Что такое датчик Холла в автомобиле

Датчик холла это небольшое устройство, которое имеет электромагнитный принцип действия. Даже в старых автомобилях советского автопрома эти датчики имеются – они управляют работой бензинового мотора. Если в устройстве появляются неисправности, двигатель в лучшем случае потеряет стабильность.

Они используются для работы системы зажигания, распределения фаз в газораспределяющем механизме и других. Чтобы понять, какие неисправности относятся к поломке датчика, следует разобраться с его устройством и принципом действия.

Простая проверка датчика Холла! A simple Hall sensor check!

установка зажигания с датчиком холла на мотоцикле .БАШКИРИЯ СТЕРЛИТАМАК

Как проверить датчик Холла мультиметром

Проверка работоспособности датчика Холла

Чаще всего, с проблемой работоспособности датчика сталкиваются автомобилисты. Наиболее легким способом считается замена прибора на исправный. Во многих случаях, это помогает полностью решить проблему.

Если же невозможно установить исправный датчик, можно воспользоваться несложным устройством, которое будет дублировать его работу. Для изготовления этого устройства, необходимо взять колодку распределителя зажигания с тремя штекерами и небольшой кусок провода.

Чтобы произвести диагностику, можно использовать обычный тестер. При неисправности датчика, тестер будет показывать менее 0,4 вольта. Проверка наличия искры осуществляется при включенном зажигании. В этом случае, концы провода соединяются с определенными выходами в коммутаторе. Однако, как уже говорилось, наиболее оптимальным вариантом является замена неисправного прибора.

Электромагнитное устройство, именуемое датчиком Холла (далее ДХ), применяется во многих приборах и механизмах. Но наибольшее применение ему нашлось в автомобилестроении. Практически во всех моделях отечественного автопрома (ВАЗ 2106, 2107, 2108 и т.д.) бесконтактная система зажигания для бензинового двигателя управляется этим датчиком. Соответственно, при его выходе из строя возникают серьезные проблемы с работой двигателя. Чтобы не ошибиться при диагностике, необходимо понимать принцип работы датчика, знать его конструкцию и методы тестирования.

Где находится и как выглядит?

Эффект Холла нашел применение во многих системах автомобиля, таких как:

• Определяет положение коленчатого вала (когда поршень первого цилиндра окажется в верхней мертвой точке такта сжатия);
• Определяет положение распределительного вала (для синхронизации открытия клапанов в газораспределительном механизме в некоторых моделях современных ДВС);
• В прерывателе системы зажигания (на трамблере);
• В тахометре.

В процессе вращения вала двигателя датчик реагирует на величину прорезей зубцов, от чего образуется ток низкого напряжения, который поступает на коммутирующее устройство. Попадая в катушку зажигания, сигнал преобразуется в высокое напряжение, которое нужно для создания искры в цилиндре. Если датчик положения коленчатого вала неисправен, запуск мотора невозможен.

Подобный датчик стоит в прерывателе бесконтактной системы зажигания. Когда он срабатывает, происходит переключение обмоток катушки зажигания, что позволяет ей производить заряд на первичной обмотке и совершать разряд со вторичной.

На фото ниже показано, как выглядит датчик и где его устанавливают в некоторых автомобилях.

В трамблере

Датчик коленвала

Датчик распредвала

Датчик тахометра

Датчик холла в электродвигателе

Устройство

Устройство простого датчика холла состоит из:

• Постоянного магнита. Он создает магнитное поле, которое воздействует на полупроводник, в котором создается ток малого напряжения;
• Магнитопровода. Этот элемент воспринимает действие магнитного поля и вырабатывает ток;
• Вращающегося ротора. Это металлическая изогнутая пластина, которая имеет прорези. Когда вал основного устройства вращается, лопасти ротора поочередно перекрывают воздействие магнита на стержень, что создает внутри него импульсы;
• Корпуса из пластика.

Типы и сфера применения

На сегодняшний день существует несколько видов датчиков, которые работают по принципу Холла. Условно они делятся на два типа: цифровой и аналоговый.

Аналоговый датчик холла – самое первое устройство данного типа. Функционирование прибора зависит от силы магнитного поля: чем оно сильнее, тем больше напряжение будет вырабатывать сердечник. В автомобилях такие датчики сейчас не используются, потому что они имеют большие габариты и не всегда эффективную конструкцию.

Элемент аналогового датчика Холла

Цифровой датчик холла часто используется в автомобилях и может быть униполярным и биполярным. Вот их основные отличия:

• Униполярный датчик холла активируется, когда магнитное поле нарастает, а при снижении его силы, устройство выключается;
• Биполярный датчик холла реагирует не на саму силу магнитного поля, а на его полярность. При смене полюсов устройство включается/выключается.

Оба вида относятся к типу линейных датчиков холла. Но в категорию цифровых устройств также входит оптический датчик холла. В отличие от классического устройства, этот прибор не реагирует на магнитное поле. В нем установлен фотоэлемент, который фиксирует положение лопастей вращающегося ротора или вала намного эффективней.

Элемент цифрового датчика Холла

Плюсами такого типа датчиков являются:

• Не боится резкой перемены магнитного поля;
• На него не влияет магнитное поле генератора;
• Дольше работает в области действия переменного магнитного поля;
• По сравнению с классическим магнитным датчиком холла меньшая чувствительность к скачкам напряжения;
• Точнее фиксирует положение зубцов коленвала или другого вращающегося вала, что делает систему зажигания более эффективной.

Помимо привычной сферы применения (в системе зажигания и в некоторых автомобилях для контроля фаз газораспределения) датчики холла также используются для замеров силы тока, вибраций или углов поворота. Такие устройства работают как с переменным, так и с постоянным током.

В автомобилях в основном используются цифровой тип датчиков, которые фиксируют наличие и отсутствие магнитного поля определенной величины. По этому принципу срабатывают разные датчики скорости и положения.

Датчики, работающие по принципу Холла, также нашли свое применение и в электротранспорте. Так, их устанавливают для того, чтобы фиксировать и контролировать ток в электродвигателе в процессе езды, а также регулировать заряд/разряд АКБ.

Принципы работы и устройство датчика Холла

Датчик любого вида устанавливается на автомобиль с одной целью: получение информации об одном из многочисленных параметров его работы. Какой-то идентификатор отвечает за определение температуры в двигателе, другой отслеживает количество расходуемого воздуха, а третий всегда готов ответить за положение того или иного узла мотора. Именно для достижения последней цели нужен датчик Холла, который беспрерывно следит за положением коленчатого или распределительного вала.

Принцип работы датчика Холла основан на применении гальваномагнитного явления, открытого в 1879 году Эдвином Холлом. Суть последнего заключается в том, что посредством интеграции некоторого полупроводника (датчика Холла) в электросистему с магнитным полем на его выводах возникает напряжение. При помощи измерения напряжённости магнитного поля в системе зажигания и получается определять углы расположения коленвала и распредвала машины, что крайне важно для грамотного формирования знаний о моменте искрообразования на данный момент времени. Благодаря своей специфике, магнитный датчик Холла применяется исключительно в бесконтактных системах с протекающим в них током (в случае с автосферой – в бесконтактных системах зажигания или, в сокращении, БСЗ).

Обобщая отмеченную выше информацию, стоит поэтапно рассмотреть то, как работает датчик Холла. Если обращать внимание на этот процесс максимально просто, то его сущность заключается в следующем:

• Аналоговый датчик Холла монтируется в систему зажигания автомобиля, что с точки зрения физики означает включение в электросеть (магнитное поле) дополнительного проводника. Уточняя этот момент, важно отметить, что устройство идентификатора предполагает использование высокотехнологичных проводников, которые позволяют не нарушать сопротивление и напряжение в цепи;
• В процессе работы мотора, а именно в моменты искрообразования в датчике Холла формируется некоторое напряжение, которое и необходимо для определения точного угла коленвала и распредвала в конкретный момент времени;
• После этого, выявленное изменение в магнитном поле системы зажигания автомобиля, передаётся на коммутатор, а затем отходит на иные узлы машины. Последние, к слову, основываясь на данном изменении в магнитном поле и расположении валов, могут принимать наиболее оптимальные решения в плане организации своей работы.

Возникновение и точная передача напряжения Холла через соответствующий датчик возможна благодаря уникальной схеме подключения последнего. Уникальность заключается в расположении датчика, который просто вмонтирован в электроцепь системы зажигания автомобиля и не нарушает работу таковой. Именно подобные характеристики идентификатора Холла позволяют ему оставаться наилучшим способом определения положения коленвала и распредвала мотора вот уже долгие годы.

Пример использования аналогового элемента

На схеме показан принцип действия классического аналогового датчика:

1. Магнит, создающий постоянное поле;
2. Вращающийся ротор с прорезями в стенках;
3. Пластина, в которой вырабатывается электрический ток, когда на нее воздействует магнитное поле;
4. Корпус датчика;
5. Контакты, к которым подсоединяются провода, ведущие к исполняющему устройству.

Когда ротор вращается, его лопасти периодически перекрывают воздействие магнита на пластину. Как только напротив магнита оказывается прорезь, магнитное поле провоцирует в датчике импульс.

Какие могут быть неисправности?

Вот таблица основных неисправностей датчика холла и их визуальные проявления:

Нередко бывает так, что сам датчик исправный, однако по ощущениям кажется, что он вышел из строя. Вот какие могут быть причины этому:

• Грязь на датчике;
• Обрыв провода (одного или нескольких);
• На контакты попала влага;
• Короткое замыкание (из-за влаги или повреждения изоляции сигнальный провод замкнуло с массой);
• Нарушение изоляции или экрана кабеля;
• Неправильно подключен датчик (перепутана полярность);
• Проблемы с высоковольтными проводами;
• Нарушение в работе блока управления авто;
• Неправильно установлено расстояние между элементами датчика и контролируемой деталью.

Возможные неисправности

Хотя датчик Холла относится к одним из самых надёжных устройств подобного типа, он всё же подвержен поломкам – ничто в природе не вечно, даже атомы. Но следует отличать полную неработоспособность (в этом случае мы просто не сумеем запустить мотор) и частичную, когда возникают определённые трудности с запуском и эксплуатацией силового агрегата. Как же определить, что ДХ неисправен? Об этом можно судить по следующим симптомам:

• расход горючего значительно увеличился – обычно это происходит потому, что впрыск ТВС производится чаще, чем следует (один раз за оборот коленвала);
• двигатель начал работать нестабильно, с необъяснимыми «замираниями», что проявляется дёрганьем, особенно при наборе скорости. В отдельных случаях разогнаться выше 50 км/час просто не удаётся;
• силовой агрегат глохнет «на ходу»;
• мотор запускается с трудом или и вовсе отказывается «заводиться».

Отметим, что перечисленные признаки неисправности датчика Холла не являются аутентичными, и это характерно практически для любого нештатного поведения автомобиля. Другими словами, каждая из вышеназванных неисправностей может свидетельствовать о проблемах с нашим датчиком, но вовсе необязательно – такая же симптоматика наблюдается и при поломке целого ряда других узлов и деталей автомобиля. Поэтому так важно уметь диагностировать этот важный для системы зажигания прибор, что является достаточно трудоёмкой и нетривиальной задачей.

Проверка датчика

Чтобы точно убедиться в неисправности датчика, перед его заменой необходимо выполнить проверку. Самый простой способ выявить неисправность – действительно ли проблема в датчике – это провести диагностику на осциллографе. Прибор не только выявляет неисправности, но также укажет на скорую поломку устройства.

Так как не у каждого автомобилиста есть возможность проводить такую процедуру, есть более доступные способы диагностики датчика.

Диагностика мультиметром

Вначале мультиметр выставляется в режим замера постоянного тока (переключатель на 20В). Процедура производится в следующей последовательности:

• Отсоединяется бронепровод от распределителя. Он подключается к массе, чтобы в результате диагностики случайно не запустить авто;
• Активируется зажигание (ключ повернут до упора, но мотор не заводить);
• С распределителя снимается разъем;
• Минусовый контакт мультиметра подсоединяется к массе авто (кузову);
• В разъеме датчика имеется три контакта. Плюсовой контакт мультиметра подсоединяется к каждому из них в отдельности. Первый контакт должен показать значение 11,37В (или до 12В), второй – также в районе 12В, а третий – 0.

Далее проверяется датчик в работе. Для этого необходимо сделать следующее:

• Со стороны входа проводов в разъем вставляются металлические штыри (например, небольшие гвозди) так, чтобы они не прикасались друг к другу. Один вставляется в центральный контакт, а другой – к проводу минуса (обычно белого цвета);
• Разъем надевается на датчик;
• Включается зажигание (но мотор не заводим);
• Минусовый контакт тестера фиксируем на минусе (белый провод), а плюсовой – к центральному штырю. Рабочий датчик выдаст показатель приблизительно 11,2В;
• Теперь помощник должен стартером несколько раз провернуть коленвал. Показания мультиметра будут колебаться. Нужно заметить минимальное и максимальное значение. Нижняя планка не должна превышать 0,4В, а верхняя не должна опускаться ниже 9В. В этом случае датчик можно считать исправным.

Проверка сопротивления

Для замера сопротивления потребуется резистор (1 кОм), диодная лампочка и провода. К ножке лампочки припаивается резистор, а к нему подсоединяется провод. Второй провод фиксируется на второй ножке лампочки.

Проверка производится в следующей последовательности:

• Снимаем крышку трамблера, отсоединяем колодку и контакты самого распределителя;
• Тестер подсоединяют к клеммам 1 и 3. После активации зажигания на дисплее должно появиться значение в пределах 10-12 вольт;
• По такой же схеме к распределителю подсоединяется лампочка с резистором. Если полярность правильная, контролька засветится;
• После этого провод с третьей клеммы подсоединяется на вторую. Затем помощник при помощи стартера проворачивает мотор;
• Моргающая лампочка свидетельствует об исправном датчике. В противном случае его необходимо заменить.

Создание имитации контроллера Холла

Этот метод позволяет диагностировать датчик холла при отсутствии искры. Планка с контактами отключается от трамблера. Активируется зажигание. Небольшой проволокой выходные контакты датчика соединяются между собой. Это своеобразный имитатор датчика холла, который создал импульс. Если при этом на центральном кабеле образовалась искра, значит, датчик вышел из строя, и он нуждается в замене.

Как проверить датчик Холла

Простой способ проверки датчика положения распредвала (Холла) показан на следующем видео.

Существует несколько способов, позволяющих проверить исправность датчика Холла. Каждый автомобилист может выбрать для себя наиболее подходящий вариант:

1. Взять для проверки рабочий датчик у соседа или на автомобильной разборке и установить его вместо «родного». Если проблемы двигателя исчезнут, значит, придется покупать новую деталь.
2. При помощи тестера можно измерить напряжение на выходе датчика. В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В.
3. Можно создать имитацию датчика Холла. Для этого с трамблера снимают трехштекерную колодку. Затем включают зажигание и отрезком провода соединяют выходы 3 и 6 коммутатора. Появление искры свидетельствует о выходе датчика из строя.

Если в результате проверки обнаружится, что датчик Холла неисправен, тогда его необходимо заменить на новый.

Устранение неисправностей

Если есть желание отремонтировать датчик холла своими руками, в первую очередь потребуется приобрести так называемый логический компонент. Подобрать его можно в соответствии с моделью и типом датчика.

Сам ремонт выполняется следующим образом:

• Дрелью в центре корпуса делается отверстие;
• Канцелярским ножом обрезаются провода старого компонента, после чего прокладываются канавки для новых проводов, которые будут подключены к схеме;
• Новый компонент вставляется в корпус и соединяется со старыми контактами. Проверить правильность подключения можно при помощи контрольной диодной лампочки с резистором на одном контакте. Без воздействия магнита лампочка должна погаснуть. Если этого не происходит, то нужно поменять полярность;
• Новые контакты необходимо припаять к колодке прибора;
• Чтобы убедиться в правильно выполненных работах, следует диагностировать новый датчик при помощи вышеупомянутых способов;
• В завершение корпус необходимо герметично закрыть. Для этого лучше воспользоваться термоустойчивым клеем, так как на устройство часто воздействуют высокие температуры;
• Контроллер собирается в обратной последовательности.