Senzor Hall: principiu de funcționare, tipuri, aplicație, modul de verificare

Pentru funcționarea eficientă a tuturor sistemelor unei mașini moderne, producătorii echipează vehiculul cu o varietate de dispozitive electronice care au mai multe avantaje față de elementele mecanice.

Fiecare senzor are o mare importanță pentru stabilitatea funcționării diferitelor componente din mașină. Luați în considerare caracteristicile senzorului de sală: ce tipuri există, principalele defecțiuni, principiul de funcționare și unde este aplicat.

Ce este un senzor Hall într-o mașină

Un senzor de hală este un dispozitiv mic care are un principiu de funcționare electromagnetic. Chiar și în mașinile vechi din industria auto sovietică, acești senzori sunt disponibili - controlează funcționarea motorului pe benzină. Dacă un dispozitiv nu funcționează, motorul își va pierde stabilitatea în cel mai bun caz.

Acestea sunt utilizate pentru funcționarea sistemului de aprindere, distribuirea fazelor în mecanismul de distribuție a gazului și altele. Pentru a înțelege ce defecțiuni sunt legate de defectarea senzorului, trebuie să înțelegeți structura și principiul său de funcționare.

Pentru ce este un senzor Hall într-o mașină?

Este necesar un senzor de hală într-o mașină pentru a înregistra și măsura câmpurile magnetice din diferite părți ale mașinii. Principala aplicație a HH este în sistemul de aprindere.

Dispozitivul vă permite să determinați parametrii specifici într-un mod fără contact. Senzorul creează un impuls electric care merge către comutator sau ECU. Aceste dispozitive trimit apoi un semnal pentru a genera un curent pentru a crea o scânteie în lumânări.

Pe scurt despre principiul muncii

Principiul de funcționare al acestui dispozitiv a fost descoperit în 1879 de către fizicianul american E.G. Hall. Când o napolitană semiconductoare intră în zona câmpului magnetic al unui magnet permanent, în el se generează un curent mic.

După terminarea câmpului magnetic, nu se generează curent. Întreruperea influenței magnetului are loc prin sloturile din ecranul de oțel, care este plasat între magnet și napolitana semiconductoare.

Unde este situat și cum arată?

Efectul Hall a găsit aplicații în multe sisteme auto, cum ar fi:

• Determină poziția arborelui cotit (când pistonul primului cilindru se află în punctul mort superior al cursei de compresie);
• Determină poziția arborelui cu came (pentru a sincroniza deschiderea supapelor în mecanismul de distribuție a gazului în unele modele de motoare moderne cu ardere internă);
• În întrerupătorul sistemului de aprindere (pe distribuitor);
• În tahometru.

În procesul de rotație a arborelui motorului, senzorul reacționează la dimensiunea fantelor dinților, din care este generat un curent de joasă tensiune, care este furnizat dispozitivului de comutare. Odată ajuns în bobina de aprindere, semnalul este transformat în tensiune înaltă, care este necesară pentru a crea o scânteie în cilindru. Dacă senzorul de poziție a arborelui cotit este defect, motorul nu poate fi pornit.

Un senzor similar este situat în întrerupătorul sistemului de aprindere fără contact. Când este declanșat, înfășurările bobinei de aprindere sunt comutate, ceea ce îi permite să producă o încărcare pe înfășurarea primară și descărcarea din secundar.

Fotografia de mai jos arată cum arată senzorul și unde este instalat în unele vehicule.

În distribuitor

Senzor arbore cotit

Senzor arbore cu came

Senzor tahometru

Senzor Hall în motorul electric

dispozitiv

Un dispozitiv senzor de hol simplu constă din:

• Magnet permanent. Creează un câmp magnetic care acționează asupra semiconductorului, în care se creează un curent de joasă tensiune;
• Circuit magnetic. Acest element percepe acțiunea unui câmp magnetic și generează un curent;
• Rotor rotativ. Este o placă metalică curbată care are fante. Când arborele dispozitivului principal se rotește, lamele rotorului blochează alternativ efectul magnetului asupra tijei, care creează impulsuri în interiorul acesteia;
• Carcase din plastic.

Tipuri și domeniu de aplicare

Toți senzorii Hall se încadrează în două categorii. Prima categorie este digitală, iar a doua este analogică. Aceste dispozitive sunt utilizate cu succes în diverse industrii, inclusiv în industria auto. Cel mai simplu exemplu al acestui senzor este DPKV (măsoară poziția arborelui cotit pe măsură ce se rotește).

Element senzor analogic

În alte industrii, dispozitive similare sunt utilizate, de exemplu, în mașinile de spălat (rufele sunt cântărite pe baza vitezei de rotație a unui tambur plin). O altă aplicație obișnuită a unor astfel de dispozitive este în tastatura computerului (magneții mici sunt amplasați pe spatele tastelor, iar senzorul în sine este instalat sub un material elastic din polimer).

Electricienii profesioniști, atunci când măsoară intensitatea curentului în cablu fără contact, folosesc un dispozitiv special, în care este instalat și un senzor Hall, care reacționează la puterea câmpului magnetic creat de fire și dă o valoare corespunzătoare puterii vortexul magnetic.

În industria auto, senzorii Hall sunt integrați în diverse sisteme. De exemplu, în vehiculele electrice, aceste dispozitive monitorizează încărcarea bateriei. Poziția arborelui cotit, supapa de accelerație, viteza roții etc. - toate acestea și mulți alți parametri sunt determinați de senzorii Hall.

Senzori Hall liniari (analogici).

La astfel de senzori, tensiunea depinde direct de intensitatea câmpului magnetic. Cu alte cuvinte, cu cât senzorul este mai aproape de câmpul magnetic, cu atât este mai mare tensiunea de ieșire. Aceste tipuri de dispozitive nu au un declanșator Schmidt și un tranzistor de ieșire de comutare. Tensiunea din ele este preluată direct de la amplificatorul operațional.

Tensiunea de ieșire a senzorilor analogici cu efect Hall poate fi generată fie de un magnet permanent, fie de un magnet electric. Depinde și de grosimea plăcilor și de puterea curentului care trece prin această placă.

Logica dictează că tensiunea de ieșire a senzorului poate fi crescută la nesfârșit odată cu creșterea câmpului magnetic. De fapt nu este. Tensiunea de ieșire de la senzor va fi limitată de tensiunea de alimentare. Tensiunea de vârf de ieșire la nivelul senzorului se numește tensiune de saturație. Când acest vârf este atins, este inutil să continuați să creșteți densitatea fluxului magnetic.

De exemplu, clemele de curent funcționează pe acest principiu, cu ajutorul căruia tensiunea din conductor este măsurată fără contact cu firul în sine. Senzorii liniari Hall sunt utilizați și în dispozitivele care măsoară densitatea câmpului magnetic. Astfel de dispozitive sunt sigure de utilizat, deoarece nu necesită contact direct cu un element conductor.

Un exemplu de utilizare a unui element analogic

Figura de mai jos prezintă un circuit simplu al unui senzor care măsoară puterea curentului și funcționează pe principiul efectului Hall.

A - conductor; B - inel magnetic deschis; С – senzor Hall analog; D - amplificator de semnal

Un astfel de senzor de curent funcționează foarte simplu. Când se aplică curent unui conductor, se creează un câmp magnetic în jurul acestuia. Senzorul captează polaritatea acestui câmp și densitatea acestuia. În plus, în senzor se formează o tensiune corespunzătoare acestei valori, care este furnizată amplificatorului și apoi indicatorului.

Senzori digitali de hală

Dispozitivele analogice sunt declanșate în funcție de puterea câmpului magnetic. Cu cât este mai mare, cu atât mai multă tensiune va fi în senzor. De la introducerea electronicii în diferite dispozitive de control, senzorul de sală a dobândit elemente logice.

Element senzor digital Hall

Dispozitivul fie detectează prezența unui câmp magnetic, fie nu îl detectează. În primul caz, va fi o unitate logică, iar un semnal este trimis actuatorului sau unității de control. În al doilea caz (chiar și cu un câmp magnetic mare, dar care nu a atins pragul limită), dispozitivul nu înregistrează nimic, ceea ce se numește zero logic.

La rândul lor, dispozitivele digitale sunt de tip unipolar și bipolar. Să analizăm pe scurt care sunt diferențele lor.

Unipolar

În ceea ce privește variantele unipolare, acestea sunt declanșate atunci când apare un câmp magnetic cu o singură polaritate. Dacă aduceți un magnet cu polaritatea opusă senzorului, dispozitivul nu va reacționa deloc. Dezactivarea dispozitivului are loc atunci când puterea câmpului magnetic scade sau dispare cu totul.

Unitatea de măsură necesară este emisă de dispozitiv în momentul în care puterea câmpului magnetic este maximă. Până la atingerea acestui prag, dispozitivul va afișa o valoare de 0. Dacă inducția câmpului magnetic este mică, dispozitivul nu este capabil să-l fixeze, prin urmare, arată o valoare zero. Un alt factor care afectează precizia măsurătorilor efectuate de dispozitiv este distanța sa de câmpul magnetic.

Bipolar

În cazul modificării bipolare, dispozitivul este activat atunci când electromagnetul creează un pol specific și este dezactivat atunci când este aplicat polul opus. Dacă magnetul este îndepărtat în timp ce senzorul este pornit, dispozitivul nu se va opri.

Numirea lui HH în sistemul de aprindere al mașinii

Senzorii Hall sunt utilizați în sistemele de aprindere fără contact. În ele, acest element este instalat în locul glisorului întrerupător, care oprește înfășurarea primară a bobinei de aprindere. Figura de mai jos prezintă un exemplu de senzor Hall, care este utilizat în mașinile din familia VAZ.

A - Senzor Hall; B - magnet permanent; Cu o placă care acoperă efectul liber al magnetului

În sistemele de aprindere mai moderne, senzorul Hall este utilizat doar pentru a determina poziția arborelui cotit. Un astfel de senzor se numește senzor de poziție a arborelui cotit. Principiul funcționării acestuia este identic cu senzorul Hall clasic.

Numai pentru întreruperea înfășurării primare și distribuirea impulsului de înaltă tensiune este deja responsabilitatea unității de control electronic, care este programată pentru caracteristicile motorului. ECU este capabil să se adapteze la diferite moduri de funcționare ale unității de alimentare prin modificarea timpului de aprindere (în sistemele de contact și fără contact ale modelului vechi, această funcție este atribuită regulatorului de vid).

Aprindere cu senzor Hall

În sistemele de aprindere fără contact ale modelului vechi (sistemul de bord al unei astfel de mașini nu este echipat cu o unitate de control electronică), senzorul funcționează în următoarea secvență:

1. Arborele distribuitor se rotește (conectat la arborele cu came).
2. O placă fixată pe arbore se află între senzorul Hall și magnet.
3. Placa are fante.
4. Când placa se rotește și se formează un spațiu liber între magnet, se generează o tensiune în senzor datorită influenței câmpului magnetic.
5. Tensiunea de ieșire este furnizată comutatorului, care asigură comutarea între înfășurările bobinei de aprindere.
6. După ce înfășurarea primară este oprită, în înfășurarea secundară este generat un impuls de înaltă tensiune, care intră în distribuitor (distribuitor) și merge la o bujie specifică.

În ciuda schemei simple de funcționare, un sistem de aprindere fără contact trebuie reglat perfect, astfel încât în ​​fiecare lumânare să apară o scânteie la momentul potrivit. În caz contrar, motorul va funcționa instabil sau nu va porni deloc.

Beneficiile senzorului Hall auto

Odată cu introducerea elementelor electronice, în special în sistemele care necesită reglaj fin, inginerii au reușit să facă sistemele mai stabile în comparație cu omologii care sunt controlați de mecanici. Un exemplu în acest sens este sistemul de aprindere fără contact.

Senzorul cu efect Hall are câteva avantaje importante:

1. Este compact;
2. Poate fi instalat absolut în orice parte a mașinii și, în unele cazuri, chiar direct în mecanismul în sine (de exemplu, într-un distribuitor);
3. Nu există elemente mecanice în el, astfel încât contactele sale să nu ardă, ca, de exemplu, într-un întrerupător al sistemului de aprindere de contact;
4. Impulsurile electronice răspund mult mai eficient la modificările câmpului magnetic, indiferent de viteza de rotație a arborelui;
5. Pe lângă fiabilitate, dispozitivul oferă un semnal electric stabil în diferite moduri de funcționare a motorului.

Dar acest dispozitiv are și dezavantaje semnificative:

• Cel mai mare inamic al oricărui dispozitiv electromagnetic este interferența. Există o mulțime de ele în orice motor;
• În comparație cu un senzor electromagnetic convențional, acest dispozitiv va fi mult mai scump;
• Performanța sa este afectată de tipul de circuit electric.

Aplicații senzor Hall

După cum am spus, dispozitivele de principiu Hall sunt utilizate nu numai în mașini. Iată doar câteva dintre industriile în care este posibil sau necesar un senzor de efect Hall.

Aplicații senzor liniar

Senzorii de tip liniar se găsesc în:

• Dispozitive care determină puterea curentă într-un mod fără contact;
• Tahometre;
• Senzori de nivel al vibrațiilor;
• Senzori feromagnetici;
• Senzori care determină unghiul de rotație;
• Potențiometre fără contact;
• Motoare DC fără perii;
• Senzori de curgere a substanței de lucru;
• Detectoare care determină poziția mecanismelor de lucru.

Aplicarea senzorilor digitali

În ceea ce privește modelele digitale, acestea sunt utilizate în:

• Senzori care determină frecvența de rotație;
• Dispozitive de sincronizare;
• Senzori ai sistemului de aprindere în mașină;
• Senzori de poziție a elementelor mecanismelor de lucru;
• Contoare de impulsuri;
• Senzori care determină poziția supapelor;
• Dispozitive de blocare a ușilor;
• Contoare pentru consumul de substanță de lucru;
• Senzori de proximitate;
• Relee fără contact;
• În unele modele de imprimante, ca senzori care detectează prezența sau poziția hârtiei.

Ce defecțiuni pot exista?

Iată un tabel al defecțiunilor senzorului principal și al manifestărilor vizuale ale acestora:

Defectiune:	Cum se manifestă:
Senzorul este declanșat mai des decât arborele cotit parcurge un ciclu complet	Consumul de combustibil crește (în timp ce alte sisteme, cum ar fi combustibilul, funcționează corect)
Dispozitivul este declanșat de fiecare dată sau periodic se oprește complet	În timp ce mașina se mișcă, motorul se poate bloca, mașina se mișcă, puterea motorului scade, este imposibil să accelerați mașina mai repede de 60 km / h.
Defecțiune a senzorului Hall	La unele mașini străine de ultimă generație, maneta de viteză este blocată
Senzorul de poziție a arborelui cotit este rupt	Motorul nu poate fi pornit
Erori într-un sistem electric în care senzorul de hol este elementul principal	Pe tabloul de bord, lumina de eroare a sistemului de autodiagnostic al unei anumite unități, de exemplu, motorul la ralanti, se aprinde, dar dispare când motorul accelerează turația.

Se întâmplă adesea ca senzorul în sine să poată fi reparat, dar se simte ca fiind defect. Iată motivele pentru aceasta:

• Murdărie pe senzor;
• Fir rupt (unul sau mai multe);
• Umezeala a intrat în contacte;
• Scurtcircuit (datorită umezelii sau deteriorării izolației, firul de semnal este scurtcircuitat la masă);
• Încălcarea izolației cablurilor sau a ecranului;
• Senzorul nu este conectat corect (polaritatea este inversată);
• Probleme cu firele de înaltă tensiune;
• Încălcarea unității de control automat;
• Distanța dintre elementele senzorului și partea controlată este setată incorect.

Verificarea senzorului

Pentru a vă asigura că senzorul este defect, trebuie efectuată o verificare înainte de al înlocui. Cel mai simplu mod de a diagnostica o problemă - dacă problema este într-adevăr în senzor - este să rulați diagnostice pe osciloscop. Dispozitivul nu numai că detectează defecțiuni, dar indică și o defecțiune iminentă a dispozitivului.

Deoarece nu orice automobilist are posibilitatea de a efectua o astfel de procedură, există modalități mai accesibile de a diagnostica senzorul.

Diagnostic cu multimetru

În primul rând, multimetrul este setat pe modul de măsurare a curentului continuu (comutator pentru 20V). Procedura se efectuează în următoarea succesiune:

• Firul blindat este deconectat de la distribuitor. Este conectat la masă astfel încât, ca urmare a diagnosticării, să nu porniți accidental mașina;
• Contactul este activat (cheia este rotită până la capăt, dar nu porniți motorul);
• Conectorul este îndepărtat de la distribuitor;
• Contactul negativ al multimetrului este conectat la masa mașinii (caroserie);
• Conectorul senzorului are trei pini. Contactul pozitiv al multimetrului este conectat separat la fiecare dintre ele. Primul contact ar trebui să prezinte o valoare de 11,37 V (sau până la 12 V), al doilea ar trebui să apară și în regiunea de 12 V, iar al treilea ar trebui să fie 0.

Apoi, senzorul este verificat în funcțiune. Pentru a face acest lucru, trebuie să faceți următoarele:

• Din partea de intrare a firului, știfturi metalice (de exemplu, cuie mici) sunt introduse în conector, astfel încât să nu se atingă între ele. Una este introdusă în contactul central, iar cealaltă în firul negativ (de obicei alb);
• Conectorul alunecă peste senzor;
• Contactul se aprinde (dar nu pornim motorul);
• Fixăm contactul minus al testerului pe minus (fir alb), iar contactul plus la pinul central. Senzorul de lucru va da o citire de aproximativ 11,2V;
• Acum asistentul trebuie să maniveleze arborele cotit cu demarorul de mai multe ori. Citirea contorului va fluctua. Rețineți valorile minime și maxime. Bara inferioară nu trebuie să depășească 0,4 V, iar cea superioară nu trebuie să scadă sub 9 V. În acest caz, senzorul poate fi considerat reparabil.

Test de rezistență

Pentru a măsura rezistența, veți avea nevoie de un rezistor (1 kΩ), o lampă cu diode și fire. Un rezistor este lipit la piciorul becului, iar un fir este conectat la acesta. Al doilea fir este fixat pe al doilea picior al becului.

Verificarea se efectuează în următoarea succesiune:

• Scoateți capacul distribuitorului, deconectați blocul și contactele distribuitorului;
• Testerul este conectat la bornele 1 și 3. După activarea contactului, afișajul trebuie să afișeze o valoare cuprinsă între 10-12 volți;
• În același mod, un bec cu un rezistor este conectat la distribuitor. Dacă polaritatea este corectă, comanda se va aprinde;
• După aceea, firul de la al treilea terminal este conectat la al doilea. Apoi asistentul rotește motorul cu ajutorul demarorului;
• O lumină intermitentă indică un senzor de lucru. În caz contrar, trebuie înlocuit.

Crearea unui simulator Hall simulat

Această metodă vă permite să diagnosticați senzorul de hol în absența unei scântei. Banda cu contacte este deconectată de la distribuitor. Aprinderea este activată. Un fir mic conectează contactele de ieșire ale senzorului între ele. Acesta este un fel de simulator de senzori de sală care a creat impulsul. Dacă, în același timp, s-a format o scânteie pe cablul central, atunci senzorul este defect și trebuie înlocuit.

Depanare

Dacă doriți să reparați senzorul de hol cu ​​propriile mâini, trebuie mai întâi să achiziționați așa-numita componentă logică. Poate fi selectat în conformitate cu modelul și tipul senzorului.

Reparația în sine se efectuează după cum urmează:

• O gaură se face în centrul corpului cu un burghiu;
• Cu un cuțit clerical, firele componentei vechi sunt tăiate, după care sunt așezate caneluri pentru fire noi care vor fi conectate la circuit;
• Noua componentă este introdusă în carcasă și conectată la pinii vechi. Puteți verifica corectitudinea conexiunii utilizând o lampă cu diodă de control cu ​​un rezistor pe un singur contact. Fără influența magnetului, lumina ar trebui să se stingă. Dacă acest lucru nu se întâmplă, atunci trebuie să schimbați polaritatea;
• Contactele noi trebuie lipite pe blocul dispozitivului;
• Pentru a vă asigura că lucrarea este efectuată corect, ar trebui să diagnosticați noul senzor folosind metodele de mai sus;
• În cele din urmă, carcasa trebuie să fie sigilată. Pentru a face acest lucru, este mai bine să folosiți adeziv termorezistent, deoarece dispozitivul este adesea expus la temperaturi ridicate;
• Controlerul este asamblat în ordine inversă.

Cum să înlocuiți senzorul cu propriile mâini?

Nu orice pasionat de mașini are timp să repare manual senzorii. Le este mai ușor să cumpere una nouă și să o instaleze în locul celei vechi. Această procedură se efectuează după cum urmează:

• În primul rând, trebuie să scoateți terminalele din baterie;
• Distribuitorul este eliminat, blocul cu fire este deconectat;
• Capacul distribuitorului este îndepărtat;
• Înainte de a demonta complet dispozitivul, este important să ne amintim cum a fost amplasată supapa. Este necesar să combinați semnele de sincronizare și arborele cotit;
• Arborele distribuitorului este îndepărtat;
• Senzorul de sală în sine este deconectat;
• Un nou este instalat în locul senzorului vechi;
• Unitatea este asamblată în ordine inversă.

Senzorii de ultimă generație au o durată lungă de viață, deci nu este necesară înlocuirea frecventă a dispozitivului. Când întrețineți sistemul de aprindere, trebuie să acordați atenție și acestui dispozitiv de urmărire.

Video pe tema

În concluzie, o prezentare detaliată a dispozitivului și a principiului de funcționare a senzorului Hall într-o mașină:

Ce este un SENSOR HALL. Cum funcționează și cum este aranjat

Întrebări și răspunsuri:

Ce este un senzor Hall? Acesta este un dispozitiv care reacționează la apariția sau absența unui câmp magnetic. Senzorii optici au un principiu de funcționare similar, care reacționează la impactul unui fascicul de lumină asupra unei fotocelule.

Unde este utilizat senzorul de hol? În mașini, acest senzor este utilizat pentru a detecta viteza unei roți sau a unui arbore specific. De asemenea, acest senzor este instalat în acele sisteme în care este important să se determine poziția unui anumit arbore pentru sincronizarea diferitelor sisteme. Un exemplu în acest sens este arborele cotit și senzorul arborelui cu came.

Cum se verifică senzorul Hall? Există mai multe moduri de a verifica senzorul. De exemplu, atunci când există energie în sistemul de aprindere și bujiile nu emit o scânteie, la mașinile cu un distribuitor fără contact, capacul distribuitorului este îndepărtat și blocul de bujie este îndepărtat. Apoi, contactul mașinii este pornit și contactele 2 și 3 sunt închise. Sârma de înaltă tensiune trebuie păstrată aproape de sol. În acest moment, ar trebui să apară o scânteie. Dacă există o scânteie, dar nu există scânteie când senzorul este conectat, atunci acesta trebuie înlocuit. A doua modalitate este de a măsura tensiunea de ieșire a senzorului. În stare bună, acest indicator ar trebui să fie în intervalul 0.4 - 11V. A treia metodă este de a pune un analog de lucru cunoscut în locul vechiului senzor. Dacă sistemul funcționează, atunci problema se află în senzor.