Hallův senzor – Encyklopedie časopisu Behind the Wheel

Oficiální název – Hallův snímač polohy.
Toto je senzor, který funguje halový efekt, jehož podstatou je, že při umístění vodiče se stejnosměrným proudem do magnetického pole vzniká v tomto vodiči příčný potenciálový rozdíl. Také se nazývá Hallovo napětí.

Hallův snímač je velmi rozšířený v automobilovém průmyslu, používá se k měření úhlu polohy vačkového hřídele, u některých vozů – úhlu polohy klikového hřídele, u starších vozů signalizuje okamžik vzniku jiskry.

Hallův jev spočívá v tom, že když proud prochází svorkami „a“ polovodičové destičky umístěné v poli magnetu, na bočních svorkách „b“ se objeví napětí..

Ještě v roce 1879 objevil americký fyzik E. Hall, který působil na univerzitě v Baltimoru, zajímavý jev, jehož podstata byla následující. Pokud umístíte obdélníkový polovodičový plátek do magnetického pole a na jeho úzké okraje přivedete elektrický proud, pak na širokých okrajích plátku vznikne napětí, jehož hodnota se může pohybovat od desítek mikrovoltů až po stovky milivoltů. Technická aplikace tohoto efektu však byla nucena odložit o téměř 75 let, než začala průmyslová výroba polovodičových filmů požadovaných vlastností.

Hallovo senzorové zařízení:
1 – permanentní magnet;
2 — list rotoru;
3 – magnetické obvody;
4 – plastové tělo;
5 – mikroobvod;
6 – závěry.

I později, s rozvojem mikroelektroniky, bylo možné vyrobit miniaturní snímač obsahující vše potřebné – permanentní magnet a mikroobvod s citlivým prvkem. Toto zařízení má řadu nepopiratelných výhod.
Za prvé, malá velikost.
Za druhé, a to je obzvláště důležité, změna pracovní frekvence (jinými slovy otáček motoru) nezpůsobí posun v momentu měření.
Za třetí, elektrický signál ze snímače má v terminologii odborníků pravoúhlý tvar: po zapnutí okamžitě získá určitou a konstantní hodnotu a nemá povahu shluků. To je významné plus pro elektronické ovládání.
Senzor má další výhody, ale zmiňme nevýhody. Hlavní je ten, který je vlastní každému elektronickému obvodu: snímač je citlivý na elektromagnetické rušení, ke kterému dochází v napájecím obvodu (o opatřeních diktovaných touto okolností budeme hovořit níže). Hallův senzor je navíc dražší než magnetoelektrický senzor a je teoreticky méně spolehlivý, protože obsahuje elektronické obvody, ale velkosériová výroba a vývoj technologií tyto faktory minimalizovaly.
Hallův senzor funguje následovně. Když mezerou projde kovový list rotoru, magnetický tok se posune a indukce na čipu je nulová. V tomto případě má signál na výstupu snímače vzhledem k zemi vysokou úroveň, tedy téměř stejnou jako napájecí napětí.

Tímto způsobem můžete zkontrolovat výkon Hallova senzoru:
1 – snímač;
2 – konektor;
3 — odpor MLT-0,25 1,5 kOhm;
4 – LED nebo voltmetr (tester);
5-9V baterie.

Nejlepší je zkontrolovat snímač osciloskopem. Ale s jistou opatrností je to možné s jednodušším zařízením, přímo na stroji.
První věc, kterou musíte udělat, je odpojit konektor kabelu, který vede ke snímači. Nejdůležitější podmínka, kterou je nutné bezpodmínečně dodržet: zapalování musí být vypnuté! Nedodržení této podmínky je jedním z hlavních důvodů selhání Hallových snímačů v provozu. Nyní sestavte jednoduchý obvod znázorněný na obrázku. Když magnet prochází senzorem, LED by se měla střídavě rozsvěcovat a zhasínat, což indikuje přítomnost signálu.
Další důležité upozornění: senzor v žádném případě nezkoušejte zkušební lampou! Takto bylo zničeno mnoho zařízení.

V moderních automobilech se Hallovy senzory široce používají k monitorování a ovládání různých systémů. Co je toto zařízení a jak mohu zkontrolovat, zda funguje správně?

Foto: Aleks198 / Shutterstock / FOTODOM

Co je Hallův senzor

Hallův snímač je polovodičový rádiový prvek, který se používá v automobilech k bezkontaktnímu určování polohy různých pohyblivých konstrukčních součástí a rychlosti jejich pohybu. Tyto součásti zahrnují: ● klikový hřídel spalovacího motoru; ● vačkový hřídel spalovacího motoru; ● přerušovač-rozdělovač v zapalovacím systému karburátorových a benzinových spalovacích motorů s raným vstřikováním; ● hřídele automatické převodovky; ● plynový pedál; ● brzdový pedál; ● hřídel řízení; ● kola vozů se systémem ABS. Data získaná pomocí Hallových senzorů využívají elektronické řídicí jednotky k zajištění správné činnosti příslušných systémů vozidla. Dnes to platí i pro chytré asistenty řidiče, včetně systémů autonomního řízení, ve kterých Hallovy senzory pomáhají například určit polohu volantu a blízkost vozidel. Zařízení je pojmenováno po americkém fyzikovi Edwinu Herbertu Hallovi, který působil na Harvardské univerzitě a který v roce 1879 objevil efekt generování napětí na okrajích polovodičové destičky při změně magnetického pole. Počátek praktického využití Hallových snímačů v automobilovém průmyslu se datuje do poloviny dvacátého století, kdy byla zvládnuta průmyslová výroba polovodičových fólií s požadovanými charakteristikami. S příchodem nových materiálů došlo ke zlepšení konstrukce těchto snímačů, což umožnilo vytvořit menší zařízení s lepší přesností měření a zvýšenou odolností vůči extrémním teplotám, vibracím a chemikáliím.

Princip činnosti Hallova senzoru

Foto: ilmarinfoto / Shutterstock / FOTODOM

• Hallův senzor;
• permanentní elektromagnet;
• ozubené kolo umístěné v těsné blízkosti snímače na otočném hřídeli.

Když zub prochází blízko senzoru, mění se okolní magnetické pole, což způsobuje zvýšení nebo snížení výkonu senzoru. Takové výkyvy umožňují vypočítat rychlost otáčení hřídele.

Pro zajištění přesnosti a spolehlivosti měření se používají speciální zesilovače a filtry, které minimalizují elektromagnetické rušení spojené s provozem ostatních palubních systémů vozidla.

Podle konstrukce se rozlišují následující Hallovy senzory:

● Drážkovaný. V tomto případě se deska na hřídeli pohybuje ve speciální štěrbině na magnetickém obvodu. Takové snímače jsou obvykle instalovány v rozdělovačích zapalování;

● Konec. Umístěno v těsné blízkosti iniciační desky. Používá se k určení polohy pohybujících se konstrukčních prvků vozidla.

Známky poruchy Hallova senzoru

Nedostatek fyzického kontaktu při provádění měření dělá z Hallových senzorů poměrně spolehlivé zařízení, ale může také selhat nebo fungovat nesprávně kvůli:

• znečištění;
• porucha vedení snímače vysokým napětím, pokud je umístěno vedle opotřebovaného vysokonapěťového obvodu;
• oxidace vývodů snímače.

Výsledkem toho může být:

● nestabilní chod motoru;

● prudký nárůst spotřeby benzínu;

● nemožnost nastartovat motor;

● nemožnost přepínat rozsahy automatické převodovky;

● nesprávná činnost ABS a souvisejícího stabilizačního systému;

● nesprávná činnost systému řízení jízdních pruhů atd.

Pokud se takové poruchy vyskytnou, měli byste po odstranění svorek baterie vyčistit snímač a jeho svorky rozpouštědlem. Pokud to nedává výsledky, musíte se ujistit, že senzor funguje správně.

Jak zkontrolovat Hallův senzor

Foto: Standret / Shutterstock / FOTODOM

Funkčnost Hallova snímače v rozdělovači zapalování můžete zkontrolovat následujícími jednoduchými způsoby:

● Vyměňte za vypůjčený funkční snímač z podobného modelu. Pokud problémy zmizí, je nutné demontovaný snímač vyměnit.

● Simulujte přítomnost senzoru. Odstraňte tříkolíkový blok z jističe rozdělovače. Zapněte zapalování a propojte výstupy 3. a 6. spínače kouskem drátu. Pokud se objeví jiskra, je nutné Hallův snímač vyměnit.

● Pomocí multimetru pracujícího v režimu měření stejnosměrného napětí s rozsahem 20 V. Pokud snímač funguje správně, mělo by zařízení ukazovat na výstupu snímače napětí v rozsahu 0,4–11 V.

● Pomocí testeru vyrobeného z drátů, LED a 1 kOhm rezistoru. Odstraňte kryt vypínače-rozdělovače, odpojte zástrčku, připojte vodiče testeru k jeho kladným a záporným svorkám a zapněte zapalování. Pokud se LED rozsvítí, byla zvolena správná polarita. Pokud ne, vyměňte vodiče testeru na svorkách. Poté ponechte jeden vodič testeru na kladné svorce a připojte druhý ke zbývající volné svorce zástrčky. Použijte startér k otáčení vačkového hřídele. Pokud LED nebliká, je nutné Hallův senzor vyměnit.

Výměna Hallova snímače

Výměna Hallova snímače v rozdělovači zapalování modelů VAZ 2108, 2109, 21099 se provádí následovně:

• Označte umístění jističe na motoru.
• Odpojte vysokonapěťové vodiče, kabelový blok pro Hallův senzor a trubku regulátoru vakua od jističe.
• Pomocí klíče „10“ odšroubujte matice zajišťující rozdělovač a vyjměte jej.
• Po odšroubování upevňovacích šroubů sejměte kryt jističe.
• Odstraňte „běžec“ (rozdělovač zapalování) z nápravy.
• Odstraňte ochrannou clonu.
• Po odšroubování upevňovacího šroubu odpojte drátěný blok od těla jističe.
• Pomocí šídla nebo plochého šroubováku s tenkou čepelí vyjměte pojistnou podložku tyče regulátoru podtlaku.
• Po odšroubování šroubů, které jej připevňují k tělu jističe, vyjměte regulátor podtlaku.
• Po odšroubování upevňovacích šroubů sejměte nosnou desku s připevněným Hallovým senzorem.
• Po odšroubování upevňovacích šroubů vyjměte Hallův snímač.
• Nainstalujte nový Hallův snímač a namontujte jistič v opačném pořadí.
• Nainstalujte jistič na motor pomocí značek provedených dříve.
• Zkontrolujte chod motoru.