Датчик Холла

Версия 09:45, 4 мая 2012

Официальное название - датчик положения на эффекте Холла.
Это датчик, работающий на эффекте Холла, суть которого заключается в том, что при при помещении в магнитное поле некоторого проводника с постоянным током, в этом проводнике возникает поперечная разность потенциалов. Также называет холловским напряжением.

Датчик Холла весьма широко распространен в автомобилестроении, с его помощью измеряют угол положения распредвала, на некоторых автомобилях - угол положения коленвала, на более старых автомобилях он сигнализировал о моменте искрообразования.

Эффект Холла заключается в том, что при пропускании тока через клеммы «а» полупроводниковой пластины, помещенной в поле магнита, на боковых клеммах «б» появляется напряжение.

Еще в 1879 году американский физик Э. Холл, работавший в балтиморском университете, открыл интересное явление, суть которого состояла в следующем. Если в магнитное поле поместить прямоугольную полупроводниковую пластину и к узким ее граням подвести электрический ток, то на широких, гранях пластины возникнет напряжение, величина которого может быть от десятков микровольт до сотен милливольт. Однако техническое применение этого эффекта вынужденно задержалось почти на 75 лет, до той поры, когда началось промышленное производство полупроводниковых пленок с нужными свойствами.

Устройство датчика Холла:
1 — постоянный магнит;
2 — лопасть ротора;
3 — магнитопроводы;
4 — пластмассовый корпус;
5 — микросхема;
6 — выводы.

Еще позже, при развитии микроэлектроники, удалось сделать миниатюрный датчик, содержащий все необходимое — постоянный магнит и микросхему с чувствительным элементом. Такое устройство обладает рядом неоспоримых достоинств.
Во-первых — малые размеры.
Во-вторых, и это особенно важно, изменение частоты срабатывания (иными словами — оборотов двигателя) не вызывает смещения момента измерения.
В-третьих, электрический сигнал от датчика имеет, по терминологии специалистов, прямоугольную форму: при включении он сразу набирает определенную и постоянную величину, а не носит характер всплесков. Для управления электроникой это немалый плюс.
Есть у датчика и другие достоинства, но упомянем о недостатках. Главный из них тот, что присущ всякой электронной схеме: датчик чувствителен к электромагнитным помехам, возникающим в цепи питания (о мерах предосторожности, диктуемых этим обстоятельством, скажем ниже). Кроме того, датчик Холла дороже магнитоэлектрического и теоретически менее надежен, поскольку содержит электронную схему, однако крупномасштабное производство и развитие технологии сводят эти факторы к минимуму.
Работает датчик Холла следующим образом. Когда через зазор проходит металлическая лопасть ротора, магнитный поток шунтируется и индукция на микросхеме равна нулю. При этом сигнал на выходе из датчика (зеленый провод) относительно «массы» (черный провод) имеет высокий уровень, то есть почти равен напряжению питания. Когда через зазор идет вырез (окно) ротора, магнитная индукция на микросхеме максимальна и выходной сигнал имеет низкий уровень. Образование искры происходит в момент, когда задняя кромка лопасти достигает середины датчика.

Так можно проверить работоспособность датчика Холла:
1 — датчик;
2 — разъем (1 — красный провод, 2 — зеленый, 3 — черный);
3 — резистор МЛТ-0,25 1,5 кОм;
4 — светодиод или вольтметр (тестер);
5 — батарейка 9 В.

Понятно, что лучше всего проверять датчик в специализированной мастерской, подключив его к осциллографу. Но с известной осторожностью можно выполнить эту работу и самостоятельно, прямо на машине.
Первое что нужно сделать — отсоединить разъем кабеля, подходящего к датчику. Важнейшее условие, которое следует свято соблюдать: зажигание при этом должно быть выключено! Несоблюдение этого условия — одна из основных причин выхода из строя датчиков Холла в эксплуатации. Теперь соберите простую схему, показанную на рис. 3. При вращении вала распределителя (все равно — у снятого прибора или непосредственно на двигателе, поворачивая коленчатый вал) светодиод должен попеременно загораться и гаснуть, указывая на наличие сигнала.
Еще одно важное замечание: ни в коем случае не проверяйте датчик контрольной лампой! Именно так погублено множество приборов.
Во время эксплуатации обращайте особое внимание на чистоту разъема и надежность контакта его штеккеров. Большое значение имеет также хороший контакт коммутатора с «массой», а кроме того — состояние клемм аккумуляторной батареи. И еще. Периодически осматривайте внутреннюю поверхность крышки распределителя, очищайте ее от загрязнений. Это предохранит от утечек высокого напряжения и их вредного воздействия на датчик. К сказанному хотелось бы добавить следующее. Ничего особо сложного в датчике Холла нет. Главное в его изготовлении — отлаженное производство, отработанная годами технология. Только так обеспечивается полная надежность изделия. Всего две фирмы в мире — «Хоневелл» (США) и «Сименс» (ФРГ) — достигли в этом деле высочайшего уровня, и именно они выпускают датчики практически для всех автозаводов в мире. Мы покупаем датчики «Хоневелл» модели 1AV10A, своих же не производим. Изделия эти надежны, их неполадки редки и почти все вызваны эксплуатационными причинами.

«За рулем 2004/6»

Назад