Kontrola Hallova snímače a jeho výměna — DRIVE2

Hallovy senzory jsou polovodičové rádiové prvky, které jsou stále populárnější v amatérském rádiovém prostředí a při vývoji radioelektronických zařízení. Používají se v senzorech pro měření polohy, rychlosti nebo směrového pohybu. Stále častěji nahrazují koncové spínače a jazýčkové spínače. Protože jsou takové senzory zcela utěsněny a jsou jednoduchým rádiovým prvkem, nebojí se vibrací, prachu a vlhkosti. To je v podstatě Hallův senzor, jednoduše řečeno, rádiový prvek, který reaguje na vnější magnetické pole.

Zajímavé je, že mnoho moderních smartphonů má Hallův senzor (byť ve zjednodušené verzi). Dokáže detekovat přítomnost magnetického pole a spolupracuje s magnetickým senzorem, který má na starosti kompas. Hallův senzor se používá i v telefonech, pro které jsou k dispozici speciální pouzdra s magnetickou sponou – Smart Case. Senzor detekuje, zda je kryt pouzdra otevřený nebo zavřený, a automaticky zapne/vypne displej. Chcete-li zjistit, jaké senzory má váš smartphone, použijte tyto pokyny.

halový efekt

To bylo v 19. století. Americký fyzik Edwin Hall objevil velmi zvláštní efekt. Vzal zlatý talíř a začal jím procházet stejnosměrný proud. Na obrázku jsem tuto desku označil ploškami ABCD.

Prošel stejnosměrným proudem přes plochy D a B. Potom přivedl permanentní magnet kolmo k desce a objevil napětí na plochách A a C! Tento efekt byl pojmenován po tomto velkém vědci. Základní fyzikální princip tohoto efektu byl založen na Lorentzově síle. Proto se začaly nazývat radioprvky založené na Hallově jevu Hallovy senzory.

Ale je tu jedna malá nuance. Faktem je, že Hallovo napětí, i při nejvyšší intenzitě magnetického pole, bude několik mikrovoltů. Souhlas, to je velmi málo. Proto jsou v Hallově snímači kromě samotné desky instalovány stejnosměrné zesilovače, spínací logické obvody, regulátor napětí a Schmittova spoušť. V nejjednodušším spínacím Hallově senzoru to všechno vypadá nějak takto:

Supply Voltage – napájecí napětí snímače

Voltage Regulator – regulátor napětí

Hall Sensor – vlastně samotná Hallova deska

Výstupní tranzistorový spínač – výstupní spínací tranzistor (tranzistorový spínač)

Lineární (analogové) Hallovy snímače

U lineárních senzorů bude Hallovo napětí (napětí na hranách A a C) záviset na síle magnetického pole. Nebo jednoduše řečeno, čím blíže přiblížíme magnet k senzoru, tím větší bude Hallovo napětí. Toto je lineární vztah.

U lineárních Hallových snímačů je výstupní napětí odebíráno přímo z operačního zesilovače. To znamená, že v lineárních snímačích neuvidíte Schmittův spínač ani výstupní spínací tranzistor. To znamená, že vše bude vypadat nějak takto:

Na čem závisí napětí na stěnách A a C? Hlavně z magnetického pole vytvořeného buď permanentním magnetem nebo elektromagnetem; tloušťka desky, stejně jako síla proudu procházejícího samotnou deskou.

Teoreticky, pokud je na Hallův snímač aplikován velmi silný magnetický tok, bude Hallovo napětí nekonečně velké? Bez ohledu na to, jak to je). Výstupní napětí bude omezeno napájecím napětím. To znamená, že graf bude vypadat nějak takto:

Jak vidíte, do určitého bodu máme lineární závislost výstupního napětí snímače na hustotě magnetického toku. Další zvyšování magnetického toku je zbytečné, protože dosáhlo saturačního napětí, které je omezeno napájecím napětím samotného Hallova snímače.

Díky těmto parametrům byla pomocí Hallova senzoru postavena zařízení, která umožňovala měřit sílu proudu ve vodiči bez dotyku samotného vodiče, například proudové kleště.

Existují také přístroje, které lze použít k měření intenzity magnetického pole. Hallovy senzory používané v těchto zařízeních se nazývají lineární, protože napětí na Hallově senzoru je přímo úměrné hustotě magnetického toku.

Lineární snímače, jak jsem již řekl, lze použít v proudových kleštích. Umožňují měřit proud v rozsahu od 250 mA do několika tisíc ampér. Největší výhodou u takových proudových kleští je absence mechanického kontaktu s měřeným obvodem. Jinými slovy, měřiče proudu s Hallovým efektem jsou mnohem bezpečnější než měřiče založené na bočníku a ampérmetru, zvláště když je proud v obvodu vysoký, což se často vyskytuje v průmyslových instalacích.

Digitální Hallovy senzory

Jakmile nastala éra digitální elektroniky, začaly se do jednoho pouzdra umisťovat různé logické prvky spolu s Hallovým senzorem. Již jsme výše zkontrolovali nejjednodušší Hallův senzor na spouště Schmitt a vypadá takto:

Ve skutečnosti má takový snímač pouze dva výstupní stavy. Buď je signál přítomen (logická jednička), nebo není (logická nula). Hystereze na spouště Schmitt jednoduše eliminuje časté spínání, proto se u digitálních Hallových senzorů používá vždy.

Výsledkem bylo, že průmysl začal vyrábět Hallovy senzory pro digitální elektroniku. V zásadě jsou takové senzory rozděleny do tří typů:

Jednopolární

Reagují pouze na jeden magnetický pól. Opačnému magnetickému pólu není věnována žádná pozornost. Například přivedeme jižní pól magnetu a senzor bude fungovat. Nebude reagovat na severní magnetický pól.

Bipolární

Magnet přivedeme k jednomu pólu – senzor bude fungovat a bude fungovat i tehdy, když magnet ze senzoru vyjmeme. Abychom jej vypnuli, musíme na něj aplikovat jinou polaritu magnetu.

Jak zkontrolovat Hallův senzor

Pojďme se podívat na digitální bipolární Hallův snímač SS41. Naše oddělení vypadá takto:

Soudě podle datasheetu dodáváme plus výkon do první větve, mínus na druhou a ze třetí větve odebereme signál logické jedničky nebo nuly.

K tomu sestavíme nejjednodušší obvod: 3V LED, proud omezující odpor 1 kiloohm a samotný Hallův senzor.

Nyní se připojíme k našemu obvodu ze zdroje napájení a nastavíme jej na 5 voltů. Mínus je na prostředním kolíku a plus napájení je na prvním.

Mám po ruce tento magnet:

Aby nedošlo k záměně pólů, označil jsem jeden z pólů magnetu červenou papírovou cenovkou. Což nevím, protože nemám kompas, kterým bych zjistil, kde je severní a kde jižní pól.

Jakmile jsem magnet s „červeným“ pólem přivedl k hallovu čidlu, moje LED okamžitě zhasla.

Otočím magnet druhým pólem, přivedu ho k Hallovu senzoru a voila!

Pokud se magnet nepřetočí, to znamená, že se nezmění póly, pak LED zůstane také zhasnutá, protože senzor bipolární.

A zde je video z práce

Jak můžete vidět na videu, Hallův senzor ovládáme magnetem. Hallův senzor nám dává dva stavy signálu: je signál – jedna, žádný signál – nula. To znamená, že LED svítí – jedna, LED nesvítí – nula.

Aplikace Hallova senzoru

V současné době je rozsah použití Hallových senzorů velmi široký a každým rokem se rozšiřuje a rozšiřuje. Zde jsou hlavní aplikace:

Aplikace lineárních senzorů <br />

• proudové senzory
• tachometry
• vibrační senzory
• feromagnetické detektory
• snímače úhlu natočení
• bezkontaktní potenciometry
• bezkomutátorové stejnosměrné motory
• průtokové senzory
• snímače polohy

Aplikace digitálních senzorů <br />

• snímače rychlosti
• synchronizační zařízení
• senzory systému zapalování automobilů
• snímače polohy
• čítače pulzů
• snímače polohy ventilu
• zámek dveří
• průtokoměry
• bezkontaktní relé
• detektory přiblížení
• senzory papíru (v tiskárnách)

Závěr

Proč jsou Hallovy senzory tak dobré? Pokud dodržujete normální provozní hodnoty napětí a proudu, pak teoreticky bude senzor stačit na nekonečný počet vypínačů. Nemají elektromechanický kontakt, který by se opotřeboval, na rozdíl od jazýčkového spínače a elektromagnetického relé. V současné době již téměř kompletně nahradily jazýčkové spínače.

Kupte si Hallův senzor tam.

Hallův snímač je jedním z nejdůležitějších prvků bezkontaktního zapalovacího systému pro benzínové motory. Sebemenší porucha této části vede k vážným problémům při provozu motoru. Proto, aby nedošlo k diagnostickým chybám, je důležité vědět, jak zkontrolovat Hallův snímač a v případě potřeby jej vyměnit.

Tento materiál jsme rozdělili na dvě části: teoretickou (účel, návrh a princip činnosti Hallova snímače) a praktickou – známky poruchy, metody ověřování a metody výměny.

A než zkontrolujeme, zda Hallův senzor nefunguje správně, pochopme jeho účel a princip fungování.

Hallův snímač (také známý jako snímač polohy vačkového hřídele) je jedním z hlavních prvků rozdělovače. Je umístěn vedle hřídele rozdělovače, na které je připevněna magneticky vodivá deska podobná korunce. V desce je tolik štěrbin, kolik je válců v motoru (viz obrázek výše). Uvnitř senzoru je permanentní magnet.

Princip činnosti Hallova snímače je následující: když se hřídel otáčí, kovové lopatky střídavě procházejí štěrbinou ve snímači. V důsledku toho vzniká pulzní napětí, které vstupuje přes spínač do zapalovací cívky a přeměněné na vysoké napětí je přiváděno do zapalovacích svíček.

Hallův senzor má tři svorky:

– jeden se spojuje s “masou”,
-k druhému je plus s napětím asi 6V,
-z třetího terminálu jde převedený pulzní signál do spínače.

Poruchy Hallova snímače se projevují různými způsoby. Ani zkušený technik ne vždy okamžitě odhalí příčinu problémů s motorem.

Zde jsou některé z nejčastějších příznaků:

-Motor špatně startuje nebo nestartuje vůbec.
-Při volnoběhu se v chodu motoru objevují přerušování a škubání.
-Při jízdě vysokou rychlostí může vůz trhnout.
-Pohonná jednotka se za jízdy zastaví.
Pokud se objeví jeden z těchto příznaků, musíte nejprve zkontrolovat provozuschopnost Hallova senzoru.

Nevylučujte ani jiné poruchy zapalovacího systému nalezené v autech.

Existuje několik způsobů, jak zkontrolovat stav Hallova senzoru.

Každý motorista si může vybrat pro sebe nejvhodnější možnost:

— Vezměte funkční snímač od souseda nebo při demontáži auta k testování a nainstalujte jej místo „nativního“. Pokud problémy s motorem zmizí, budete muset koupit nový díl.
— Pomocí testeru můžete měřit napětí na výstupu senzoru. V pracovním zařízení se napětí bude měnit od 0,4 V do 11 V.
— Můžete vytvořit imitaci Hallova senzoru. Chcete-li to provést, odstraňte tříkolíkový blok z rozdělovače. Poté zapněte zapalování a propojte výstupy 3 a 6 spínače kouskem drátu. Vzhled jiskry znamená, že senzor selhal.

Výměna Hallova senzoru obvykle vypadá takto:

— Nejprve se z vozu odstraní rozdělovač.
— Dále sejměte kryt rozdělovače a vyrovnejte značku mechanismu distribuce plynu se značkou klikového hřídele.
— Po zapamatování polohy rozdělovače je třeba odšroubovat upevňovací prvky pomocí klíče.
— Pokud existují západky a zarážky, měly by být také odstraněny.
— Hřídel je vytažena z rozdělovače.
— Zbývá pouze odpojit svorky Hallova čidla a odšroubovat jej.
— Vytažením regulátoru zpět je vadná část opatrně odstraněna vytvořenou mezerou.
— Nový Hallův snímač se instaluje v opačném pořadí.
Kontrola funkčnosti Hallova snímače umožňuje nejen přesně určit příčinu poruchy motoru. Díky jednoduchým technikám motorista ušetří svůj čas na opravách a také eliminuje zbytečné plýtvání penězi.