Принципы работы и устройство датчика Холла

Датчик Холла (сокращенно ДХ) получил свое название по имени американского физика Эдвина Холла. Именно он обратил внимание на следующее физическое явление: при помещении прямоугольной пластины из материала-полупроводника в магнитное поле и подведении тока к ее коротким сторонам, на длинных сторонах образуется напряжение.

Немного истории

Содержание

  • 1 Немного истории
  • 2 Назначение ДХ и принцип его функционирования
  • 3 Проверка системы зажигания и датчика холла комбинированным устройством

Схема включения датчика холла на ваз

В 1879-м г. западным ученым Балтиморского ВУЗа – Э. Холлом, был открыт сенсационный и никем ранее не замеченный эффект — ежели в радиусе зоны воздействия электромагнита расположить кристаллический материал с полупроводниковыми свойствами (какую-либо пластину прямоугольного типа), а к его малым сторонам подвести напряжение, то на широких сторонах полупроводника появится ток.

Величина тока может дотягивать пары сот мВ.

Интересно, но в техническом применении это сенсационное открытие задержалось лет на семьдесят пять, что было связано со сложностями фабричного выпуска пластин этого типа.

Колодка разъем датчика холла

Уже после, с мерой прогресса в области изучения и производства электронных компонентов, удалось изготовить небольшой прибор, содержащий все нужное в себе. Другими словами, и чип, и магнит, и все остальное.

Что такое датчик Холла

Конструкция представляют собой твердотельный элемент. Он способен генерировать электросигналы, которые строго пропорциональны магнитному полю, что к нему прикладывается. Схема работы показывает функционирование такого элемента более наглядно.

Для чего же нужен датчик с эффектом Холла? Назначение его очень широко, но чаще всего устройство используется в автомобилях.

Преимущества датчиков Холла

Также стоит отметить основные плюсы и минусы датчиков, работающих по принципу Холла. Среди основных достоинств приспособления можно выделить:

  • надежность и прочность;
  • неприхотливость в обслуживании;
  • невосприимчивость к воздействию влаги, частиц пыли, вибрационных помех.

Конструкция является твердотельной, а потому при отсутствии вращающихся или движущихся элементов не подвергается износу. Устройства могут использоваться по-разному и выполнять несколько функций, в том числе определение скорости, положения и направления движения.

Недостатки датчиков Холла

Но даже такое полезное изобретение не лишено недостатков. Основной минус конструкции — неточность полученных значений при измерении, так как на функциональность оказывают воздействие магнитные поля извне.

Еще на сопротивление установленного проводника влияет повышенная температура, что приводит к воздействию на чувствительность этих датчиков. Датчики Холла не могут измерить ток, если расстояние превышает 1 дм.

Устройство и принцип действия датчика

Если бы всё перечисленное выполнялось на дискретных элементах, то датчик был бы размером с магнитолу, столько же стоил, работал ненадёжно и потреблял много электроэнергии. В реальности всё устройство датчика Холла выполняется методами интегральной микроэлектроники всё на том же полупроводниковом кристалле, который с лёгкой руки деятелей из Кремниевой долины давно уже принято называть чипом.

Сам датчик миниатюрен настолько, что его размерами можно пренебречь на фоне габаритов корпуса, электрического разъёма, подводящих проводов и вспомогательного постоянного магнита. Кристалл полностью заливается пластмассой для защиты от внешних воздействий, снаружи остаётся только разъём и полюс магнита. В зависимости от назначения, датчик может иметь прорезь, внутри которой будет проходить край задающего синхронизацию реперного диска с пазами.

Принцип работы датчика Холла в автомобилях состоит в том, что при появлении в рабочей зоне изменений магнитного поля, например, прорези реперного диска вместо его цельной части, или ступеньки на шкиве, или метки на фланце распредвала, сигнал на выходе сменит своё значение с нуля на единицу или наоборот. Таким образом, электронный блок, считывающий показания датчика, узнает о наступлении определённого момента во вращении вала, например, верхней мёртвой точки поршня определённого цилиндра или любого его положения относительно этой ВМТ, нужная информация задаётся разработчиками двигателя. Это ложится в основу расчёта блоком управления двигателя таких важных данных, как момент зажигания, периодичность впрыска топлива, порядок открытия форсунок.

Читайте также:  Использование графического ключа на смартфонах Honor

Ремонт детали: симптомы неисправности и процедура замены

Замена датчика Холла – именно та операция, проведение которой может понадобиться в самый неподходящий момент. «Затроил» мотор, его плохой запуск, дал сбой карбюратор или инжектор, неисправен другой узел автомобиля – всё это может указывать на поломку именно «холловского» идентификатора. Увы, от этого не застраховаться, поэтому знать о возможных поломках детали и о том, как проводится установка Датчика Холла, желательно каждому автомобилисту.

В первую очередь, обратим внимание на признаки неисправности датчика Холла, в качестве которых могут выступать:

  • плохой запуск или отказ в работе мотора;
  • перебои в его функционировании на холостых оборотах;
  • «дёрганье» машины на высоких оборотах;
  • самопроизвольное глушение двигателя, повторяющиеся многократно;
  • отказ функционирования от электроники инжектора, карбюратора или иных узлов автомобиля, работающих совместно с двигателем.

Безусловно, отмеченная выше симптоматика может проявляться и при неисправности других узлов машины, но зачастую виной всему именно поломанный датчик Холла. Тем более никто не мешает проверить его собственноручно. Спросите – «Как проверить датчик Холла на правильность функционирования?». Крайне просто! Для этого достаточно:

  1. Снять датчик с автомобиля;
  2. Замкнуть его выходы под номером 2 и 3 (минус и контакт с коммутатором);
  3. Проверить – появилась ли искра или нет. Если она есть и стабильно хорошая, то датчик неисправен. В ином случае стоит поискать проблему в другой составляющей системы зажигания.

Также имеется возможность проверки идентификатора Холла мультиметром. В этом случае нужно замерить напряжения на его выходах, которое в норме должно равняться от 0,4 до 11 Вольт. Естественно, при проверке датчика важно убедиться в исправности инжектора или карбюратора вашего автомобиля, ведь нередко проблемы с перебоями в работе мотора связаны именно с неисправностью элементов топливной системы.

Если узел неисправен, то следует провести соответствующий ремонт. Отметим, что замена датчика Холла особых сложностей не представляет и проводится не более 10-15 минут при соблюдении следующего порядка процедуры:

  1. Первоочерёдно автомобиль глушится, клеммы АКБ отключаются и снимается трамблёр зажигания;
  2. Отсоединив последний, демонтируется его крышка. На этом же этапе желательно совместить метки ГРМ и коленвала;
  3. После этого снимают вал трамблёра, а затем и датчик Холла. Далее остаётся лишь поставить новый идентификатор и собрать автомобиль в обратном порядке.

Внимание! Менять деталь важно исключительно на покупную. Стоит она недорого (не более 200-300 рублей для большинства марок автомобилей), поэтому говорить о сборке датчика Холла своими руками, наверное, бессмысленно.

На этом, пожалуй, по сегодняшней теме повествование можно завершать. Надеемся, представленный материал был для вас полезен и дал ответы на интересующие вопросы. Удачи на дорогах и в ремонте!

Основные признаки выхода датчика Холла из строя

Они могут проявляться совершенно по-разному. К тому же, те или иные проблемы могут быть вызваны как поломкой ДХ, так и иными неисправностями в различных системах и механизмах средства передвижения.

Тем не менее, можно выделить наиболее часто встречающиеся симптомы. Это, в частности:

  • проблемы с запуском двигателя – он заводится с трудом либо не заводится в принципе;
  • при перемещении на повышенных оборотах отсутствует плавность хода, транспортное средство вибрирует и дергается, что вызывает сложности в управлении;
  • присутствуют рывки и перебои при функционировании мотора на холостых;
  • двигатель неожиданно глохнет в процессе движения авто;
  • машина вдруг начинает потреблять ощутимо больше топлива;
  • появляются немотивированные сбои в системе самодиагностики;
  • в некоторых моделях автомобилей эта неисправность может повлечь за собой заклинивание коробки передач: для возвращения возможности переключать скорости приходится перезапускать двигатель.
Читайте также:  Как запустить Android APK файлы в Windows 10

Если наблюдается одна или несколько из вышеперечисленных неприятностей, следует проверить ДХ на работоспособность и исправность.

Проводим диагностику датчика Холла

Чтобы определить, рабочее приспособление или нет, не обязательно ехать в автосервис – это вполне можно сделать самостоятельно несколькими способами:

  • взять работоспособный датчик аналогичной модели во временное пользование, например, у соседа по гаражу или приятеля-автовладельца, и установить его на место попавшего под подозрение элемента. Если двигатель заработает как положено, значит, проблема именно в ДХ. Метод универсальный, но не всегда реализуемый – из-за невозможности разжиться чужим датчиком нужной модификации;
  • замерить напряжение на выходе из прибора. Для этого понадобится мультиметр (тестер). Если в режиме постоянного тока на экран выводится напряжение в диапазоне 0,4 -11 В – датчик пригоден к дальнейшей эксплуатации. Если показатель выходит за указанные пределы – устройство придется менять. Для еще более качественного и точного измерения целесообразно использовать осциллограф;
  • снять с трамблера трехпроводную штекерную колодку, включить зажигание и отрезком провода соединить между собой клеммы массы и сигнала, исходящего из устройства. Если в местах контакта заискрит – датчик не пригоден к дальнейшему использованию.

Что делать, если требуется замена

Заменить утратившее работоспособность приспособление тоже вполне реально самостоятельно, без привлечения мастеров. При этом важно действовать, четко соблюдая последовательность, следующим образом:

  • снять с транспортного средства вал прерывателя-распределителя;
  • открыть крышку трамблера и совместить между собой метки коленвала и газораспределителя;
  • раскрутить крепежные элементы, вынуть стопоры и фиксаторы – если они имеются;
  • извлечь из трамблера сам вал;
  • отключить клеммы, открутить ДХ и вынуть его, оттянув регулятор.

Таким же порядком, только в обратной последовательности, устанавливается новая запчасть: она вставляется в вал, далее вал помещается в трамблер и закрепляется крепежом. После этого трамблер закрывается крышкой и интегрируется на свое место. Освоив эту нехитрую процедуру, автовладелец сможет попытаться сэкономить время и средства – в том случае, если причина проблем с двигателем заключается именно в неисправности датчика Холла. Более сложные ситуации, безусловно, требуют вмешательства профессионалов-автомастеров.

Как проверить работоспособность датчика Холла?

Есть разные способы, позволяющие проверить исправность датчика СБЗ, кратко расскажем о них:

  1. 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:
Как проверить работоспособность датчика Холла?
  • 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.

  1. 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.

Схема подключения мультиметра для проверки ДХ

Как проверить работоспособность датчика Холла?

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

  1. 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.
Читайте также:  👍Какая скорость интернета считается нормальной

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.

Как проверить работоспособность датчика Холла?

Рис. 9. Светоиндикаторный тестер для проверки ДХ

Тестирование осуществляем по следующему алгоритму:

  1. 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).
  2. 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.

Что такое датчик Холла?

Датчик Холла – это устройство, предназначенное для измерения напряженности магнитного поля. Работает на основе эффекта Холла, который был открыт в 1879 году и назван в честь физика Эдвина Холла.

Сам эффект заключается в том, что, помещая проводник под напряжением в магнитное поле, электроны в проводнике отклоняются в направлении, зависящем от полярности магнитного поля. Таким образом, с одной стороны идёт накопление отрицательного заряда, а с другой – положительного. Суть работы датчика как раз состоит в том, чтобы фиксировать разность между этими потенциалами.

Кому-то, может, была понятна выше написанная теория, кому-то нет. Не страшно! Чтобы было понятнее, давайте с практической точки зрения посмотрим, каким образом используется датчик Холла в смартфонах.

Пример использования аналогового элемента

На схеме показан принцип действия классического аналогового датчика:

🚀Еще по теме: Что такое манометр и для чего нужен

  1. Магнит, создающий постоянное поле;
  2. Вращающийся ротор с прорезями в стенках;
  3. Пластина, в которой вырабатывается электрический ток, когда на нее воздействует магнитное поле;
  4. Корпус датчика;
  5. Контакты, к которым подсоединяются провода, ведущие к исполняющему устройству.

Когда ротор вращается, его лопасти периодически перекрывают воздействие магнита на пластину. Как только напротив магнита оказывается прорезь, магнитное поле провоцирует в датчике импульс.

Признаки неисправности датчика Холла

Поломки датчика проявляются по-разному.

Выявить их даже для опытного мастера порой бывает непросто. Вот несколько самых распространенных симптомов и проблем в работе датчика Холла:

Признаки неисправности датчика Холла
  • плохо заводится или вообще не запускается двигатель;
  • возникновение перебоев в работе мотора на холостом ходу;
  • “дергание” машины при движении на высоких оборотах;
  • двигатель глохнет во время движения автомобиля.

Если на вашей машине появился один или несколько подобных симптомов, обязательно необходимо выполнить проверку датчика.

Взаимодействие датчика и магнитного чехла

Взаимодействие реализовано простым образом: при открытии чехла, магнит расположенный в флипе, удаляется от дисплея. Происходит разрыв проводника с магнитным полем, холловское напряжение снижается и запускается цепочка включения дисплея. После этого дисплей будет разблокирован.

Взаимодействие датчика и магнитного чехла

Как вы уже догадались, при закрытии чехла происходит обратное и экран блокируется.

В Некоторых чехлах сделаны окошка, для отображения информации при закрытой крышки чехла. Отображение информации и блокировка экрана происходит по тому же принципу. Датчик холла определяет положение смартфона и «решает», блокировать ли дисплей телефона, или оставить включенным.

Взаимодействие датчика и магнитного чехла

Если вы переживаете, что магнит на флипе навредит смартфону, сбросте этот груз с плечь. Магнит не вредит смартфону! Чтобы в этом убедится, посмотрите видео.