Датчик Холла в автомобиле ✔ Что такое датчик Холла?

Современные автомобили напичканы электроникой — датчики, сенсоры, блоки управления, блоки слежения, индикаторы, цифровые табло, экраны и т.д. В этой статье мы разберемся с одним из немаловажных датчиков автомобиля – датчиком холла.

Что такое датчик холла в автомобиле

Датчик холла автомобиля выполняет очень важную роль – участвует в старте двигателя. Датчик холла необходим для считывания показаний распределительного вала двигателя, чтобы определять его вращение. Другими словами, этот сенсор считывает количество зубцов распредвала и отправляет электрические сигналы в электронный блок управления (ЭБУ) автомобиля. ЭБУ по показаниям датчика холла определяет исправность системы зажигания и старта – работает ли стартер и вращается ли коленчатый вал.
Устанавливается датчик холла непосредственно напротив зубцов вала на расстоянии не более 1см.

Выходом с датчика холла является напряжение 5В или 12В – тот уровень, который ЭБУ автомобиля сможет распознать. У каждого автомобиля это напряжение разное, и для взаимозаменяемости датчиков с одной машины на другую потребуется лишь дополнительно установить в электрическую схему резистор. Схема подключения дополнительного резистора показана на рисунке ниже.

Как диагностировать неисправность датчика холла в машине

Основной симптом при неисправности ДХ – нестабильный запуск двигателя. Двигатель может заводиться без проблем практически всегда, а может не заводиться по 15 минут, как бы водитель ни крутил ключ зажигания. Датчик холла может проявлять неисправность в совершенно разных условиях – на горячую, на холодную, в дождь, в снег, в абсолютно сухую погоду, неважно. Двигатель может с первого раза завестись, а при повторном запуске – нет.

Стоит отметить, что современные ЭБУ сами могут диагностировать неисправность ДХ, причем производят это в автоматическом режиме. В случае обнаружения ошибки в сигнале ДХ, машина подсветит значок Check Engine на приборной панели, и выдаст ошибку в CAN-шину для возможности ее считывания на СТО.

Кстати, датчики холла от автомобилей ВАЗ подходят практически ко всем двигателям иномарок. Имеет артикулы А473.407529.002, 2108-3706800,16.3855, 1112.3855. Основная доработка – изменение напряжения путем добавления резистора, как описано выше.

Что такое датчик холла и его электрические принципы функционирования рассказываются в следующем видео:

принцип работы, как проверить своими руками, применение

Электромагнитное устройство, именуемое датчиком Холла (далее ДХ), применяется во многих приборах и механизмах. Но наибольшее применение ему нашлось в автомобилестроении. Практически во всех моделях отечественного автопрома (ВАЗ 2106, 2107, 2108 и т.д.) бесконтактная система зажигания для бензинового двигателя управляется этим датчиком. Соответственно, при его выходе из строя возникают серьезные проблемы с работой двигателя. Чтобы не ошибиться при диагностике, необходимо понимать принцип работы датчика, знать его конструкцию и методы тестирования.

Кратко о принципе работы

В основу принципа действия датчика зажигания положен эффект Холла, получивший свое название в честь американского физика, открывшего это явление в 1879 году. Подав постоянное напряжение на края прямоугольной пластины (А и В на рис. 1) и поместив ее в магнитное поле, Эдвин Холл обнаружил разность потенциалов на двух других краях (С и D).

Рис .1. Демонстрация эффекта Холла

В соответствии с законами электродинамики, сила Лоренца воздействует на носители заряда, что и приводит к разности потенциалов. Величина напряжения U_холла довольно мала, в пределах от 10 мкВ до 100 мВ, она зависит как от силы тока, так и напряженности электромагнитного поля.

До середины прошлого века открытие не находило серьезного технического применения, пока не было налажено производство полупроводниковых элементов на основе кремния, сверхчистого германия, арсенида индия и т.д., обладающих необходимыми свойствами. Это открыло возможности для производства малогабаритных датчиков, позволяющих измерять как напряженность поля, так и силу тока, идущего по проводнику.

Типы и сфера применения

Несмотря на разнообразие элементов, применяющих эффект Холла, условно их можно разделить на два вида:

• Аналоговые, использующие принцип преобразования магнитной индукции в напряжение. То есть, полярность, и величина напряжения напрямую зависят от характеристик магнитного поля. На текущий момент этот тип приборов, в основном, применяется в измерительной технике (например, в качестве, датчиков тока, вибрации, угла поворота).
  Датчики тока, использующие эффект Холла, могут измерять как переменный, так и постоянный ток
• Цифровые. В отличие от предыдущего типа датчик имеет всего два устойчивых положения, сигнализирующих о наличии или отсутствии магнитного поля. То есть, срабатывание происходит в том случае, когда интенсивность магнитного поля достигла определенной величины. Именно этот тип устройств применяется в автомобильной технике в качестве датчика скорости, фазы, положения распределительного, а также коленчатого вала и т.д.

Следует отметить, что цифровой тип включает в себя следующие подвиды:

• униполярный – срабатывание происходит при определенной силе поля, и после ее снижения датчик переходит в изначальное состояние;
• биполярный – данный тип реагирует на полярность магнитного поля, то есть один полюс производит включение прибора, а противоположный – выключение.

Внешний вид цифрового датчика Холла

Как правило, большинство датчиков представляет собой компонент с тремя выводами, на два из которых подается двух- или однополярное питание, а третий является сигнальным.

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 U_ДТ, которое поступает на усилитель и далее на индикатор.
https://www.youtube.com/watch?v=fmLs9WsKx3I

Назначение ДХ в системе зажигания автомобиля

Разобравшись с принципом действия элемента Холла, рассмотрим, как используется данный датчик в системе бесконтактного зажигания линейки автомобилей ВАЗ. Для этого обратимся к рисунку 5.

Рис. 5. Принцип устройства СБЗ

Обозначения:

• А – датчик.
• B – магнит.
• С – пластина из магнитопроводящего материала (количество выступов соответствует числу цилиндров).

Алгоритм работы такой схемы выгладит следующим образом:

• При вращении вала прерывателя-распределителя (движущемуся синхронно коленвалу) один из выступов магнитопроводящей пластины занимает позицию между датчиком и магнитом.
• В результате этого действия изменяется напряженность магнитного поля, что вызывает срабатывание ДХ. Он посылает электрический импульс коммутатору, управляющему катушкой зажигания.
• В Катушке генерируется напряжение, необходимое для формирования искры.

Казалось бы, ничего сложного, но искра должна появиться именно в определенный момент. Если она сформируется раньше или позже, это вызовет сбой в работе двигателя, вплоть до его полной остановки.

Внешний вид датчика Холла для СБЗ ВАЗ 2110

Проявление неисправности и возможные причины

Нарушения в работе ДХ можно обнаружить по следующим косвенным признакам:

• Происходит резкое увеличение потребления топлива. Это связано с тем, что впрыск топливно-воздушной смеси производится более одного раза за один цикл вращения коленвала.
• Проявление нестабильной работы двигателя. Автомобиль может начать «дергаться», происходит резкое замедление. В некоторых случаях не удается развить скорость более 50-60 км.ч. Двигатель «глохнет» в процессе работы.
• Иногда выход из строя датчика может привести к фиксации коробки передач, без возможности ее переключения (в некоторых моделях импортных авто). Для исправления ситуации требуется перезапуск мотора. При регулярных подобных случаях можно уверенно констатировать выход из строят ДП.
• Нередко поломка может проявиться в виде исчезновения искры зажигания, что, соответственно, повлечет за собой невозможность запуска мотора.
• В системе самодиагностики могут наблюдаться регулярные сбои, например, загореться индикатор проверки двигателя, когда он на холостом ходу, а при повышении оборотов лампочка гаснет.

Совсем не обязательно, что перечисленные факторы вызваны выходом из строя ДП. Высока вероятность того, неисправность вызвана другими причинами, а именно:

• попаданием мусора или других посторонних предметов на корпус ДП;
• произошел обрыв сигнального провода;
• в разъем ДП попала вода;
• сигнальный провод замкнулся с «массой» или бортовой сетью;
• порвалась экранирующая оболочка на всем жгуте или отдельных проводах;
• повреждение проводов, подающих питание к ДП;
• перепутана полярность напряжения, поступающего на датчик;
• проблемы с высоковольтной цепью системы зажигания;
• проблемы с блоком управления;
• неправильно выставлен зазор между ДП и магнитопроводящей пластиной;
• возможно, причина кроется в высокой амплитуде торцевого биения шестеренки распределительного вала.

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:

• 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.

2. 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

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

3. 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.

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.

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.

Датчик Холла, виды, устройство и принцип работы.

Датчик Холла — это датчик магнитного поля, на двигателе он фиксирует магнитные импульсы от сопряженного с ним устройства (трамблёр, распредвал) и на основе его показаний распределяется искра по цилиндрам.

Современный автомобиль может похвастаться наличием нескольких десятков датчиков. Есть датчики, контролирующие количество топлива, есть датчики, проверяющие давление в двигателе, но самым незаменимым является датчик Холла.

Впервые он был применен при строительстве автомобилей еще более 70 лет назад, и с тех пор достойной альтернативы ему не нашлось. Он продолжает использоваться, и каждый из автомобилистов наслышан о его существовании.

Что представляет собой датчик Холла и для чего он нужен в автомобиле.

Данный датчик единственный в автомобиле, который имеет собственное имя. Он назван в честь известного американского физика Эдвина Холла, который открыл особенности поведения полупроводника в магнитном поле. В техническом плане датчик Холла представляет собой простейшее магнитоэлектрическое устройство. Фактически это датчик, который фиксирует наличие магнитного поля. Принцип его действия достаточно прост, и в нем вполне можно разобраться.

Конструктивно, работает это следующим образом. Плоский проводник под напряжением помещается в магнитное поле. Под действием магнитного поля, ток смещается в одному краю проводника, таким образом возникает разница потенциалов.

В автомобиле, датчик Холла работает как обычный ключ (размыкатель и замыкатель). Магнит вращается в трамблере машины, и влияет на датчик, закрепленный стационарно. Когда датчик «чувствует» магнитное поле трамблера, он подает импульс, который вызывает искру зажигания.

Собственно, данный датчик – один из основных элементов системы зажигания автомобили. Он присутствует в любой машине вне зависимости от ее стоимости. Кроме того, он может быть использован в цифровых спидометрах и тахометрах, проверять скорость вращения передаточных колес и контролировать работу антиблокировочной системы автомобиля.

Также стоит отметить тот факт, что датчик Холла очень надежен. Сам по себе он может работать долгие годы, и чаще всего, поломка происходит из-за физического воздействия или чрезмерного загрязнения датчика. Достаточно часто, датчик Холла специально устанавливают таким образом, чтобы его можно было быстро снять и заметить. Исключение составляют лишь устройства, которые контролируют работу сложных систем автомобиля.

Виды современных датчиков Холла.

Техническая революция коснулась даже консервативного датчика Холла. Благодаря применению современных полупроводниковых материалов, устройство стало намного меньше, компактнее и надежней. В настоящее время различают аналоговые и цифровые датчики Холла.

• Аналоговый датчик. Данное устройство с полным правом можно считать классическим, так как именно оно появилось первым. Принцип работы устройства следующий – индукция магнитного поля преобразуется в напряжение в зависимости от силы поля. Чем сильнее магнитное поле – тем больше будет напряжение. Кроме того, имеет значение расстояние, на котором находится магнит, излучающей поле. В настоящее время подобные датчики практически не используются в автомобилях, так как имеют значительные размеры и устаревшую конструкцию.
• Цифровые датчики. Работает лишь в двух положениях (магнитное поле зафиксировано и не зафиксировано). Индукция достигается лишь в том случае, если магнитное поле превысило определённое значение. Если индукция слишком слабая, то датчик попросту не сработает. Самый распространённый тип датчика, повсеместно используется в автомобильной промышленности. В свою очередь, цифровые датчики подразделяются на униполярные и биполярные. Униполярные датчики срабатывают при нарастании магнитного поля, и выключаются, когда сила магнитного поля ослабевает. В свою очередь, биполярные датчики реагируют не на силу магнитной индукции, а на полярность. Говоря проще одна полярность включает датчик, а другая выключает его. Также, стоит отметить тот факт, что цифровой датчик Холла имеет сложную конструкцию. Используется полупроводниковый монолитный кристалл, который в случае повреждения не подлежит ремонту

Как проверить работоспособность датчика Холла?

Существует несколько способов проверки данного датчика. Каждый из них может быть использован в тех или иных обстоятельствах, и имеет право на существование.

• Проверка с помощью тестера. Необходимо взять любой цифровой тестер, установить его в режим вольтметра, и померять напряжение на датчике Холла. Правильно работающий датчик будет показывать напряжение от 0,2 и до 3 Вольт. Если напряжение отсутствует вовсе или выше трех Вольт, то датчик вышел из строя и нуждается в срочной замене.
• Проверка с помощью аналогично работающего устройства. Вместо датчика Холла, работоспособность которого необходимо проверить, можно подключить аналогично работающее устройство. Создать устройство, использующее в работе эффект Холла не сложно. Необходим небольшой кусок провода и колодка с распределителем. Естественно, автомобиль не может использовать такую конструкцию в течение долгого времени, но для однократной проверки этого более чем достаточно. Такая несложная проверка покажет, кроется проблема в датчике, или дело совсем не в нем.
• Проверка с помощью нового датчика Холла. Можно установить изначально исправный датчик Холла, и таким образом решить проблему с диагностикой неисправности.

Это достаточно затратный вид ремонта, но в случае если неисправность крылась именно в датчике, это сразу решит проблему с установкой и заменой.

Устройство, принцип работы датчика Холла, его применение в автомобиле

Сегодня роль электроники в автомобилестроении трудно переоценить. Автоматика оперативно контролирует и управляет всеми агрегатами современного автомобиля, обеспечивая их максимальную эффективность при высокой надёжности.

Но это возможно только при наличии достаточного количества датчиков, сообщающих электронному блоку управления множество различных параметров для выработки управляющих сигналов.

Одно из таких устройств в современном двигателе – датчик Холла. Принцип его функционирования основан на эффекте отклонения электронов в проводнике под воздействием силы Лоренса, возникающей при взаимодействии магнитного поля с движущимися заряженными частицами.

Если через две стороны плоского прямоугольного проводника помещённого плоскостью перпендикулярно силовым магнитным линиям пропускать электрический ток, то в результате их взаимодействия с электронами на двух других сторонах прямоугольника появляется электрический потенциал.

Причём сторона, куда отклоняются электроны, зависит от направления силовых магнитных линий. В результате этого эффекта создаётся плюсовой и минусовой полюс выходного потенциала.

Величина его небольшая – до 100 милливольт, и зависит от силы протекающего тока и напряжённости поля. Но этого вполне достаточно для того, чтоб электронная схема смогла его зарегистрировать.

Добавление к чувствительному элементу полупроводниковой схемы позволило создать компактный прибор, свободный от недостатков контактного прерывателя, создающего так называемый «дребезг» во время замыкания или размыкания. Благодаря сравнительно низкой цене при небольших размерах датчики Холла применяются весьма широко.

Например, для бесконтактного измерения тока, индикации или измерения уровня магнитного поля, а также в ноутбуках либо телефонах-раскладушках для отключения питания при закрывании крышки.

В автомобилестроении датчики Холла используются преимущественно для определения положения коленчатого вала, при котором следует подавать высоковольтный импульс создающий разряд на свече зажигания.

РАЗНОВИДНОСТИ ДАТЧИКОВ ХОЛЛА

По типу исполнения датчики бывают:

• аналоговыми;
• дискретными.

Первый тип просто генерирует двухполярный потенциал, пропорциональный напряженности и направлению магнитного поля, либо однополярный, показывая лишь его абсолютное значение. Подобные аналоговые приборы используют как измерительные.

Дискретные (цифровые) датчики разделяются на однополярные, включающиеся или выключающиеся при наличии либо отсутствии магнитного поля, и биполярные, реагирующие включением на один полюс, и выключением на другой полюс магнита.

Как правило, автомобильный датчик Холла состоит из постоянного магнита, находящегося на определённом расстоянии от чувствительного элемента, и микросхемы, усиливающей сигнал с него. Ротор из ферромагнетика (сталь, железо), своими лопастями периодически перекрывают магнитное поле между магнитом и чувствительным элементом.

Если поле не перекрыто ротором, микросхема генерирует сигнал единицы, близкий по напряжению к питающему уровню бортовой сети. Когда лопасть ротора перекрывает магнитное поле, сигнал на выходе микросхемы близок к нулю.

В системах зажигания, используются цифровые датчики с высокой стабильностью включения, непосредственно коммутирующие напряжение питания. По сравнению с обыкновенными контактными прерывателями датчики Холла характеризуются повышенной чувствительностью к электромагнитным помехам, что устраняется помещением их в магнитный экран из магнитомягкого материала (пермаллоя).

Электронная схема также несколько снижает его надёжность. Но всё это окупается высочайшей стабильностью срабатывания, а значит момента зажигания и возможностью качественной его регулировки.

КАК БЫСТРО ПРОВЕРИТЬ ДАТЧИК ХОЛЛА

Иногда в процессе эксплуатации возникают неисправности, требующие проверки работоспособности датчика Холла. Вот типовые признаки подобных дефектов:

• мотор плохо запускается, вообще не заводится или самопроизвольно глохнет;
• обороты коленчатого вала нестабильны, заметны рывки при работе.

Способов проверки существует несколько:

1. Простейший – заменить на заведомо исправный прибор. Не слишком эон дорог, чтобы было накладно всегда при себе иметь запасной.

2. Мультиметром в режиме вольтметра. Датчик при этом должен быть стандартно подключен к массе (клемма «-» аккумулятора) и клемме «+» аккумулятора. Для проверки подключают щупы вольтметра к общему проводу и сигнальному контакту датчика.

Перекрывая зазор датчика куском железной или стальной пластины, например, лезвием ножа наблюдаем за показаниями вольтметра. При отсутствии пластины напряжение должно быть равно примерно 0,4 В, при наличии – 11 В.

Более сложные способы проверки для любителей не подходят , посему они здесь не приводятся, а для специалистов подобные описания излишни.

  *  *  *

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Зачем нужен датчик Холла, в каких устройствах он стоит

Перечень возможных причины поломки датчика Холла. Способы диагностики сенсора. Инструкция по замене неисправного компонента.

Что такое датчик Холла и как он работает

Датчик Холла (он же датчик положения распредвала) является одним из главных элементов трамблера (прерывателя-распределителя). Он находится рядом с валом трамблера, на котором крепится магнитопроводящая пластина, похожая на корону. В пластине столько же прорезей, сколько цилиндров в двигателе. Также внутри датчика находится постоянный магнит.

Принцип работы датчика Холла следующий: когда вал вращается, металлические лопасти поочередно проходят через прорезь в датчике. В результате этого вырабатывается импульсное напряжение, которое через коммутатор попадает в катушку зажигания и, преобразуясь в высокое напряжение, подается на свечи зажигания.

Датчик Холла имеет три клеммы:

• одна соединяется с “массой”,
• ко второй подходит плюс с напряжением около 6 В,
• с третьей клеммы уходит преобразованный импульсный сигнал на коммутатор.

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.

Датчики Холла: принцип работы, типы, применение, как проверить

Электромагнитное устройство, именуемое датчиком Холла (далее ДХ), применяется во многих приборах и механизмах. Но наибольшее применение ему нашлось в автомобилестроении. Практически во всех моделях отечественного автопрома (ВАЗ 2106, 2107, 2108 и т.д.) бесконтактная система зажигания для бензинового двигателя управляется этим датчиком. Соответственно, при его выходе из строя возникают серьезные проблемы с работой двигателя. Чтобы не ошибиться при диагностике, необходимо понимать принцип работы датчика, знать его конструкцию и методы тестирования.

Датчик Холла — что это такое в автомобиле?

Прибор заменяет собой контакты, используется для контроля величины напряжения. Благодаря ему при перегрузках в бортовой сети происходит деактивация двигательной системы. При перегреве контроллера включается температурная защита. Металлический экран датчика имеет прорези, на которых формируется магнитное поле. Благодаря этому в пластине появляется напряжение. Из-за того, что прорези чередуются, оно является пониженным.

Поломка прибора приводит к возникновению неисправностей инжектора.

Признаки неисправности датчика Холла

Неисправности у датчика Холла проявляются по-разному. Даже опытный мастер не всегда сразу выявит причину неполадок двигателя.

Вот несколько самых распространенных симптомов:

1. Мотор плохо заводится или не запускается вообще.
2. На холостом ходу в работе двигателя появляются перебои и рывки.
3. Машина может дергаться при движении на повышенных оборотах.
4. Силовой агрегат глохнет во время движения.

При появлении одного из этих признаков, необходимо в первую очередь проверить исправность датчика Холла.

Также не стоит исключать из вида и другие неисправности системы зажигания, встречающиеся в автомобилях.

ЗАМЕНА ДАТЧИКОВ ХОЛЛА И ИХ ТИПЫ:

СУЩЕСТВУЕТ НЕСКОЛЬКО ТИПОВ ДАТЧИКОВ ХОЛЛА:

• индукционные датчики,
• датчик эффекта Холла (магнитный принцип действия),
• оптические датчики
• и другие.

В автомобильной промышленности магнитные датчики и оптические датчики используются в старых автомобилях. У них долгий срок службы, но со временем они пачкаются и не работают должным образом, поэтому им необходима диагностика и чистка.

ЗАМЕНА ДАТЧИКА ХОЛЛА

Замена датчика коленвала не составляет труда. Сначала вам нужно найти его. Чаще всего располагается вокруг цепи (ремня) автомобиля. Датчик Холла крепится одним болтом (на некоторых Мерседесах у него есть пластина с двумя болтами). Это гарантирует, что вы найдете правильный датчик. Взгляните на изображения снизу, чтобы лучше понять, как это выглядит. Он легко разбирается, есть розетка для отключения и откручивания болта.

Датчики автомобиля в большинстве случаев нуждаются только в чистке.

Подключение больших электронагрузок

На выходе мощность датчика Холла очень низкая (10–20 мА), вследствие этого он напрямую контролировать высокие электронагрузки не может. Проблему решают достаточно просто: подключение делают с добавлением к устройству NPN-транзистора, через него стекает ток к выходу. Указанная деталь выступает приемником, когда она насыщенная, то активируется как переключатель. Транзистор заземляет выходной контакт, таким образом, замыкая его при повышении плотности потока выставленных значений для «вкл.».

Есть различные конфигурации транзисторного переключателя, но главное – устройством обеспечивается 2-тактный выход, позволяющий потреблять нужный ток для контроля больших нагрузок.

Фотогалерея

 Загрузка …

Как проверить датчик Холла

Простой способ проверки датчика положения распредвала (Холла) показан на следующем видео.

Существует несколько способов, позволяющих проверить исправность датчика Холла. Каждый автомобилист может выбрать для себя наиболее подходящий вариант:

1. Взять для проверки рабочий датчик у соседа или на автомобильной разборке и установить его вместо “родного”. Если проблемы двигателя исчезнут, значит, придется покупать новую деталь.
2. При помощи тестера можно измерить напряжение на выходе датчика. В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В.
3. Можно создать имитацию датчика Холла. Для этого с трамблера снимают трехштекерную колодку. Затем включают зажигание и отрезком провода соединяют выходы 3 и 6 коммутатора. Появление искры свидетельствует о выходе датчика из строя.

Если в результате проверки обнаружится, что датчик Холла неисправен, тогда его необходимо заменить на новый.

СИМПТОМЫ ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ ДАТЧИКА ХОЛЛА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

Перечислим некоторые из наиболее характерных симптомов сломанного, поврежденного, загрязненного датчика коленчатого вала:

• Неправильная работа одного из цилиндров
• Не выходит запустить двигатель автомобиля
• Звдержка после нажатия педали газа
• Вибрация двигателя
• Сигнальная лампа на приборной панели

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.

Какие функции выполняет в смартфоне

Когда человек подносит смартфон близко к уху, экран телефона гаснет для предотвращения случайных нажатий. Как это удалось реализовать разработчикам? При помощи цифрового датчика приближения, основанного на эффекте Холла.

Роль датчика в системе СЗ

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.

Датчик холла схема

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.

Применение аналоговых датчиков Холла

Аналоговые датчики с эффектом Холла используются для:

• Измерение постоянного тока в токоизмерительных клещах (также известных как Tong Testers).
• Определение скорости вращения колеса для антиблокировочной тормозной системы (ABS).
• Устройства управления двигателем для защиты и индикации.
• Чувствуя наличие питания.
• Зондирование движения.
• Чувствуя скорость потока.
• Датчик давления в мембранном манометре.
• Ощущение вибрации.
• Обнаружение черного металла в детекторах черного металла.
• Регулирование напряжения

Видео «Последствия неправильной установки датчика Холла»

Пользователь Дядя Саша рассказал, к чему может привести неверный монтаж устройства и дал рекомендации по устранению такой проблемы.

Как на Алиэкспресс найти и заказать нужные датчики по сходной цене и бесплатной доставкой

1. 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.

2. Далее нужно заполнить адрес доставки. Делается это в своем профиле и обязательно латинскими символами.

3. Слева, возле графы «Категории», нажимаем на ссылку «Смотреть все».

4. Выбираем категорию «Автомобили и мотоциклы».

5. Затем нажимаем на ссылку «Запчасти для авто».

6. В левой части страницы выбираем категорию «Датчики».

7. В поисковой строке вводим название требуемого датчика, к примеру датчик скорости.

8. Ставим галочку напротив бесплатной доставки.

9. Выбираем сортировку результатов по рейтингу продавца.

10. Переходим на страницу описания товара, где выбираем количество, размер и цвет.

11. Нажимаем на ссылку «Купить сейчас».

12. Производим оплату заказа.

Ремонт

В ремонте датчиков Холла смысла нет, так как затраты на это превысят его стоимость, которая в границах 3–5$.

Если ради интереса кто-то захочет заняться починкой, то это можно попробовать сделать для автомобильных изделий, но ремонт будет касаться не самой сердцевины сенсора, а «фишки» и кабеля: часто сгорает конденсатор, его и провода можно перепаять. Причина неисправности может крыться в закисших контактах, их зачищают.

Датчик Холла | Виды, принцип работы, как проверить

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.

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.

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.

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.

[quads id=1]

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.

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.

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)

Заключение

Чем же так хороши датчики Холла? Если соблюдать нормальные рабочие значения напряжения и тока, то теоретически датчика хватит на бесконечное число включений-выключений. Они не имеют электромеханического контакта, который бы изнашивался, в отличие от геркона  и электромагнитного реле. В настоящее время они уже почти полностью заменили герконы.

Приобрести датчик эффектов Холла тут.

признаки неисправности и порядок действий

Датчики есть в разных системах автомобилей и созданы они для того, чтобы сообщать электронной системе управления двигателем об изменении параметров работы.

В системе зажигания тоже присутствует чувствительный элемент, называемый датчиком Холла.

Для чего нужен

Датчик Холла применяется для определения углового положения коленчатого и распределительного валов двигателя. Встречается это устройство в таких автомобилях как AUDI, Volkswagen Golf и Passat, BMW, Suzuki, Opel, оснащённых бесконтактной системой зажигания.

В устаревшей контактной системе зажигания этот элемент применяется в качестве составной части трамблера (распределителя зажигания).

То есть, такая деталь есть в любом современном автомобиле, включая и многие проверенные годами модели, например, ВАЗ («2108», «2109», «1111») и  ГАЗ-24-10. В соответствии с показаниями этого прибора подаётся ток на свечи зажигания в цилиндрах.

Как работает

Принцип работы датчика Холла основан на эффекте увеличения напряжения в поперечном сечении проводника, помещённого в магнитное поле. В момент зажигания изменяется электродвижущая сила, что заставляет датчик-распределитель посылать сигналы на коммутатор и свечи зажигания.

Современный датчик Холла представляет собой устройство, улавливающее изменение магнитного поля при вращении распределительного вала. Для того, чтобы сенсор сработал, нужно определённое значение магнитной индукции. В таком виде как сейчас это устройство существует с 1980-х годов. В российской технике импульсный датчик применяется начиная с ВАЗ-2105.

Каким образом это происходит? На валу прерывателя-распределителя установлена специальная пластинка, имеющая вид короны. Особенность пластины – наличие прорезей (обычно их количество совпадает  с числом цилиндров в двигателе). В самом датчике распредвала установлен постоянный магнит.

В начале вращения  распределительного вала металлические лопатки  пересекают пространство около датчика, что порождает импульс тока, направленного к катушке зажигания, где оно преобразуется в более высокое и вызывает искрообразование на свечах, которые поджигают топливовоздушную смесь. С ростом числа оборотов распредвала растёт и частота импульсов от датчика, это обеспечивает соблюдение нормального цикла работы ДВС.

Явление, описанное выше, было открыто физиком Эдвином Холлом задолго до появления серийных автомобилей, но успешно применяется в автомобилестроении и сейчас. Это очень надёжная деталь, которая выходит из строя обычно из-за накопления на нём пыли и грязи.

Датчик положения распредвала имеет три контакта, один из которых связан с «массой», второй соединён с плюсовым проводом АКБ, а третий — с коммутатором системы зажигания.

Признаки неисправности датчика Холла

На неисправность датчика распределителя зажигания обычно указывают такие признаки:

• двигатель заводится дольше обычного либо совсем не заводится;
• резко изменяется число оборотов коленчатого вала, мотор работает рывками, в том числе и на холостом ходу;
• двигатель самопроизвольно останавливается, глохнет.

Как проверить

Есть несколько способов проверки датчика Холла, основанных на принципе его работы и доступных для применения в условиях личного гаража.

Видео — проверка системы зажигания с датчиком Холла:

Во-первых, можно взять полностью исправный прибор с другого автомобиля и поставить в свой. Если мотор после этого работает лучше, методом исключения можно предположить, что ваш датчик Холла неисправен.

Во-вторых, можно снять датчик с машины и подключить к нему мультиметр таким образом, чтобы плюсовой контакт тестера был подключён к сигнальному выходу датчика, а минусовой – к общему. Диапазон измерения напряжения задаётся в пределах  12 вольт. У исправного датчика тестер покажет значение не более 11 вольт.

Третий способ наиболее достоверен и выполняется при помощи самодельного индикатора напряжения из светодиода и последовательно соединенного резистора на 1 кОм, который подключается на место датчика Холла, имитируя его работу.

Можно сделать ещё проще: снять колодку проводов с датчика, включить зажигание и соединить между собой третий и шестой выходы. Если в результате появилась искра, то  устройство неисправно.

Как быть, если под рукой не оказалось мультиметра? Можно проверить прибор, применив следующий алгоритм действий:

1. Снимите жгут проводов трамблера.
2. Возьмите старый компьютерный вентилятор из системного блока (кулер процессора).
3. У кулера есть два провода белый и красный). Подсоедините их к колодке датчика в трамблере. Если всё хорошо, при включении зажигания вентилятор будет крутиться.  Этот метод аналогичен способу проверки датчика зажигания при помощи светодиода, о котором говорилось выше.  Такая проверка может указать на другие уязвимости системы зажигания, помимо распределителя.

Видео — как проверить датчик Холла с помощью компьютерного вентилятора:

На автомобилях серии ВАЗ при отсутствии каких-либо приборов можно поступить иначе. Достаньте одну из свечей зажигания и положите её на мотор. Включите зажигание и проверьте есть ли ток на катушке. Отсоедините центральный провод распределителя зажигания и подведите его к главному тормозному цилиндру между патрубками тормозов.

Далее отдельно взятым куском провода соедините центральный контакт трамблера с минусовой клеммой автомобильного аккумулятора. Если при этом видна искра между тормозным цилиндром и подведённым к нему проводом распределителя, значит, датчик Холла отслужил свой срок.

Самостоятельная замена датчика

При замене датчика зажигания алгоритм действий может отличаться в зависимости от того, на каком автомобиле выполняется операция. Для примера мы разберём ситуацию с выходом из строя датчика Холла на  ВАЗ-2108.

Для того, чтобы добраться до вышедшего из строя элемента, понадобятся плоская и крестовидная отвёртки, а также пассатижи. С помощью этого простого набора инструментов нужно снять с автомобиля распределитель зажигания, внутри которого расположен датчик Холла. Пошаговый алгоритм выглядит так:

• отсоединяется минусовой провод аккумулятора;
• снимаются высоковольтные провода с крышки распределителя зажигания;
• отсоедините шланг вакуум-корректора;
• снимите трамблер, открутив удерживающие его гайки.
• выставьте метку газораспределительного механизма относительно положения коленчатого вала;
• разберите трамблер, вытащите из него вал;
• снимите с трамблера клеммы датчика Холла и сам датчик.

Как искать неисправности в системе зажигания

При проверке датчика Холла и других компонентов системы зажигания на исправность нужно чётко представлять последовательность своих действий и их возможные результаты. Главное помнить одно важнейшее правило: неисправности нужно искать по цепочке от аккумулятора и до катушки зажигания.

Видео — устройство, позволяющее проверить работу датчика Холла:

Первым делом проверяются аккумуляторная батарея и генератор, для чего подойдёт стандартный мультиметр. Затем нужно посмотреть в каком состоянии находятся предохранители в центральном коммутаторе, уделив особое внимание тем, которые носят номера 13, 21, 25, 27, 28 и 32.

Потом сделайте визуальный осмотр проводов и их соединений, контактов, разъёмов, штекеров.

В процессе этой работы большинство неисправностей может устранить даже автомобилист, не имеющий ни малейших навыков механика. В последнюю очередь проверяются датчик Холла и катушка зажигания.

Если разрядился аккумулятор в машине что делать в первую очередь и на что следует обратить внимание.

Когда заметили грыжу на шине можно ли продолжать ездить в этом случае.

Зачем нужен лонжерон в автомобиле https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/to-i-remont/lonzheron-avtomobilya.html  и почему его повреждение очень опасно.

Видео — как проверить датчик Холла:

Датчики Холла

в автомобильной промышленности — подходят для различных параметров.

Датчики Холла

обнаруживают разность напряжений, возникающую при приложении магнитного поля к полупроводнику перпендикулярно направлению потока электрического тока. Поскольку это напряжение Холла прямо пропорционально силе магнитного поля, датчики вместе с постоянным магнитом могут косвенно измерять множество переменных, например вращение, скорость, расстояние, давление, угол и уровень заполнения.Поскольку датчик измеряет силу магнитного поля вокруг проводника при постоянном протекании тока, он также может измерять ток бесконтактно. Точно так же он также бесконтактно определяет другие параметры, что означает, что он работает без какого-либо износа и, следовательно, надежно обеспечивает точные измерения даже при длительной эксплуатации. В качестве переключателей часто используются простые датчики Холла, например в замках ремней безопасности, дворниках или системах переключения двигателей. В этом контексте пороговое значение напряженности магнитного поля сохраняется в датчике.Если обнаруженное значение достигает этого порога, состояние переключения датчика изменяется. Например, MLX92241 компании Melexis со встроенными блокировочными конденсаторами делает возможным локальную безплатную конструкцию при работе непосредственно с жгутом кабелей, например для определения пристегнутого ремня безопасности. Его память EEPROM может хранить заданные заказчиком пороговые значения для точек переключения, выходной полярности, тока отключения и коэффициента температурной компенсации для магнитного материала. Программируемый отрицательный температурный коэффициент может использоваться для компенсации поведения постоянных магнитов, которые становятся слабее при высоких температурах.Элементы датчика Холла оснащены предохранительными механизмами для защиты от электростатического разряда, обратной полярности и тепловой перегрузки. Они соответствуют требованиям ASIL A.

Линейные датчики Холла также измеряют расстояния и вращение

Датчики Холла с линейными выходными сигналами необходимы для измерения расстояний или вращательных движений. Они не только распознают состояния «включено» и «выключено», но также выдают аналоговый сигнал, пропорциональный напряженности магнитного поля.Аналого-цифровой преобразователь, который встроен в микроконтроллер или датчик Холла, преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Для управления другими компонентами системы микроконтроллер затем выдает сигнал с пропорциональной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) или поток данных, совместимый с системой шин автомобильных датчиков SENT. Некоторые датчики Холла последнего поколения имеют интерфейс PWM и интерфейс SENT, встроенный прямо в сам датчик. При использовании датчиков Холла, которые просто обнаруживают магнитное поле, перпендикулярное плоскости кристалла, часто требуются большие и дорогостоящие дополнительные сборки.Более продвинутые решения включают в себя все большее количество датчиков, а также функции обработки и расчета сигналов, часто устраняя необходимость в дополнительных компонентах и ​​позволяя измерять дополнительные параметры. Рисунок: TDK-Micronas

Вертикальные датчики Холла

обнаруживают не только перпендикулярное магнитное поле. к направлению тока, но также и параллельно направлению тока или плоскости микросхемы. Помимо амплитуды магнитного поля, 2D-датчики также определяют его направление.Это можно использовать, например, для определения направления вращения двигателя. Например, Xensiv TLE4988C на базе Холла от Infineon позволяет быстро измерять положение распределительного вала. Одним из основных преимуществ для производителей модулей является снижение зависимости от магнитов с обратным смещением из редкоземельных элементов; датчик оптимизирован, например, для Fe, SmCo и NdFe. При автоматической калибровке в автомобиле учитываются допуски ферромагнитных колес и магнитных энкодеров, а также допуски монтажа датчика, что обеспечивает чрезвычайно точное измерение в реальных условиях эксплуатации.TLE4988C входит в комплект датчика распределительного вала PG-SSO-3-52 с покрытием из Sn, а также с трехпроводным интерфейсом напряжения и повышенной емкостью 220 / 1,8 нФ для повышения устойчивости к ЭМС. Аналоговый датчик угла Xensiv TLE5501 от Infineon основан на технологии TMR (туннельный магниторезистивный). Он отличается высокой чувствительностью обнаружения и высоким выходным напряжением, что устраняет необходимость во внутреннем усилителе и позволяет подключать датчик непосредственно к микроконтроллеру. Кроме того, технология TMR отличается минимальным температурным дрейфом, что снижает необходимость во внешней калибровке и компенсации.TLE5501 использует измерение угла 360 ° для определения ориентации магнитного поля путем измерения синусоидальных и косинусоидальных угловых составляющих с использованием элементов TMR. Он выводит необработанные сигналы как дифференциальный выходной сигнал. Из-за высокого выходного напряжения моста дополнительное усиление сигнала не требуется. TLE5501 доступен в версиях AEC-Q100 и ASIL для автомобилей и подходит для определения углового положения, определения угла поворота, приложений безопасности и коммутации двигателей BLDC.

Третье измерение

Технология 3D-датчиков Холла сочетает в себе боковые и вертикальные датчики Холла и, как следствие, может определять силу магнитного поля во всех трех измерениях.Этот тип датчика позволяет определять абсолютное вращательное или линейное положение каждого движущегося магнита. Например, MLX92256 оснащен боковым зондированием. Разработанный специально для использования в системах стеклоподъемников, он объединяет в одном корпусе регулятор напряжения, два датчика Холла — один с IMC (интегрированный магнитный концентратор) и оба с усовершенствованной системой компенсации смещения, а также два выходных драйвера с открытым стоком. Доступен в двух версиях. MLX92256LSE-AAA-000 переключает импульсный сигнал при изменении боковой или вертикальной составляющей, в то время как штифт направления изменяется только в случае изменения направления.MLX92256LSE-ABA-000 оснащен двумя выходами скорости, одним для перпендикулярного поля и одним для бокового поля. Датчики положения MLX

/ MLX

Triaxis от Melexis теперь доступны в третьем поколении. Они объединяют в себе магнитный трехосевой интерфейс Холла, формирователь аналогового / цифрового сигнала, DSP (цифровой сигнальный процессор) для обработки сигналов и драйвер выходного каскада. Они невосприимчивы к паразитным полям до 4 кА / м (или 5 мТл), поскольку они возникают в результате возрастающей электрификации транспортных средств, особенно электрических и гибридных транспортных средств.Поскольку они также могут работать со слабым магнитным полем, достаточно небольших и более дешевых магнитов. Это приводит не только к снижению затрат, но и к экономии места. MLX

является ASIL-B SEooC (элемент безопасности вне контекста) согласно ISO 26262 и предлагает аналоговый или ШИМ-выход. MLX

является ASIL-C SEooC согласно ISO 26262 и имеет выход SENT или PWM. Оба соответствуют требованиям EMC автомобильных OEM-производителей и рассчитаны на рабочие температуры до 160 ° C. Для приложений с особенно строгими требованиями безопасности, таких как определение положения педали акселератора, MLX

также доступен в корпусе TSSOP-16 с двойным штампом (с полным резервированием) для избыточного измерения.TDK-Micronas предлагает семейство программируемых 3D-датчиков для определения положения. Он состоит из трех элементов: HAL 3900 с интерфейсом SPI, HAL 3930 с интерфейсом PWM / SENT и релейным выходом (настраивается как переключатель высокого / низкого уровня) и HAL 3980 с интерфейсом PSI5. . Датчики могут подавлять внешние магнитные поля рассеяния с помощью массива пластин Холла. Для измерения угла поворота требуется только простой двухполюсный магнит, идеально расположенный над чувствительной областью в конфигурации на конце вала.́Датчики также могут использоваться для внеосевых измерений. Они могут измерять угловой диапазон до 360 °, линейные перемещения и трехмерное положение, что делает их идеальными для определения положения угла поворота. В зависимости от устройства возможна передача значений BX, BY, BZ с температурной компенсацией или до двух расчетных углов. Датчики HAL-39xy работают в диапазоне температур окружающей среды от -40 ° C до + 160 ° C; они готовы к ASIL B и разработаны как SEooC в соответствии с ISO 26262 для автомобильных приложений.

Прочный и надежный

Примеры показывают, что не только огромные успехи были сделаны в сенсорной технологии для удовлетворения растущих требований к автомобилям, но и их конструкция также претерпела изменения. Многие из последних моделей также соответствуют более строгим требованиям ISO 26262: 2018, некоторые — как ASIL-C SEooC. Этому способствуют функции резервирования и безопасности, а также меры по повышению ЭМС. Соответствующие пакеты обеспечивают устойчивость датчиков к влаге, пыли и грязи.Для использования в высокотемпературных средах датчики Холла предназначены для рабочих температур до 170 ° C. Благодаря этим характеристикам они играют ключевую роль на пути к автономному вождению.

Найдите компоненты на сайте www.rutronik24.com.

Подпишитесь на нашу рассылку и будьте в курсе.

Введение — ИС автомобильных магнитных датчиков (ИС на эффекте Холла)

ИС магнитных датчиков для автомобильного использования ABLIC Inc., которые представляют собой ИС на эффекте Холла, реализующие высокоточную магнитную чувствительность, обеспечивают однополярное или биполярное обнаружение с высоким выдерживаемым напряжением и работой при высоких температурах и лучше всего подходят для автомобильных приложений.

Наши ИС магнитных датчиков охватывают широкий спектр приложений, таких как обнаружение вращения (биполярное обнаружение) для двигателей вентиляторов, двигателей мансардных окон, двигателей рулевого управления с электроусилителем, двигателей стеклоочистителей и т. Д. В управлении бесщеточным двигателем постоянного тока, а также обнаружение открытия / закрытия или скольжения ( однополярное обнаружение) для гидроусилителя руля, замков ремней безопасности, электрического стеклоподъемника, рычагов переключения передач и дверей.

ABLIC Inc. производит и поставляет автомобильные ИС со своими традициями системы высокой надежности и прочным послужным списком на японском рынке, а также предоставляет клиентам стабильные, безопасные и высококачественные автомобильные ИС Холла.

1. Высокоточная магнитная чувствительность позволяет определять положение и вращение с меньшим разбросом
2. Автомобильное качество: квалификация AEC-Q100 / PPAP, высокотемпературная работа, высокое выдерживаемое напряжение, тройное температурное испытание (низкое, нормальное, высокое)

1.Высокоточная магнитная чувствительность позволяет определять положение и вращение с меньшим разбросом

ABLIC Inc. предлагает широкий выбор продуктов с высочайшим в отрасли классом магнитной чувствительности ± 1,0 мТл. Высокая точность магнитной чувствительности позволяет уменьшить разброс операций в системе в сочетании с магнитом, что дает больше свободы при проектировании механизма, способствует миниатюризации магнитов и снижению общей стоимости.

ИС с защелкой на эффекте Холла

и ИС переключателя на эффекте Холла обеспечивают высокоточное управление вращением двигателей и высокоточное обнаружение открытия / закрытия или скольжения, соответственно.
* 1. Точность магнитной чувствительности: Дисперсия магнитной чувствительности. (Магнитная чувствительность составляет ± 1,0 мТл при Bop = 3,0 мТл ± 1,0 мТл)

Дайджест анимации (Продолжительность: 1:43)

1. Это введение в автомобильную ИС с эффектом Холла при температуре 150 ° C S-57P1 S.

2. S-57P1 представляет собой автомобильную биполярную ИС с защелкой на эффекте Холла, которая работает при 150 ° C и обеспечивает высокую чувствительность и высокую точность магнитной чувствительности.

3. В дополнение к использованию стандартной магнитной чувствительности 3,0 мТл, за счет использования высокой магнитной чувствительности 0,5 мТл,

4. Эта ИС может эффективно управлять двигателями за счет минимизации задержки фазы вращающегося магнита и выхода ИС Холла.

5. Кроме того, S-57P1 обеспечивает высокую точность ± 1,0 мТл при любой магнитной чувствительности.

6. Благодаря превосходной синхронизации выходного сигнала эта ИС обеспечивает стабильное управление вращением бесщеточных двигателей.

7.Серия S-57P1 S — это высокочувствительная и высокоточная ИС на эффекте Холла, работающая при 150 ° C.
Этот продукт позволяет использовать двигатели с низким уровнем вибрации, что позволяет производить более комфортабельные автомобили.

Далее: Введение — ИС автомобильных магнитных датчиков (ИС на эффекте Холла) -2

Датчик Холла 3D для сложных сценариев

Магнитный узел Micropower предлагает бесконтактное 3D-зондирование для автомобильных и промышленных приложений

Melexis представляет MLX Triaxis® Magnetometer Node, монолитный датчик автомобильного уровня (AEC-Q100), который использует эффект Холла для бесконтактного измерения в трех измерениях.Версия MLX с двумя матрицами обеспечивает резервирование для сложных сценариев, таких как определение положения рычага переключения передач в автомобильных приложениях.

Функциональность MLX определяется системным процессором, а не встроена в само устройство. С точки зрения применимости для определения положения, он имеет практически неограниченные возможности.

MLX предлагает интерфейсы I2C и SPI, что упрощает интеграцию в автомобильную или промышленную среду управления.Версии для среднего поля (50 мТл) и высокого поля (120 мТл) доступны в трех вариантах корпуса: SOIC-8, TSSOP-16 (двойная матрица для резервирования) и QFN-16 (со смачиваемыми боковыми сторонами). Все варианты упаковки соответствуют требованиям AEC-Q100, охватывающего расширенный температурный диапазон от -40 ° C до +125 ° C, и соответствуют требованиям RoHS.

Выбираемый цифровой выход обеспечивает 16-битное разрешение для измерений магнитного поля X, Y и Z, позволяя хост-процессору, DSP, микроконтроллеру или цифровому контроллеру сигналов декодировать абсолютное положение любого магнита, когда он проходит через датчик.

MLX меньше и более энергоэффективен, чем альтернативные датчики на эффекте Холла, во многом благодаря технологии Melexis Triaxis®. Эта инновационная запатентованная технология помогает вернуть низкое в отрасли энергопотребление с током холостого хода 1,4 мкА, током в режиме ожидания 2,4 мкА и током питания 4 мА или меньше.

Наряду с датчиками магнитного поля для измерения трех полей (Bx, By, Bz) в MLX также встроены датчик температуры и монитор напряжения питания.Функционально датчик имеет три конечных автомата и работает в одном из трех режимов: однократное измерение, пакетный режим и режим пробуждения при изменении. Инженеры могут выбрать, какое магнитное поле будет измеряться и частоту измерения, чтобы дополнительно настроить энергоэффективность датчика, а также время фильтрации и выборки для оптимизации шума в зависимости от полосы пропускания.

«MLX представляет собой новый способ определения положения на автомобильном и промышленном рынках, способ, который может переопределить способ разработки широкого ряда приложений в HMI, верхней колонке, центральной консоли и управлении кузовом», — прокомментировал Ник Чарнеки, Global Marketing Датчики должности менеджера в Melexis.«Его сильные стороны заключаются в высокой чувствительности и универсальности в сочетании с низким энергопотреблением и небольшими размерами. Теперь производители имеют доступ к лучшему 3D-решению для определения магнитных узлов, соответствующему требованиям автомобильного уровня».

Рабочие режимы можно определять и выбирать во время выполнения через интерфейсы I2C или SPI, что позволяет нескольким датчикам формировать часть кластера датчиков, управляемую одним микроконтроллером. Также можно выбрать протокол шины (SPI или I2C), работающий на частоте до 10 МГц для SPI и 1 МГц для I2C.Каждому датчику в процессе производства присваивается уникальный 48-битный идентификационный номер, и он содержит дополнительное свободное пространство для хранения информации о отслеживании клиентов.

Загрузки

Статьи по теме

Автомобильный датчик Холла. Датчик Холла в системе зажигания

Преобразователи, датчики, датчики — Информационный портал 2011 — 2021 Использование материала возможно при размещении активной ссылки

Автомобильный датчик Холла.Датчик Холла в системе зажигания

В настоящее время датчики Холла широко используются в автомобильной промышленности. Они используются для контроля смещения и вращения различных частей автомобиля, вибрации двигателя, системы зажигания и т. Д.

Пожалуй, самый известный автомобильный датчик Холла, используемый для управления системой зажигания автомобиля. Схема устройства представлена ​​на рисунке 1.

Фиг.1. Устройство автомобильного датчика Холла

1. Чувствительный элемент микросхемы датчика Холла и обработка выходного сигнала

2. Постоянный магнит

3. Магнитопроводы

4. Лопасти ротора

5. Пластиковый чемодан

6. Insights

Он состоит из датчика 1 (непосредственно к датчику Холла), интегрированного с микроконтроллером 1 (1) (микросхема, обрабатывающая выходной сигнал датчика Холла). В датчике Холла имеется три контакта (клеммы) для подключения к 6 электрической цепи (схеме) автомобиля.Автомобильный датчик Холла для системы зажигания также имеет постоянный магнит 2, который разделен зазором от чувствительного элемента датчика Холла и магнитных сердечников. Магнитное поле постоянного магнита способно индуцировать выходной сигнал от датчика Холла, а металл лопасти 4 вращающегося вала, блокируя (шунтируя) магнитный поток, приведет к соответствующему изменению (флуктуации) выходного сигнала. Далее выходной сигнал связан с системой подачи искрового зажигания в нужный момент положения вала.

Как проверить датчик Холла? Есть несколько способов проверить исправность автомобильного датчика Холла. Один из самых простых заключается в следующем. Подключили автомобильный датчик Холла по схеме, как показано на рис.2. Снял датчик Холла, питание можно подать от батарейки Крона (9 В). Для измерения выходного сигнала (напряжения) V лучше всего использовать компактный цифровой мультиметр. Если вы измените магнитный поток через чувствительный элемент датчика Холла (например, вращение вала ротора или просто перекрытие металлической пластины зазора) изменится, и выходной сигнал от датчика, который будет указывать на то, что работающий.Выходной сигнал может зависеть от модели датчика, но обычно находится в диапазоне 0,5-1,0 В.

Рис.2. Проверить датчик Холла. Схема

1 — Сенсорный дозатор

2 — Сопротивление резистора 2 кОм

3 — Вольтметр (цифровой мультиметр)

4 — датчик Разъем-распределитель (датчик Холла)

Автомобильные датчики на эффекте Холла | Продукты и поставщики

Пять основных областей применения датчиков Холла

Автор: Морин ВанДайк | 6 ноября 2019 г.

Более 100 лет назад был обнаружен эффект Холла.Однако практическое использование этого эффекта было разработано только в течение последних трех десятилетий. Некоторые из его первых применений включают использование в микроволновых датчиках в 1950-х годах и твердотельных клавиатурах в 1960-х годах. С 1970-х годов устройства измерения эффекта Холла нашли свое применение в широком спектре промышленных и потребительских товаров, таких как швейные машины, автомобили, обрабатывающие инструменты, медицинское оборудование и компьютеры.

Прежде чем исследовать пять основных промышленных применений датчиков Холла, необходимо определить их, их функции и различные классификации.

Что такое датчик Холла?

Датчики на эффекте Холла

— это магнитные компоненты, которые преобразуют закодированную в магнитном поле информацию, такую ​​как положение, расстояние и скорость, чтобы электронные схемы могли ее обработать. Как правило, они классифицируются в зависимости от способа выпуска продукции или средств работы.

Классификация выходов

Разделение датчиков на эффекте Холла по выходному напряжению дает две классификации датчиков: цифровые датчики и аналоговые датчики.

Датчики Холла с цифровым выходом

Цифровой выход Датчики на эффекте Холла в основном используются в магнитных переключателях для обеспечения цифрового выхода напряжения. Таким образом, они подают в систему входной сигнал ВКЛ или ВЫКЛ.

Основным отличием датчика Холла с цифровым выходом является возможность управления выходным напряжением. Вместо источника питания, обеспечивающего пределы насыщения, цифровые выходные датчики имеют триггер Шмидта со встроенным гистерезисом, подключенный к операционному усилителю.Этот переключатель отключает выход датчика, когда магнитный поток превышает заданные пределы, и снова включает его, когда поток стабилизируется.

Датчики Холла с аналоговым (или линейным) выходом

Датчик аналогового типа обеспечивает постоянное выходное напряжение, которое увеличивается, когда магнитное поле сильнее, и уменьшается, когда оно слабее. Таким образом, выходное напряжение или усиление аналогового датчика на эффекте Холла прямо пропорционально интенсивности проходящего через него магнитного потока.

Классификация операций

В дополнение к их классификации по мощности датчики на эффекте Холла можно разделить на категории в зависимости от способа работы, в том числе:

Биполярные датчики на эффекте Холла

Это тип цифрового датчика, который работает как с положительным, так и с отрицательным магнитным полем.Датчик активируется как положительным, так и отрицательным магнитным полем магнита. В этой конфигурации переключатель, использующий биполярный датчик на эффекте Холла, срабатывает почти так же, как и традиционный геркон. Однако переключатель на эффекте Холла имеет дополнительное преимущество, заключающееся в отсутствии механических контактов, что делает его более долговечным в суровых условиях.

Униполярные датчики на эффекте Холла

В отличие от биполярного датчика, этот тип цифрового датчика активируется только одним полюсом (северным или южным) магнита.Использование униполярного датчика на эффекте Холла в переключателе позволяет сделать его более точным и активировать его только при воздействии определенного магнитного полюса.

Датчики на эффекте Холла для прямого и вертикального углов

Более совершенные датчики на эффекте Холла фокусируются не на полюсах, а на других компонентах магнитного поля. Например, датчики прямого угла измеряют синусоидальные и косинусоидальные измерения магнитного поля, а датчики вертикального угла анализируют компоненты магнитного поля, которые параллельны, а не перпендикулярны плоскости чипа.

Пять основных областей применения датчиков Холла

Датчики на эффекте Холла

находят применение в широком спектре приложений в пяти основных отраслях промышленности, а именно:

Автомобильная и автомобильная безопасность

В автомобилестроении и автомобильной индустрии безопасности используются как цифровые, так и аналоговые датчики на эффекте Холла в различных приложениях.

Примеры применения цифровых датчиков Холла в автомобильной промышленности:

• Датчик положения сиденья и ремня безопасности для управления подушкой безопасности
• Определение углового положения коленчатого вала для регулировки угла зажигания свечей зажигания

Некоторые примеры использования датчиков аналогового типа включают:

• Мониторинг и контроль скорости вращения колес в антиблокировочной тормозной системе (ABS)
• Регулирующее напряжение в электрических системах

Бытовая техника и товары народного потребления

Промышленность бытовой техники и товаров народного потребления объединяет различные типы датчиков на эффекте Холла в различные конструкции изделий.Например:

• Цифровые униполярные датчики помогают стиральным машинам сохранять равновесие во время стирки.
• Аналоговые датчики служат датчиками доступности источников питания, индикаторами управления двигателями и отключениями на электроинструментах, а также датчиками подачи бумаги в копировальных аппаратах.

Контроль жидкости

Цифровые датчики на эффекте Холла

обычно используются для контроля расхода и положения клапана при производстве, водоснабжении и очистке, а также в технологических процессах в нефтегазовой отрасли.В приложениях для мониторинга жидкости аналоговые датчики на эффекте Холла также используются для определения уровней давления на мембране в манометрах с мембраной.

Автоматизация зданий

При автоматизации зданий подрядчики и субподрядчики интегрируют как цифровые, так и аналоговые датчики Холла.

Цифровые датчики приближения часто используются в конструкции:

• Механизм автоматического слива унитаза
• Автоматические мойки
• Сушилки для рук
• Системы безопасности зданий и дверей
• Лифты

Аналоговые датчики используются для:

• Освещение с датчиком движения
• Камеры с датчиком движения

Персональная электроника

Это еще одна область, в которой продолжают расти популярность как аналоговых, так и цифровых датчиков Холла.

Приложения для цифровых датчиков включают:

• Устройства управления двигателями
• Таймеры в фотоаппаратуре

Приложения для аналоговых датчиков включают:

• Дисководы
• Устройства защиты источника питания

Свяжитесь с MagneLink сегодня

Как указано выше, датчики на эффекте Холла — как аналоговые, так и цифровые — находят применение в широком спектре устройств, оборудования и систем в различных отраслях промышленности.

В MagneLink мы разрабатываем и производим высококачественные магнитные переключатели, в том числе переключатели, в которых используются датчики на эффекте Холла. Чтобы узнать больше о наших переключателях Холла и их применении, свяжитесь с нами сегодня.

Оптимизация автомобильных датчиков с помощью датчиков Холла

Повышению безопасности водителей и пассажиров транспортных средств уделяется все большее внимание, и автомобильные инженеры внедряют в свои системы сенсорные устройства, которые обеспечивают повышенную сложность и устанавливают более высокие стандарты производительности.

Дитер Верстрекен, Melexis.

Необходимо учитывать множество различных факторов, влияющих на конструкцию и интеграцию. Это означает, что для того, чтобы такие датчики были эффективными, они не должны сильно влиять на накладные расходы на проектирование, финансовые вложения или приводить к снижению веса, влияющему на эффективность. В этой статье будут описаны некоторые требования, предъявляемые к проектам автомобильного дизайна, и показано, как существующая динамика требует спецификации нового типа датчика.

Механические компоненты, такие как герконы и контактные переключатели из драгоценных металлов, в течение нескольких десятилетий широко использовались в некоторых автомобильных датчиках. Несмотря на то, что они относительно дешевы и просты в использовании, с появлением новых возможностей сенсорной технологии в автомобилях они достигают технических ограничений. Стандарты автомобильной безопасности теперь требуют, например, знания положения сиденья и того, зафиксирован ли механизм пряжки ремня или нет. Хотя герконовые переключатели в принципе способны выполнять такие задачи, обнаруживается, что все больше механических устройств такого типа не хватает.Это проявляется в нескольких ключевых областях, таких как глубина предлагаемой функциональности, компактность и надежность процесса сборки. Типичная рабочая среда для этих устройств подвергает переключатели скоплению грязи, жира, шерсти домашних животных и разливов пищи / напитков. Механические переключатели, которые зависят от движущихся частей, более склонны к отказу в таких настройках и, как следствие, имеют более короткий срок службы. Поэтому их потенциал несколько ограничен, поскольку возможности для сенсорных систем в транспортных средствах продолжают быстро расти.Например, механизмы обнаружения защелок пряжки сиденья и датчики веса могут использоваться для проверки занятости транспортного средства с целью срабатывания подушки безопасности. Обычные механические переключатели недостаточно надежны, чтобы быть полностью эффективными в такого рода приложениях.

Бесконтактное твердотельное решение по ряду причин является гораздо более привлекательным — оно предлагает чрезвычайно упрощенный способ сбора требуемых данных о местоположении с повышенной надежностью и диагностическими сообщениями о надлежащем функционировании. Хотя оптоэлектронные устройства представляют собой одну бесконтактную альтернативу механической реализации, их эффективность все же может быть снижена из-за воздействия загрязняющих веществ.Однако датчики на эффекте Холла, благодаря более высокой точности и быстродействию, а также их прочной конструкции, обладают качествами, необходимыми для замены язычковых переключателей во многих приложениях для определения положения в автомобилях.

Рисунок 1 — Схема системы датчика положения сиденья

Магнитные датчики могут использоваться при использовании сиденья, например, чтобы определить, находится ли переднее сиденье близко к приборной панели; при столкновении эта важная информация указывает контроллеру подушки безопасности надуть подушку безопасности с меньшей силой, чем если бы сиденье было помещено дальше назад. .На рисунке 1 показана типичная система датчиков положения сиденья, основанная на механизме магнитного зондирования. Каркас спускового механизма сиденья из черного металла является магнитным датчиком, что означает, что инженер должен полагаться на подход с обратным смещением, когда датчик и магнит установлены в один модуль, а затем модуль устанавливается на направляющую сиденья. Движение по рельсовому пути изменяет силовые линии магнитного поля, и это фиксируется датчиком.

Для любого типа магнитного датчика в автомобильной среде необходимо установить приемлемые допуски, так как условия эксплуатации могут сильно различаться.Однако это сложно и может снизить эффективность работы датчика. Каждый датчик, используемый в автомобильной системе для различных функций, потребует настройки пороговых значений переключения, соответствующих конкретному применению. Вместо того, чтобы хранить обширный перечень различных датчиков на эффекте Холла, каждый из которых имеет очень похожие функциональные характеристики, что является дорогостоящим и сложным с точки зрения логистики упражнением, было бы лучше иметь платформу датчиков, которую можно было бы индивидуально запрограммировать для различных целей.В результате возникает очевидная потребность в более универсальном подходе, который предусматривает поддержку множества различных магнитных срабатываний.

Появление программируемых датчиков на основе технологии энергонезависимой памяти автомобильного уровня уже принесло большую пользу автомобильной промышленности. С помощью этих устройств командам разработчиков может быть предложена поддержка программирования на месте. Создание прототипов значительно упрощает этап проектирования, в то время как производство выигрывает от улучшенной повторяемости, компенсации отклонений допусков механической сборки и уменьшения количества типов запасных частей.

Таким образом, сенсорные системы, составными частями которых являются датчики, могут быть оптимизированы для конкретных функциональных требований. Это позволяет перейти на более дешевые ферритовые магнитные материалы, а также дает инженерам возможность компенсировать тепловой дрейф (поскольку некоторые магниты становятся слабее при повышении температуры окружающей среды). В то время как механический переключатель может различать только наличие тока или его отсутствие, преимущество программируемого магнитного датчика заключается в поддержке полной диагностики.Он может определять множество различных текущих состояний. В результате существует более эффективный процесс не только для определения того, что проблема возникла, но и для определения точного характера этой проблемы (например, короткое замыкание, обрыв проводов, вызывающий обрыв цепи и т. Д.).

Как мы видели, для приложений с обратным смещением, таких как датчики положения сиденья, необходима степень программируемости для определения диапазона и разрешения магнитных пороговых значений, а также коэффициентов термочувствительности.Внедрение программируемых датчиков Холла позволяет это сделать, но, к сожалению, это может увеличить сложность системы и увеличить общие затраты на материалы. Использование сенсорных устройств с 2-проводным, а не 3-проводным интерфейсами может привести к заметному сокращению количества кабелей и количества компонентов. Это снижает связанные с этим затраты, сокращает время реализации и занимает меньше места. Микросхемы 2-проводных магнитных датчиков позволяют повторно использовать жгут проводов, который ранее был разработан для действующего механического переключателя, тем самым упрощая модернизацию — с улучшенными характеристиками и большей надежностью, но без изменения базовой настройки.

Рисунок 2 — сравнение реализаций 3-проводного и 2-проводного датчика Холла

Изготовленный на основе запатентованной КМОП-технологии субмикронного смешанного сигнала, защелка / переключатель Холла MLX92242 компании Melexis, в отличие от других устройств с датчиками Холла, поддерживает двухпроводную реализацию. Он включает в себя регулятор напряжения, чувствительный элемент Холла, энергонезависимую память, диагностическую схему и выходной драйвер, настроенный на приемник тока — все в одном корпусе. Через встроенную память EEPROM можно выполнить калибровку в конце строки, чтобы в процессе производства автомобиля можно было учитывать все различные допуски, которые влияют на работу датчика в зависимости от конкретного приложения.После программирования память может быть заблокирована. Температурная компенсация, обеспечиваемая этим устройством, уравновешивает влияние магнитного дрейфа. Это означает, что его можно использовать со всеми типами магнитов (включая недорогие ферритовые материалы), что снижает расходы, связанные с позиционированием, обнаружением приближения и кодированием.

MLX92242 по-прежнему обеспечивает все необходимые диагностические возможности для реагирования на возникновение неисправности, но требует только использования выводов V _DD и GND.Это означает, что он может облегчить модернизацию сенсорной системы, так что можно обойтись без громоздких и менее надежных механических переключателей, не требуя при этом каких-либо изменений в существующей инфраструктуре. В качестве альтернативы, при внедрении в совершенно новые автомобильные конструкции он может помочь производителю транспортных средств развернуть сенсорные системы, требующие гораздо меньшего количества кабелей — с экономией места, веса и стоимости.