Датчик Холла

Датчик дождя, датчик уровня жидкости, датчик температуры – он же термометр. Вроде бы все ясно: датчик дождя показывает наличие дождя, датчик уровня жидкости показывает, как ни странно, уровень жидкости; термометр – от греч. – тепло и измерять, показывает температуру. Но вот что за странное название: датчик Холла?

С чего все начиналось

Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил очень странную вещь… Он взял пластинку золота и стал пропускать через неё постоянный ток. На рисунке эту пластинку я отметил с гранями ABCD.

Так вот, когда он пропускал постоянный ток через грани D и B, поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит и знаете что обнаружил? Разность потенциалов на гранях А и C! Или проще сказать, напряжение. Этот эффект и назвали в честь этого ученого.

Как только он сделали это открытие, вскоре стали делать радиоэлементы на этом эффекте. Чтобы не заморачиваться с названием, назвали в честь того, кто открыл этот эффект – в честь Холла. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, называют датчиками Холла.

Линейные датчики Холла

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. Благодаря этим параметрам с помощью датчика Холла были построены приборы, позволяющие замерять силу тока в проводнике, не касаясь самого проводоа, например, токовые клещи

а 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 измеряемым параметрам магнитного поля.

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

Разработчики на этом не остановились. Как только наступила эра цифровой элек троники в один корпус вместе с датчиком Холла стали помещать различные логические элементы. Выглядит все это примерно вот так:

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. То есть подносим например южный полюс магнита, датчик сработал. На северный магнитный полюс ему наплевать.

Биполярные. Здесь уже интереснее. Подносим магнит одним полюсом – датчик сработал и продолжает работать даже тогда, когда мы убираем магнит от датчика. Для того, чтобы его выключить, нам надо подать на него другую полярность магнита.

Омниполярные. Этим датчикам по барабану на какой полюс включаться и выключаться. Пусть будет хоть южный или северный.

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:

Снять датчик с автомобиля;
Замкнуть его выходы под номером 2 и 3 (минус и контакт с коммутатором);
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:

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

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 причины неисправности ДС автомобиля

К наиболее распространенным проблемам с этим устройством, можно отнести обрыв электрической цепи, поэтому самостоятельную диагностику оптимально начинать с контроля электрических контактов и самих проводов. Они прозваниваются тестером и проверяются визуально. Часто можно наблюдать их облом сразу после пластикового разъема, а также в области выпускного коллектора.

Все контакты необходимо разъединить и проверить. Как правило, влага и соль способствуют быстрому окислению контактов, что приводит к прерыванию электрической цепи. При обнаружении такой ситуации контакты зачищаются и смазываются смазкой. Обязательно следует проверить трос спидометра – при длительной эксплуатации на нем появляются разрывы, препятствующие нормальной работе датчика. Чтобы избежать проблем с тросиком, его необходимо периодически смазывать моторным маслом

Чтобы самостоятельно заподозрить о неисправности датчика скорости, следует обратить внимание на следующие признаки:

отказ или некорректная работа спидометра;
отсутствие стабильности работы двигателя на холостом ходу;
внезапно увеличившийся расход топлива;
двигатель резко теряет мощность.

Часто о проблемах с датчиком может свидетельствовать самостоятельная остановка двигателя, работающего в режиме холостого хода при движении накатом, либо при нажатии педали сцепления для переключения передачи. Как правило, при обнаружении вышеперечисленных проблем требуется замена прибора.

Типы датчиков Холла

Датчики эффекта Холла можно разделить на два типа:

на основании вывода;
на основании операции.

На основе результатов

На основе выходных данных датчики Холла можно разделить по типу выхода:

аналоговый;
цифровой.

Датчики Холла с аналоговым выходом

Датчики Холла с аналоговым выходом содержат регулятор напряжения, элемент Холла и усилитель. Как следует из названия, выход такого типа датчика является аналоговым по своей природе и пропорционален напряженности магнитного поля и выходу элемента Холла.

Эти измерительные элементы имеют непрерывный линейный выход. Благодаря такому свойству они подходят для использования в качестве датчиков приближения.

Датчики Холла с цифровым выходом

Датчики эффекта Холла с цифровым выходом имеют только два выхода: «вкл.» и «выкл.». Эти датчики имеют дополнительный элемент — «триггер Шмитта», отличаясь этим от датчиков Холла с аналоговым выходом.

Именно триггер Шмитта вызывает эффект гистерезиса, и поэтому достигаются два различных пороговых уровня. Соответственно, выход всей цепи будет либо низким, либо высоким.

Переключатель эффекта Холла — один из таких датчиков. Эти датчики цифрового вывода широко используются в качестве концевых выключателей в станках с ЧПУ, трехмерных (3D) принтерах и позиционных блокировках в автоматизированных системах.

На основе операции

На основе операции датчики эффекта Холла можно разделить на два типа:

биполярный;
униполярный.

Биполярный датчик Холла

Как следует из названия, эти датчики требуют как положительных, так и отрицательных магнитных полей для своей работы. Положительное магнитное поле южного полюса магнита используется для активации датчика, а отрицательное магнитное поле северного полюса — для его отключения.

Униполярный датчик Холла

Как следует из названия, эти датчики требуют только положительного магнитного поля южного полюса магнита, чтобы быть активированными. Эта же полярность задействуется для выключения датчика.

Как проверить датчик Холла

Давайте рассмотрим работу цифрового биполярного датчика Холла марки SS41. Выглядит наш подопечный вот так:

А вот здесь можно скачать даташит на этот датчик: (нажмите сюда). Итак, на первую ножку подаем плюс, на вторую – минус, а с третьей ножки уже снимаем сигнал логической единицы или нуля.

Для этого давайте соберем простейшую схемку: простой светодиод на 3 Вольта, токоограничительный резистор на 1КилоОм и, конечно же, сам датчик Холла.

Теперь цепляемся к нашей схеме от Блока питания, выставив на нем 5 Вольт. Минус на средний вывод, а плюс – на первый.

У меня под рукой оказался вот такой магнитик:

Чтобы не перепутать полюса, я пометил бумажным ценником один из полюсов магнита. Какой именно – я не знаю, так как не имею компаса, с помощью которого можно было бы узнать северный и южный полюс.

Как только я поднес магнит “красным” полюсом к датчику холла, то у меня светодиод сразу перестал гореть

Переворачиваю магнит другим полюсом и вуаля!

Если магнитик не переворачивать, то есть не менять полюса, то у нас светодиод также останется потухшим, потому как датчик у нас 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. Поэтому датчики Холла с логическими элементами в одном корпусе очень полюбила цифровая электроника. Их можно подцепить к микроконтроллерам и другим логическим элементам.

Устройство датчика Холла

Физик Холл открыл принцип, который впоследствии позволил создать датчик его имени. Этот прибор относится к категории магнитоэлектрических устройств и, фактически, является датчиком магнитного поля. Устройство датчика Холла имеет два основных конструктивных варианта. По принципу действия, эти приборы могут быть цифровыми и аналоговыми.

С помощью цифровых датчиков производится определение поля, то есть, его наличие или отсутствие. При достижении индукцией определенного значения, датчик выдает результат. Однако, слабая индукция не позволяет зафиксировать наличие поля, что является минусом этого прибора.

Конструкции аналоговых датчиков Холла позволяют преобразовывать индукцию в напряжение. Полученная величина будет зависеть от силы поля и его полярности.

Принцип работы датчика Холла

Датчики Холла являются составной частью различных приборов. В большинстве случаев, они используются для измерения напряженности магнитного поля. Широкое применение эти устройства нашли в системах зажигания автомобилей, благодаря возможностям бесконтактного действия.

Бесконтактное воздействие объясняется следующими факторами. Было замечено, что при помещении пластины, находящейся под напряжением, в магнитное поле, электроны, находящиеся в этой пластине будут отклоняться в перпендикулярном направлении с магнитным потоком. В данном случае, полярность магнитного поля оказывает непосредственное влияние на направление этого отклонения. Таким образом, будет наблюдаться разница плотности электронов на противоположных концах пластины. Это приводит к созданию разности потенциалов, улавливаемой датчиками Холла.

Проверка работоспособности датчика Холла

Чаще всего, с проблемой работоспособности датчика сталкиваются автомобилисты. Наиболее легким способом считается замена прибора на исправный. Во многих случаях, это помогает полностью решить проблему.

Если же невозможно установить исправный датчик, можно воспользоваться несложным устройством, которое будет дублировать его работу. Для изготовления этого устройства, необходимо взять колодку распределителя зажигания с тремя штекерами и небольшой кусок провода.

Чтобы произвести диагностику, можно использовать обычный тестер. При неисправности датчика, тестер будет показывать менее 0,4 вольта. Проверка наличия искры осуществляется при включенном зажигании. В этом случае, концы провода соединяются с определенными выходами в коммутаторе. Однако, как уже говорилось, наиболее оптимальным вариантом является замена неисправного прибора.

Основные сведения

Начнем с базовой информации: где находится датчик Холла, что это такое, для чего он нужен. «Голый» датчик — это небольшой измеритель (сенсор, обнаружитель), почти всегда черный (цвет зависит от предпочтений производителя), размером в несколько миллиметров. Автомобильные изделия имеют сравнительно большой пластиковый защитный короб, «фишку» с кабелем с разъемом подключения.

Сенсор фаз осуществляет мониторинг магнитных полей, их параметров (напряженности), при этом выдает заданные алгоритмы работы (смыкание контактов и пр.).

Рассматриваемым сенсорам присвоили наименование от фамилии ученого Холла, открывшего, что разность потенциалов (холловского напряжения) возникает, если в поле помещают объекты с постоянными токами.

Автомобильный сенсор тока находится в трамблере — узле для подключения свечей, он скрыт пластиковой фишкой с тремя проводами и разъемом под них. На иных приборах он может размещаться где угодно. Обычно на печатных платах — это крошечная черная коробочка стандартно на 3, реже — на 4 ножках. Линейные Hall sensor напоминают микросхему. Изделие также определяют по маркировке, обозначения есть в справочниках радиодеталей, (распространенные S41, 41F, U18, 3144, 44E, 49E).

При токовом течении в одном направлении электроны отклоняются в проводниках, размещенных перпендикулярно к полю. Участки их имеют неравномерную плотность частиц, это и есть разность потенциалов, фиксируемая датчиком Холла. Становится возможным анализ напряжения под прямым углом к току.

Есть также Hall effect sensor упрощенный как, например, в смартфонах: только с функцией подтверждения наличия магнитных явлений, напряженность не анализируется. На базе узла, включающего датчик и магнитомер, телефон снабжается опцией компаса.

Как функционирует

Принцип работы, использования датчика Холла:

Электроны при прохождении тока движутся по сенсору прямолинейно.
При воздействии поля частицы с зарядом отклоняются силой Лоренца по изогнутой траектории.
Отрицательно заряженные элементы, они же электроны, притягиваются на 1 сторону Hall sensor, а плюсовые (дырки) — к иной.
Описанное накопление по разным сегментам создает разное напряжение, это и есть разность потенциалов. Пропорциональность возникшего напряжения к электротоку и напряженности поля прямая. Эти окончательные явления и отслеживаются сенсором, принцип используется для определения положения подконтрольных им обслуживаемых объектов.

Где применяются

Датчики фаз начали устанавливаться в конструкции около 75 лет после их изобретения, когда появились доступные технологии создания полупроводниковых пленочных материалов.

Характерные области применение датчиков Холла:

первая область, где началось использование — машиностроение, для замеров углов распредвалов, коленвалов, фиксации искрения на узлах зажигания;
переключатели (бесконтактного типа), анализаторы уровня веществ, скорости вращения лопастей, приспособления дистанционного обнаружения токов;
сканирование магнитных обозначений;
как замена герконам (автоматические выключатели, смыкающие контакты посредством магнита). В этой сфере описываемые устройства наиболее распространенные из-за многочисленности приборов: микроэлектроника, техника от наушников до манипуляторов, клавиатур, в лифтах, охранном оснащении (двери, запорные элементы).

В смартфоне

Датчик холла в смартфоне применяются для таких целей:

как часть компаса, магнитомера;
для мониторинга закрытия/открытия чехла с магнитной защелкой отслеживанием ослабления/повышения поля;

Опишем, для чего нужен датчик холла в смартфоне на обложке. При отдалении магнита с обнаружителя идет импульс на активацию табло, когда ближе — на отключение. Разновидность таких чехлов — отдельный вид изделия, именуемый обычно Smart Case. Есть и дополнительные функции, принцип действия их такой: если применяется обложка без окошек около дисплея, то посредством обнаружителя отключается экран, когда он закрыт, при открытии — автоматическая активация. При наличии окошек инициируется переключение содержимого на табло. На видимой области — часы и пр., на всем дисплее — вся информация.

Не все смартфоны имею описанное усовершенствование, а также не всегда производители указывают его в перечне опций, поэтому нужно уточнять этот параметр. Но если в рекомендуемых аксессуарах есть отметка о таковых подходящих из категории Smart Case, то данная опция присутствует.

Как самостоятельно заменить датчик скорости

Прежде чем начинать процедуру замены датчика скорости, следует выполнить вышеуказанные мероприятия по его диагностике, и лишь после этого целесообразно осуществлять замену

При этом, следует обратить внимание на качество вновь приобретаемого устройства – лучше использовать европейские или отечественные датчики, но никак не произведенные в Китае. Помимо качества самих материалов, в отечественных приборах все контакты, на которые могут воздействовать неблагоприятные факторы окружающей среды, залиты лаком, что существенно продлевает срок эксплуатации

Кроме того, из всех вариантов следует предпочесть вариант устройства не с пластиковым хвостовиком, а с металлическим. Пластиковый хвостовик изнашивается гораздо быстрее, особенно, если водитель предпочитает агрессивный стиль вождения и высокую скорость. Для облегчения процесса замены, машину лучше загнать на яму или поднять подъемником. Узнать о том, где находится датчик скорости можно в руководстве по эксплуатации конкретного автомобиля.

После его обнаружения, следует очистить его от загрязнений, предварительно выключив зажигание или отсоединив клеммы с аккумуляторной батареи, и попытаться его открутить. Если с первого раза не получается, прилагать чрезмерные усилия не рекомендуется – лучше обработать соединение WD-40 и немного подождать. После успешного демонтажа, устанавливается новый прибор, соединяются разъемы датчика скорости и подключается питание на АКБ. О том, как выполнить самостоятельную замену рассказано на видео:

Совет!
После установки нового датчика скорости следует вручную провести обнуление ошибки в электронном блоке управления двигателя, в противном случае индикатор неисправности будет продолжать гореть, а ЭБУ – считать, что датчик неисправен.

Назначение и устройство датчика Холла

Название датчик берет от фамилии своего изобретателя. Именно он заметил, что если в созданное каким-то образом магнитное поле поместить металлическую пластину пот электрическим напряжением, то такие действия вызовут появление импульсов и электроны в этой пластине примут траекторию отклонения перпендикулярно направления самого магнитного потока. В зависимости от полярности магнитного поля, а из еще школьного курса физики мы знаем, что полярности у любого магнита бывают положительными и отрицательными, соответственно + и -, изменяется направление отклонения от поля. Эдаким образом, изменяется плотность электронов с разных сторон этой самой пластинки, что само по себе создает разность потенциалов электродвижущей силы.

Самостоятельное тестирование

Перед тем как проверить датчик скорости, следует выяснить поступает ли на контакты электрическое напряжение. Следует понимать, что поскольку функционирование датчика основывается на эффекте Холла, контакт, предназначенный для передачи импульсов, проверяется лишь при кручении, а в его отсутствии – напряжение на прибор подаваться не будет. Его нормальные значения при проверке мультиметром могут колебаться в пределах значений от 0,5 до 10 В. Способов самостоятельного тестирования датчика скорости три.

При таком способе диагностики потребуется предварительный демонтаж устройства. При помощи цифрового мультиметра следует отыскать среди контактов тот, через который ведется передача импульсов. Плюсовой щуп мультиметра замыкается на него, а минусовой – на корпус авто. После этого ось самого датчика необходимо начать вращать с малой скоростью – мультиметр покажет небольшое напряжение, которое должно возрастать параллельно с увеличением скорости вращения оси.

Внимание!
Демонтаж датчика следует проводить только при выключенном зажигании, в противном случае в момент разъединения контактов устройство может просто перегореть

При использовании второго и третьего способа имеет смысл проверить и привод устройства. Он отыскивается на ощупь, и при вращении колеса оценивается стабильность вращения привода.

Как проверить датчик Холла в трамблере?

Распространённый способ проверки – имитирование наличия датчика. Это самый эффективный способ. Он подходит при наличии электричества на узлах системы зажигания и при полном отсутствии искры. Для проверки с трамблера демонтируем колодку для подключения штекеров. Потом активируем зажигание машины и при помощи небольших кусочков проволоки замыкаем выходы 2 и 3. Если есть искра на среднем проводе катушки зажигания, значит, датчик приказал долго жить. Для выявления образования искры высоковольтную проводку располагаем рядом с массой. Существует несколько методов проверки:

Прозвонить мультиметром

Надо замерить напряжение, которое сформировалось на выходе контроллера. При исправности прибора напряжение будет в пределах 20 вольт. Прежде всего придется вынуть чехольчик с колодки, подведенной к трамблеру. Далее действуем так:

демонтируем основной экранированный провод с распределителя;
подсоединяем его к массе (для предотвращения риска случайного появления разряда);
активируем зажигание;
снимаем распределительную колодку;
мультиметр ставим в положение ПТ 20 В;
минусовой щуп присоединяем к массе;
плюсовой нам потребуется для замера напряжения.

На трамблерной колодке 3 разноцветных провода. На красном напряжение должно быть в районе 12 В. Такое же значение — норма и для зеленого провода. А вот на белом оно должно равняться нулю.

Датчик Холла.

Если прибор в звуковом режиме, при касании щупом белого провода появится звон. Это свидетельство нормального соединения провода с массой. Так мы убедились в наличии всех импульсов на ДХ. Теперь берем приготовленные заранее небольшие гвоздики и вставляем их: один — в зеленый (средний) провод, другой — в белый (масса). Колодку монтируем в трамблер.

Будет интересно Как проверить диод мультиметром?

Гвоздики выполняют роль проводников. Дело в том, что с другой стороны колодки контактная база отсутствует, а оголять проводку нельзя. Плюсовой щуп подносим к среднему проводу, минус — к массе. Прибор должен показывать 11.2 В (примерное значение). Проворачиваем коленвал. Если в нижней точке показания будут соответствовать 0,02 В, а в верхней 11,8 В — это норма.

Значительные отклонения от этих показаний говорят о проблеме.

Другие способы

Если симптомы неисправности датчика Холла не убедили вас, что проблема именно в нем, можно попробовать измерить сопротивление на датчике. Здесь самому придется выступить в роли конструктора и сделать прибор, составляющие детали которого:

резистор в 1 кОм;
светодиод;
проводка.

К одной ножке светодиода паяем сопротивление, к нему — 2 проводка. Длину проводков выбираем самостоятельно – так, чтобы было удобнее работать. Демонтируем крышку распределителя, отключаем штекерный узел и трамблер. Затем диагностируем электроцепь. Затем сделанный для измерения прибор подсоединяем к тем же клеммам. Светодиод обязательно загорится при верном выборе полярности. Если этого не происходит, провода надо поменять местами. Дальше действуем так:

подключенный к первой клемме провод оставляем в покое;
третью клемму перебрасываем на вторую;
прокручиваем распредвал (вручную или при помощи стартера).

Принцип прост: если при прокручивании вала светодиод мигает – значит, все работает и сенсор в порядке. Проверка датчиков на разных моделях машин производится по одной схеме. Также можно попросить знакомых одолжить устройство, которое является заведомо рабочим. Обратитесь к автолюбителям, на машинах которых стоят идентичные сенсоры. Если проблемы пропали, это означает, что ДХ на вашем автомобиле неисправен.

Проверка датчика Холла осциллографом

Этот метод также можно использовать для такого действия, как диагностика датчика Холла. В отличие от предыдущего метода, осциллограф позволяет визуально увидеть график скачков напряжения. Видео на экране осциллографа даёт немного более ясную картину и может использоваться для проверки «умирающего» датчика — он может создавать временные перебои в работе двигателя и, при подключении к нему осциллографа у вас будет возможность сравнить работу датчика в нескольких циклах. Например, бывает такое, что датчик периодически не выдаёт достаточного напряжения, и осциллограф это наглядно продемонстрирует в виде разницы амплитуд.

Чтобы протестировать датчик фаз осциллографом, нужно установит автомобиль на подъёмник, подключить осциллограф, включить зажигание, запустить двигатель и включить первую передачу. Для более менее определённой картины достаточно будет наблюдать за показаниями в течение минуты.

Спасибо за подписку!

Датчик Холла – принцип работы из школьного курса физики