Датчик Холла — назначение и принцип действия

На примере датчика Холла, применяемого в бесконтактной системе зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099.

Назначение датчика Холла

Датчик Холла предназначен для определения момента искрообразования в бесконтактной системе зажигания (БСЖ) автомобиля.

Принцип действия датчика Холла

Принцип действия датчика основан на эффекте Холла, когда магнитное поле проводника изменяется при прохождении в нем специального экрана с прорезями.

На практике это выглядит так: датчик Холла автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 установлен на опорной пластине трамблера и состоит из двух частей – магнита и элемента Холла с усилителем. На датчик Холла подается напряжение с коммутатора (вывод 5) через токовый красный провод. «Масса» так же с коммутатора – бело-черный провод с вывода 3. Магнит создает магнитное поле, элемент Холла принимает его, создает напряжение, которое усиливает усилитель и через зеленый импульсный провод напряжение подается на коммутатор (вывод 6).

Для изменения магнитного поля применяется экран с четырьмя прорезями, который вращается вместе с валом распределителя зажигания (трамблера) проходя между магнитом и принимающей частью датчика Холла. При прохождении в пазу датчика прорези экрана магнитное поле имеет определенную величину и соответственно датчик выдает на коммутатор электрический ток определенного напряжения (9-12 В). При прохождении в пазу датчика зубца экрана магнитное поле экранируется и не поступает на приемник датчика, при этом напряжение, поступающее на коммутатор, падает (0-0,5 В).

Устройство датчика Холла. на примере трамблера системы зажигания карбюраторного двигателя автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Соответственно коммутатор прерывает электрический ток, подающийся на катушку зажигания, магнитное поле в ней резко сжимается и, пересекая витки обмотки, производит ЭДС 22-25 кВ (ток высокого напряжения). Ток через бронепровода попадает на распределитель трамблера и далее на свечи зажигания, производя разряд, поджигающий топливную смесь. Прохождение каждого из четырех зубцов экрана в прорези датчика соответствует такту сжатия в одном из четырех цилиндров двигателя.

Примечания и дополнения

— На эффекте Холла основан принцип действия еще нескольких автомобильных датчиков, например, датчика скорости инжекторных ВАЗ 21083, 21093, 21099.

— Подробно о неисправностях датчика Холла — «Признаки неисправности датчика Холла».

— Самостоятельно снимаем Датчик Холла — «Как своими силами снять и заменить датчик Холла?».

Еще статьи по датчикам автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Проверка датчика Холла

— Датчик указателя температуры охлаждающей жидкости автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099

— Принцип действия бесконтактной системы зажигания

— Схема «устройство датчика кислорода ЭСУД ВАЗ 21083, инжектор»

— Датчик давления масла ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Датчик уровня топлива ВАЗ 2108, 2109, 21099

Подписывайтесь на нас!

Автор MechanikОпубликовано 25. 02.201921.07.2022Рубрики Принцип действия, Система зажигания автомобиля ВАЗ 2108, 2109, 21099Метки датчик, действия, назначение, принцип, Холла 13 394 views

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 дистрибьютора (эффект Холла) — напряжение

• Домашний
• Библиотека
• Автомобильные пошаговые испытания
• Датчик распределителя (эффект Холла) — напряжение

Изделия, подходящие для этого управляемого теста*

• Щупы мультиметра

• Набор датчиков для обратного штифта

  £34. 00

• Гибкий штифтовой зонд

• Зажим для аккумулятора PicoScope

• *В Pico мы всегда стремимся улучшить нашу продукцию. Инструменты, использованные в этом пошаговом тесте, могли быть заменены, а вышеперечисленные продукты являются нашими последними версиями, используемыми для диагностики неисправности, задокументированной в этом тематическом исследовании.

Целью данного теста является проверка сигнала на эффекте Холла датчика распределителя во время запуска двигателя или в условиях работы.

Как выполнить тест

Просмотрите рекомендации по подключению.

1. Используйте данные производителя для идентификации цепи датчика распределителя.
2. Подключите PicoScope Channel A к сигнальной цепи приемника распределителя.
3. Свернуть страницу справки. Вы увидите, что PicoScope отобразил образец сигнала и настроен на захват вашего сигнала.
4. Запустите область , чтобы увидеть данные в реальном времени.
5. Провернуть и, если возможно, запустить двигатель на холостом ходу.
6. С вашей осциллограммой на экране остановите осциллограф.
7. Выключите двигатель.
8. Используйте инструменты Waveform Buffer, Zoom и Measurements для изучения формы сигнала.

Пример сигнала

Примечания к форме волны

Эта заведомо исправная форма волны имеет следующие характеристики:

• Переключение между двумя напряжениями циклического цифрового сигнала; низкое напряжение чуть выше 0 В и высокое напряжение чуть ниже 2,5 В.
• Частота переключений увеличивается с увеличением оборотов двигателя.
• В осциллограмме нет пропусков или аномалий.

Дополнительные указания

Функция датчика распределителя заключается в подаче эталонного сигнала синхронизации на модуль управления зажиганием (ICM) или модуль управления двигателем (ECM) для указания периода ожидания первичной цепи для каждого события зажигания.

В механизме используется вращающийся узел, состоящий из набора вращающихся лопастей (по одной на каждый цилиндр), проходящих между неподвижным магнитом и неподвижным датчиком Холла. Когда лопасти входят в зазор и выходят из него, магнитное поле возмущается. Каждое возмущение вызывает переключение выхода датчика Холла. Таким образом, выход датчика представляет собой цифровой сигнал с низким напряжением около 0 В и высоким напряжением вплоть до напряжения питания датчика. Выход около 0 В указывает на задержку или время включения катушки.

Поскольку вращение распределителя механически связано с вращением двигателя, увеличение частоты вращения двигателя сокращает период задержки, но угол задержки остается постоянным. При повышенных оборотах двигателя выдержка увеличивается за счет центробежного механизма грузоподъемности внутри распределителя.

ICM или ECM, в зависимости от типа, используют выходной сигнал датчика Холла в качестве триггера (коммутируемого заземления) транзистора драйвера первичной цепи.

Тем не менее, модуль сохраняет контроль над фактическим периодом выдержки и другими параметрами зарядки, такими как ограничение тока, пиковый заряд катушки и отключение тока.

Этот дополнительный контроль гарантирует, что катушка зажигания не перегреется из-за слишком большой выдержки или что продолжительность искры не уменьшится из-за слишком малой выдержки. Точно так же фактический период задержки может быть увеличен во время запуска, чтобы компенсировать более низкие напряжения системы (для поддержания того же общего заряда катушки).

В отношении периодов выдержки зажигания для конкретного двигателя см. данные производителя.

Типичные неисправности системы включают:

Механические:

• Проблемы с креплением и приводом (например, чрезмерный воздушный зазор или износ), связанные с распределителем.
• Физическое повреждение или чрезмерное количество мусора вокруг вращающихся лопастей, магнита и датчика Холла.

Электрика:

• Общие проблемы с внешней электрической цепью, обрыв, короткое замыкание, высокое сопротивление.