Проверка датчика холла и его замена

Аналоговые/пропорциональные датчики для повышения стабильности и точности

Аналоговые измерительные приложения позволяют конечному пользователю мгновенно получать обратную связь о положении магнита. Аналоговый датчик Холла обладает высокоточным выходным сигналом с высоким разрешением.

Ранее аналоговые датчики Холла измеряли у магнитов плотность потока и в значительной степени зависели от внешней температуры. Так как в последние годы аналоговые технологии эффекта Холла развивались, теперь, вместо традиционной амплитуды поля, микросхема с датчиком Холла теперь измеряет угол поля, делая его намного менее чувствительным к изменениям температуры. Это улучшение позволяет датчику обеспечивать более стабильный аналоговый выходной сигнал в широком диапазоне температур.

Рассмотрим два типа датчиков Холла, которые могут быть выбраны для аналоговых измерительных схем:

Поворотный датчик Холла: преимущества и применение

Этот полупроводниковый датчик изменяет выходное напряжение при изменении магнитного поля. Он сочетает в себе измерительный элемента на основе эффекта Холла и электрическую схему, обеспечивающую аналоговый выходной сигнал, который соответствует изменению вращающегося магнитного поля без использования каких-либо движущихся частей. Этот датчик предлагает два варианта выходного сигнала: аналоговый или широтно-импульсно-модулированный (ШИМ). Устройство программируется таким образом, чтобы инженер мог связать определенное выходное напряжение или ШИМ сигнал с точной степенью поворота. При повороте до 360° доступны несколько точек программирования. Каждая программируемая точка представляет собой напряжение или ШИМ сигнал, который соответствует заданному углу магнитного поля. Это приводит к получению выходного сигнала, пропорционального углу поворота.

В отличие от механического и резистивно-плёночного поворотных устройств поворотный датчик Холла не испытывает механического износа или изменения значений сопротивления. Кроме того, он очень стабилен при нормальных рабочих температурах вплоть до +105°C. Результаты измерения угла поворота в диапазоне 0°–360° точно калибруются в соответствующем диапазоне выходного постоянного напряжения 0,5В–4,5В или коэффициента заполнения ШИМ сигнала 10–90%.

Поворотные датчики Холла становятся очень популярными для замены механических резистивно-пленочных потенциометров. Они используются в автомобильных и внедорожных приложениях, таких как определение положения клапана EGR в двигателях. Эти датчики также могут использоваться для определения положения поворотных ручек в приборах и бытовой технике.

Рисунок 3 – Поворотный датчик Холла, используемый в поворотной ручке стиральной машины

Линейный датчик Холла: преимущества и применение

Линейные датчики Холла похожи на поворотные датчики Холла, за исключением того, что они измеряют не угловое, а линейное движение магнитного поля. Датчик Холла программируется для выдачи заданного напряжения, пропорционального заданному расстоянию. Типы выходного сигнала у него такие же, как и у поворотного датчика Холла. Датчик измеряет линейное перемещение и относительный угол потока магнитного привода на расстоянии до 30 мм на каждую микросхему с датчиком Холла. Это дает в результате выходной сигнал, точно пропорциональный перемещению датчика.

Перед программированием выходных напряжений или значений ШИМ-сигнала, соответствующих относительному значению магнитного поля от магнита на приводе, датчик и привод могут быть помещены на место окончательного монтажа в устройстве, чтобы в процессе программирования учесть все магнитные воздействия от близлежащего окружения. Это позволит инженеру отрегулировать выходной сигнал датчика, поскольку в процессе программирования будут учтены любые шунтирующие, механические воздействия и воздействия посторонних магнитных полей.

Линейные датчики Холла часто используются в качестве датчиков контроля уровня жидкости. В этом применении датчик определяет положение движущегося поплавка с прикрепленным магнитом. Линейные датчики также полезны в более сложных конструкциях, таких как автомобильная коробка передач.

Применение датчиков Холла

Разберем более подробно области применения датчиков Холла.

В смартфонах датчик Холла используется в комплекте с магнитным чехлом. Он позволяет определить чехол открыт или закрыт. Если чехол открыт, то смартфон включается, если открыт, то выключается. Также преобразователь Холла ориентирует телефон по горизонту земли и помогает работе компаса. На мобильных телефонах-раскладушках также применяется датчик Холла для определения телефон находится в открытом или закрытом положении.

умный чехол для смартфона

• В ноутбуках также датчик используется для определения открыта крышка или нет. Сам датчик Холла установлен на материнской плате. На крышке ноутбука установлен магнит. Закрываем крышку – экран гаснет.
• В стиральных машинах стоит таходачик для подсчета количества оборотов мотора. Электронная система стиральной машинки на основе показаний датчика принимает решение нарастить или уменьшить скорость оборотов и какое количество оборотов нужно для выбранного режима.
• В автомобилях часто используется эффект Холла в системах зажигания. Находится датчик в трамблере и заменяет собой контактор. Он определяет в какой момент появляется искра и передает данные в блок электроники. Могут применяться униполярные или биполярные данные. Момент создания искры и количество импульсов определяется бесконтактно и теоретически датчики могут работать неограниченное время.
• В системах сигнализации в бесконтактных выключателях.
• В системах контроля и управления доступом (СКУД) для чтения магнитных кодов
• В системах определения уровня жидкости.
• Для проверки наличия скрытой проводки.
• Для измерения силы тока.

Arduino с датчиком Холла

В робототехнических наборах для изучения эффекта Холла. Это позволяет наглядно показать, как используются магнитные поля в датчиках.

То есть датчики Холла применяются в технических областях там, где требуется бесконтактный способ считывания информации. Недостатком датчиков Холла является их зависимость от электрических помех в электроцепях и как следствие снижение надежности. Но при создании электронных устройств такие факторы учитываются и позволяют снизить эти негативные воздействия.

Особенности датчика

Принцип работы

Датчик Холла в своей основе имеет эффект, описанный выше, но его применение отличается некоторыми нюансами. Внутри прибора происходит следующее: на полупроводник под электрическим напряжением оказывает воздействие магнитное поле, причём оно пересекает его поперёк. Результатом этого явления становится электродвижущая сила.

Внимание! При возникновении электродвижущей силы напряжение меняется в диапазоне от 0,4 до 3 В.

Чтобы лучше понять принцип работы датчика Холла рассмотрим конкретный пример. Во-первых, для создания вышеописанного эффекта нужна тонкая пластина, которая будет играть роль полупроводника. Во-вторых, необходим источник электрического тока. Без провода и постоянного магнита также обойтись не получится.

Ток необходимо пустить между двумя сторонам пластины. Причём стороны должны быть параллельны друг другу. Провода нужно закрепить с двух других сторон. Магнит должен располагаться неподалёку от полупроводника. Если всё это будет выполнено в точности, то возникнет эффект Холла. По факту описанная конструкция представляет собой генератор.

При необходимости можно сделать так, чтобы это устройство работало в импульсном режиме. Но для этого нужно между пластиной и магнитом установить экран. Конструкция экрана должна иметь щели.

Для чего нужен щелевой датчик Холла в автомобилях

Главной задачей датчика Холла является изменение напряжения на выходе при перемене состояния магнитного поля. Малейшая неисправность может привести инжектор в нерабочее состояние.

Эффект Холла помогает добиться коммутации между сигнальными контактами, отвечающими за скорость, позиционирование и передачу сигналов. Простейшим считается именно аналоговый датчик. Также существует цифровой аналог, который имеет более сложную конструкцию.

Аналоговый датчик Холла играет роль преобразователя, который должен коммутировать питание для системы зажигания. Тем не менее можно найти конструкции, которые используют целые группы датчиков. Но они находятся на определённом отдалении от магнитов.

В большинстве случаев датчик Холла идёт в комплекте с сердечником. Также к устройству примыкает постоянный магнит. Именно он оказывает необходимое влияние на полупроводниковый кристалл.

В тех автомобилях, в которых установлен цифровой датчик Холла возможно функционирование в двух режимах защиты. Первый активирует защитную схему, а второй отключает. Но такое устройство в большинстве случаев называется распределителем или переключателем. Хотя в основе лежит всё тот же эффект. Подобные аппараты устанавливают на свои машины такие компании, как:

• Opel,
• AUDI,
• BYD Flyer,
• Volkswagen Golf,
• Suzuki,
• Passat,
• BMW.

Довольно часто датчик Холла можно увидеть во многих бытовых устройствах. К примеру, тяжело себе представить компьютерный привод без него. Также нельзя не вспомнить о системах наблюдения и целом ряде мотоциклов.

Внимание! Для повышения точности работы датчик Холла устанавливают в клавиатуры и джойстики.

Достоинства устройства и его применение

Датчик Холла обладает целым рядом преимуществ, которые делают его незаменимым в современном оборудовании:

• Устройство позволяет увеличить производительность мотора.
• Без него невозможна точная работа тахометра и спидометра,
• Датчик повышает безопасность автомобиля.

Датчик Холла можно использовать по-разному. Но в большинстве случаев автомобильные конструкторы применяют его для контроля скорости. Точнее, он осуществляет мониторинг передаточных колёс и валов. Также он контролирует их скорость вращения. Это позволяет обеспечить быстрый запуск двигателя, работающего на основе принципа внутреннего сгорания.

Также датчик Холла может обеспечить запуск антиблокировочной тормозной системы, а это, в свою очередь, напрямую влияет на безопасность на дороге. О тахометре в таком случае и говорить не приходится.

Но возможно и другое применение. Отличным примером в данном контексте будут бесщёточные электрические двигатели, работающие благодаря действию постоянного тока. Благодаря датчику Холла в таких устройствах определяется место, где находится постоянный магнит.

Как видите, у датчика Холла может быть множество применений. Сфера использования напрямую зависит от решения производителя. Допустим, конструкцию с двумя расположенными друг напротив друга магнитами можно использовать для того, чтобы регулировать скорость работы дискового накопителя.

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

1. Регистрируемся на сайте, для чего необходимо ввести свой email-адрес, фамилию и имя, а также придумать пароль. После этого необходимо подтвердить email-адрес, иначе ваш аккаунт будет заблокирован.

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

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

4. Выбираем категорию «Автомобили и мотоциклы».

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

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

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

8. Ставим галочку напротив бесплатной доставки.

9. Выбираем сортировку результатов по рейтингу продавца.

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

11. Нажимаем на ссылку «Купить сейчас».

12. Производим оплату заказа.

Неисправности ДХ или почему умирает датчик

Итак, почему же выходит из строя ДХ? Одной из распространенных причин выхода из строя до смешного банальна. Происходит это из-за пыли и грязи, скапливаемой на детали.

Что касается контактов датчика распредвала, то их 3. Один из проводов соединяется обязательно с минусом (масса), другой – с плюсом (клеммой + АКБ), и третий – непосредственно с коммутатором.

ДХ, если он неисправен, дает об этом знать мгновенно. Сигнализирует об неисправностях датчика в первую очередь сам мотор. Он запускается гораздо дольше обычного, резко меняется количество оборотов, ДВС работает рывками даже на режиме ХХ (холостое вращение вала).

Кстати, мотор также может самопроизвольно заглохнуть в самый неподходящий момент.

Однако взять и сразу поставить под сомнение ДХ, занявшись его заменой, тоже неправильно. Придется все проверить окончательно. Для этого есть масса испытанных способов.

Одним из железных симптомов неисправности ДХ принято считать исчезновение искры на всех свечах зажигания. В таких случаях даже самый неопытный работник сервиса указывает на ДХ. И это в 99 процентах оправдывается.

Однако есть и более конкретный способ проверки, основанный на применении имитатора. Это приспособление, копирующее работу датчика. Другими словами – такой же кусок провода с колодкой под провода и окончанием для входа свечи.

Еще несколько вариантов проверки:

• берется исправный ДХ и устанавливается (мотор работает лучше – значит, дело было в датчике);
• ДХ снимается с трамблера, к нему подключается мультиметр (диапазон измерений должен быть в пределах, равных аккумуляторному значению).

Существует немало способов, позволяющих проверять ДХ, и не снимая его.

Интересную версию проверки ДХ предлагают отечественные водители. Хотя, это возможно сделать только на моделях Ваз.

1. Снимается одна из СЗ, кладется на мотор.
2. Включается зажигание, проверяется ток на бабину (катушка).
3. Отсоединяется главный бронепровод трамблера и подводится к основному тормозному цилиндру ГТЦ (он расположен между патрубками тормозов).

Далее выполняется следующее:

• центральный контакт распределителя соединяется с минусовой клеммой АКБ отрезком какого-нибудь провода;
• провод от трамблера подводится к ГТЦ.

Если проскакивает искра, значит, ДХ умирает или уже окончательно вышел из строя.

ДХ – это один из самый дешевых компонентов СЗ современного автомобиля. Стоит он примерно в районе 4-5 долларов. По этой причине есть смысл купить новый датчик и возить его всегда с собой, на всякий случай. Если в дороге умрет старый ДХ, замена его на новый не вызовет каких-либо сложностей, все под рукой.

Проверку, как и было написано выше, можно осуществить разными способами. Допустим, вы едете, и на дороге мотор стал вести себя странно. Обороты не набираются, автомобиль движется с рывками и т. д. Что делаем?

Все просто, при наличии второго, рабочего датчика:

• снимается главный бронепровод;
• в него вдевается рабочая свеча;
• провод ставится в такое место, чтобы была заметна искра;

• с трамблера снимается колодка с проводами;
• в колодку вдевается новый ДХ;
• включается зажигание;
• берется острый нож, лезвие вдевается в прорезь ДХ и проводится по контакту.

Если искра бьет нормально, не исчезает, не появляется тоже рывками, как сама работа мотора, то никаких других проблем в системе зажигания нет. Остается только снять трамблер, и заменить умерший старый ДХ.

Замена ДХ своими руками – операция не слишком сложная, если разобраться в нюансах. Надо понимать, что алгоритм выполнения действий может отличаться, ведь трамблеры бывают разные.

Например, если умер датчик на автомобиле «восьмерка», на всех ему аналогичных моделях замена проводится следующим образом:

• скидывается клемма с АКБ;
• скидываются бронепровода с крышки трамблера;
• шланг, идущий на ВК (вакуумный регулятор) снимается;
• трамблер снимается со шплинтов (держат его на шплинтах гайки);
• относительно положения коленвала выставляется указатель ГРСМ;
• трамблер разбирается, снимается вал;
• демонтируется сам ДХ.

Проводя все вышеописанные мероприятия, надо всегда помнить главное правило автоэлектрика – поиск неисправности проводится по цепочке от АКБ до бабины зажигания

Важно четко представлять последовательность своих действий, их последствия. Опытный автомобилист берет с собой в дорогу мультиметр всегда

Этим прибором легко проверить предохранители коммутатора, сам датчик холла, соединения, разъемы и многое другое.

• 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.

Основные виды

Датчики Холла подразделяются на две категории:

• с аналоговым принципом работы (биполярный). Такой ДХ преобразовывает полярную индукцию в напряжение. Показания узла зависят от его же полярности, а также мощности поля. Расстояние монтажа агрегата влияет на его характеристики;
• с цифровым (униполярный). Датчик Холла с подобным принципом действия позволяет выявлять наличие/отсутствия поля – в момент достижения условного предела индукцией узел отображает “0”/”1″, что логично.

Признаки неполадок

Основные:

• силовой агрегат имеет проблематичный запуск либо вовсе не запускается;
• холостой ход работы силовой установки сопровождается перебоями/рывками;
• дергание автомобиля на ходу при повышенных/высоких оборотах;
• прекращение работы двигателя по ходу движения.

Наличие одного/нескольких признаков является предпосылкой к проведению диагностики двигателя. Подобные симптомы могут свидетельствовать о том, что ДХ неисправен.

Объяснение программы для Raspberry Pi

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.
Код программы для нашего проекта будет достаточно простой – нам необходимо всего лишь считывать выход датчика Холла и в зависимости от его значения включать и выключать светодиод. При обнаружении датчиком Холла магнита светодиод будет включаться, а при отсутствии магнита – выключаться.

В этом проекте мы использовали подключение к плате Raspberry Pi с помощью программы putty по протоколу SSH, однако вы можете непосредственно подключать плату к монитору. Для нашего случая удаленной работы с платой мы в корневом каталоге платы создали специальный каталог, в котором будут храниться все файлы нашего проекта. Мы назвали этот каталог «hallsensor», однако вы можете использовать любое другое имя.

Для создания этого каталога мы использовали следующую команду:

Shell

mkdir hallsensor

1	mkdirhallsensor

Затем перейдем в этот созданный каталог:

Shell

cd hallsensor

1	cdhallsensor

Далее запустим редактор:

Shell

nano hallsensorcode.py

1	nano hallsensorcode.py

Первым делом в коде программы мы подключим (импортируем) библиотеку для работы с контактами (RPI.GPIO).

Python

import RPi.GPIO as gpio

1	importRPi.GPIO asgpio

Далее мы установим режим работы с контактами по их физическим номерам (BCM) и отключим показ любых предупреждений (warnings).

Python

gpio.setmode(gpio.BCM)
gpio.setwarnings(False)

1 2	gpio.setmode(gpio.BCM) gpio.setwarnings(False)

Затем мы объявим (дадим осмысленные названия) используемые контакты.

Python

hallpin = 2
ledpin = 3

1 2	hallpin=2 ledpin=3

Далее зададим режимы работы используемых контактов. Контакт, к которому подключен выход датчика Холла, сконфигурируем в качестве цифрового входа, а контакт, к которому подключен светодиод – в качестве цифрового выхода.

Python

gpio.setup( hallpin, gpio.IN)
gpio.setup(ledpin, gpio.OUT)

1 2	gpio.setup(hallpin,gpio.IN) gpio.setup(ledpin,gpio.OUT)

Когда все эти подготовительные операции будут выполнены, мы можем приступать к написанию кода основного цикла (бесконечного) программы. В этом цикле мы будем считывать состояние выхода датчика Холла, и если на нем логический 0 (магнит обнаружен), то мы будем включать светодиод, иначе (магнит не обнаружен) мы будем выключать светодиод.

Shell

while True:
if(gpio.input(hallpin) == False):
gpio.output(ledpin, True)
print(«magnet detected»)
else:
gpio.output(ledpin, False)
print(«magnetic field not detected»)

1 2 3 4 5 6 7

whileTrue if(gpio.input(hallpin)==False) gpio.output(ledpin,True) print(«magnet detected») else gpio.output(ledpin,False) print(«magnetic field not detected»)

Чтобы сохранить и выйти из файла нажмите CTRL + X, а затем Y.

Затем запускаем нашу программу на выполнение с помощью команды:

Shell

sudo python hallsensorcode.py

1	sudo python hallsensorcode.py

Когда наша программа будет работать, при поднесении магнита к датчику Холла будет зажигаться светодиод и на экране будет печататься соответствующее сообщение.

Этот проект можно использовать для конструирования, к примеру, спидометра, хотя, конечно, вычислительная мощность платы Raspberry Pi для создания спидометра будет все же избыточна и его целесообразнее все же собирать на основе платы Arduino.

Показатели аналогового канала

Определим, что означают показатели датчика тока. Он показывает напряжение, изменяемое в зависимости от параметров поля. Индукционный вектор поля исчисляется в Гауссах. Соответственно с техническим описанием сенсора, измерительные пределы устройства 49Е – от −1.2 тыс. до +1.2 тыс. Гаусс. Примерная чувствительность прибора равна 2.9 мВ/Гс.

Возвращаемся к 1-му скетчу. Значения, которые сняли с датчика Холла связанного с Ардуино, менялись в диапазоне 508–525 отсчетов. Если конвертировать их в вольты, то это будет как раз приблизительно нулевая точка шкалы отсчета сенсора, или 2.5 В. Если приблизить магнит полюсом к сенсору, то значения будут изменяться от 0 в одну сторону. При изменении полюса они будут меняться в противоположную сторону. Делаем вывод, что по показаниям аналогового выхода сенсора можно определять параметры поля, направление силовых линий.

Проверка датчик Холла

На сегодня существует несколько наиболее распространенных методов проверки ДХ. Перечислим наиболее популярные и простые для домашнего применения:

• создание имитации наличия контроллера;
• проверка мультиметром, тестером;
• проверка заменой на заведомо рабочий датчик;
• на сопротивление.
• Проверка датчика Холла осциллографом

Рассмотрим подробнее каждый из способов.

Создание имитации ДХ

Этот способ наиболее простой и подходит, если питание на зажигание поступает, а искра не появляется. Для этого необходимо снять с трамблера трехштекерную колодку. Затем включается зажигание и замыкается куском проводника второй и третий контакты – «минуса» и сигнал. Если во время таких манипуляций на центральном проводе катушки зажигания будет искра, то необходимо заменить датчик, этот вышел из строя.
Стоит отметить, что для выявления наличия искры высоковольтный провод необходимо зафиксировать возле массы.

Проверка исправности мультиметром

Схема подключения

Это наиболее простой и распространенный способ диагностики для домашнего использования. Для этого переключатель мультиметра нужно перевести в положение вольтметр, измерение напряжения. Затем при помощи щупов померить напряжение на выходе датчика. На исправном датчике показатель напряжения должен быть в пределах 0.4 – 11 В.

Замена на исправный

Способ простой и не требует от автовладельцев наличия знания в области электрики. Можно приобрести новый в магазине или попросить на время у знакомых, главное, чтобы датчики были идентичны. Если машина заработала нормально и пропали признаки неисправности, значит Ваш датчик пришел в негодность.

На наличие сопротивления

Схема

Также относится к очень распространенному методу, но немного посложнее. Потребуется соорудить простенький прибор. Для него нужно взять резистор сопротивлением 1 кОм, светодиод и немного гибкого провода. К одной ножке светодиода припаивается провод удобной для работы длины, на вторую резистор, а к нему такой же кусок провода.

Затем отсоединяется крышка распределителя, отключается трамблер и штекерная коробка. Следующий шаг – проверка электрической цепи. Для этого щупы мультиметра подключаются к клемме 1 и 3 и поворачивается ключ зажигания. Если все работает нормально, то на дисплее мультиметра должно быть значение 10 – 12 вольт.

Затем на те же клеммы подключается собранный ранее прибор. Если полярность правильная – загорится светодиод. Если он не светится, нужно провода переставить на местами на контактах.

Дальнейшие действия:

• провод первой клеммы оставляем на месте;
• провод третьей клеммы перебрасываем на вторую;
• стартером прокручиваем распредвал.

При проворачивании вала светодиод должен замигать. Если этого не произошло, значит датчик Холла неисправен. Стоит отметить, что проверка датчиков проходит одинаково на любых автомобилях, как отечественных производителей, так и зарубежных. Разница может заключаться только в расположении деталей под капотом.

Проверка ДХ осциллографом

Провести диагностику датчика Холла можно при помощи осциллографа, снимаем осциллограмму напряжения и если есть перебои или вообще отсутствуют импульсы, бракуем ДХ. Но этот метод требует наличие специализированного оборудования которое не целесообразно покупать для домашнего использования.

Проверка датчика Холла на таких автомобилях как ВАЗ 2106, 2107, 2109, а так же Пассат б3 и Ауди 80 абсолютно одинакова.