Датчик холла принцип работы в автомобиле: Датчик Холла: принцип работы, типы, применение, как проверить

Содержание

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 UДТ, 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.

  1. Применение мультиметра для проверки. Это способ наиболее известный, и приводится в руководстве к автомобилю. Нужно подключить щупы прибора, как продемонстрировано на рисунке 7, и произвести замеры напряжения.
Схема подключения мультиметра для проверки ДХ

На исправном датчике напряжение будет колебаться в диапазоне от 0,4 до 11 вольт (не забудьте перевести мультиметр в режим измерения постоянного тока). Следует заметить, что проверка осциллографом будет намного эффективней. Подключается он таким же образом, как и мультиметр. Пример осциллограммы рабочего ДХ приведен ниже.

Осциллограмма исправного датчика Холла СБЗ
  1. Установка заведомо рабочего ДХ. Если в наличии имеется еще один однотипный датчик, или имеется возможность взять его на время, то данный вариант тоже имеет место на существование, особенно если первые два сделать затруднительно.

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 — принцип работы


В системах и устройствах каждого автомобиля есть масса приборов, которые несут только функцию информирования о том или ином процессе. На основе информации, которые эти устройства предоставляют, высшие по иерархии системы принимают решения о том или действии. Эти шпионы называются датчиками и собирают информацию о работе деталей и узлов, а после передают ее водителю. На современных автомобилях водитель избавлен от принятия большинства решений, поэтому всю работу делают за него электронные системы. Бесконтактная система зажигания и датчик Хoлла — яркий тому пример.

Содержание:

  1. Датчик Холла, что это такое
  2. Применение датчика в автомобиле
  3. Преимущества автомобильного датчика Холла
  4. Зажигание с датчиком Холла
  5. Подключение и проверка датчика Холла

Датчик Холла, что это такое

Все автомобильные датчики классифицируются по параметру, который они определяют. Это может быть датчик температуры, датчик массового расхода воздуха, датчик движения или датчик положения. Датчик на эффекте Холла как раз применяется для того, чтобы определять положение коленчатого или распределительного вала.

Вкратце разберемся с этим эффектом, тогда станет понятнее, что представляет собой это устройство. Гальваномагнитное явление было открыто в 1879 году Эдвином Холлом, а суть этого открытия в том, что при установке проводника с постоянным потенциалом в магнитное поле, появляется разность потенциалов, то есть электрический импульс. На основе этого являения работает не только часть системы зажигания автомобиля, но и ионные ракетные двигатели, приборы, которые измеряют напряженность магнитного поля, и даже во многих мобильных устройствах в виде основы для работы электронного компаса.

Применение датчика в автомобиле

Холловское напряжение давно применяется в машиностроении и конструкции серводвигателей. Он идеально подходит для того, чтобы определять углы положения валов, а на машинах архаичной конструкции, датчик применялся для определения момента возникновения искры. Схема датчика проста и мы ее помещаем ниже.

Суть работы устройства в том, что когда подают ток на две клеммы участка полупроводникового материала (на чертеже — клеммы «а») и помещают его в магнитное поле, на двух других клеммах возникает импульсное напряжение, а оно может восприниматься устройством-приемником, как сигнал к определенным действиям.

Автомобильный датчик Холла принцип работы которого показан на схеме ниже, но буквально ее воспринимать было бы ошибкой. Дело в том, что современные датчики Холла представляют собой все элементы начерченного датчика в одном крошечном корпусе. Это стало возможным тогда, когда появились миниатюрные полупроводниковые  приборы.

Преимущества автомобильного датчика Холла

Микроэлектроника позволила добиться от устройства очень маленьких размеров, при этом, сохранив полную функциональность. Основные преимущества устройства современного датчика Холла в следующем:

  • компактность;
  • возможность разместить в любой точке двигателя или любого другого механизма;
  • стабильность работы, то есть при любых оборотах вала, датчик будет корректно реагировать на его вращение;
  • стабильность не только в работе, но и стабильность характеристики сигнала.

Наряду с бесспорными достоинствами и функциональностью устройства, оно имеет некоторые проблемы:

  1.  Помехи — главный враг любого электромагнитного устройства. А помех в электрической цепи автомобиля более, чем достаточно.
  2.  Цена. Датчик, основанный на эффекте Холла дороже обычного магнитоэлектрического датчика.
  3.  Работоспособность датчика Холла сильно зависит от электронной схемы.
  4. Микросхемы могут иметь нестабильные характеристики, что может повлиять на корректность показаний.

Зажигание с датчиком Холла

Теперь попробуем применить датчик на практике, а, точнее, интегрировать его в систему зажигания. А установим мы его в прямо в трамблер для того, чтобы руководить процессом искрообразования в бесконтактной системе. Схема установки датчика Холла показана на рисунке. Он установлен возле вала прерывателя-распределителя, на котором установлена магнитопроводящая пластина. Пластина-ротор имеет столько вращающихся сердечников, сколько цилиндров у двигателя.

Поэтому при прохождении пластины ротора возле датчика с поданным на него напряжением, возникает эффект Холла, с выводов датчика снимается импульс и подается на коммутатор, а оттуда на катушку зажигания. Она преобразует слабый импульс в высоковольтный и передает его по высоковольтному проводу на свечу зажигания.

Подключение и проверка датчика Холла

Подключить любой датчик Холла довольно просто, поскольку он имеет всего три вывода, один из которых минусовой и идет на массу, второй — питание, третий — сигнальный, с него и поступает импульс на коммутатор. Проверить, работает ли датчик довольно просто. Если автомобиль подает признаки неисправности системы зажигания, которые выражаются в плохом пуске или нестабильности работы, первое, что нужно проверить — именно этот датчик.

Для этого не нужно никаких сложных осциллографов, хотя по науке ДХ проверяют именно при помощи осциллографа. Для проверки работоспособности устройства, достаточно просто закоротить 3-й и 6-й вывод на колодке трамблёра. При включенном зажигании закороченные выводы приведут к образованию искры, что говорит о том, что датчик свое отжил.

Замена датчика — занятие на 10 минут, но чтобы не покупать новый, лучше проверить установленный, вполне возможно, что зажигание работает некорректно по другой причине. Таким образом, можно обнаружить поломку, сэкономить время и не покупать лишние детали. Следите за простейшими приборами, и неприятные сюрпризы будут обходить автомобиль стороной. Плотной всем искры и удачи в дороге!

Читайте также:


принцип работы и применение устройства в автомобиле

Датчик Холла — это устройство, которое применяется в современных автомобилях с бесконтактным принципом зажигания. Назначение и использование прибора зависит от его технических характеристик.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Принцип работы

Закон работы заключается в том, что при перемещении проводника через магнитное поле возникает потенциал ЭДС. Такое действие было разработано известным американским ученым Э. Холлом еще в 1879 году.

Эффект Холла состоит в возникновении напряжения на пластинах датчика при изменении магнитной индукции электромагнитного поля.

Схема работы устройства Холла

Бесконтактный датчик Холла — это устройство, которое работает по следующему принципу:

  1. Через пластины полупроводника протекает электрический ток.
  2. В магнитном поле возникает разность потенциалов, которая гасится постоянным магнитом. Диапазон напряжения на выходе составляет от микровольт до сотен милливольт.
  3. При прохождении сигнала на вход устройства возникает постоянный прямоугольный импульс, который можно увидеть только на осциллографе.
  4. Происходит преобразование индукции магнитного поля в электрическое напряжение, поступающее на элемент управления мотором автомобиля. Значение угла опережения зажигания зависит от ЭДС датчика.
  5. Измеритель определяет положение распределительного и коленчатого вала автомобиля. Двигатель при несоответствии положения ГРМ может выйти из строя.

Каналом Радиолюбитель представлено описание работы датчиков Холла.

Основные виды

Прибор Холла имеет следующую классификацию:

  1. Аналоговый. Превращает магнитную индуктивность в ЭДС.
  2. Цифровой. Действует при превышении значений магнитной индуктивности электрического поля. Эти устройства делятся на униполярники и биполярники. Первые датчики выполняют свои функции при увеличении электромагнитного поля. Вторые — реагируют на прямую или обратную полярность. Цифровые приборы обладают зависимой чувствительностью при изменении индуктивности электрического поля.
Аналоговый датчик Цифровой датчик

Для чего нужен датчик Холла

Применение датчика в автомобилях обеспечивает правильный угол опережения системы зажигания.

В старых моделях авто он используется для разрешения подачи искры на высоковольтные свечи. Аналоговые приспособления в основном встроены в электрические средства измерений и систему учета электроэнергии. Современные цифровые вольтметры и амперметры производят замер значений с помощью системы Холла. В крупном производстве можно встретить эксплуатацию датчиков на электрических приводах конвейеров.

 Загрузка ...

Видео «Обзор датчиков Холла»

На видео от канала chipdip представлен подробный обзор и техническое описание датчиков Холла.

Была ли эта статья полезна?

Спасибо за Ваше мнение!

Статья была полезнаПожалуйста, поделитесь информацией с друзьями

Да (100.00%)

Нет

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.

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.

Датчик Холла - описание, схема, как проверить и заменить

Датчик Холла – это один из важнейших элементов бесконтактной системы зажигания бензиновых двигателей. Малейшая неисправность этой детали приводит к серьезным неполадкам в работе мотора. Поэтому, чтобы не допустить ошибки при диагностике, важно знать, как проверить датчик Холла, и при необходимости – уметь его заменить.

Этот материал мы разделили на две части: теоретическую (назначение, устройство и принцип работы датчика Холла) и практическую – признаки неисправности, методы проверки и способы замены.

В конце статьи смотрите видео-инструкцию по самостоятельной замене Датчика Холла.

А перед тем, как проверять датчик Холла на наличие неисправностей, давайте разберемся с его назначением и принципом работы.

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.

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.

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.

Замена датчика Холла

Заменить датчик Холла не составит особых затруднений. С этой работой под силу справится своими руками даже начинающему автолюбителю.

Чуть ниже на видео достаточно подробно показан процесс замены датчика в трамблере автомобиля УАЗ.

Обычно замена датчика Холла состоит из нескольких этапов:

  • Прежде всего, трамблер снимается с машины.
  • Далее снимается крышка трамблера и совмещается метка механизма газораспределения с меткой коленвала.
  • Запомнив положение трамблера, нужно открутить крепежные элементы гаечным ключом.
  • При наличии фиксаторов и стопоров, их также следует извлечь.
  • Вал вытаскивают из трамблера.
  • Осталось отсоединить клеммы датчика Холла и открутить его.
  • Оттянув регулятор, неисправная деталь осторожно вынимается через образованную щель.
  • Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности.

Проверка работоспособности датчика Холла позволяет не только точно определить причину отказа двигателя. Благодаря простым приемам автомобилист сэкономит свое время на ремонт, а также исключит ненужную трату денег.

Видео, как заменить датчик Холла своими руками

Датчик холла назначение и принцип работы

В статье узнаете, что такое датчик Холла, принцип работы, его типы, применение в промышленности, преимущества и недостатки.

Датчики Холла широко используются в различных областях. В этом посте мы расскажем о том, как они работают, их типах, приложениях, преимуществах и недостатках.

Блок: 1/10 | Кол-во символов: 281
Источник: https://meanders.ru/datchiki-holla-rabota-tipy-primenenie-preimushhestva-i-nedostatki.shtml

Что такое датчик Холла

Магнитные датчики — это твердотельные устройства, которые генерируют электрические сигналы, пропорциональные приложенному к нему магнитному полю. Эти электрические сигналы затем дополнительно обрабатываются специальной электронной схемой пользователя для получения желаемого выхода.

В наши дни эти магнитные датчики способны реагировать на широкий спектр магнитных полей. Одним из таких устройств является датчик Холла, выход которого (напряжение) зависит от плотности магнитного поля.

Внешнее магнитное поле используется для активации этих датчиков эффекта Холла. Отслеживаемый магнитный поток фиксируется датчиком, когда его плотность за пределы определенного порога. При обнаружении датчик генерирует выходное напряжение, которое также известно как напряжение Холла.

Эти измерительные элементы пользуются большим спросом и имеют очень широкое применение, например датчики приближения, переключатели, датчики скорости вращения колес, датчики положения и т. д.

Купить датчик вы можете в популярном китайском интернет магазине «АлиЭкспресс». Брали оттуда, все рабочие, советуем.

Блок: 2/10 | Кол-во символов: 1096
Источник: https://meanders.ru/datchiki-holla-rabota-tipy-primenenie-preimushhestva-i-nedostatki.shtml

С чего все начиналось

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

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

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

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 753
Источник: https://www.RusElectronic.com/datchik-kholla/

Датчик Холла – принцип работы и назначение

В современных условиях происходит постоянное технологическое развитие датчиков Холла. Они отличаются надежностью, точностью и постоянством данных. Широкое распространение эти приборы получили в автомобилях и других транспортных средствах. Они обладают повышенной устойчивостью к агрессивным внешним воздействиям. Датчики Холла являются составной частью многих устройств, с помощью которых контролируется определенное состояние техники.

Во многих случаях этот прибор размещается в трамблере и отвечает за образование искры, то есть он используется вместо контактов. Нередко данный прибор применяется для слежения за током нагрузки. С его помощью производится отключение при возникновении токовых перегрузок. В случае перегревания датчика происходит срабатывание температурной защиты. Резкое изменение напряжения может иметь для устройства тяжелые последствия. Поэтому в последних моделях устанавливается внутренний диод, препятствующий обратному включению напряжения.

Датчик Холла до настоящего времени не смог заменить обычные механические переключатели. Однако в любом случае он имеет ряд значительных преимуществ. Основными из них являются отсутствие контактов, загрязнений, а также механических нагрузок. Поэтому часто можно встретить датчик Холла на скутере, применяемый в качестве составной части датчика зажигания.


Блок: 6/8 | Кол-во символов: 1367
Источник: http://starifaeton.ru/info/datchik-holla-naznachenie-i-princip-raboty/

Линейные датчики Холла

О чего же зависит напряжение на гранях А и С? В основном от магнитного поля, создаваемым либо постоянным магнитом, либо электромагнитом; толщиной пластинки, а также силой тока, протекающего через саму пластинку. Благодаря этим параметрам с помощью датчика Холла были построены приборы, позволяющие замерять силу тока в проводнике, не касаясь самого проводоа, например, токовые клещи

а также приборы, с помощью которых можно замерять напряженность магнитного поля. Датчики Холла, используемые в этих приборах называют линейными, так как напряжение на датчике Холла прямо пропорционально измеряемым параметрам магнитного поля.

Линейные датчики, как я уже сказал, могут быть использованы в токовых клещах. Они позволяют измерять силу тока, начиная от 250 мА и до нескольких тысяч Ампер. Самым большим преимуществом в таких токовых клещах является отсутствие механического контакта с измеряемой цепью. Иными словами, токовые измерители на эффекте Холла намного безопаснее, чем измерители на основе шунта и амперметра, особенно при большой силе тока в цепи, которую нередко можно встретить в промышленных установках.

Блок: 3/7 | Кол-во символов: 1136
Источник: https://www.RusElectronic.com/datchik-kholla/

Как работает датчик Холла

Во время своих исследований в 1879 году физик Холл выявил такой эффект, что если в магнитном поле находится пластина, на которую подается напряжение (ток протекает через пластину), тогда электроны в указанной пластине начинают отклоняться. Такое отклонение происходит перпендикулярно по отношению к тому направлению, которое имеет магнитный поток.

Также направление этого отклонения происходит в зависимости от той полярности, которую имеет магнитное поле. Получается, электроны будут иметь разную плотность на разных сторонах пластины, создавая разные потенциалы. Обнаруженное явление получило название эффект Холла.

Другими словами, Холл поместил прямоугольную полупроводниковую пластину в магнитное поле и на узкие грани такого полупроводника подал ток. В результате на широких гранях появилось напряжение. Дальнейшее развитие технологий позволило создать на основе обнаруженного эффекта компактное устройство-датчик. Главным преимуществом датчиков подобного рода выступает то, что частота срабатывания устройства не смещает момент измерения. Выходной сигнал от такого устройства всегда устойчивый, без всплесков.

Простейший датчик состоит из:

  • постоянного магнита;
  • лопасти ротора;
  • магнитопроводов;
  • пластикового корпуса;
  • электронной микросхемы;
  • контактов;

Работа устройства построена на следующей схеме: через зазор осуществляется проход металлической лопасти ротора, что позволяет шунтировать магнитный поток. Результатом становится нулевой показатель индукции на микросхеме. Выходной сигнал по отношению к массе практически равняется показателю напряжения питания.

Датчик Холла в системе зажигания является аналоговым преобразователем, который непосредственно коммутирует питание. 

Среди недостатков стоит выделить чувствительность устройства к электромагнитным помехам, которые могут возникнуть в цепи. Также наличие электронной схемы в устройстве датчика несколько снижает его надежность.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 1931
Источник: http://KrutiMotor.ru/ustrojstvo-datchika-xolla/

Пример использования аналогового элемента

Рассмотрим в качестве примера конструкцию датчика тока ы основе работы которого используется эффект Холла.

Упрощенная схема датчика тока на основе эффекта Холла

Обозначения:

  • А – проводник.
  • В – незамкнутое магнитопроводное кольцо.
  • С – аналоговый датчик Холла.
  • D – усилитель сигнала.

Принцип работы такого устройства довольно прост: ток, проходящий по проводнику, создает электромагнитное поле, датчик измеряет его величину и полярность и выдает пропорциональное напряжение UДТ, которое поступает на усилитель и далее на индикатор.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 573
Источник: https://www.asutpp.ru/chto-takoe-datchik-holla.html

Цифровые датчики Холла

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

В результате промышленность стала выпускать датчики Холла для цифровой электроники. В основном такие датчики делятся на три вида:

Униполярные. Реагируют только на один магнитный полюс. На противоположный магнитный полюс не обращают никакого внимания. То есть подносим например южный полюс магнита, датчик сработал. На северный магнитный полюс ему наплевать.

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

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

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 945
Источник: https://www.RusElectronic.com/datchik-kholla/

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.

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.

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 2929
Источник: http://starifaeton.ru/info/datchik-holla-naznachenie-i-princip-raboty/

Типы датчиков Холла

Датчики эффекта Холла можно разделить на два типа:

  • на основании вывода;
  • на основании операции.

На основе результатов

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

  • аналоговый;
  • цифровой.
Датчики Холла с аналоговым выходом

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

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

Датчики Холла с цифровым выходом

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

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

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

На основе операции

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

  • биполярный;
  • униполярный.
Биполярный датчик Холла

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

Униполярный датчик Холла

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

Блок: 5/10 | Кол-во символов: 1914
Источник: https://meanders.ru/datchiki-holla-rabota-tipy-primenenie-preimushhestva-i-nedostatki.shtml

Как проверить датчик Холла

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

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

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

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

У меня под рукой оказался вот такой магнитик:

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

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

Переворачиваю магнит другим полюсом и вуаля!

Если магнитик не переворачивать, то есть не менять полюса, то у нас светодиод также останется потухшим, потому как датчик у нас биполярный.

А вот и видео работы

Как вы видите на видео,  мы с помощью магнита управляем датчиком Холла. Датчик Холла выдает нам два состояния сигнала: сигнал есть – единичка, сигнала нет – ноль. То есть светодиод горит – единичка, светодиод потух – ноль. Поэтому датчики Холла с логическими элементами в одном корпусе очень полюбила цифровая электроника. Их можно подцепить к микроконтроллерам и другим логическим элементам.

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 1547
Источник: https://www.RusElectronic.com/datchik-kholla/

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.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 1861
Источник: https://www.asutpp.ru/chto-takoe-datchik-holla.html

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 Холла
  • датчики тока
  • тахометры
  • датчики вибрации
  • детекторы ферромагнетиков
  • датчики угла поворота
  • бесконтактные потенциометры
  • бесколлекторные двигатели постоянного тока
  • датчики расхода
  • датчики положения
Применение цифровых датчиков Холла
  • 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)

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 683
Источник: https://www.RusElectronic.com/datchik-kholla/

Преимущества датчиков Холла

Датчики эффекта Холла имеют следующие преимущества:

  • выполняют несколько функций, таких как определение положения, скорости, а также направления движения;
  • поскольку являются твердотельными устройствами, то абсолютно не подвержены износу из-за отсутствия движущихся частей;
  • почти не требуют обслуживания;
  • прочные;
  • невосприимчивы к вибрации, пыли и воде.

Блок: 7/10 | Кол-во символов: 373
Источник: https://meanders.ru/datchiki-holla-rabota-tipy-primenenie-preimushhestva-i-nedostatki.shtml

Заключение

Чем же так хороши датчики Холла? Если соблюдать нормальные рабочие значения напряжения и тока, то теоретически  датчика хватит на бесконечное число включений-выключений. Там нет электромеханического контакта, который бы изнашивался, в отличие от геркона  и электромагнитного реле. Используйте на здоровье датчики Холла в своих электронных устройствах.

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 364
Источник: https://www.RusElectronic.com/datchik-kholla/

Недостатки датчиков Холла

Датчики эффекта Холла имеют следующие недостатки:

  • Не способны измерять ток на расстоянии более 10 см. Единственное решение для преодоления этой проблемы заключается в использовании очень сильного магнита, который может генерировать широкое магнитное поле.
  • Точность измеренного значения всегда является проблемой, поскольку внешние магнитные поля могут влиять на значения.
  • Высокая температура оказывает влияние на сопротивление проводника. Это в свою очередь скажется на подвижности носителя заряда и чувствительности датчиков Холла.

Блок: 8/10 | Кол-во символов: 554
Источник: https://meanders.ru/datchiki-holla-rabota-tipy-primenenie-preimushhestva-i-nedostatki.shtml

Как большие электрические нагрузки можно контролировать с помощью датчиков Холла

Мы уже знаем, что выходная мощность датчика Холла очень мала (от 10 до 20 мА). Поэтому он не может напрямую контролировать большие электрические нагрузки. Тем не менее мы можем контролировать большие электрические нагрузки с помощью датчиков Холла, добавив NPN-транзистор с открытым коллектором (сток тока) к выходу.

Транзистор NPN (приемник тока) функционирует в насыщенном состоянии в качестве переключателя приемника. Он замыкает выходной контакт заземлением, когда плотность потока превышает предварительно установленное значение «вкл.».

Выходной переключающий транзистор может быть в разных конфигурациях, таких как транзистор с открытым эмиттером, открытым коллектором или оба типа. Вот так он обеспечивает двухтактный выход, который позволяет ему потреблять достаточный ток для непосредственного управления большими нагрузками.

Блок: 9/10 | Кол-во символов: 912
Источник: https://meanders.ru/datchiki-holla-rabota-tipy-primenenie-preimushhestva-i-nedostatki.shtml

Как работает датчик Холла Видео

Блок: 10/10 | Кол-во символов: 31
Источник: https://meanders.ru/datchiki-holla-rabota-tipy-primenenie-preimushhestva-i-nedostatki.shtml

Кол-во блоков: 27 | Общее кол-во символов: 30483
Количество использованных доноров: 8
Информация по каждому донору:
  1. http://starifaeton.ru/info/datchik-holla-naznachenie-i-princip-raboty/: использовано 2 блоков из 8, кол-во символов 4296 (14%)
  2. https://meanders.ru/datchiki-holla-rabota-tipy-primenenie-preimushhestva-i-nedostatki.shtml: использовано 7 блоков из 10, кол-во символов 5161 (17%)
  3. https://www.asutpp.ru/chto-takoe-datchik-holla.html: использовано 2 блоков из 7, кол-во символов 2434 (8%)
  4. https://autolirika.ru/interesnoe/datchik-holla.html: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 6612 (22%)
  5. http://KrutiMotor.ru/ustrojstvo-datchika-xolla/: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 1931 (6%)
  6. https://220v.guru/elementy-elektriki/datchiki/princip-raboty-i-primenenie-datchika-holla.html: использовано 2 блоков из 7, кол-во символов 2199 (7%)
  7. https://carnovato.ru/princip-raboty-shema-datchika-holla-skutere/: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 2422 (8%)
  8. https://www.RusElectronic.com/datchik-kholla/: использовано 6 блоков из 7, кол-во символов 5428 (18%)

Определение, принцип работы, применение и примеры датчика Холла

Напряжение Холла было обнаружено Эдвином Холлом в 1879 году. Эффект Холла возникает из-за природы тока в проводнике. Многие изобретения использовали эту теорию эффекта Холла. Эта теория также используется в датчиках тока, датчиках давления, датчиках потока жидкости и т. Д. Одним из таких изобретений, которые могут измерять магнитное поле, является датчик на эффекте Холла.


Определение датчика эффекта Холла

Датчики эффекта Холла - это линейные преобразователи, которые используются для измерения величины магнитного поля.Работая по принципу эффекта Холла, эти датчики генерируют напряжение Холла при обнаружении магнитного поля, которое используется для измерения плотности магнитного потока.

Линейные датчики могут измерять широкий диапазон магнитных полей. Помимо магнитных полей, эти датчики также используются для определения близости, положения, скорости. Для этих датчиков выходное напряжение прямо пропорционально величине магнитного поля.


Принцип работы датчика Холла

В качестве принципа работы датчика Холла используется принцип напряжения Холла.По тонкой полоске проводника при подаче электричества электроны движутся по прямой линии. Когда этот заряженный проводник входит в контакт с магнитным полем, которое направлено перпендикулярно движению электронов, электроны отклоняются.

Часть электронов собирается с одной стороны, а часть - с другой. Из-за этого одна из плоскостей проводника ведет себя как отрицательно заряженная, а другая - как положительно заряженная. Это создает разность потенциалов и напряжение.Это напряжение называется напряжением Холла.

Электроны продолжают перемещаться с одной стороны плоскости на другую, пока не будет достигнут баланс между силой, приложенной к заряженным частицам из-за электрического поля, и силой, вызвавшей магнитный поток, вызвавший это изменение. Когда это разделение прекращается, значение напряжения Холла в этот момент дает меру плотности магнитного потока.


Датчик на эффекте Холла Схема

В зависимости от соотношения между напряжением Холла и плотностью магнитного потока датчики на эффекте Холла бывают двух типов.В линейном датчике выходное напряжение линейно связано с плотностью магнитного потока. В пороговом датчике при каждой плотности магнитного потока выходное напряжение будет резко падать.

Датчики на эффекте Холла можно рассматривать как линейные преобразователи. Для обработки выходного сигнала датчика требуется линейная схема, которая может обеспечивать постоянный ток возбуждения для датчиков, а также усиливает выходной сигнал.

Применение датчика Холла

Датчики Холла применяются следующим образом:

  • В сочетании с обнаружением порога они действуют как переключатель.
  • Они используются в приложениях со сверхвысокой надежностью, таких как клавиатуры.
  • Датчики на эффекте Холла используются для измерения скорости вращения колес и валов.
  • Они используются для определения положения постоянного магнита в бесщеточных электродвигателях постоянного тока.
  • Датчики на эффекте Холла встраиваются в цифровые электронные устройства вместе с линейными преобразователями.
  • Определение наличия магнитного поля в промышленных приложениях.
  • Используется в смартфоне для проверки, закрыта ли откидная крышка.
  • Для бесконтактного измерения постоянного тока в трансформаторах тока используется датчик Холла.
  • Используется как датчик для определения уровня топлива в автомобилях.

Примеры

Некоторыми примерами применения датчиков Холла являются трансформаторы тока, определение положения, аксессуары Galaxy S4, переключатель клавиатуры, компьютеры, датчик приближения, обнаружение скорости, приложения для измерения тока, тахометры, анти- замковые тормозные системы, магнитометры, двигатели постоянного тока, дисководы и т. д.…

Датчики на эффекте Холла доступны в виде различных ИС.Многие из имеющихся на рынке датчиков на эффекте Холла содержат сенсорный элемент вместе с усилителем IC с высоким коэффициентом усиления. Они защищены от изменений окружающей среды благодаря своей защитной упаковке. Какую микросхему датчика Холла вы использовали?

Датчики и приложения на эффекте Холла

С тех пор, как Эдвин Холл открыл эффект, названный в его имени эффектом Холла, этот принцип использовался во многих приложениях за последние полвека, и список продуктов основан на Эффект Холла продолжал расти, от автомобилей до самолетов, от посудомоечных машин до стиральных, от станков до медицинского оборудования.Эффект Холла - идеальная технология, которую можно использовать для зондирования. Элемент Холла изготовлен из тонкого листа проводящего материала или полупроводника. Выходные соединения элемента Холла перпендикулярны направлению тока. Когда он присутствует в магнитном поле, носители заряда испытывают силу, называемую силой Лоренца, поперек направления приложенного магнитного поля и тока. Эффект силы Лоренца, действующей на носители заряда, заключается в отклонении носителей заряда в одну сторону для создания напряжения ЭДС (электродвижущей силы), напряжения Холла на элементе Холла, как показано ниже.Напряжение Холла пропорционально напряженности приложенного магнитного поля.

Были изобретены различные типы датчиков на эффекте Холла, такие как переключатели на эффекте Холла, защелки на эффекте Холла и линейные датчики на эффекте Холла. Эти датчики на эффекте Холла широко используются во многих продуктах, таких как приборы, торговые автоматы, банкоматы, медицинское оборудование, автомобили, фитнес-оборудование, токовые клещи, копировальные аппараты, средства автоматизации и т. Д.

Регулировка автокресла

Автокресло Схема блока управления (Mouser.com)

Традиционные автокресла с ручной регулировкой со временем были заменены автокреслами с электронным управлением. Датчики Холла и электродвигатели широко используются для автоматического управления и регулировки сидений водителей и пассажиров. Комфорт автокресел был очень важным фактором, влияющим на наши впечатления от поездки. Более того, простая, быстрая и точная регулировка сиденья предлагает водителю более безопасную, удобную и простую рабочую среду.Сложная система управления сиденьем, объединяющая AI (искусственный интеллект), позволяет глубоко изучать стиль, уравновешенность и жесты водителя, чтобы предоставить водителю эргономически здоровую систему взаимодействия человека с машиной.

В настоящее время электрическое сиденье автомобиля в основном состоит из внутреннего двигателя, датчика Холла, механизма регулировки положения сиденья, схемы привода двигателя и однокристального микрокомпьютера. Среди них мотор соединен с механизмом регулировки положения сиденья, образуя силовую часть; и микрокомпьютер на одной микросхеме подключен к цепи управления двигателем и датчику Холла, чтобы сформировать часть автоматического управления.В приведенных выше разделах датчик Холла может измерять внешний вращающийся вал двигателя и передавать импульсный сигнал на однокристальный микрокомпьютер. Однокристальный микрокомпьютер может получать информацию о вращении двигателя, относящуюся к импульсному сигналу, путем подсчета импульсных сигналов, то есть информацию о текущем положении сиденья. Когда сиденье отрегулировано на месте и двигатель выключен, однокристальный микрокомпьютер может сохранять номер импульса, соответствующий этому положению.

Драйвер может выбрать, устанавливать ли текущее положение в состояние по умолчанию, тем самым заменяя исходную информацию о положении по умолчанию.Когда сиденье наклоняется вперед и назад, схема управления вызывает однокристальный микрокомпьютер для управления двигателем вперед и назад, а однокристальный микрокомпьютер регулирует количество импульсов, принимаемых датчиком Холла в исходном процессе (по умолчанию position соответствует номеру импульса) на основе операций сложения и вычитания для получения информации о положении сиденья по умолчанию.
TI DRV5057-Q1 - это линейный датчик на эффекте Холла с выходом PWM для автомобильных приложений, таких как определение положения, торможение, ускорение, педали сцепления, переключатель передач, положение дроссельной заслонки, а также многие другие приложения для кодирования абсолютного угла.DRV5057-Q1 реагирует пропорционально плотности магнитного потока, чтобы точно определять небольшое изменение углового положения. Устройство работает от источников питания 3В или 5В. Когда он не находится в магнитном поле, его выходной сигнал представляет собой прямоугольную волну с коэффициентом заполнения 50%. Рабочий цикл на выходе изменяется линейно в зависимости от приложенной плотности магнитного потока, и линейность может поддерживаться с магнитным полем от 8% до 92%.

Texas Instruments DRV5057-Q1TI DRV5057-Q1 Отклик магнитного поля на выходе ШИМ

Управление зажиганием двигателя

С развитием автомобильных двигателей в направлении высокой скорости, высокой степени сжатия, высокой мощности, низкого расхода топлива и низкого уровня выбросов , традиционные устройства зажигания не соответствовали требованиям эксплуатации.Основными компонентами устройства зажигания являются катушка зажигания и переключающее устройство. Когда энергия катушки зажигания увеличивается, свеча зажигания может генерировать искры с достаточной энергией. Это основное условие адаптации устройства зажигания к работе современных двигателей. Основной принцип, по которому датчики Холла могут быть приняты большинством производителей автомобилей в качестве воспламенителя, заключается в следующем:

Генератор сигналов на эффекте Холла является активным устройством, он должен обеспечивать питание для работы, мощность интегрированного блока Холла составляет обеспечивается воспламенителем.Коллектор выходного электрода ИС Холла является открытым выходом, а сопротивление нагрузки коллектора элемента Холла задается в воспламенителе.

Генератор сигналов на эффекте Холла имеет три провода и подключается к воспламенителю, один из которых является проводом подачи питания, один - проводом вывода сигнала, а другой - проводом заземления. При работе распределителя лезвие вращается вместе с валом распределителя. Всякий раз, когда лопасть входит в воздушный зазор между элементами эффекта Холла постоянного магнита, магнитное поле в блоке Холла запускается обходом лопасти крыльчатки (или магнитной изоляцией). При этом элемент с эффектом Холла не генерирует напряжение Холла. В этот момент выходной транзистор интегральной схемы отключается, и генератор сигналов выдает высокий потенциал.

Когда лопасть крыльчатки спускового механизма выходит из воздушного зазора, магнитный поток постоянного магнита образует петлю через направляющую пластину через коллекторный блок. В это время элемент Холла генерирует напряжение Холла, триод выходного полюса интегральной схемы находится в проводящем состоянии, выходной сигнал генератора низкий потенциал. Когда задний край выемки рабочего колеса поворачивается так, что обнажается только половина поверхности магнитного полюса, напряжение на выходе сигнала мгновенно перескакивает с низкого потенциала на высокий, и это момент зажигания.Постоянно выходной сигнал датчика представляет собой последовательность импульсов ШИМ с переключением импульсов от почти 0 В до примерно 2,5 В. Частота переключения увеличивается с увеличением оборотов двигателя.

Катушка распределителя звукоснимателей на эффекте Холла (от Pico Technology) Принцип работы змеевика на распределителе на эффекте Холла (от Pico Technology)

Массажное кресло

2-проводной датчик положения сиденья на эффекте Холла без печатной платы Melexis - Контроллер автомобильного автокресла Без печатной платы Двухпроводной датчик положения сиденья с фиксацией положения сиденья на эффекте Холла

С быстрым ростом нашей экономики наши жилищные условия улучшились очень хорошо, но мы всегда заняты учебой и работой весь день.Обычно мы проводим долгое время в офисе, сидя за столом, что заставляет нас чувствовать усталость в конце дня. Мы хотим полностью освежить свое тело. Один из самых простых способов быстро расслабить тело - это массажное кресло. С массажным креслом вы можете остаться дома и отдохнуть в течение еще одного свежего дня. Массажное кресло
управляется микроконтроллером для выполнения сложных движений и задач планирования времени. Узел движения для массажа спины перемещается вперед и назад между верхней точкой хода и нижней точкой хода в направляющей рамы для массажа спины.Чтобы массажное движение спины могло точно определять верхнюю и нижнюю точки перемещения, массажное кресло оборудовано постоянным магнитом в каждой из верхней и нижней точек перемещения, а датчик защелки на эффекте Холла установлен в массажном движении спины. сборка.
Таким образом, постоянные магниты и датчики защелки на эффекте Холла в верхней и нижней точках перемещения составляют два набора датчиков эффекта Холла: при массаже спины механизм перемещается от нижнего до верхнего предела перемещения, датчик защелки на эффекте Холла срабатывает магнитным полем постоянного магнита, установленного в верхней точке перемещения, относительное положение массажного механизма является выходным сигналом в виде напряжения; также, когда механизм массажа спины перемещается сверху вниз при движении вниз, его датчик эффекта Холла срабатывает магнитным полем постоянного магнита, установленного в точке хода вниз. Датчик эффекта Холла выдает относительное положение массажа спины. механизм в виде напряжения.

Управление посудомоечной машиной

Littelfuse Замечания по применению - Магнитное зондирование в посудомоечных машинах

С постоянным повышением уровня жизни людей степень интеллектуальности электроприборов становится все выше и выше. Многие семьи использовали полностью автоматические бытовые посудомоечные машины, которые могут полностью заменить ручную очистку посуды, палочек для еды, тарелок, ножей, вилок и другого кухонного инвентаря.

В настоящее время представленные на рынке автоматические посудомоечные машины можно разделить на два типа: бытовые и коммерческие.Полностью автоматические бытовые посудомоечные машины бывают в основном шкафного типа, настольного типа, раковины и встроенного типа. По структуре коммерческие посудомоечные машины можно разделить на пять категорий: тип шкафа, тип крышки, тип корзины, тип ремня передачи и ультразвуковой тип. Для таких мест, как рестораны, отели и правительственные столовые, он очень подходит для промышленных посудомоечных машин. Это может снизить трудоемкость поваров, повысить эффективность работы и улучшить чистоту и гигиену.
Какую роль играет Hall в полностью автоматической посудомоечной машине? Его можно использовать для управления вращением разбрызгивателя, который обычно представляет собой свободно вращающееся вращающееся устройство, приводимое в действие как горячей, так и холодной водой под высоким давлением. Очень важно убедиться, что разбрызгиватель не забит неправильно размещенной посудой или посудой в корзинах. Когда разбрызгиватель неожиданно останавливается, он будет мыть посуду только там, где остановился. Если разбрызгиватель приводится в действие электродвигателем, остановка может привести к продолжительному сгоранию двигателя.Переключатель с защелкой на эффекте Холла используется для защиты разбрызгивателя. Когда разбрызгиватель с установленным на нем магнитом проходит мимо переключателя на эффекте Холла, переключатель срабатывает, чтобы вывести низкий сигнал, и он выдает высокий уровень, когда магнит проходит мимо переключателя. Если MCU контроллера посудомоечной машины не обнаруживает срабатывания переключателя в течение заданного времени, он запускает подпрограмму защиты, чтобы либо остановить машину, либо подать аварийный и предупредительный световой сигнал. В посудомоечной машине датчики на эффекте Холла также могут использоваться для дверных защелок и запирающих систем, переключателей потока воды и поддона для смягчения мыла / воды.

Положение бесщеточного двигателя постоянного тока

Honeywell Управление бесщеточным двигателем постоянного тока с датчиками положения на эффекте Холла

Бесщеточный двигатель постоянного тока состоит из корпуса двигателя и драйвера и является типичным продуктом мехатроники. Обмотки статора двигателя в основном выполнены в трехфазном симметричном соединении звездой, что очень похоже на трехфазный асинхронный двигатель. Ротор мотора приклеен постоянными магнитами, которые намагничены. Для определения стабильности ротора двигателя в двигателе установлен датчик положения.
Драйвер состоит из силовых электронных устройств и интегральных схем. Его функции: принимать сигналы пуска, останова и торможения двигателя для управления пуском, остановкой и торможением двигателя; принимать сигнал датчика положения и сигналы прямого и обратного направления для управления. Включение-выключение каждой силовой трубки переменного моста создает постоянный крутящий момент; он принимает команды скорости и сигналы обратной связи по скорости для управления и регулировки скорости; обеспечивает защиту, отображение и т. д.

Двигатели постоянного тока обладают быстрым откликом, большим пусковым крутящим моментом и могут обеспечивать номинальный крутящий момент от нулевой скорости до номинальной скорости, но преимущества двигателей постоянного тока также являются его недостатками, поскольку двигатели постоянного тока должны обеспечивать постоянное вращение при Номинальная нагрузка.Характеристики момента, магнитного поля якоря и магнитного поля ротора должны поддерживаться на уровне 90 °, что требует угольных щеток и коммутаторов. Угольная щетка и коллектор будут производить искры и угольный порошок при вращении двигателя. Поэтому, помимо повреждения компонентов, ограничены и случаи использования. Двигатели переменного тока не имеют угольных щеток и коммутаторов. Они не требуют обслуживания, прочные и широко используются. Однако для достижения производительности, эквивалентной характеристикам двигателей постоянного тока, требуются сложные методы управления.В настоящее время полупроводники быстро развиваются, и частота переключения силовых компонентов намного выше, что улучшает характеристики приводных двигателей. Скорость микропроцессора также становится все быстрее и быстрее, чего можно достичь, поместив управление двигателем переменного тока во вращающуюся двухосную прямоугольную систему координат для правильного управления составляющей тока двигателя переменного тока на двух осях для достижения аналогичного двигателя постоянного тока. управление и эквивалент двигателя постоянного тока.

Current Sensing

Infineon Линейные датчики на эффекте Холла для измерения тока

Магнитопровод выполнен в виде натяжной конструкции, устройство Холла помещается в отверстие магнитопровода, а кольцевой магнитопровод зажимается снаружи провода через через который протекает измеренный ток, и ток, протекающий через него, может быть измерен.Эти клещи могут измерять как переменный, так и постоянный ток. Токоизмерительные клещи могут использоваться для обнаружения случайного тока различного источника питания и электрического оборудования.

Принцип измерения токоизмерительных клещей постоянного и переменного тока обычно используется для проверки постоянного тока. Поскольку токоизмерительные клещи переменного тока не могут использовать метод электромагнитной индукции. Датчик Холла размещен, как показано на рисунке ниже. Генерируемый магнитный поток пропорционален основным постоянным и переменным токам в зажимной головке. Это датчик Холла, который определяет магнитный поток и преобразует его в выходное напряжение.

Управление фонтаном

С развитием общества ритм жизни людей постепенно увеличивается, а качество жизни постоянно улучшается. Появление питьевых фонтанов изменило традиционный способ питья. Традиционная форма кипячения чайника постепенно заменяется водой из бочек или водопроводными питьевыми фонтанчиками. Использование питьевых фонтанчиков не только экономит время и силы, но и гарантирует сохранность питьевой воды. Это устройство для нагрева или охлаждения минеральной или чистой воды из бочек, чтобы облегчить людям питье.Фактически, внутренняя структура диспенсера для воды очень проста и в основном состоит из таких устройств, как резервуар для воды, водопроводная труба, нагревательный резервуар, устройство стерилизации, выключатель питания и таймер.

Принцип работы: Когда вода протекает через узел ротора, магнитный ротор вращается, чтобы вывести импульсный сигнал, и скорость изменяется линейно с расходом. Переключатель Холла выдает соответствующий импульсный сигнал на контроллер, чтобы определить размер и наличие расхода воды.Отрегулируйте ток пропорционального клапана, чтобы контролировать поток воды через пропорциональный клапан.

Расходомер воды на эффекте Холла

Здравоохранение - Измерение артериального давления

Измерение артериального давления обычно делится на два типа: один - традиционный метод аускультации, а другой - осциллометрический метод, то есть метод осцилляции, который используется в электронных приборах измерения артериального давления. Электронный сфигмоманометр - это медицинское устройство, в котором используются современные электронные технологии и принцип косвенного измерения артериального давления для измерения артериального давления.По мере развития технологий измерение крови без манжеты становится более популярным, чем другие традиционные методы измерения крови. Пульсиметр с магнитоплетизмограммой на запястье (MPG) был разработан для контроля артериального давления с помощью датчика Холла, чувствительного к магнитному полю. Пульсиметр состоит из постоянного магнита, установленного на силиконовом корпусе в центре лучевой артерии. Артериальное давление и частоту пульса можно измерить без использования манжеты. С помощью пульсиметра MPG зарегистрированные импульсы лучевой артерии преобразуются в сигналы напряжения.Чтобы получить точное кровяное давление, сигналы, генерируемые пульсиметром MPG, одновременно сравниваются с областями систолы и диастолы в пульсовых волнах лучевой артерии.

На схеме показана базовая структура носимого на запястье пульсиметра с радиальной артериальной магнитоплететизмограммой (MPG) - Санг-Сук Ли и др., Sensors 2011, 11, 1784-1793

Поделитесь тем, что вы узнали

Как работают датчики на эффекте Холла

Как работают датчики на эффекте Холла - объясните это Рекламное объявление

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 13 августа 2020 г.

Измерить электричество очень просто - мы все знакомы с электрическими единицами, такими как вольт, ампер и ватт (и большинство из нас видели счетчики с подвижной катушкой в той или иной форме). Немного сложнее измерить магнетизм. Спросите больше всего люди, как измерить силу магнитного поля (невидимое область магнетизма, простирающаяся вокруг магнита) или единицы в какая напряженность поля измеряется (Вебер или тесла, в зависимости от того, как вы измеряете), и они не имеют ни малейшего понятия.

Но есть простой способ измерить магнетизм с помощью прибора. называется датчиком или зондом на эффекте Холла, который использует хитроумный элемент наука, открытая в 1879 году американским физиком Эдвин Х. Холл (1855–1938). Работа Холла была гениальной и на много лет опередила свое время - на 20 лет до открытия электрона - и никто не знал, что с ним делать, пока спустя десятилетия не стали лучше разбираться в полупроводниках, таких как кремний. В наши дни Эдвин Холл был бы в восторге найти датчики, названные в его честь, используются во всех виды интересных способов.Давайте посмотрим внимательнее!

Фото: Магнитное испытательное оборудование, используемое для изучения эффекта Холла. Фото любезно предоставлено Брукхейвенской национальной лабораторией и Министерством энергетики США (DOE).

Что такое эффект Холла?

Работая вместе, электричество и магнетизм могут заставить вещи двигаться: электродвигатели, громкоговорители и наушники - лишь некоторые из незаменимых современные гаджеты, которые так работают. Отправить колеблющийся электрический ток через катушку из медного провода и (хотя вы этого не видите происходит) вы создадите временное магнитное поле вокруг катушки тоже.Поместите катушку рядом с большим постоянным магнитом и временным магнитное поле, создаваемое катушкой, будет либо притягивать, либо отталкивать магнитное поле от постоянного магнита. Если катушка свободна двигаться, он будет двигаться - либо к постоянному магниту, либо от него. В электродвигатель, катушка настроена так, что может вращаться на месте и поверните колесо; в громкоговорителях и наушники, катушка приклеена на кусок бумага, пластик или ткань, которая движется вперед и назад, чтобы выкачать звук.

Фото: вы не видите магнитное поле, но можете измерить его с помощью эффекта Холла.фото любезно предоставлено Wikimedia Commons.

Если электрический ток в фиксированном проводе сам притягивается магнитом, ток должен проходить с одной стороны провода ...

Эдвин Холл , 1879

Что, если поместить кусок токоведущего провода в магнитное поле, а провод? не может двигаться? То, что мы называем электричеством, обычно представляет собой поток заряженные частицы через кристаллические (обычные, твердые) материалы (либо отрицательно заряженные электроны изнутри атомов, либо иногда положительно заряженные «дырки» - зазоры там, где должны находиться электроны).Вообще говоря, если подцепить пластину из проводящего материала к батарее, электроны будут проходить через пластину по прямой линии. Как движущиеся электрические заряды, они также будут производить магнитное поле. Если вы поместите плиту между полюса постоянного магнита, электроны отклонятся в изогнутый путь, когда они движутся через материал, потому что их собственная магнитное поле будет взаимодействовать с полем постоянного магнита. (Для справки, то, что заставляет их отклоняться, называется Сила Лоренца, но нам не нужно здесь вдаваться во все детали.) Это означает, что одна сторона материала будет видеть больше электронов, чем другой, так что разность потенциалов (напряжение) появится на материал под прямым углом к ​​магнитному полю от постоянный магнит и ток. Это то, что физики называют эффектом Холла. Чем больше магнитное поле, тем больше отклоняются электроны; чем больше ток, тем больше электронов нужно отклонить. В любом случае, чем больше разность потенциалов (известная как напряжение Холла) будет.В другом словами, напряжение Холла пропорционально величине как электрического ток и магнитное поле. Все это имеет больше смысла в наша небольшая анимация ниже.

Как работает эффект Холла?

  1. Когда электрический ток протекает через материал, электроны (показаны здесь синими пятнами) движутся через него практически по прямой линии.
  2. Поместите материал в магнитное поле, и электроны внутри него тоже будут в этом поле. На них действует сила (сила Лоренца) и заставляет отклоняться от их прямолинейного пути.
  3. Теперь, глядя сверху, электроны в этом примере будут изгибаться, как показано: с их точки зрения слева направо. Если на правой стороне материала (внизу на этом рисунке) больше электронов, чем на левой (вверху на этом снимке), между двумя сторонами будет разница в потенциале (напряжении), как показано зеленым линия со стрелками. Величина этого напряжения прямо пропорциональна величине электрического тока и напряженности магнитного поля.

Куда они идут?

Как определить, в каком направлении будут двигаться электроны? Вы можете определить направление силы Лоренца с помощью правила левой руки Флеминга (если вы сделаете поправку на обычный ток) или его правила правой руки (если вы этого не сделаете).

Иллюстрация: заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле, испытывают силу (сила Лоренца), которая меняет свое направление, вызывая эффект Холла. Вы можете использовать правило левой руки Флеминга (правило двигателя), чтобы определить направление силы, если вы помните, что правило применяется к обычному току (поток положительных зарядов), а поле течет с севера на юг. В этом примере, если у нас есть поток электронов на страницу, обычный ток вытекает из страницы (так что это направление, в котором должен указывать ваш второй палец).Если поле течет слева направо (указательный палец), наш большой палец говорит нам, что электроны будут двигаться вверх.

Использование эффекта Холла

Вы можете обнаруживать и измерять все виды вещей с помощью эффекта Холла, используя то, что известно. как датчик или зонд на эффекте Холла. Эти термины иногда используются взаимозаменяемо, но, строго говоря, относятся к разным вещам:

  • Датчики на эффекте Холла простые, недорогие, электронные чипы, которые используются во всевозможных широко доступных гаджетах и ​​товарах.
  • Зонды на эффекте Холла - более дорогие и сложные инструменты. в научных лабораториях для таких вещей, как измерение напряженности магнитного поля с очень высокой точностью.


Фото: 1) Типичный кремниевый датчик Холла. Это выглядит очень похоже на транзистор - что неудивительно, поскольку он сделан аналогичным образом. Автор фото: Expainthatstuff.com. 2) Зонд на эффекте Холла, использовавшийся НАСА в середине 1960-х годов. Фото любезно предоставлено Исследовательский центр НАСА Гленна (NASA-GRC).

Обычно изготавливается из полупроводников (таких материалов, как кремний и германий), эффект Холла датчики работают, измеряя напряжение Холла на двух сторонах когда вы помещаете их в магнитное поле. Некоторые датчики Холла упакованы в удобные микросхемы со схемой управления и могут быть подключается непосредственно к более крупным электронным схемам. Самый простой способ использование одного из этих устройств позволяет определить положение чего-либо. Для Например, вы можете разместить датчик Холла на дверной коробке и магнит на двери, поэтому датчик определяет, открыта дверь или закрыта от наличия магнитного поля.Такое устройство называется датчик приближения. Конечно, вы можете выполнять ту же работу так же легко с магнитным герконом (нет общего правила относительно того, герконовые переключатели старого образца или современные датчики на эффекте Холла лучше - это зависит от приложения). В отличие от герконов, которые являются механическими и полагаются на контакты движущиеся в магнитном поле датчики Холла полностью электронные и не имеют движущихся частей, поэтому (по крайней мере теоретически) они должны быть надежнее. Одна вещь, которую вы не можете сделать с герконом, - это определить степень «включения» - силу магнетизма, - потому что геркон либо включен, либо выключен.Вот что делает датчик на эффекте Холла таким полезным.

Рекламные ссылки

Для чего используются датчики на эффекте Холла?

Фото: Этот небольшой бесщеточный двигатель постоянного тока из старого дисковода для гибких дисков имеет три датчика Холла. (обозначены красными кружками), расположенные по его краю, которые обнаруживают движение ротора двигателя (вращающегося постоянного магнита) над ними (не показано на этой фотографии). На датчики особо не на что смотреть, как вы можете видеть на фото крупным планом справа!

Датчики

на эффекте Холла дешевы, прочные и надежные, крошечные и простые в использовании. так что вы найдете их во множестве разных машин и повседневных устройств, от автомобильных зажиганий до компьютерных клавиатур и заводских роботов до велотренажеров

Вот один очень распространенный пример, который вы сейчас можете использовать на своем компьютере.В бесщеточный двигатель постоянного тока (используется в таких устройствах, как жесткие и гибкие диски), вам необходимо в любой момент точно определить, где находится двигатель. Датчик Холла расположенный рядом с ротором (вращающаяся часть двигателя) сможет очень точно определить его ориентацию, измеряя вариации магнитное поле. Подобные датчики также можно использовать для измерения скорости. (например, чтобы посчитать, насколько быстро колесо или двигатель автомобиля кулачок или коленчатый вал вращается). Вы часто найдете их в электронных спидометрах и анемометры (измерители скорости ветра), где они могут быть использованы аналогично герконовым переключателям.

Революционное открытие Эдвина Холла прижилось за несколько десятилетий, но теперь оно используется в самых разных местах - даже в электромагнитных космических ракетных двигателях. Без преувеличения можно сказать, что новаторская работа Холла произвела на меня большое впечатление!

Изображение: Как упакован типичный датчик Холла. Магнитные поля могут быть очень маленькими, поэтому нам нужно, чтобы наши детекторы были как можно более чувствительными, и вот один из способов добиться этого. Сам чип Холла (зеленый, 17) установлен на железной несущей пластине (серый, 16), зажатой внутри двух формованных пластиковых секций (серый, 11, 12).Микросхема подключена выводами (19) к контактам (синим), с помощью которых ее можно подключить в цепь. Но действительно важными частями являются два «концентратора потока» из мягкого железа (оранжевый, 15, 21), которые делают устройство намного более чувствительным. Когда вы помещаете магнит (22) рядом с датчиком, эти концентраторы позволяют магнитному потоку («плотность» магнетизма, создаваемого магнитным полем) течь по непрерывной петле через кристалл Холла, создавая либо положительное, либо отрицательное напряжение. Если магнит переместится на другую сторону датчика, он создаст противоположное напряжение.Иллюстрация из патента США № 3 845 445: Модульное устройство на эффекте Холла Роланда Брауна и др., Корпорация IBM, 29 октября 1974 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Статьи

История
  • [PDF] Открытие эффекта Холла Дж. С. Лидстоуном, Physics Education, Volume 14, 1979. Как Холл открыл свой эффект и выяснил, что он означает, бросив вызов некоторым из более ранних работ Джеймса Клерка Максвелла.
Статьи Эдвина Холла
  • О новом действии магнита на электрические токи. Эдвин Х. Холл, Американский журнал математики, Vol. 2, No. 3 (сентябрь 1879 г.), стр. 287–292. Оригинальная статья Холла.
  • Объяснение феномена Холла Эдвином Х. Холлом, Наука, Vol. 3, № 60 (28 марта 1884 г.), стр. 386–387. Собственное описание и объяснение Холла своего первоначального эксперимента.
  • Теория эффекта Холла и связанного с ним эффекта для нескольких металлов Эдвина Х.Холл, PNAS США, Vol. 9, No. 2 (15 февраля 1923 г.), стр. 41–46. Одна из более поздних работ Холла.

Книги

  • Датчики на эффекте Холла: теория и применение Эдварда Рамсдена. Newnes, 2006. Охватывает физику, лежащую в основе датчиков Холла, и способы их включения в практические схемы. Включает в себя датчики приближения, датчики тока и датчики скорости и времени. Также есть удобный глоссарий и список поставщиков.
  • «Устройства на эффекте Холла» Р. С. Поповича. Институт физики, 2004.Несколько более крупная и подробная книга, но охватывающая схожую тему с смесью теории, практических схем и повседневных приложений.
  • Эффект Холла в металлах и сплавах Колина Херда. Springer 1972/2012. Современное переиздание вступления 1970-х годов.

Практические проекты

Видео

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2020) Датчики на эффекте Холла. Получено с https://www.explainthatstuff.com/hall-effect-sensors.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте ...

Датчик Холла (HS)

Общее описание
Сигнал первичного зажигания датчика Холла обычно используется в двигателях с распределителем, но в настоящее время распределительное зажигание используется очень редко.
Если система зажигания использует HS, она выдает первичный сигнал для зажигания и для впрыска топлива.

Принцип работы датчика Холла
Датчик Холла обычно устанавливается на автомобилях с распределителем, в котором находится переключатель Холла.ЭБУ двигателя питает датчик напряжением немного ниже номинального напряжения аккумуляторной батареи. Цепь датчика Холла замыкается кабелем для обратной связи на землю. Напротив переключателя Холла расположен магнит, поле которого заставляет переключатель возвращать низкое напряжение на модуль зажигания. На оптической оси распределителя закреплен щиток с прорезями, количество которых соответствует количеству цилиндров. Переключатель Холла включается и выключается, пока магнит проходит между экраном и датчиком.Напряжение подается на усилитель по третьему сигнальному кабелю, а переключатель находится напротив оптического разъема. Пока плотная часть экрана прилегает к переключателю, сигнал возвращаемого напряжения прерывается из-за отклонения магнитного поля. Количество возвращенных импульсов в четырехтактном двигателе равно количеству слотов. Важно отметить, что обратный сигнал представляет собой напряжение или его отсутствие и имеет прямоугольную форму.

Процедура проверки состояния датчика Холла
- Быстрая проверка датчика Холла -
(без запуска двигателя)

ПРИМЕЧАНИЕ. датчик находится в распредвале.Только в некоторых системах (VW / Audi) датчик Холла расположен на маховике.

  • Отсоедините центральный высоковольтный кабель от общей клеммы крышки распределителя и подключите его к головке блока цилиндров дополнительным кабелем.
  • Отсоединить разъем датчика Холла от трамблера.
  • Найдите клеммы питания, выходного сигнала и заземления.
  • Замкните на короткое время контакты < 0 > и < - > жгута проводов датчика Холла, используя дополнительный кабель.
  • Если искра проскакивает между дополнительным кабелем, соединенным с высоковольтным кабелем, и головкой блока цилиндров, катушка зажигания и автоматический выключатель зажигания могут вызвать искру, и возможная причина неисправности находится в самом датчике Холла.

Проверить датчик Холла осциллографом

  • Отодвиньте защитную резиновую крышку разъема датчика Холла.
  • Подключите пробник заземления осциллографа к заземлению шасси.
  • Подключите активный конец щупа осциллографа к сигнальной клемме датчика Холла.
  • Запустить двигатель и оставить его работать на холостом ходу.
  • Обязательно обратите внимание на следующий сигнал (рис. 2). Это форма сигнала правильно работающего датчика Холла. Рабочий цикл составляет примерно 35%.


Фиг.2

Если автоматический выключатель зажигания не работает должным образом, вы должны увидеть следующую форму сигнала (рис. 3):


Фиг.3

На рис. 4 показано, как выглядит сигнал неисправного датчика Холла.


Фиг.4

Другие возможные повреждения:
- Отсутствие сигнала напряжения или рабочего цикла

  • Заглушите двигатель и снимите крышку распределителя.
  • Когда подключена муфта датчика Холла и включено зажигание, подключите активный конец щупа осциллографа к сигнальной клемме датчика Холла. Установите диапазон напряжения осциллографа на ± 15 В.
  • Медленно провернуть коленчатый вал двигателя.
    Когда прорезь экрана проходит через воздушный зазор, напряжение должно измениться с 10 В 12 В до 0 В.

- Отсутствие сигнала напряжения

  • Отсоединить разъем датчика Холла от трамблера.
  • Подключите активный конец щупа осциллографа к клемме < 2 > ( 0 ) жгута проводов разъема.
    Напряжение должно составлять 10–12 В.
  • Если нет напряжения с бортового компьютера на клемме < 2 >, проверьте проводимость сигнальной цепи между датчиком Холла и бортовым компьютером с помощью омметра.
  • Если цепь в порядке, проверьте, есть ли напряжение на соответствующей клемме разъема бортового компьютера. Если напряжение отсутствует, проверьте все клеммы питания и массы бортового компьютера.
    Если соединения в порядке, вероятная причина - сам бортовой компьютер.
  • Проверить наличие напряжения (10¸12В) на выводе < 1 > (+) бортового компьютера. Если напряжение питания выходит за указанные пределы, проверьте проводимость цепи между датчиком Холла и бортовым компьютером с помощью омметра.
  • Проверить заземление на выводе <3> (-) датчика Холла.
  • Если напряжения питания и заземления в норме, под подозрение попадает сам датчик Холла.

Что такое датчик Холла и как он работает?

Ⅰ Введение

Эффект Холла - наиболее распространенный метод измерения магнитных полей, и Датчики эффекта Холла широко используются и находят широкий спектр применений в наше время.Например, они используются в автомобилях в качестве датчиков скорости вращения колес и датчиков положения коленчатого или распределительного вала. Их часто используют в качестве переключателей, МЭМС-компасов, датчиков приближения и других приложений. Теперь мы рассмотрим некоторые из этих датчиков, чтобы увидеть, как они работают, но сначала давайте определим эффект Холла.


Каталог


Ⅱ Что такое эффект Холла

Эксперимент, описывающий эффект Холла , выглядит следующим образом: если у нас есть тонкая проводящая пластина, подобная показанной, и подавать на нее ток, носители заряда будут течь по прямой линии от одной сторона к другой.

Теперь, если мы приложим магнитное поле к пластине, мы можем нарушить прямой поток носителей заряда из-за силы, известной как сила Лоренца. Электроны отклонятся на одну сторону пластины, а положительные дырки - на другую. Это означает, что если мы теперь соединим две другие стороны с помощью измерителя, мы можем получить напряжение, которое можно измерить.

Как упоминалось ранее, эффект получения измеримого напряжения известен как эффект Холла в честь Эдвина Холла, который открыл его в 1879 году.


Ⅲ Что такое датчик на эффекте Холла

Датчик на эффекте Холла обнаруживает изменения в силе магнитного поля. Этот датчик открывает широкий спектр возможностей для применения в роботизированных датчиках.

Их можно использовать в таких приложениях, как определение приближения, позиционирования, скорости и тока. Обычно они используются на пневматических цилиндрах, где они используются для передачи положения цилиндра в ПЛК или роботизированный контроллер.

Автомобильная промышленность, персональная электроника и робототехника - это лишь некоторые из отраслей, в которых используются датчики Холла.В зависимости от области применения они имеют некоторые преимущества перед другими датчиками.

Они полностью закрыты, поскольку работают с магнитным полем, что делает их менее уязвимыми для повреждений в грязных или влажных условиях. Они реже, чем механические системы, изнашиваются или искажают показания после большого количества циклов.

Датчики на эффекте Холла

полезны для широкого спектра применений из-за их надежности и долговечности, поскольку для правильной работы им не нужен физический контакт.Они могут обеспечить большую повторяемость и точность, чем механические узлы, потому что они физически не мешают работе оборудования или инструментов.


Ⅳ Как работает датчик на эффекте Холла

Чтобы понять работу датчика на эффекте Холла, лучше всего начать с основ эффекта Холла. Когда ток течет через проводник в присутствии магнитного поля, электроны отталкиваются магнитным полем к одной стороне проводника.

Эффект Холла можно использовать для измерения электрического тока в проводниках, построенных с учетом определенных параметров.Например, напряжение на плоском металлическом проводнике обнаруживает эффект Холла намного лучше, чем напряжение на примерно единице.

Электроны, движущиеся по проводнику, оттесняются в сторону, когда к плоской пластине прикладывается магнитное поле. Поскольку сумму прогибов можно вычислить, устройство имеет широкий спектр применения.

Плоский проводник используется для расчета магнитной силы в датчике на эффекте Холла. Когда магнит приближается к датчику, датчик обнаруживает его и отправляет информацию контроллеру.

Заряд через пластину смещается в одну сторону, в то время как магнит находится рядом с датчиком, создавая положительный заряд с одной стороны и отрицательный - с другой. Определяется разница напряжений между двумя сторонами пластины, и ее можно использовать для расчета магнитной силы или близости датчика.


Ⅴ Типы датчиков на эффекте Холла

Датчики на эффекте Холла бывают двух основных типов:

5.1 Пороговое значение

Когда напряженность поля достигает определенной амплитуды и / или полярности, порог (также известный как цифровой или двухпозиционный) производит постоянное напряжение холла.Существует несколько различных конфигураций пороговых устройств, таких как фиксирующие устройства, которые включаются, когда положительная напряженность поля достигает порогового значения, но выключаются только тогда, когда отрицательное поле такой же напряженности достигает порогового значения, устройства, которые включаются, когда только положительное поле достигает порогового значения. порог, но в противном случае выключены, и устройства, которые включаются, когда положительное или отрицательное поле достигает порога. Пороги также можно запрограммировать на некоторых компьютерах.

5.2 Linear

Linear (датчик аналогового выхода) генерирует напряжение Холла, пропорциональное напряженности магнитного поля вокруг него. Полярность колебаний напряжения определяется направлением окружающего магнитного поля. Когда выразительные движения должны восприниматься как небольшие изменения положения, в музыкальных приложениях чаще используются линейные устройства.


Ⅵ Датчик эффекта Холла Использует

Датчики на эффекте Холла

питаются от магнитного поля, и во многих приложениях один постоянный магнит, подключенный к движущемуся валу или устройству, может управлять устройством.Существует множество различных форм движений с обнаружением магнита, включая, среди прочего, «лобовое движение», «вбок», «толкание-толкание» и «толкание-толкание». Для обеспечения оптимальной чувствительности магнитные линии потока всегда должны быть перпендикулярны чувствительной области системы и иметь правильную полярность, независимо от конфигурации.

Магниты с высокой напряженностью поля со значительным изменением напряженности поля для необходимого движения также необходимы для обеспечения линейности. Существует несколько способов обнаружения магнитного поля, и две из наиболее распространенных конфигураций обнаружения с использованием одного магнита показаны ниже: Обнаружение лобового и бокового обнаружения - это два типа обнаружения.

6.1 Лобовое обнаружение

Магнитное поле должно быть перпендикулярно системе обнаружения эффекта Холла и приближаться к датчику прямо к активной поверхности для «лобового обнаружения», как следует из названия. В каком-то смысле это «фронтальный» подход.

Этот прямой подход создает выходной сигнал VH, который в линейных устройствах отражает мощность магнитного поля или плотность магнитного потока как функцию расстояния от датчика Холла.Выходное напряжение увеличивается, когда магнитное поле приближается и, следовательно, становится сильнее, и наоборот.

Положительные и отрицательные магнитные поля также можно различать линейными приборами. Для индикации определения положения нелинейные устройства могут быть сделаны так, чтобы запускать выход «ВКЛ» на предварительно установленном расстоянии воздушного зазора от магнита.

6.2 Обнаружение сбоку

«Обнаружение сбоку» - вторая конфигурация обнаружения.Это требует перемещения магнита вбок по лицевой стороне элемента с эффектом Холла. Например, подсчет вращающихся магнитов или измерение скорости вращения двигателей, вбок или обнаружение скольжения полезно для обнаружения наличия магнитного поля, когда оно движется по лицевой стороне элемента Холла в пределах фиксированного расстояния воздушного зазора.

Линейное выходное напряжение, представляющее как положительный, так и отрицательный выход, может генерироваться в зависимости от направления магнитного поля, когда оно проходит через осевую линию нулевого поля датчика.Это позволяет идентифицировать направленное движение как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

Датчики на эффекте Холла

имеют широкий спектр применения, особенно в качестве датчиков приближения. Там, где к факторам окружающей среды относятся вода, вибрация, грязь или масло, например, в автомобилях, их можно использовать вместо оптических и световых датчиков. Настоящее зондирование также может быть выполнено с помощью инструментов на эффекте Холла.

Круговое электромагнитное поле образуется вокруг проводника, когда через него проходит ток, как мы узнали в предыдущих уроках.Электрические токи в диапазоне от нескольких миллиампер до тысяч ампер можно рассчитать по индуцированному магнитному полю, поместив датчик Холла рядом с проводником без использования больших или дорогих трансформаторов и катушек.

Датчики на эффекте Холла

могут использоваться для обнаружения ферромагнитных материалов, таких как железо и сталь, в дополнение к обнаружению наличия или отсутствия магнитов и магнитных полей, путем размещения небольшого постоянного «смещающего» магнита позади активной области устройства.Любой сдвиг или нарушение этого магнитного поля, вызванное введением железистого материала, может быть обнаружено с чувствительностью до мВ / Г.

В зависимости от типа устройства, цифрового или линейного, существует множество способов подключения датчиков Холла к электрическим и электронным схемам. Использование светоизлучающего диода, как показано ниже, является очень простым и легким в сборке примером.

Датчики на эффекте Холла

можно использовать по-разному из-за различных магнитных перемещений.Как в промышленных, так и в бытовых условиях эти инструменты чаще всего используются для измерения присутствия, положения и близости объектов.

Датчики тока, датчики давления и датчики потока жидкости - все это популярные приложения для датчиков Холла в промышленных и производственных процессах. В трансформаторах тока датчики на эффекте Холла представляют собой недорогой бесконтактный способ измерения магнитного потока постоянного тока.


Ⅶ Применение датчика Холла

7.1 Датчик на эффекте Холла в вращающихся приложениях

Датчики скорости работают, подсчитывая количество оборотов вала или диска за заданный промежуток времени. Диск, прикрепленный к валу двигателя, вращается рядом с датчиком Холла и имеет магниты по периметру.

Состояние датчика смещается по мере движения магнитов через него. На основании этих данных датчик рассчитывает обороты. Например, если диск или вал имеет четыре магнита, датчик может переключать состояния четыре раза за оборот.

Это позволяет датчику измерять число оборотов в минуту на основе известного параметра, согласно которому на один оборот будет приходиться четыре импульса.

Эта технология используется в бесщеточных двигателях постоянного тока для отслеживания скорости и определения положения вала. Это позволяет им работать в определенных диапазонах оборотов, но при этом изменять скорость двигателя в любое время.

Это значительно упрощает управление двигателями. Это также позволяет им контролировать положение вала на двигателе, что делает их гораздо более гибкими в робототехнике, чем двигатели без датчиков Холла.

7.2 Датчик на эффекте Холла в приближениях

На основе магнитного поля датчики на эффекте Холла могут обнаруживать приближение. Если напряженность магнитного поля постоянна и определена, можно определить положение датчика по отношению к магниту.

Когда магнит попадает в зону его действия, датчик меняет состояние и предупреждает контроллер. Бесконтактные датчики на эффекте Холла можно использовать по-разному. Роботизированные инструменты, роботизированные захваты, пневматика и множество других не роботизированных приложений используют их.

7.3 Использование бесконтактных датчиков на эффекте Холла в робототехнике

Бесконтактные датчики на эффекте Холла также могут использоваться в робототехнике. Они хороши для определения магнитной силы и близости магнита. Датчики на эффекте Холла могут использоваться для удовлетворения различных требований безопасности. Они часто используются в инструментах для подтверждения зажима на управляющее устройство.

Подтверждение зажима блокирует работу ячейки до тех пор, пока все секции не будут полностью зажаты, что позволяет ей функционировать безопасно.Магниты, встроенные в инструмент, которые попадают в диапазон чувствительности датчика Холла при правильном зажиме, обычно требуют подтверждения детали. Роботизированный контроллер или ПЛК знает, что ячейка безопасна для работы, когда все датчики отображают сигнал.

В робототехнике датчики на эффекте Холла чрезвычайно полезны. Для определения изменений в клетке большинство роботизированных клеток используют датчик Холла. Они используются для считывания скорости и положения бесщеточных двигателей постоянного тока. Они используются в пневматических цилиндрах, чтобы определить, выдвинут или втянут цилиндр.

Их также можно использовать для поддержания здоровья персонала, уведомив контролирующий орган о подтверждении зажима инструмента. Без датчиков Холла индустрия робототехники будет совсем другой.


Ⅷ Как проверить датчики на эффекте Холла

Датчики положения распределительного и коленчатого валов представляют собой датчики на эффекте Холла, которые контролируют положение распределительного и коленчатого валов соответственно. Перед датчиком проходит небольшой магнит. Выходное напряжение увеличивается по мере приближения магнита к датчику.Напряжение падает по мере удаления магнита от датчика. Для оценки положения вала электронный модуль управления отслеживает эти выходные сигналы датчиков. Контроллер ЭСУД может поддерживать точное управление двигателем благодаря датчикам положения распределительного и коленчатого валов, а также другим электрическим датчикам, соленоидам и форсункам. Понимание основ датчиков на эффекте Холла поможет вам правильно протестировать сомнительный датчик.

• Шаг 1

Снимите датчик с блока цилиндров.Удалите масло, грязь или металлическую стружку с наконечника датчика.

• Шаг 2

Изучите схему двигателя, чтобы найти датчик распределительного вала или сигнал коленчатого вала, поступающий в ECM. Сигнальный провод от контроллера ЭСУД должен быть удален. Подключите сигнальный провод к одному концу перемычки. Подключите другой конец перемычки к краю датчика Optimistic. Подключите отрицательный щуп к устойчивому заземлению шасси. При необходимости подключите отрицательный щуп к заземлению шасси с помощью перемычки и зажимов типа «крокодил».

Чтобы проверить напряжение постоянного тока, включите электрический вольтметр. Поверните пусковой переключатель в положение «Вкл.». В идеале напряжение должно быть около 0 вольт. Медленно поверните магнит перпендикулярно передней части датчика. Когда магнит приближается к датчику, напряжение должно расти, а по мере удаления напряжение должно падать. Проблема с датчиком или его подключениями, если напряжение не меняется.


Ⅸ FAQ

1. Как работает датчик Холла?

Используя полупроводники (например, кремний), датчики на эффекте Холла работают, измеряя изменяющееся напряжение, когда устройство находится в магнитном поле.Другими словами, как только датчик на эффекте Холла обнаруживает, что теперь он находится в магнитном поле, он может определять положение объектов.

2. Что запускает устройство на эффекте Холла?

Датчики

на эффекте Холла активируются магнитным полем, и во многих приложениях устройством можно управлять с помощью одного постоянного магнита, прикрепленного к движущемуся валу или устройству. Существует множество различных типов движений магнита, таких как «лобовое движение», «вбок», «толкающее-толкающее» или «толкающее-толкающее» и т.д.

3. Для чего нужен датчик Холла?

Датчики

на эффекте Холла обычно используются для измерения скорости вращения колес и валов, например, для определения угла опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания, тахометров и антиблокировочных тормозных систем. Они используются в бесщеточных электродвигателях постоянного тока для определения положения постоянного магнита.

4. В чем принцип эффекта Холла?

Принцип эффекта Холла гласит, что когда токопроводящий проводник или полупроводник помещается в перпендикулярное магнитное поле, напряжение может быть измерено под прямым углом к ​​пути тока.

5. Насколько чувствителен датчик Холла?

Эти логометрические устройства имеют чувствительность 5 мВ / Гс и 2,5 мВ / Гс соответственно, диапазон рабочих температур от -40 ° C до + 150 ° C и температурную компенсацию во всем рабочем диапазоне.

6. В чем разница между датчиком на эффекте Холла и индуктивным датчиком?

Индуктивные датчики обнаруживают металлические предметы, а датчики на эффекте Холла обнаруживают наличие магнитного поля.

7. Каково происхождение эффекта Холла?

История эффекта Холла начинается в 1879 году, когда Эдвин Х. Холл обнаружил, что небольшое поперечное напряжение появляется на тонкой металлической полоске с током в приложенном магнитном поле.

8. Как определить неисправность датчика Холла?

Потеря мощности, громкий шум и ощущение, что двигатель каким-то образом заблокирован, часто являются признаком того, что либо контроллер не работает, либо у вас могут быть проблемы с датчиками холла внутри двигателя.

9. Что находится внутри датчика Холла?

Датчик на эффекте Холла представляет собой тонкую полоску из полупроводникового материала, похожую на микросхему внутри микро- или RAM-устройства. Он работает по принципу электромагнетизма. При перемещении магнита достаточно близко к датчику генерируется небольшое напряжение. Это идет на усилитель, который повышает напряжение до уровня, достаточного для использования другими электронными устройствами.

Лучший пример - датчик скорости колеса.Небольшой магнит прикреплен к внутренней части автомобильного колеса. Каждый раз, когда магнит проходит мимо датчика, происходит один оборот колеса. Информация передается на блок спидометра и одометра, где отображается водителю.

10. Для чего нужен датчик Холла в автомобиле?

Датчик на эффекте Холла работает с помощью магнитного поля и также может называться датчиком положения кривошипа. Он проверяет положение коленчатого вала двигателя, чтобы зажигались свечи зажигания.Если он плохой, двигатель может заглохнуть и не запустится без сигнала датчика Холла.

Датчики

на эффекте Холла также могут использоваться для определения скорости, расстояния или положения коленчатого вала двигателя и положения распределительного вала. Все датчики на эффекте Холла имеют разную внутреннюю электронику с разными программными измерениями и не являются взаимозаменяемыми.

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.

Рис.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

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 вращающегося вала лопасти 4, 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 за работой.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)

Датчик Холла

и его роль в контроллере двигателя

Датчик Холла - широко используемый датчик, который обеспечивает обратную связь по положению ротора с контроллером двигателя.Давайте поймем значение этого датчика в системе управления автомобильным двигателем.

Система управления двигателем BLDC представляет собой сложную схему, в которой несколько компонентов работают в тандеме, чтобы заставить двигатель двигаться желаемым образом. Эффективность, долговечность и производительность - вот атрибуты, которые больше всего волнуют инженеров при проектировании такой системы.

В то время как магниты и катушки заботятся об электрическом аспекте, микроконтроллер действует как мозг, который управляет двигателем.Но даже самый острый мозг нуждается в сенсорной информации.

Два сенсорных входа, которые здесь имеют большое значение, - это Speed ​​ и Position . Давайте разберемся с ними в контексте коммутации двигателей.


Коммутация - это процесс переключения тока в фазах двигателя для облегчения вращения двигателя.

В щеточных двигателях щетки контактируют с коммутатором и переключают ток для движения двигателей.Двигатели BLDC не имеют щеток; таким образом, они должны приводиться в движение электронным способом с помощью системы управления двигателем.

Контроллер двигателя BLDC подает прямоугольные сигналы (напряжение) на магниты ротора и создает магнитное поле, которое приводит в движение двигатель.


Важность скорости и положения ротора при коммутации двигателя:

Коммутация в двигателе BLDC - это 6-этапный процесс . 3-фазный H-мост используется для создания 6 векторов потока , каждый из которых вызывает вращение двигателя на 60 градусов (соответствует следующему положению), таким образом совершая полный оборот на 360 градусов.

  • Чтобы двигать двигатель, контроллер двигателя пропускает ток через обмотку статора. Это создает магнитное поле, которое, в свою очередь, развивает крутящий момент на роторе (постоянный магнит). В результате ротор начинает двигаться.
  • Теперь, если ротор приближается к движущемуся магнитному полю, ротор будет иметь тенденцию останавливаться из-за изменения полярности. В этом случае магнитное поле начнет притягивать ротор и останавливать движение. Чтобы избежать этого, система управления двигателем переключает ток, подаваемый на статор, и создается новое магнитное поле, и ротор продолжает свое движение.Таким образом, процесс коммутации сводится к переключению тока в правом экземпляре .
  • Понятие скорости и положения входит в картину, поскольку этот «правый экземпляр» должен быть обнаружен, когда он прибывает.
  • Датчик необходим для обратной связи с системой управления двигателем, указывающей, когда ротор достиг желаемого положения. Если коммутация выполняется быстрее или медленнее, чем скорость ротора, магниты не синхронизируются с магнитным полем статора.Это заставляет ротор вибрировать и останавливаться вместо вращения.
  • После одной коммутации необходимо определить положение ротора относительно статора, чтобы можно было инициировать следующую коммутацию. Следовательно, определение местоположения также является важным параметром.

В производстве электродвигателей используется множество типов датчиков, таких как энкодеры, переключатели и потенциометры. Однако наиболее широко используемый и применяемый датчик - это датчик Холла .

В следующих разделах мы подробно поговорим о датчике Холла и его роли в системе управления двигателем.

Что такое датчик Холла?

Датчик на эффекте Холла - это, по сути, преобразователь, основанный на принципе эффекта Холла.

Эффект получения измеримого напряжения, когда проводник или полупроводник с током, текущим в одном направлении, вводится перпендикулярно магнитному полю, называется эффектом Холла.

Проще говоря, напряжение создается на электрическом проводнике, когда к нему прикладывается магнитное поле в направлении, перпендикулярном потоку тока.

Датчик Холла - это твердотельное устройство, которое применяет этот принцип для определения положения, скорости и различных других атрибутов, необходимых для эффективной работы двигателя BLDC.

Увеличенный вид датчика Холла

Через полосу Холла постоянно проходит небольшой ток. Как уже упоминалось, переменное поле от этого магнита ротора будет создавать напряжение на полосе Холла. Затем напряжение подается на цифровую схему (показанную на диаграмме выше), которая, в свою очередь, выдает цифровой сигнал в качестве выхода датчика Холла.

Как работает датчик эффекта Холла в двигателе BLDC

Обычно двигатель BLDC имеет три датчика Холла, установленных на роторе или статоре. Эти датчики Холла расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга, что дает угловое положение от 0 до 360 градусов.

Когда эти датчики Холла входят в контакт с магнитным полем ротора, он генерирует соответствующий цифровой импульс в единицах 1 и 0, как показано на схеме ниже.

За шесть шагов эти датчики Холла могут определять положение двигателя (угол).На диаграмме прямоугольные формы сигналов демонстрируют положительный и отрицательный импульс, генерируемый под соответствующим углом всеми тремя датчиками эффекта Холла - A, B и C.

Соответствующий график также показывает, как одна коммутация завершается за 6 шагов, когда угол достигает 360 градусов.

Следующее объяснение внесет большую ясность.

Когда магнит ротора пересекает один из датчиков, он выдает низкий или высокий сигнал в зависимости от того, прошел ли он через северный полюс или южный полюс ротора.Когда ротор пересекает все три датчика, эти датчики переключаются между низким и высоким, таким образом выявляя положение ротора каждые 60 градусов.

На схеме ниже показан типичный контроллер двигателя BLDC. Три линии, идущие от двигателя к контроллеру, отображают сигнал, посылаемый тремя датчиками Холла.

Датчик Холла способен различать положительный и отрицательный заряд, движущийся в противоположном направлении. Магнитное поле, обнаруженное датчиком на эффекте Холла, преобразуется в подходящий аналоговый или цифровой сигнал, который может быть считан электронной системой, обычно системой управления двигателем.

Ниже представлена ​​таблица истинности, полученная на основе показаний трех датчиков Холла. Как видите, состояние транзистора H-моста зависит от сигнала, обнаруживаемого датчиком. Стрелка вниз показывает движение по часовой стрелке (CW), а стрелка вверх показывает движение против часовой стрелки (CCW).

Теперь, когда у нас есть таблица истинности и график, угол (положение) и скорость ротора можно легко вычислить.

Преимущества использования датчика Холла в контроллере двигателя BLDC

  • Датчик Холла - это очень простое устройство, состоящее из магнитов, поэтому оно очень экономично для систем управления двигателями.
  • По той же причине эти датчики легко внедрить в передовые системы управления двигателями для электромобилей и других автомобильных решений.
  • Большинство двигателей BLDC оснащены этими датчиками.
  • Датчики на эффекте Холла
  • в основном невосприимчивы к таким условиям окружающей среды, как влажность, температура, пыль и вибрация.

Завершение

Многое происходит внутри системы управления двигателем BLDC. Есть алгоритм FOC, схемы H-Bridge, эффективная коммутация и многое другое.Среди множества компонентов внутри системы управления двигателем BLDC очень маленький и скромный датчик - датчик эффекта Холла - дает о себе знать.

Будучи экономичными и простыми в использовании, эти датчики сделали новые решения для управления двигателями BLDC более эффективными и удобными в использовании в автомобильной промышленности.

Посмотрите это пространство, чтобы узнать о других таких компонентах, которые играют жизненно важную роль в контроллере двигателя BLDC.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *