Датчики Холла: принцип работы, как проверить своими руками, применение

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

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.

Эффект Холла

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

датчик Холла принцип работы

Он пропускал постоянный ток через грани D и B. Потом поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит и обнаружил напряжение на гранях А и C!  Этот эффект и был назван в честь этого великого ученого. Основной физический принцип данного эффекта был основан на силе Лоренца. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, стали называть датчиками Холла. 

Но здесь один маленький нюанс. Дело в том, что напряжение Холла даже при самой большой напряженности магнитного поля будет какие-то микровольты. Согласитесь, это очень мало. Поэтому, помимо самой пластинки в датчик Холла устанавливают усилители постоянного тока, логические схемы переключения, регулятор напряжения а также триггер Шмитта. В самом простом переключающем датчике Холла все это выглядит примерно вот так:

дачик холла внутреннее строение

где

Supply Voltage – напряжение питания датчика

Ground – земля

Voltage Regulator – регулятор напряжения

А – операционный усилитель

Hall Sensor – собственно сама пластинка Холла

Output transisitor Switch – выходной переключающий транзистор (транзисторный ключ)

Роль датчика в системе СЗ

При неисправности датчика или ДХ возникают проблемы, связанные с непосредственным функционированием двигателя. Автомобиль может совсем не заводиться или вести себя крайне плохо на дороге. Неужели такой маленький элемент, как ДХ способен оказывать столь мощное влияние на мотор авто? Да, еще как.

Датчик холла схема
Датчик холла схема

Что такое ДХ? Это контролер, способный чутко реагировать на любые изменения в магнитном поле. Если ДХ бывает неисправен, перестает функционировать инжектор.

Взаимодействие ДХ с системой зажигания в понимании электрики осуществляется через коммутатор или проводник. В результате этого возникает магнитное поле.

Типы датчиков Холла

Датчики эффекта Холла можно разделить на два типа:

  • На основании Вывода
  • На основании операции

Линейные (аналоговые) датчики Холла

В линейных датчиках напряжение Холла (напряжение на гранях А и С) будет зависеть от напряженности магнитного поля. Или простыми словами, чем ближе мы поднесем магнит к датчику, тем больше будет напряжение Холла. Это и есть прямолинейная зависимость.

В линейных датчиках Холла выходное напряжение берется сразу с операционного усилителя. То есть в линейных датчиках вы не увидите триггер Шмитта, а также выходного переключающего транзистора. То есть все это будет выглядеть примерно вот так:

линейный датчик 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.

Теоретически, если подавать ну очень сильный магнитный поток на датчик Холла, то напряжение Холла будет бесконечно большим? Как бы не так). Выходное напряжение будет лимитировано напряжением питания. То есть график будет выглядеть примерно вот так:

линейный датчик холла график

Как вы видите, до какого-то момента у нас идет линейная зависимость выходного напряжения датчика от плотности магнитного потока. Дальнейшее увеличение магнитного потока бесполезно, так как оно достигло напряжения насыщения, которое ограничено напряжением питанием самого датчика Холла.

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

токовые клещи датчик холла

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

Это интересно:  Диагностика Passat b3 (пассат б3): как найти неисправности новичку?

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

Цифровые датчики Холла

Как только наступила  эра троники цифровой элек, в один корпус вместе с датчиком Холла стали помещать различные логические элементы. Самый простой датчик Холла на триггере Шмитта мы уже рассмотрели выше и он выглядит вот так:

дачик холла внутреннее строение

По сути такой датчик имеет только два состояние на выходе. Либо сигнал есть (логическая единица), либо его нет (логический ноль). Гистерезис на триггере Шмитта просто устраняет частые переключения, поэтому в цифровых датчиках Холла он используется всегда.

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

Униполярный датчик Холла

Как следует из названия, эти датчики требуют только положительного магнитного поля южного полюса магнита, чтобы активировать, а также отпустить датчик.

Биполярные

Подносим магнит одним полюсом – датчик сработает и будет продолжать работать даже тогда, когда мы уберем магнит от датчика. Для того, чтобы его выключить, нам надо подать на него другую полярность магнита.

Применение датчиков Холла

В настоящее время область применения датчиков Холла очень обширна и с каждым годом становится все шире и шире. Вот основные применения:

Применение линейных датчиков

  • датчики тока
  • тахометры
  • датчики вибрации
  • детекторы ферромагнетиков
  • датчики угла поворота
  • бесконтактные потенциометры
  • бесколлекторные двигатели постоянного тока
  • датчики расхода
  • датчики положения

Применение цифровых датчиков

  • датчики частоты вращения
  • устройства синхронизации
  • датчики систем зажигания автомобилей
  • датчики положения
  • счетчики импульсов
  • датчики положения клапанов
  • блокировка дверей
  • измерители расхода
  • бесконтактные реле
  • детекторы приближения
  • датчики бумаги (в принтерах)

Почему выходит из строя датчик Холла

Повреждение сенсора может проявляться разными симптомами — даже профессионалу порой бывает непросто определить точную причину. Вот какие признаки говорят о поломке датчика:

  • мотор плохо заводится;
  • холостой ход с постоянными перебоями;
  • на высоких оборотах автомобиль дергается;
  • искра на свечах пропадает;
  • двигатель внезапно глохнет.

Главная причина выхода этой детали из строя банальна — накопилась грязь. Как только это происходит, ДХ сигнализирует моментально. С машиной начинают происходить «чудеса». Однако винить этот прибор во всех бедах неправильно — нужна доскональная проверка.

Распространенная причина неисправности — отсутствие контакта в проводке. Всего в приборе 3 контакта — соединяющий его с массой, с плюсом, с коммутатором. Один из контактов мог окислиться, из-за чего и разорвалась электрическая цепь.

Наконец, провод может просто оборваться или переломиться. Это происходит из-за того, что вакуумный корректор зажигания смещает площадку, на которой размещен ДХ, сдвигая угол зажигания. Во избежание такой напасти проводку нужно закрепить так, чтобы она изгибалась петлей.

Если высоковольтная проводка в машине изношена и пролегает рядом с проводами сенсора, возможен пробой высокого напряжения. Часто пробои возникают при влажной погоде, при заезде колесом в глубокую лужу.

Поломка может возникнуть из-за перезарядки генератора аккумуляторной батареи — когда ДХ испытал слишком сильную нагрузку и на входе коммутатора сгорела одна из деталей.

Признаки неисправности датчика Холла

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

Неисправности датчика Холла

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.

Основные неисправности датчика

Любая деталь на автомобиле рано или поздно начинает давать сбои, и датчик Холла не является исключением, даже несмотря на то, что он имеет простейшую конструкцию. Поломка его выявляются за счет обнаружения следующих дефектов:

  • Невозможность завести двигатель.
  • Неустойчивая и нестабильная работа мотора.
  • Возникновение рывков.
  • Двигатель начинает глохнуть.
  • Возникновение эффекта детонации.

Если появляются вышеперечисленные признаки, то торопиться менять датчик Холла не стоит, так как подобные явления могут формироваться и по причине других поломок системы зажигания и подачи топлива. Чтобы удостовериться в неисправности устройства, понадобится выполнить его проверку на пригодность.

Датчик на трамблере

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.
Это интересно:  Спасет ли замена маслосъемных колпачков от масложора или деньги на ветер?

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

Проверка датчика мультиметром

Проверить ДХ можно разными способами. Одним из популярных вариантов диагностирования является мультиметр или вольтметр. Этот метод проверки имеет два варианта проведения. Рассмотрим, как проверить датчик холла авто в обоих случаях.

1-й способ

Для проведения диагностики необходимо найти рабочий вольтметр или мультиметр, который устанавливается в режим измерения напряжения ПТ (постоянного тока) в диапазоне 20 Вольт. Кроме того, нужно будет запастись 2-я железными штырями, посредством которых будет осуществляться проверка ДХ.

Перед тем, как проверить датчик холла, потребуется вынуть резиновый чехол с колодки, которая подключена к трамблеру и непосредственно – к ДХ.

  • снимаем главный бронепровод с распределителя;
  • подключаем его на разрядник или к массе.

Делается это ввиду того, чтобы исключить случайное возникновение разряда, ведь это может способствовать запуску двигателя во время проверки.

  • включаем зажигание;
  • вынимаем колодку с распределителя;
  • устанавливаем режим на мультиметре в ПТ 20 В;
  • минусовой зажим прибора соединяем с массой (любой частью кузова авто);
  • плюсовой щуп прибора будет выполнять функцию измерителя напряжения.

Колодка, идущая на трамблер, имеет три провода: красный, зеленый и белый (цвета могут быть и другими). На красном проводе напряжение прибора должно показывать 11,37 или близкое к 12 В. На зеленом или среднем проводе значение, тоже близкое к 12 В. И наконец, на последнем – белом проводе, значение – 0.

Кстати, если поставить прибор в режим звуковой прозвонки, то ставя щуп на контакт, будет слышен постоянный звон, что будет свидетельствовать о соединении белого провода с массой. Так и должно быть.

Что дала предварительная проверка? Мы убедились, что на ДХ поступают все необходимые импульсы.

Продолжаем (мультиметр в режиме измерения ПТ):

  • берем подготовленные штырьки (гвоздики) и вдеваем их так: один в зеленый (средний провод), другой в белый (провод массы);
  • колодку подключаем на свое место, в трамблер авто.

Зачем нужны штырьки? Они играют роль проводника тока. С обратной стороны колодки нет контактов, и проверить значения можно будет только, если оголить провода. Делать это не рекомендуется, поэтому и вдеваются штырьки.

  • берем зажимы мультиметра (зажигание включено);
  • плюсовой зажим мультиметра соединяем со штырьком среднего провода колодки, а минусовой – с другим (белым проводом).

В таком положении значение мультиметра должно быть в пределах 11,2 В.

  • проворачиваем коленвал, наблюдая одновременно за показаниями прибора;
  • если показания прибора упадут до 0,02 В (нижний предел измерений) и повысятся до 11,8 В (верхний предел измерений) при проворачивании коленвала, то это считается нормой.

Внимание. ДХ считается исправным, если при проворачивании коленвала верхний предел измерений бывает не меньше 9 В, а нижний – не более 0,4 В.

Благодаря этим измерениям мы проверили работоспособность ДХ, установленного в трамблере авто.

2-й способ

Второй способ проверки отличается от первого тем, что ДХ на этот раз диагностируется автономно. Другими словами, он не будет подключен к системе зажигания – к коммутатору.

Итак, для проведения этого способа понадобится самодельная сборочка из 3-х контактов, вдеваемых в колодку трамблера, выводов на плюс/минус и 2-х контрольных точек для измерений. Схема самодельной сборочки будет выглядеть вот так

Вот, что нужно сделать:

  • три контакта самодельной сборки подсоединить к разъемам, куда вдевается родная колодка распределителя (если датчик снят – то к его выводам);
  • подать питание плюс/минус на самодельную сборку;
  • плюс мультиметра соединить с одной контрольной точкой для измерения, минус – с другой;
  • проворачиваем коленвал.

Опять же, верхний предел измерений на работающем датчике не должен быть ниже 9 В, а нижний предел – выше 0,4 В.

Если ДХ снят с машины, то проверка его будет проводиться так:

  • к самодельной сборке подключаются выводы датчика (остальные подключения те же, что и в вышеописанном случае);
  • берем нож или шторку, и лезвием проводим по прорези в ДХ.

При закрытой шторке показания ДХ – выше 9 В, при открытой – ниже 0,4 В.

Таким образом, при помощи мультиметра удастся проверить ДХ на исправность 2-я несложными способами. Конечно же, существует масса других вариантов проверки датчика, но они более сложны для проведения, хотя и дают моментальный доступ к ДХ.

Общее знакомство с принципом функционирования ДХ, несмотря на постепенное вытеснение бесконтактных систем зажигания мультипроцессорными, даст много пользы в дальнейшем. Так, это может помочь автовладельцу при эксплуатации других датчиков авто, работающих по принципу Холла: датчика скорости, положения распредвала и т. д.

Это интересно:  Опорный подшипник - что это такое

Забудьте о штрафах с камер! Абсолютно легальная новинка — Глушилка камер ГИБДД, скрывает ваши номера от камер, которые стоят по всем городам. Подробнее по ссылке.

  • Абсолютно легально (статья 12.2);
  • Скрывает от фото-видеофиксации;
  • Подходит для всех автомобилей;
  • Работает через разъем прикуривателя;
  • Не вызывает помех в радиоприемнике и сотовых телефонах.

Если вы найдете ОШИБКУ , пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter (на Windows) Cmd+Enter (на Mac) .

Дергание автомобиля, проблемы с пуском двигателя, перебои в работе мотора — эти и другие проблемы могут свидетельствовать о поломке датчика Холла.

Другие способы

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

К одной ножке светодиода паяем сопротивление, к нему — 2 проводка. Длину проводков выбираем самостоятельно — так, чтобы было удобнее работать. Демонтируем крышку распределителя, отключаем штекерный узел и трамблер. Затем диагностируем электроцепь. Для этого вольтметр подсоединяем к 1 и 3 клеммам, активируем зажигание авто. Если узел работает правильно, на экране появится значение — 10-12 вольт.

Затем сделанный для измерения прибор подсоединяем к тем же клеммам. Светодиод обязательно загорится при верном выборе полярности. Если этого не происходит, провода надо поменять местами. Дальше действуем так:

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

Принцип прост: если при прокручивании вала светодиод мигает — значит, все работает и сенсор в порядке. Проверка датчиков на разных моделях машин производится по одной схеме.

Также можно попросить знакомых одолжить устройство, которое является заведомо рабочим. Обратитесь к автолюбителям, на машинах которых стоят идентичные сенсоры. Если проблемы пропали, это означает, что ДХ на вашем автомобиле неисправен.

Замена датчика Холла

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

Замена датчика Холла

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.

Как снимать датчик?

Для того чтобы выполнить замену, вам нужен ключ на «10» и отвертка. Этого вполне достаточно, но все же рекомендуется иметь при себе еще плоскогубцы. Итак, вам требуется снять трамблер и разобрать его:

  1. От аккумулятора отсоединяете провод массы.
  2. От трамблера отсоединяете все бронепровода и трубку вакуумного корректора. Если сомневаетесь, то пометьте расположение бронепроводов, чтобы не перепутать.
  3. Выкручиваете три гайки, которыми крепится корпус трамблера к головке двигателя. Обратите внимание на то, в каком положении стоял корпус.
  4. Отключаете колодку проводов, извлекаете корпус трамблера.

Штекер датчика

Теперь нужно разобрать его, для этого снимаете крышку, выкрутив два болта. Далее снимаете бегунок и под ним как раз и находится датчик Холла.

Как поставить новый?

При замене датчика Холла на ВАЗ-2109 нужно соблюдать строгий порядок. Не допускается перекосов, так как это приведет к неработоспособности системы. Все провода аккуратно укладываются внутри корпуса трамблера, чтобы подвижные элементы их не повредили.

Трамблер ваз 2109

Старый датчик снимаете, на его место ставите новый. Сборку трамблера производите в обратном порядке – пылезащитная крышка должна попасть в паз, далее ставите бегунок. Кстати, его стоит проверить – сопротивление около 5 кОм, не должно быть нагара и оплавлений. Если имеются повреждения, то нужно заменить элемент. В том случае, если не помогла замена датчика, нужно искать проблему в системе впрыска или коммутаторе, катушке.

Заключение

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

[spoiler title=»Источники»]

  • https://unit-car.com/diagnostika-i-remont/150-datchik-holla.html
  • https://www.RusElectronic.com/datchik-kholla/
  • https://ozapuske.ru/holl/kak-proverit-datchik-xolla.html
  • https://bolt-taxi.com/datchik-holla-chto-eto-takoe-kak-rabotaet-priznaki-polomki-i-sposob-zameny/
  • https://kalina-2.ru/remont-vaz/kak-prozvonit-datchik-holla-multimetrom
  • https://provaz07.ru/elektrooborudovanie/datchik-holla-vaz-2107.html
  • https://www.syl.ru/article/467830/samostoyatelnaya-proverka-i-zamena-datchika-holla-na-vaz-

[/spoiler]

Ссылка на основную публикацию