение и усовершенствование продукта, а также сбор отзывов от прототипов.В меньшей степени различия между часовыми поясами между США и Китаем также сыграли здесь свою роль.
Я запустил ранний прототип с примерно дюжиной людей и получил массу отзывов таким образом (в том числе от некоторых известных людей, как matt3o, binge и livingspeedbump). Это было так полезно — я так рад, что сделал это.
Другая проблема заключалась в поиске времени для продвижения вперед. Как я уже говорил, у меня есть дневная работа и семья, поэтому я уделяю этому столько времени. Это заставило меня принять жесткие решения о том, что поддерживать, а не поддерживать.
TH: Вы уже говорили, что переключатели с эффектом Холла отчасти вышли из моды, потому что их производство слишком дорого. Это изменилось?
JS: В 2016 году кремний намного дешевле, чем кремний 1980-х годов.
Клавиатура с эффектом Холла требует точного датчика и некоторой цифровой логики для каждого переключателя. В настоящее время мы принимаем это как должное; Вы можете получить смартфон менее чем за 100 долларов. Но в 1980-х годах, когда компьютерные системы стали дешеветь, простота механического клавишного переключателя с меньшим количеством интегральных схем превзошла стоимость.
Сегодня все наоборот. Изготовление кремния дешево, а технология поверхностного монтажа означает, что эти платы легко вывести.
Продажа и дистрибуция
TH: Частично из-за неортодоксальной разработки продукта, вы получаете это на рынке неортодоксальным способом, через Massdrop. Почему Massdrop покупают?
JS: Massdrop предоставил самый простой и быстрый способ распространения этих плат для более широкой аудитории.
Как отдельный продавец, задача импорта, повторной доставки и прямой поддержки любого количества продаж клавиатуры была больше, чем я мог решить. Конечно, я мог бы заработать больше денег таким образом, но какой ценой?
[участник форума энтузиастов] HaaTa в прошлом активно сотрудничал с Massdrop и объяснил мне подробности их работы. Имея рекомендации и знания сообщества клавишных, мы смогли естественным образом сотрудничать.Помогло то, что я был в городе для командировки в СФ и мог лично посетить их офисы. Это положило начало прочным отношениям, которые хорошо послужили нам в рамках проекта.
Я также исследовал, что являюсь продавцом Amazon и работаю с другим известным реселлером клавиатур в США. Первому потребовалось бы слишком много от меня; последний перестал отвечать на электронные письма.
Некоторые люди на форумах не решались использовать Massdrop. Я начал обсуждение каждого из Deskthority и Geekhack, чтобы получить реальную обратную связь от людей, которые используют Massdrop.Большинство проблем было связано с задержками в доставке или производстве — вещи вне их контроля.
Работа с Massdrop была потрясающей. Я надеюсь работать с ними снова в будущем.
TH: Как вы думаете, они могут или будут массового производства?
JS: Да! Производитель уже может выпускать 500 досок одновременно без особых проблем.
У нас есть несколько действительно интересных разработок, которые появятся в ближайшее время: тактильные и щелкающие клавиши, больше вариантов компоновки, больше вариантов кейсов.Я сосредотачиваюсь на том, чтобы предоставить пользователям больше выбора, а также сделать производство более простым и надежным. Звучит безумно, верно? Это можно сделать!
Подробности
Если вы хотите войти в эту игру и приобрести собственную клавиатуру с эффектом Холла, вы можете присоединиться здесь (вам может потребоваться войти в Massdrop, чтобы получить доступ к странице). Хотя MSRP составляет 150 долларов, вы можете получить его сейчас всего за 100 долларов. Клавиатуры в этой партии запланированы на поставку в феврале 2017 года.
Падение установлено для 1000 клавиатур, но Солтрен сказал нам, что они могут сразу увеличить его до 1500, если интерес будет достаточно высоким.Он отметил, что они также могут вскоре запустить еще одну дроп и что в работе есть и вторая версия с большим количеством функций.
В любом случае, если вы хотите убедиться, что вы участвуете в этом раунде, последний день и время для этого — понедельник, 21 ноября, в 23:59 по тихоокеанскому времени. (В зависимости от интересов может быть возможно продление срока.)
Они также доступны в нескольких итерациях:
Ключи | Кейс | Пружина Вес |
---|---|---|
61 | Черный акрил | 50г |
61 | Бамбук | 902 92 902 902 92 902 9221 902 902 92 902 922 902 прозрачный 9021|
87 | Бамбук | 70g |
104 | Черный акрил | 50g |
104 | Бамбук | 70g |
В дополнение к нижеприведенному сообщению в Massdrop говорится, что «вы также можете включить пакет из 100 пружин с альтернативным весом (+ 5 долларов США), а также полный набор ключей с альтернативным цветом клавиатуры (+ 20 долларов США).”
Клавиатуры с эффектом Холла XMIT | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Раскладка | -61-ключ ANSI-87-ключ ANSI-104 ключ | -PBT + POM двойной выстрел — поддерживает подсветку — Cherry MX mount | |||||
Пружинные грузы | -50g (прибл. 35 г) -70g (прибл. 50 г) | ||||||
Точка срабатывания | 1.8-2mm | ||||||
Total Key Travel | 4mm | ||||||
Клавишные ползунки | ПолзунокPOM с демпфированием хода в поликарбонатном корпусе (положения для щелчка и тактильного воздействия в будущем) | ||||||
Освещение | RR-освещение -светодиодные индикаторы-Несколько схем освещения- ”Высокочастотный бесшумный ШИМ-контроль яркости” | ||||||
Подключено | Съемный мини-USB | ||||||
Стабилизаторы | Cherry-style | ||||||
Монтаж на печатную плату | Монтаж на поверхность | Монтаж на поверхность | Монтаж на поверхность | Монтаж на поверхность | Поверхностный монтаж | Поверхностный монтаж | Монтаж на поверхность |
Размеры | Ключ-61: 12 x 4.Ключ 5 x 1,5 дюйма (30,5 x 11,4 x 3,8 см) -87: ключ 14,5 x 5,7 x 2 дюйма (36,8 x 14,5 x 5,1 см) -104: неизвестно | ||||||
Доступность | февраль 2017 | ||||||
Цена | $ 150 MSRP, в настоящее время 100 $ (только от Massdrop и в течение ограниченного времени) |
Алгоритм k-ближайших соседей (KNN) — это простой и простой в реализации контролируемый алгоритм машинного обучения, который можно использовать для решения как задач классификации, так и регрессии. Пауза! Давайте распакуем это.
ABC. Мы держим это супер просто!Алгоритм контролируемого машинного обучения (в отличие от алгоритма неуправляемого машинного обучения) — это алгоритм, который опирается на помеченные входные данные для изучения функции, которая выдает соответствующий вывод при получении новых непомеченных данных.
Представьте, что компьютер — это ребенок, мы — его руководитель (например, родитель, опекун или учитель), и мы хотим, чтобы ребенок (компьютер) узнал, как выглядит свинья. Мы покажем ребенку несколько разных картинок, некоторые из которых представляют собой свиней, а остальные могут быть изображениями чего угодно (кошек, собак и т. Д.).
Когда мы видим свинью, мы кричим «свинья!» Когда это не свинья, мы кричим «нет, не свинья!» Сделав это несколько раз с ребенком, мы показываем им фотографию и спрашиваем «свинья?» и они будут правильно (большую часть времени) сказать «свинья!» или «нет, не свинья!» в зависимости от того, что картина.Это контролируемое машинное обучение.
«Свинья!»Алгоритмы контролируемого машинного обучения используются для решения задач классификации или регрессии.
Задача классификации имеет дискретное значение в качестве своего выхода. Например, «любит ананас на пиццу» и «не любит ананас на пиццу» дискретны. Там нет никакого среднего. Приведенная выше аналогия обучения ребенка идентификации свиньи является еще одним примером проблемы классификации.
Изображение, показывающее случайно сгенерированные данныеЭто изображение показывает основной пример того, как могут выглядеть данные классификации.У нас есть предиктор (или набор предикторов) и метка. На изображении мы можем пытаться предсказать, нравится ли кому-то ананас (1) на их пицце или нет (0) на основе их возраста (предиктор).
Это стандартная практика представлять выходные данные (метку) алгоритма классификации в виде целого числа, такого как 1, -1 или 0. В этом случае эти числа являются чисто репрезентативными. Математические операции над ними не должны выполняться, потому что это бессмысленно. Задумайтесь на минуту.Что такое «любит ананас» + «не любит ананас»? Именно. Мы не можем добавить их, поэтому мы не должны добавлять их числовые представления.
Задача регрессии имеет действительное число (число с десятичной точкой) в качестве выходных данных. Например, мы могли бы использовать данные в таблице ниже, чтобы оценить вес кого-либо с учетом его роста.
Изображение, показывающее часть набора данных высоты и веса SOCR.Данные, используемые в регрессионном анализе, будут выглядеть аналогично данным, показанным на рисунке выше.У нас есть независимая переменная (или набор независимых переменных) и зависимая переменная (вещь, которую мы пытаемся угадать, учитывая наши независимые переменные). Например, мы могли бы сказать, что рост является независимой переменной, а вес является зависимой переменной.
Кроме того, каждая строка обычно называется примером , наблюдением или точкой данных , в то время как каждый столбец (не включая метку / зависимую переменную) часто называется предиктором , измерением, независимой переменной или признаком.
Алгоритм машинного обучения без присмотра использует входные данные без каких-либо меток — другими словами, никакой учитель (метка) не говорит ребенку (компьютеру), когда он прав или когда он совершил ошибку, чтобы он мог самостоятельно -верный.
В отличие от контролируемого обучения, которое пытается выучить функцию, которая позволит нам делать прогнозы на основе некоторых новых непомеченных данных, неконтролируемое обучение пытается изучить базовую структуру данных, чтобы дать нам более глубокое понимание данных.
Алгоритм KNN предполагает, что подобные вещи существуют в непосредственной близости. Другими словами, подобные вещи находятся рядом друг с другом.
Изображение, показывающее, как похожие точки данных обычно существуют близко друг к другу.«Птицы из стада перьев вместе».
Обратите внимание на изображение выше, что в большинстве случаев подобные точки данных находятся близко друг к другу. Алгоритм KNN основан на том, что это предположение достаточно верно, чтобы алгоритм был полезным. KNN отражает идею сходства (иногда называемую расстоянием, близостью или близостью) с некоторой математикой, которую мы могли бы выучить в детстве, — вычисление расстояния между точками на графике.
Примечание: Прежде чем двигаться дальше, необходимо понять, как мы рассчитываем расстояние между точками на графике. Если вы не знакомы или нуждаетесь в переподготовке о том, как выполняется этот расчет, полностью прочитайте « Расстояние между двумя точками » полностью и возвращайтесь.
Существуют и другие способы расчета расстояния, и один из них может быть предпочтительным в зависимости от решаемой нами проблемы. Однако прямолинейное расстояние (также называемое евклидовым расстоянием) является популярным и привычным выбором.
Алгоритм KNN
- Загрузить данные
- Инициализировать K для выбранного количества соседей
3. Для каждого примера в данных
3.1 Рассчитать расстояние между примером запроса и текущим примером из данных.
3.2 Добавьте расстояние и индекс примера в упорядоченную коллекцию
4. Сортируйте упорядоченную коллекцию расстояний и индексов от наименьшего к наибольшему (в порядке возрастания) по расстояниям
5.Выбрать первые K записей из отсортированной коллекции
6. Получить метки выбранных K записей
7. Если регрессия, вернуть среднее значение K меток
8. Если классификация, вернуть режим K меток
Реализация KNN (с нуля)
Выбор правильного значения для K
Чтобы выбрать K, подходящий для ваших данных, мы запускаем алгоритм KNN несколько раз с различными значениями K и выбираем K, который уменьшает количество ошибок мы сталкиваемся с сохранением способности алгоритма точно делать прогнозы, когда он предоставляет данные, которых он не видел раньше.
Вот некоторые вещи, которые следует иметь в виду:
- По мере уменьшения значения K до 1 наши прогнозы становятся менее стабильными. Подумайте минуту, представьте, что K = 1, и у нас есть точка запроса, окруженная несколькими красными и одним зеленым (я думаю о левом верхнем углу цветного графика выше), но зеленый — единственный ближайший сосед. Разумно, мы бы подумали, что точка запроса скорее всего красная, но поскольку K = 1, KNN неверно предсказывает, что точка запроса имеет зеленый цвет.
- И наоборот, когда мы увеличиваем значение K, наши прогнозы становятся более стабильными благодаря большинству голосов / усреднению и, таким образом, с большей вероятностью делают более точные прогнозы (до определенного момента).Со временем мы начинаем наблюдать все большее число ошибок. Именно в этот момент мы знаем, что мы переместили значение K слишком далеко.
- В случаях, когда мы выбираем большинство голосов (например, выбираем режим в задаче классификации) среди меток, мы обычно делаем K нечетным числом, чтобы иметь разрыв связи.
Преимущества
- Алгоритм прост и легко реализуем.
- Нет необходимости строить модель, настраивать несколько параметров или делать дополнительные предположения.
- Алгоритм универсален. Его можно использовать для классификации, регрессии и поиска (как мы увидим в следующем разделе).
Недостатки
- Алгоритм становится значительно медленнее по мере увеличения числа примеров и / или предикторов / независимых переменных.
Основной недостаток KNN, заключающийся в том, что он становится значительно медленнее по мере увеличения объема данных, делает его непрактичным выбором в средах, где необходимо быстро делать прогнозы.Более того, существуют более быстрые алгоритмы, которые могут давать более точные результаты классификации и регрессии.
Однако, если у вас достаточно вычислительных ресурсов для быстрой обработки данных, которые вы используете для прогнозирования, KNN все равно может быть полезен при решении проблем, которые имеют решения, которые зависят от идентификации похожих объектов. Примером этого является использование алгоритма KNN в рекомендательных системах, применение KNN-поиска.
Рекомендательные системы
В масштабе это будет похоже на рекомендации по продуктам на Amazon, статьи по Medium, фильмы на Netflix или видеоролики на YouTube.Хотя мы можем быть уверены, что все они используют более эффективные средства для выработки рекомендаций из-за огромного объема данных, которые они обрабатывают.
Однако мы могли бы тиражировать одну из этих рекомендательных систем в меньшем масштабе, используя то, что мы узнали здесь в этой статье. Давайте построим ядро системы рекомендации фильмов.
На какой вопрос мы пытаемся ответить?
Учитывая наш набор данных фильмов, какие 5 фильмов наиболее похожи на запрос фильма?
Сбор данных фильмов
Если бы мы работали в Netflix, Hulu или IMDb, мы могли бы получить данные из их хранилища данных.Поскольку мы не работаем ни в одной из этих компаний, мы должны получать наши данные другими способами. Мы могли бы использовать некоторые данные фильмов из репозитория машинного обучения UCI, из набора данных IMDb или кропотливо создавать свои собственные.
Изучите, очистите и подготовьте данные
Где бы мы ни получили наши данные, в них могут быть некоторые ошибки, которые нам необходимо исправить, чтобы подготовить их к алгоритму KNN. Например, данные могут быть не в том формате, который ожидает алгоритм, или могут отсутствовать значения, которые мы должны заполнить или удалить из данных перед передачей их в алгоритм.
Наша реализация KNN выше опирается на структурированные данные. Это должно быть в формате таблицы. Кроме того, реализация предполагает, что все столбцы содержат числовые данные и что последний столбец наших данных имеет метки, над которыми мы можем выполнять некоторую функцию. Итак, откуда бы мы ни получили наши данные, мы должны привести их в соответствие с этими ограничениями.
Приведенные ниже данные являются примером того, на что могут быть похожи наши очищенные данные. Данные содержат тридцать фильмов, включая данные для каждого фильма в семи жанрах и их рейтинги IMDB.Столбец меток имеет все нули, потому что мы не используем этот набор данных для классификации или регрессии.
Набор данных рекомендаций для фильмов, сделанных самостоятельноКроме того, между фильмами существуют отношения, которые не будут учитываться (например, актеры, режиссеры и темы) при использовании алгоритма KNN просто потому, что в данных отсутствуют данные, которые фиксируют эти отношения. устанавливать. Следовательно, когда мы используем алгоритм KNN для наших данных, сходство будет основываться исключительно на включенных жанрах и рейтингах IMDB фильмов.
Используйте алгоритм
Представьте себе на мгновение. Мы перемещаемся по веб-сайту MoviesXb, вымышленному выделению IMDb, и мы сталкиваемся с Post . Мы не уверены, что хотим смотреть его, но его жанры заинтриговывают нас; нас интересуют другие похожие фильмы. Мы прокручиваем вниз до раздела «Больше как это», чтобы увидеть, какие рекомендации даст MoviesXb, и алгоритмические механизмы начинают вращаться.
Сайт MoviesXb отправляет на свой сервер запрос на 5 фильмов, наиболее похожих на The Post .В бэк-энде есть рекомендации, точно такие же, как у нас. Он начинается с создания представления строки (более известного как вектор функций ) для Post , затем он запускает программу, аналогичную приведенной ниже, для поиска 5 фильмов, которые наиболее похожи на Post , и наконец отправляет результаты обратно на сайт MoviesXb.
Когда мы запустим эту программу, мы увидим, что MoviesXb рекомендует 12 лет A Slave , Rackge Hacksaw , Queen of Katwe , Ветер поднимается и A Beautiful Mind .Теперь, когда мы полностью понимаем, как работает алгоритм KNN, мы можем точно объяснить, как алгоритм KNN пришел, чтобы сделать эти рекомендации. Поздравляем!
Алгоритм k-ближайших соседей (KNN) — это простой контролируемый алгоритм машинного обучения, который можно использовать для решения как задач классификации, так и регрессии. Его легко реализовать и понять, но он имеет существенный недостаток: он значительно замедляется по мере увеличения размера используемых данных.
KNN работает, находя расстояния между запросом и всеми примерами в данных, выбирая указанные примеры чисел (K), ближайших к запросу, затем голосует за наиболее часто встречающуюся метку (в случае классификации) или усредняет метки (в случае регрессии).
В случае классификации и регрессии мы увидели, что выбор правильного K для наших данных делается путем попытки нескольких K и выбора того, который работает лучше всего.
Наконец, мы рассмотрели пример того, как алгоритм KNN может использоваться в рекомендательных системах, применение KNN-поиска.