Всем доброго времени суток! Сегодня расскажу о том, как проверить датчик Холла, какие существуют методы проведения оценки состояния устройства и на что при этом стоит обратить внимание.
Автомобилисты и те, кто ездит на скутере, и имеют в конструкции ТС бесконтактную систему зажигания или электронное зажигание, наверняка слышали об этом датчике или контроллере. Его также часто называют датчиком положения распределительного вала или просто распредвала.
Устройство встречается даже в телефоне. Но поскольку у нас сайт автомобильной тематики, о датчике Холла будем говорить именно применительно к машинам и транспортным средствам.
Прежде чем затронуть тему способов проверки, не лишним будет разобраться в самой сути рассматриваемого устройства, его функциях и принципе работы.
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.
Интересно, что датчик Холла есть во многих современных смартфонах (пусть и упрощенный его вариант). Он может определять наличие магнитного поля и работает вместе с магнитным сенсором, который отвечает за работу компаса. Также датчик Холла используется в телефонах, для которых которых доступны специальные чехлы с магнитной защелкой — Smart Case. Сенсор определяет, открыта или закрыта крышка чехла, и автоматически включает/отключает дисплей. Чтобы узнать, какие датчики есть в смартфоне, используйте эту инструкцию.
Роль датчика в системе СЗ
ВНИМАНИЕ! Найден совершенно простой способ сократить расход топлива! Не верите? Автомеханик с 15-летним стажем тоже не верил, пока не попробовал. А теперь он экономит на бензине 35 000 рублей в год! Читать дальше»
При неисправности датчика или ДХ возникают проблемы, связанные с непосредственным функционированием двигателя. Автомобиль может совсем не заводиться или вести себя крайне плохо на дороге. Неужели такой маленький элемент, как ДХ способен оказывать столь мощное влияние на мотор авто? Да, еще как.
Что такое ДХ? Это контролер, способный чутко реагировать на любые изменения в магнитном поле. Если ДХ бывает неисправен, перестает функционировать инжектор.
Взаимодействие ДХ с системой зажигания в понимании электрики осуществляется через коммутатор или проводник. В результате этого возникает 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.
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 Холла
Обозначения:
- 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
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.
Методы проверки
Можно применить несколько методов диагностики датчика, расположенного на трамблере.
В зависимости от имеющихся средств и возможностей, автомобилист может своими руками проверить текущее состояние контроллера Холла, оценить его работоспособность и принять соответствующее решение о замене.
Как только вы заметили один или несколько из представленных симптомов, стоит взяться за проверку. Делать ее можно несколькими способами. Предлагаю рассмотреть их отдельно.
Клин клином
Самый простой и эффективный метод, который не потребует от вас вооружаться тестером или мультиметром. Но потребуется заведомо исправный аналогичный датчик Холла.
Суть диагностики до безобразия простая. Вы снимаете старый контроллер, устанавливаете на его место новый. Если после проведенной манипуляции симптоматика проходит и работа двигателя нормализуется, тогда просто оставляете новую деталь на месте. Если вы брали ДХ у товарища или соседа по гаражу, снимаете девайс, благодарите, и идете в магазин автозапчастей.
Вольтметр и мультиметр
Используя вольтметр или классический тестер, вам не составит труда проверить состояние устройства.
Думаю, тестером умеет пользоваться каждый автомобилист. Задача заключается в том, чтобы сделать замеры напряжения на выходе датчика.
Если ДХ находится в исправном состоянии, тестер выдаст значения в диапазоне 0,4-11 В.
Ровно точно так же применяют универсальный мультиметр. Нужно лишь выбрать на нем режим вольтметра.
Имитация датчика
Достаточно интересный и эффективный метод. Но тут придется немного поработать своими руками.
Принцип имитации заключается в следующем. Сначала извлеките из ДХ колодку, на которой идет 3 штекера. Далее запустите зажигание на автомобиле, после чего соедините 3 и 6 выходы между собой.
Если при такой манипуляции появилась искра, то вероятнее всего ДХ вышел из строя.
Без тестеров
Когда тестеры отсутствуют, проверку можно выполнить несколько иным методом.
Тут требуется провести пошаговые манипуляции:
- подключается свеча зажигания к выводу провода от катушки;
- соединяется резьбовая часть свечи с массой;
- демонтируется каретка с датчиком;
- подсоединяется разъем;
- включается зажигание;
- металлическим предметом проводится возле датчика;
- при появлении искры на свечке ДХ исправен.
Только будьте предельно осторожными, занимаясь своими руками подобными манипуляциями.
Самодельный тестер
Из практически подручных материалов можно собрать аналог тестера.
Устройство для проверки состоит из обычного светодиода, сопротивления на 1 Ом и двух отрезков гибкой проводки, которые нужно припаять к ножке.
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.
Кстати, читайте про биполярный транзистор.
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.
Как на Алиэкспресс найти и заказать нужные датчики по сходной цене и бесплатной доставкой
- Регистрируемся на сайте, для чего необходимо ввести свой email-адрес, фамилию и имя, а также придумать пароль. После этого необходимо подтвердить email-адрес, иначе ваш аккаунт будет заблокирован.
- Далее нужно заполнить адрес доставки. Делается это в своем профиле и обязательно латинскими символами.
- Слева, возле графы «Категории», нажимаем на ссылку «Смотреть все».
- Выбираем категорию «Автомобили и мотоциклы».
- Затем нажимаем на ссылку «Запчасти для авто».
- В левой части страницы выбираем категорию «Датчики».
- В поисковой строке вводим название требуемого датчика, к примеру датчик скорости.
- Ставим галочку напротив бесплатной доставки.
- Выбираем сортировку результатов по рейтингу продавца.
- Переходим на страницу описания товара, где выбираем количество, размер и цвет.
- Нажимаем на ссылку «Купить сейчас».
- Производим оплату заказа.
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)
Причины сбоя ДХ
Датчик положения могут подпортить такие факторы:
- серьёзный перегрев силового агрегата (температура должна перевалить за 150-180 градусов);
- скачки напряжения;
- проникновение влаги в корпус электромотора либо ручки акселератора;
- механические повреждения.
Явный признак неисправности ДХ — подёргивание мотор-колеса при старте в момент воздействия на акселератор. Чтобы диагностировать подобный сбой, нам потребуется лишь вольтметр.
