Hall senzor: princip rada, vrste, primjena, način provjere

Za efikasan rad svih sistema modernog automobila, proizvođači opremaju vozilo raznim elektroničkim uređajima koji imaju više prednosti u odnosu na mehaničke elemente.

Svaki senzor je od velike važnosti za stabilnost rada različitih komponenata u mašini. Razmotrite značajke halskog senzora: koje vrste postoje, glavne neispravnosti, princip rada i gdje se primjenjuje.

Šta je Hall senzor u automobilu

Halov senzor je mali uređaj koji ima elektromagnetski princip rada. Ovi senzori su dostupni čak i u starim automobilima sovjetske automobilske industrije - oni kontroliraju rad benzinskog motora. Ako uređaj ne radi pravilno, motor će u najboljem slučaju izgubiti stabilnost.

Koriste se za rad sistema paljenja, raspodjelu faza u mehanizmu za distribuciju plina i druge. Da biste razumjeli koje su neispravnosti povezane s kvarom senzora, morate razumjeti njegovu strukturu i princip rada.

Čemu služi Hall senzor u automobilu?

Senzor Hall-a u automobilu potreban je za snimanje i mjerenje magnetskih polja u različitim dijelovima automobila. Glavna primjena HH je u sistemu paljenja.

Uređaj vam omogućava da odredite određene parametre na beskontaktni način. Senzor stvara električni impuls koji ide na prekidač ili ECU. Ovi uređaji zatim šalju signal za stvaranje struje koja stvara iskru u svijećama.

Ukratko o principu rada

Princip rada ovog uređaja otkrio je 1879. godine američki fizičar E.G. Hall. Kada poluvodička oblatna uđe u područje magnetskog polja trajnog magneta, u njemu se stvara mala struja.

Nakon završetka magnetskog polja ne stvara se struja. Prekid utjecaja magneta događa se kroz proreze na čeličnom zaslonu koji se nalazi između magneta i poluvodičke pločice.

Gdje se nalazi i kako izgleda?

Hallov efekt pronašao je primjenu u mnogim automobilskim sistemima kao što su:

• Određuje položaj radilice (kada je klip prvog cilindra u gornjoj mrtvoj točki takta kompresije);
• Određuje položaj bregastog vratila (za sinhronizaciju otvaranja ventila u mehanizmu za distribuciju plina u nekim modelima modernih motora sa unutrašnjim sagorijevanjem);
• U prekidaču sistema paljenja (na razdjelniku);
• U tahometar.

U procesu rotacije osovine motora, senzor reagira na veličinu proreza zuba iz kojih se generira struja niskog napona koja se napaja na sklopni uređaj. Jednom u zavojnici paljenja, signal se pretvara u visoki napon, koji je potreban za stvaranje iskre u cilindru. Ako je osjetnik položaja radilice neispravan, motor se ne može pokrenuti.

Sličan senzor nalazi se u prekidaču beskontaktnog sistema paljenja. Kada se aktivira, namotaji zavojnice za paljenje se prebacuju, što joj omogućava da puni na primarnom namotu i prazni se iz sekundarne.

Fotografija ispod prikazuje kako senzor izgleda i gdje je instaliran u nekim vozilima.

U distributeru

Osjetnik radilice

Senzor bregastog vratila

Senzor tahometra

Hall senzor u elektromotoru

Uređaj

Jednostavan uređaj sa senzorom dvorane sastoji se od:

• Trajni magnet. Stvara magnetno polje koje djeluje na poluvodič, u kojem se stvara struja niskog napona;
• Magnetski krug. Ovaj element percipira djelovanje magnetskog polja i stvara struju;
• Rotirajući rotor. To je metalna zakrivljena ploča koja ima proreze. Kada se osovina glavnog uređaja okreće, lopatice rotora naizmjenično blokiraju učinak magneta na šipku, što stvara impulse unutar nje;
• Kućišta od plastike.

Vrste i opseg

Svi Hall senzori spadaju u dvije kategorije. Prva kategorija je digitalna, a druga analogna. Ovi se uređaji uspješno koriste u različitim industrijama, uključujući automobilsku. Najjednostavniji primjer ovog senzora je DPKV (mjeri položaj radilice dok se okreće).

Analogni element senzora Hall-a

U drugim industrijama slični se uređaji koriste, na primjer, u mašinama za pranje rublja (rublje se mjeri na osnovu brzine vrtnje punog bubnja). Druga uobičajena primjena takvih uređaja je u računarskoj tastaturi (mali magneti nalaze se na stražnjoj strani tipki, a sam senzor je instaliran ispod elastičnog polimernog materijala).

Profesionalni električari koriste poseban uređaj za beskontaktno mjerenje struje u kabelu, u koji je ugrađen i Hall senzor, koji reagira na jakost magnetskog polja koje stvaraju žice i daje vrijednost koja odgovara jačini magnetskog vrtloga .

U automobilskoj industriji, Hall senzori su integrirani u različite sisteme. Na primjer, u električnim vozilima ti uređaji prate napunjenost baterije. Položaj radilice, ventil za gas, broj okretaja kotača itd. - sve ove i mnoge druge parametre određuju Hall senzori.

Linearni (analogni) Hall senzori

U takvim senzorima napon direktno ovisi o jačini magnetskog polja. Drugim riječima, što je senzor bliži magnetskom polju, to je veći izlazni napon. Ovi tipovi uređaja nemaju Schmidt okidač i prekidački izlazni tranzistor. Napon u njima se uzima direktno iz operativnog pojačala.

Izlazni napon analognih senzora sa Hall efektom može se generirati pomoću permanentnog ili električnog magneta. Zavisi i od debljine ploča i jačine struje koja teče kroz ovu ploču.

Logika nalaže da se izlazni napon senzora može neograničeno povećavati sa povećanjem magnetnog polja. Zapravo nije. Izlazni napon iz senzora će biti ograničen naponom napajanja. Vrhunski izlazni napon na senzoru naziva se napon zasićenja. Kada se postigne ovaj maksimum, besmisleno je nastaviti povećavati gustinu magnetnog fluksa.

Na primjer, strujne stezaljke rade na ovom principu, uz pomoć kojih se mjeri napon u vodiču bez kontakta sa samom žicom. Linearni Hall senzori se također koriste u uređajima koji mjere gustinu magnetnog polja. Takvi uređaji su sigurni za upotrebu, jer ne zahtijevaju direktan kontakt s provodljivim elementom.

Primjer upotrebe analognog elementa

Na slici ispod prikazano je jednostavno kolo senzora koji mjeri jačinu struje i radi na principu Hallovog efekta.

A - provodnik; B - otvoreni magnetni prsten; S – analogni Hall senzor; D - pojačalo signala

Takav strujni senzor radi vrlo jednostavno. Kada se struja dovede na provodnik, oko njega se stvara magnetsko polje. Senzor bilježi polaritet ovog polja i njegovu gustinu. Nadalje, u senzoru se formira napon koji odgovara ovoj vrijednosti, koji se dovodi do pojačala, a zatim do indikatora.

Digitalni Hall senzori

Analogni uređaji se aktiviraju ovisno o jačini magnetskog polja. Što je veći, to će više napona biti u senzoru. Od uvođenja elektronike u različite upravljačke uređaje, Hall senzor je dobio logičke elemente.

Digitalni element senzora Hall-a

Uređaj ili detektira prisutnost magnetskog polja, ili ga ne detektira. U prvom slučaju to će biti logička jedinica, a signal se šalje aktuatoru ili upravljačkoj jedinici. U drugom slučaju (čak i s velikim, ali ne dosežućim graničnim pragom, magnetskog polja) uređaj ne bilježi ništa, što se naziva logičkom nulom.

S druge strane, digitalni uređaji su unipolarnog i bipolarnog tipa. Razmotrimo ukratko koje su njihove razlike.

Unipolar

Što se tiče unipolarnih varijanti, one se pokreću kada se pojavi magnetsko polje samo jednog polariteta. Ako senzoru donesete magnet suprotnog polariteta, uređaj uopće neće reagirati. Deaktiviranje uređaja događa se kada jakost magnetskog polja opada ili potpuno nestane.

Potrebnu mjernu jedinicu uređaj izdaje u trenutku kada je jakost magnetskog polja maksimalna. Dok se ne dosegne ovaj prag, uređaj će pokazivati ​​vrijednost 0. Ako je indukcija magnetskog polja mala, uređaj je ne može popraviti, pa pokazuje nultu vrijednost. Drugi faktor koji utiče na tačnost mjerenja uređaja je njegova udaljenost od magnetskog polja.

Bipolarno

U slučaju bipolarne modifikacije, uređaj se aktivira kada elektromagnet stvara određeni pol, a deaktivira se kada se primijeni suprotni pol. Ako se magnet ukloni dok je senzor uključen, uređaj se neće isključiti.

Imenovanje HH u sistemu paljenja automobila

Hall senzori se koriste u beskontaktnim sistemima paljenja. U njima je ovaj element ugrađen umjesto klizača prekidača, koji isključuje primarni namotaj zavojnice za paljenje. Na slici ispod prikazan je primjer Hall senzora, koji se koristi u automobilima porodice VAZ.

A - Hall senzor; B - permanentni magnet; Sa pločom koja pokriva slobodni efekat magneta

U modernijim sistemima paljenja, Hall senzor se koristi samo za određivanje položaja radilice. Takav senzor se naziva senzor položaja radilice. Princip njegovog rada je identičan klasičnom Hall senzoru.

Samo za prekid primarnog namotaja i distribuciju visokonaponskog impulsa već je odgovorna elektronska upravljačka jedinica koja je programirana za karakteristike motora. ECU se može prilagoditi različitim načinima rada pogonske jedinice promjenom vremena paljenja (u kontaktnim i beskontaktnim sustavima starog modela, ova funkcija je dodijeljena regulatoru vakuuma).

Paljenje sa Hall senzorom

U beskontaktnim sistemima paljenja starog modela (ugrađeni sistem takvog automobila nije opremljen elektronskom upravljačkom jedinicom), senzor radi u sljedećem redoslijedu:

1. Razdjelno vratilo se rotira (povezano s bregastim vratilom).
2. Ploča pričvršćena na osovinu nalazi se između Hall senzora i magneta.
3. Ploča ima proreze.
4. Kada se ploča rotira i između magneta se formira slobodan prostor, u senzoru se stvara napon zbog utjecaja magnetskog polja.
5. Izlazni napon se dovodi do prekidača, koji omogućava prebacivanje između namotaja zavojnice za paljenje.
6. Nakon isključivanja primarnog namota, u sekundarnom namotu se stvara visokonaponski impuls koji ulazi u razvodnik (razvodnik) i ide do određene svjećice.

Unatoč jednostavnoj shemi rada, beskontaktni sustav paljenja mora biti savršeno podešen tako da se iskra pojavi u svakoj svijeći u pravo vrijeme. U suprotnom, motor će raditi nestabilno ili se uopće neće pokrenuti.

Prednosti Automotive Hall senzora

Sa uvođenjem elektronskih elemenata, posebno u sistemima koji zahtevaju fino podešavanje, inženjeri su uspeli da učine sisteme stabilnijim u poređenju sa kolegama koje kontroliše mehanika. Primjer za to je beskontaktni sistem paljenja.

Hallov senzor ima nekoliko važnih prednosti:

1. Kompaktan je;
2. Može se ugraditi apsolutno u bilo koji dio automobila, au nekim slučajevima čak i direktno u sam mehanizam (na primjer, u distributeru);
3. U njemu nema mehaničkih elemenata, tako da njegovi kontakti ne izgore, kao, na primjer, u prekidaču kontaktnog sistema paljenja;
4. Elektronski impulsi mnogo efikasnije reaguju na promene u magnetnom polju, bez obzira na brzinu rotacije osovine;
5. Osim pouzdanosti, uređaj osigurava stabilan električni signal u različitim režimima rada motora.

Ali ovaj uređaj ima i značajne nedostatke:

• Najveći neprijatelj svakog elektromagnetnog uređaja su smetnje. Ima ih dosta u svakom motoru;
• U poređenju sa konvencionalnim elektromagnetnim senzorom, ovaj uređaj će biti mnogo skuplji;
• Na njegove performanse utiče vrsta električnog kola.

Primjene Hall senzora

Kao što smo rekli, Hallovi uređaji se ne koriste samo u automobilima. Evo samo nekoliko industrija u kojima je Hall -ov senzor moguć ili potreban.

Primjene linearnih senzora

Senzori linearnog tipa nalaze se u:

• Uređaji koji određuju jačinu struje na beskontaktni način;
• Tahometri;
• Senzori razine vibracija;
• Feromagnet senzori;
• Senzori koji određuju kut rotacije;
• Beskontaktni potenciometri;
• DC motori bez četkica;
• Senzori protoka radne tvari;
• Detektori koji određuju položaj radnih mehanizama.

Primjena digitalnih senzora

Što se tiče digitalnih modela, oni se koriste u:

• Senzori koji određuju učestalost rotacije;
• Uređaji za sinkronizaciju;
• Senzori sistema paljenja u automobilu;
• Senzori položaja elemenata radnih mehanizama;
• Brojači impulsa;
• Senzori koji određuju položaj ventila;
• Uređaji za zaključavanje vrata;
• Mjerači potrošnje radnih tvari;
• Senzori blizine;
• Beskontaktni releji;
• U nekim modelima štampača, kao senzori koji otkrivaju prisutnost ili položaj papira.

Koji kvarovi mogu biti?

Evo tablice neispravnosti senzora glavne dvorane i njihovih vizuelnih manifestacija:

Kvar:	Kako se to manifestira:
Senzor se aktivira češće nego što radilica prolazi kroz puni ciklus	Potrošnja goriva se povećava (dok drugi sistemi, poput goriva, rade ispravno)
Uređaj se aktivira jednom ili povremeno potpuno isključi	Dok se automobil kreće, motor se može zaustaviti, automobil se trgne, snaga motora padne, nemoguće je ubrzati automobil brže od 60 km / h.
Neispravnost Hall senzora	U nekim stranim automobilima najnovije generacije ručica mjenjača je blokirana
Pokvaren je senzor položaja radilice	Motor se ne može pokrenuti
Pogreške u električnom sistemu u kojem je glavni element halski senzor	Na armaturnoj ploči svijetli lampica pogreške sistema za samodijagnozu određene jedinice, na primjer, motor u praznom hodu, ali nestaje kad motor ubrza.

Često se dogodi da je sam senzor u upotrebi, ali čini se da je u kvaru. Evo razloga za to:

• Nečistoća na senzoru;
• Prekinuta žica (jedna ili više);
• Vlaga je došla na kontakte;
• Kratki spoj (zbog vlage ili oštećenja izolacije, signalna žica kratko spojena na masu);
• Kršenje izolacije kabela ili zaslona;
• Senzor nije pravilno povezan (polaritet je obrnut);
• Problemi sa visokonaponskim žicama;
• Kršenje jedinice automatskog upravljanja;
• Udaljenost između elemenata senzora i upravljanog dijela nije pravilno postavljena.

Provjera senzora

Da biste bili sigurni da je senzor neispravan, prije njegove zamjene mora se izvršiti provjera. Najlakši način dijagnosticiranja problema - ako je problem zaista u senzoru - je pokretanje dijagnostike na osciloskopu. Uređaj ne samo da otkriva kvarove, već ukazuje i na skori kvar uređaja.

Budući da svaki vozač nema priliku izvršiti takav postupak, postoje pristupačniji načini dijagnosticiranja senzora.

Dijagnostika multimetrom

Prvo, multimetar je postavljen na način mjerenja jednosmjerne struje (prekidač za 20V). Postupak se izvodi u slijedu:

• Oklopna žica je odvojena od razdjelnika. Povezan je s masom tako da kao rezultat dijagnostike slučajno ne pokrenete automobil;
• Paljenje je aktivirano (ključ je okrenut do kraja, ali nemojte paliti motor);
• Konektor je uklonjen iz razdjelnika;
• Negativni kontakt multimetra povezan je s masom automobila (tijela);
• Konektor senzora ima tri pina. Pozitivni kontakt multimetra povezan je sa svakim od njih zasebno. Prvi kontakt trebao bi pokazivati ​​vrijednost od 11,37 V (ili do 12 V), drugi bi se također trebao prikazivati ​​u regiji 12 V, a treći bi trebao biti 0.

Zatim se provjerava rad senzora. Da biste to učinili, morate učiniti sljedeće:

• Sa bočne strane žičanog ulaza, metalne iglice (na primjer, mali čavli) umetnute su u konektor tako da se ne dodiruju. Jedan je umetnut u središnji kontakt, a drugi - na minus žicu (obično bijelu);
• Konektor klizi preko senzora;
• Paljenje se uključuje (ali ne palimo motor);
• Negativni kontakt ispitivača fiksiramo na minus (bijela žica), a pozitivni kontakt na središnji klin. Radni senzor će dati očitanje od približno 11,2V;
• Sada bi pomoćnik trebao nekoliko puta okretati radilicu s pokretačem. Očitavanje brojila će varirati. Obratite pažnju na minimalnu i maksimalnu vrijednost. Donja traka ne smije prelaziti 0,4 V, a gornja ne smije pasti ispod 9 V. U ovom slučaju, senzor se može smatrati ispravnim.

Test otpora

Za mjerenje otpora trebat će vam otpor (1 kΩ), diodna svjetiljka i žice. Otpornik je zalemljen na nogu sijalice i na njega je spojena žica. Druga žica je pričvršćena za drugu nogu sijalice.

Provjera se vrši u slijedu:

• Skinite poklopac razvodnika, odvojite blok i kontakte samog razvodnika;
• Ispitivač je povezan na stezaljke 1 i 3. Nakon aktiviranja paljenja, zaslon bi trebao prikazati vrijednost u rasponu od 10-12 volti;
• Na isti način, sijalica s otpornikom priključena je na razdjelnik. Ako je polaritet ispravan, kontrola će zasvijetliti;
• Nakon toga, žica s trećeg terminala povezana je s drugim. Tada pomoćnik okreće motor uz pomoć startera;
• Trepćuća lampica označava radni senzor. U suprotnom, mora se zamijeniti.

Izrada simuliranog kontrolera dvorane

Ova metoda vam omogućava da dijagnosticirate Hall senzor u odsustvu iskre. Kontaktna traka je odvojena od razdjelnika. Paljenje je aktivirano. Mala žica međusobno povezuje izlazne kontakte senzora. Ovo je svojevrsni simulator Hall Hall senzora koji je stvorio impuls. Ako se istodobno na središnjem kabelu stvori iskra, tada je senzor u kvaru i treba ga zamijeniti.

Otklanjanje problema

Ako želite popraviti senzor dvorane vlastitim rukama, prvo morate kupiti takozvanu logičku komponentu. Može se odabrati u skladu s modelom i vrstom senzora.

Sama popravka vrši se na sljedeći način:

• U središtu tijela svrdlom je napravljena rupa;
• Klerikalnim nožem se režu žice stare komponente, nakon čega se postavljaju žljebovi za nove žice koje će biti povezane na krug;
• Nova komponenta umetnuta je u kućište i povezana sa starim klinovima. Ispravnost veze možete provjeriti pomoću kontrolne diodne žarulje s otpornikom na jednom kontaktu. Bez utjecaja magneta, svjetlost bi se trebala ugasiti. Ako se to ne dogodi, tada morate promijeniti polaritet;
• Novi kontakti moraju biti zalemljeni na blok uređaja;
• Da biste bili sigurni da je posao pravilno izveden, trebali biste dijagnosticirati novi senzor pomoću gore navedenih metoda;
• Konačno, kućište mora biti zapečaćeno. Da biste to učinili, bolje je koristiti ljepilo otporno na toplinu, jer je uređaj često izložen visokim temperaturama;
• Kontroler se sastavlja obrnutim redoslijedom.

Kako zamijeniti senzor vlastitim rukama?

Nema svaki auto-entuzijast vremena za ručno popravljanje senzora. Lakše im je kupiti novi i instalirati ga umjesto starog. Ovaj postupak se izvodi na sljedeći način:

• Prije svega, trebate ukloniti stezaljke iz baterije;
• Razdjelnik je uklonjen, blok sa žicama je odspojen;
• Poklopac distributera je uklonjen;
• Prije potpunog demontiranja uređaja, važno je zapamtiti kako se nalazio sam ventil. Potrebno je kombinirati vremenske oznake i radilicu;
• Osovina razdjelnika je uklonjena;
• Sam senzor Hall-a je isključen;
• Umjesto starog senzora instaliran je novi;
• Blok se sastavlja obrnutim redoslijedom.

Senzori najnovije generacije imaju dug radni vijek, pa česta zamjena uređaja nije potrebna. Kada servisirate sistem paljenja, morate obratiti pažnju i na ovaj uređaj za praćenje.

Video na temu

U zaključku, detaljan pregled uređaja i principa rada Hall senzora u automobilu:

Šta je HALL SENZOR. Kako to funkcionira i kako je uređeno

Pitanja i odgovori:

Šta je Hall senzor? Ovo je uređaj koji reagira na pojavu ili odsutnost magnetskog polja. Optički senzori imaju sličan princip rada, koji reagiraju na udar svjetlosnog snopa na fotoćeliju.

Gdje se koristi Hall -ov senzor? U automobilima se ovaj senzor koristi za otkrivanje brzine kotača ili određene osovine. Takođe, ovaj senzor je ugrađen u one sisteme u kojima je važno odrediti položaj određene osovine za sinhronizaciju različitih sistema. Primjer za to je senzor radilice i bregastog vratila.

Kako provjeriti Hall senzor? Postoji nekoliko načina za provjeru senzora. Na primjer, kada u sistemu za paljenje postoji napajanje, a svjećice ne emituju iskru, na mašinama sa beskontaktnim razdjelnikom skida se poklopac razdjelnika i uklanja se utikač. Zatim se uključuje paljenje automobila i zatvaraju kontakti 2 i 3. Visokonaponska žica mora se držati blizu tla. U ovom trenutku trebala bi se pojaviti iskra. Ako postoji iskra, ali nema iskre kada je senzor spojen, mora se zamijeniti. Drugi način je mjerenje izlaznog napona senzora. U dobrom stanju, ovaj pokazatelj bi trebao biti u rasponu od 0.4 do 11V. Treći način je da se umjesto starog senzora stavi poznati radni analog. Ako sistem radi, problem je u senzoru.