Sensor Hall: principio de funcionamento, tipos, aplicación, como comprobar

Para o funcionamento eficiente de todos os sistemas dun coche moderno, os fabricantes equipan o vehículo cunha variedade de dispositivos electrónicos que teñen máis vantaxes sobre os elementos mecánicos.

Cada sensor é de gran importancia para a estabilidade do funcionamento de varios compoñentes da máquina. Considere as características do sensor de salón: que tipos hai, os principais mal funcionamentos, o principio de funcionamento e onde se aplica.

Que é un sensor Hall nun coche

Un sensor de hall é un pequeno dispositivo que ten un principio de funcionamento electromagnético. Incluso en coches antigos da industria automovilística soviética, estes sensores están dispoñibles; controlan o funcionamento do motor de gasolina. Se un dispositivo funciona mal, o motor perderá estabilidade no mellor dos casos.

Utilízanse para o funcionamento do sistema de ignición, a distribución de fases no mecanismo de distribución de gas e outros. Para comprender que disfuncións están relacionadas coa avaría do sensor, cómpre comprender a súa estrutura e principio de funcionamento.

Para que serve un sensor Hall nun coche?

Necesítase un sensor de corredor nun coche para gravar e medir campos magnéticos en diferentes partes do coche. A principal aplicación de HH está no sistema de ignición.

O dispositivo permítelle determinar parámetros específicos dun xeito sen contacto. O sensor crea un impulso eléctrico que vai ao interruptor ou ECU. Ademais, estes dispositivos envían un sinal para xerar unha corrente para crear unha chispa nas velas.

Breve sobre o principio de traballo

O principio de funcionamento deste dispositivo foi descuberto en 1879 polo físico estadounidense E.G. Salón. Cando unha oblea semicondutora entra na área do campo magnético dun imán permanente, nela xérase unha pequena corrente.

Despois da terminación do campo magnético, non se xera corrente. A interrupción da influencia do imán prodúcese a través das ranuras da pantalla de aceiro, que se coloca entre o imán e a oblea semicondutora.

Onde está situado e como ten?

O efecto Hall atopou aplicacións en moitos sistemas de vehículos como:

• Determina a posición do cigüeñal (cando o pistón do primeiro cilindro está no punto morto superior da carreira de compresión);
• Determina a posición do eixe de levas (para sincronizar a apertura de válvulas no mecanismo de distribución de gas nalgúns modelos de motores de combustión interna modernos);
• No interruptor do sistema de ignición (no distribuidor);
• No tacómetro.

No proceso de rotación do eixe do motor, o sensor reacciona ao tamaño das ranuras dos dentes, a partir do cal se xera unha corrente de baixa tensión, que se subministra ao dispositivo de conmutación. Unha vez na bobina de ignición, o sinal convértese en alta tensión, que é necesaria para crear unha faísca no cilindro. Se o sensor de posición do cigüeñal é defectuoso, non se pode arrancar o motor.

Un sensor similar está situado no interruptor do sistema de ignición sen contacto. Cando se activa, os bobinados da bobina de ignición cambian, o que lle permite producir unha carga no devanado primario e descargar do secundario.

A foto seguinte mostra o aspecto do sensor e onde está instalado nalgúns vehículos.

No distribuidor

Sensor de cigüeñal

Sensor do eixe de levas

Sensor de tacómetro

Sensor Hall no motor eléctrico

Dispositivo

Un sinxelo dispositivo de sensor de hall consiste en:

• Imán permanente. Crea un campo magnético que actúa sobre o semicondutor, no que se crea unha corrente de baixa tensión;
• Circuíto magnético. Este elemento percibe a acción dun campo magnético e xera unha corrente;
• Rotor rotativo. É unha placa curva de metal que ten ranuras. Cando o eixe do dispositivo principal xira, as láminas do rotor bloquean alternativamente o efecto do imán sobre a barra, o que crea impulsos no seu interior;
• Recintos de plástico.

Tipos e alcance

Todos os sensores Hall están en dúas categorías. A primeira categoría é dixital e a segunda é analóxica. Estes dispositivos utilízanse con éxito en varias industrias, incluída a industria do automóbil. O exemplo máis sinxelo deste sensor é DPKV (mide a posición do cigüeñal mentres xira).

Elemento de sensor analóxico

Noutras industrias úsanse dispositivos similares, por exemplo, nas lavadoras (a roupa pesa en función da velocidade de rotación dun tambor cheo). Outra aplicación común destes dispositivos está nun teclado de ordenador (os pequenos imáns están situados na parte traseira das teclas e o sensor está instalado baixo un material de polímero elástico).

Os electricistas profesionais usan un dispositivo especial para a medición sen contacto da corrente no cable, no que tamén se instala un sensor Hall, que reacciona á forza do campo magnético creado polos fíos e dá un valor correspondente á forza do vórtice magnético. .

Na industria do automóbil, os sensores Hall están integrados en varios sistemas. Por exemplo, nos vehículos eléctricos, estes dispositivos controlan a carga da batería. Posición do cigüeñal, válvula de mariposa, velocidade da roda, etc. - Todo isto e moitos outros parámetros están determinados polos sensores Hall.

Sensores Hall lineais (analóxicos).

Nestes sensores, a tensión depende directamente da intensidade do campo magnético. Noutras palabras, canto máis preto estea o sensor do campo magnético, maior será a tensión de saída. Este tipo de dispositivos non teñen un disparador Schmidt e un transistor de saída de conmutación. A tensión neles tómase directamente do amplificador operacional.

A tensión de saída dos sensores analóxicos de efecto Hall pódese xerar mediante un imán permanente ou un imán eléctrico. Tamén depende do grosor das placas e da intensidade da corrente que circula por esta placa.

A lóxica di que a tensión de saída do sensor pode aumentar indefinidamente co aumento do campo magnético. En realidade non o é. A tensión de saída do sensor estará limitada pola tensión de alimentación. A tensión de saída máxima a través do sensor chámase tensión de saturación. Cando se alcanza este pico, non ten sentido seguir aumentando a densidade do fluxo magnético.

Por exemplo, as pinzas de corrente funcionan con este principio, coa axuda do cal se mide a tensión no condutor sen contacto co propio fío. Os sensores lineais Hall tamén se utilizan en dispositivos que miden a densidade do campo magnético. Estes dispositivos son seguros de usar, xa que non requiren contacto directo cun elemento condutor.

Un exemplo de uso dun elemento analóxico

A figura seguinte mostra un circuíto sinxelo dun sensor que mide a intensidade da corrente e funciona segundo o principio do efecto Hall.

A - condutor; B - anel magnético aberto; С – sensor Hall analóxico; D - amplificador de sinal

Un sensor de corrente deste tipo funciona de forma moi sinxela. Cando se aplica corrente a un condutor, créase un campo magnético ao seu redor. O sensor capta a polaridade deste campo e a súa densidade. Ademais, no sensor fórmase unha tensión correspondente a este valor, que se subministra ao amplificador e despois ao indicador.

Sensores dixitais de salón

Os dispositivos analóxicos dispáranse dependendo da forza do campo magnético. Canto maior sexa, máis tensión haberá no sensor. Dende a introdución da electrónica en varios dispositivos de control, o sensor de hall adquiriu elementos lóxicos.

Elemento de sensor de salón dixital

O dispositivo detecta a presenza dun campo magnético ou non o detecta. No primeiro caso, será unha unidade lóxica e envíase un sinal ao actuador ou á unidade de control. No segundo caso (incluso cun campo magnético grande, pero sen alcanzar o limiar límite), o dispositivo non grava nada, o que se chama cero lóxico.

Pola súa banda, os dispositivos dixitais son do tipo unipolar e bipolar. Vexamos brevemente cales son as súas diferenzas.

Unipolar

En canto ás variantes unipolares, desencadéanse cando aparece un campo magnético de só unha polaridade. Se traes un imán con polaridade oposta ao sensor, o dispositivo non reaccionará en absoluto. A desactivación do dispositivo prodúcese cando a forza do campo magnético diminúe ou desaparece por completo.

O dispositivo emite a unidade de medida requirida no momento en que a intensidade do campo magnético é máxima. Ata que se alcance este limiar, o dispositivo amosará un valor de 0. Se a indución do campo magnético é pequena, o dispositivo non pode solucionalo, polo tanto, mostra un valor cero. Outro factor que afecta á precisión das medidas do dispositivo é a súa distancia ao campo magnético.

Bipolar

No caso da modificación bipolar, o dispositivo actívase cando o electroimán crea un polo específico e desactívase cando se aplica o polo oposto. Se se elimina o imán mentres o sensor está acendido, o dispositivo non se apagará.

Nomeamento de HH no sistema de ignición do coche

Os sensores Hall utilízanse en sistemas de ignición sen contacto. Neles, este elemento instálase en lugar do control deslizante do interruptor, que desactiva o enrolamento primario da bobina de ignición. A seguinte figura mostra un exemplo dun sensor Hall, que se usa nos coches da familia VAZ.

A - Sensor Hall; B - imán permanente; Cunha placa que cobre o efecto libre do imán

Nos sistemas de ignición máis modernos, o sensor Hall só se usa para determinar a posición do cigüeñal. Este sensor chámase sensor de posición do cigüeñal. O principio do seu funcionamento é idéntico ao clásico sensor Hall.

Só para a interrupción do enrolamento primario e a distribución do pulso de alta tensión xa é responsabilidade da unidade de control electrónico, que está programada para as características do motor. A ECU é capaz de adaptarse aos diferentes modos de funcionamento da unidade de potencia cambiando o tempo de ignición (nos sistemas de contacto e sen contacto do modelo antigo, esta función está asignada ao regulador de baleiro).

Encendido con sensor Hall

Nos sistemas de ignición sen contacto do modelo antigo (o sistema a bordo deste coche non está equipado cunha unidade de control electrónica), o sensor funciona na seguinte secuencia:

1. O eixe distribuidor xira (conectado ao eixe de levas).
2. Unha placa fixada no eixe está situada entre o sensor Hall e o imán.
3. A placa ten ranuras.
4. Cando a placa xira e se forma un espazo libre entre o imán, xérase unha tensión no sensor debido á influencia do campo magnético.
5. A tensión de saída entrégase ao interruptor, que proporciona a conmutación entre os enrolamentos da bobina de ignición.
6. Despois de apagar o enrolamento primario, xérase un pulso de alta tensión no enrolamento secundario, que entra no distribuidor (distribuidor) e vai a unha bujía específica.

A pesar do esquema de funcionamento sinxelo, un sistema de ignición sen contacto debe estar perfectamente axustado para que apareza unha faísca en cada vela no momento adecuado. En caso contrario, o motor funcionará inestable ou non arrancará en absoluto.

Beneficios do sensor Hall automotriz

Coa introdución de elementos electrónicos, especialmente nos sistemas que requiren un axuste fino, os enxeñeiros puideron facer sistemas máis estables en comparación cos homólogos controlados pola mecánica. Un exemplo diso é o sistema de ignición sen contacto.

O sensor de efecto Hall ten varias vantaxes importantes:

1. É compacto;
2. Pódese instalar absolutamente en calquera parte do coche e, nalgúns casos, incluso directamente no propio mecanismo (por exemplo, nun distribuidor);
3. Non hai elementos mecánicos nel, para que os seus contactos non se queimen, como, por exemplo, nun interruptor do sistema de ignición por contacto;
4. Os pulsos electrónicos responden moito máis eficazmente aos cambios no campo magnético, independentemente da velocidade de rotación do eixe;
5. Ademais da fiabilidade, o dispositivo proporciona un sinal eléctrico estable en diferentes modos de funcionamento do motor.

Pero este dispositivo tamén ten inconvenientes importantes:

• O maior inimigo de calquera dispositivo electromagnético son as interferencias. Hai moitos deles en calquera motor;
• En comparación cun sensor electromagnético convencional, este dispositivo será moito máis caro;
• O seu rendemento vese afectado polo tipo de circuíto eléctrico.

Aplicacións do sensor Hall

Como dixemos, os dispositivos de principio Hall úsanse non só nos coches. Aquí están só algunhas das industrias nas que é posible ou é necesario un sensor de efecto Hall.

Aplicacións de sensores lineais

Os sensores de tipo lineal atópanse en:

• Dispositivos que determinan a intensidade actual dun xeito sen contacto;
• Tacómetros;
• Sensores de nivel de vibración;
• Sensores de ferromagnet;
• Sensores que determinan o ángulo de xiro;
• Potenciómetros sen contacto;
• Motores sen escobillas de corrente continua;
• Sensores de fluxo de substancias traballadoras;
• Detectores que determinan a posición dos mecanismos de traballo.

Aplicación de sensores dixitais

En canto aos modelos dixitais, úsanse en:

• Sensores que determinan a frecuencia de xiro;
• Dispositivos de sincronización;
• Sensores do sistema de ignición no coche;
• Sensores de posición de elementos dos mecanismos de traballo;
• Contadores de pulsos;
• Sensores que determinan a posición das válvulas;
• Dispositivos de bloqueo de portas;
• Medidores de consumo de substancias traballadoras;
• Sensores de proximidade;
• Relés sen contacto;
• Nalgúns modelos de impresoras, como sensores que detectan a presenza ou a posición do papel.

Que mal funcionamento pode haber?

Aquí tes unha táboa dos mal funcionamentos do sensor de salón principal e as súas manifestacións visuais:

Funcionamento defectuoso:	Como se manifesta:
O sensor dispárase con máis frecuencia que o cigüeñal pasa por un ciclo completo	O consumo de combustible aumenta (mentres outros sistemas, como o combustible, funcionan correctamente)
O dispositivo dispárase unha vez ou periódicamente apágase completamente	Mentres o automóbil está en movemento, o motor pode pararse, o automóbil sacude, a potencia do motor baixa, é imposible acelerar o coche a máis de 60 km / h.
Mal funcionamento do sensor Hall	Nalgúns coches estranxeiros de última xeración, a panca de cambio está bloqueada
O sensor de posición do cigüeñal está roto	Non se pode arrancar o motor
Erros nun sistema eléctrico no que o sensor hall é o elemento principal	No panel de control, a luz de erro do sistema de autodiagnóstico dunha unidade específica, por exemplo, o motor en ralentí, acéndese, pero desaparece cando o motor aumenta a velocidade.

A miúdo ocorre que o sensor en si é útil, pero parece que fallou. Aquí están as razóns para isto:

• Sucidade no sensor;
• Arame roto (un ou máis);
• A humidade chegou aos contactos;
• Curtocircuíto (debido á humidade ou danos no illamento, o fío de sinal está corto a terra);
• Violación do illamento do cable ou da pantalla;
• O sensor non está conectado correctamente (a polaridade invértese);
• Problemas con fíos de alta tensión;
• Violación da unidade de control automático;
• A distancia entre os elementos do sensor e a parte controlada está mal configurada.

Comprobación do sensor

Para asegurarse de que o sensor é defectuoso, débese realizar unha comprobación antes de substituílo. O xeito máis sinxelo de diagnosticar un problema - se o problema está realmente no sensor - é executar diagnósticos no osciloscopio. O dispositivo non só detecta fallos de funcionamento, senón que tamén indica unha avaría inminente do dispositivo.

Dado que non todos os condutores teñen a oportunidade de realizar este procedemento, hai formas máis accesibles de diagnosticar o sensor.

Diagnóstico cun multímetro

En primeiro lugar, o multímetro configúrase no modo de medición de corrente continua (interruptor para 20V). O procedemento realízase na seguinte secuencia:

• O fío blindado desconéctase do distribuidor. Está conectado á masa para que, como resultado do diagnóstico, non arranque o coche accidentalmente;
• O contacto está activado (a chave está xirada ata o final, pero non arranque o motor);
• O conector elimínase do distribuidor;
• O contacto negativo do multímetro está conectado á masa do coche (carrocería);
• O conector do sensor ten tres patas. O contacto positivo do multímetro está conectado a cada un deles por separado. O primeiro contacto debe amosar un valor de 11,37 V (ou ata 12 V), o segundo tamén debería amosarse na rexión de 12 V e o terceiro - 0.

A continuación, compróbase o sensor en funcionamento. Para facelo, cómpre facer o seguinte:

• Dende o lado da entrada do arame insértanse no conector pasadores metálicos (por exemplo, unhas pequenas) para que non se toquen. Un insírese no contacto central e o outro no fío negativo (normalmente branco);
• O conector deslízase sobre o sensor;
• O contacto está activado (pero non arrancamos o motor);
• Fixamos o contacto negativo do probador no menos (fío branco) e o contacto positivo co pin central. O sensor de traballo dará unha lectura de aproximadamente 11,2 V;
• Agora o asistente debe arrancar o cigüeñal co arranque varias veces. A lectura do contador fluctuará. Teña en conta os valores mínimo e máximo. A barra inferior non debe exceder 0,4 V e a superior non debe caer por baixo de 9 V. Neste caso, o sensor pode considerarse útil.

Proba de resistencia

Para medir a resistencia, necesitas unha resistencia (1 kΩ), unha lámpada de diodo e fíos. Unha resistencia está soldada á pata da bombilla e un fío está conectado a ela. O segundo fío está fixado na segunda pata da bombilla.

A comprobación realízase na seguinte secuencia:

• Retire a tapa do distribuidor, desconecte o bloque e os contactos do propio distribuidor;
• O probador está conectado aos terminais 1 e 3. Despois de activar o contacto, a pantalla debería amosar un valor no rango de 10-12 voltios;
• Do mesmo xeito, unha bombilla cunha resistencia está conectada ao distribuidor. Se a polaridade é correcta, o control acenderase;
• Despois diso, o fío do terceiro terminal está conectado ao segundo. Entón o asistente xira o motor coa axuda do arrancador;
• Unha luz intermitente indica un sensor de funcionamento. En caso contrario, debe substituírse.

Creación dun controlador de salón simulado

Este método permítelle diagnosticar o sensor de hall en ausencia dunha faísca. A tira con contactos desconéctase do distribuidor. A ignición está activada. Un pequeno fío conecta os contactos de saída do sensor entre si. Este é un tipo de simulador de sensores de salón que creou o impulso. Se, ao mesmo tempo, se formou unha faísca no cable central, entón o sensor non funciona e cómpre substituílo.

Solución de problemas

Se hai un desexo de reparar o sensor de corredor coas túas propias mans, primeiro necesitarás mercar un chamado compoñente lóxico. Podes seleccionalo segundo o modelo e o tipo de sensor.

A reparación en si realízase do seguinte xeito:

• Faise un burato no centro do corpo cunha broca;
• Cun coitelo clerical, córtanse os fíos do antigo compoñente, despois de que se colocan ranuras para novos fíos que se conectarán ao circuíto;
• O novo compoñente insírese na carcasa e está conectado aos antigos pins. Podes comprobar a corrección da conexión usando unha lámpada de diodo de control cunha resistencia nun contacto. Sen a influencia do imán, a luz debería apagarse. Se isto non ocorre, entón tes que cambiar a polaridade;
• Os novos contactos deben soldarse co bloque do dispositivo;
• Para asegurarse de que o traballo se realiza correctamente, debería diagnosticar o novo sensor usando os métodos anteriores;
• Por último, a vivenda debe selarse. Para facelo, é mellor usar cola resistente á calor, xa que o dispositivo adoita estar exposto a altas temperaturas;
• O controlador está montado en orde inversa.

Como substituír o sensor coas súas propias mans?

Non todos os entusiastas do coche teñen tempo para reparar manualmente os sensores. É máis doado para eles mercar un novo e instalalo no canto do anterior. Este procedemento realízase do seguinte xeito:

• Primeiro de todo, ten que eliminar os terminais da batería;
• Elimínase o distribuidor, desconéctase o bloque con fíos;
• Quítase a tapa do distribuidor;
• Antes de desmontar completamente o dispositivo, é importante lembrar como se atopaba a propia válvula. É necesario combinar as marcas de sincronización e o cigüeñal;
• Retírase o eixe do distribuidor;
• O sensor de hall está desconectado;
• Instálase un novo no lugar do sensor antigo;
• A unidade está ensamblada en orde inversa.

Os sensores de última xeración teñen unha longa vida útil, polo que non é necesaria a substitución frecuente do dispositivo. Ao manter o servizo de ignición, tamén debe prestar atención a este dispositivo de seguimento.

Vídeo sobre o tema

En conclusión, unha descrición detallada do dispositivo e o principio de funcionamento do sensor Hall nun coche:

Que é un SENSOR DE HALL. Como funciona e como se organiza

Preguntas e respostas:

Que é un sensor Hall? Este é un dispositivo que reacciona á aparición ou ausencia dun campo magnético. Os sensores ópticos teñen un principio de funcionamento similar, que reaccionan ao impacto dun feixe de luz nunha fotocélula.

Onde se usa o sensor de corredor? Nos coches, este sensor úsase para detectar a velocidade dunha roda ou dun eixe específico. Ademais, este sensor está instalado naqueles sistemas nos que é importante determinar a posición dun eixe particular para a sincronización de diferentes sistemas. Un exemplo disto é o cigüeñal e o sensor de árbore de levas.

Como comprobar o sensor Hall? Hai varias formas de comprobar o sensor. Por exemplo, cando hai enerxía no sistema de ignición e as bujías non emiten chispa, nas máquinas cun distribuidor sen contacto elimínase a tapa do distribuidor e elimínase o bloque de enchufes. A continuación, acéndese o contacto do coche e péchanse os contactos 2 e 3. O fío de alta tensión debe manterse preto do chan. Neste momento, debería aparecer unha faísca. Se hai chispa, pero non hai chispa ao conectar o sensor, debe substituírse. A segunda forma é medir a tensión de saída do sensor. En boas condicións, este indicador debería estar no rango de 0.4 a 11V. O terceiro método é poñer un análogo de traballo coñecido no canto do sensor antigo. Se o sistema funciona, o problema está no sensor.