Андрей Смирнов
Время чтения: ~23 мин.
Просмотров: 0

Датчики холла: принцип работы, как проверить своими руками, применение

Ремонтируем датчик Холла сами

При всей простоте своей конструкции датчики Холла не являются вечными и даже на славящихся своей надежностью автомобилях немецкого производства (в полной мере это относится к изделиям знаменитой марки Volkswagen, кстати здесь можно перебрать всю подвеску и не только) достаточно часто наступает момент, когда по причине отказа этого элемента пропадает «искра» в системе зажигания.

В общем случае убедиться в том, что виною возникшей неисправности является именно датчик Холла довольно просто. Для этого, прежде всего, следует замкнуть центральный контакт датчика на ближайшую надежную массу (наличие искры свидетельствует о нормальной работе высоковольтной части), а затем на крайних контактах соединителя замерить наличие входного напряжения, которое должно составлять около 9-10В (присутствие напряжения и нормальном функционировании прочих устройств говорит об отказе датчика Холла).

В общем-то, наиболее правильным решением такой проблемы является установка нового датчика, однако учитывая достаточно высокую стоимость новой детали (цена «оригинального» изделия может достигать 200 долларов), вполне понятно желание многих автолюбителей попробовать отремонтировать датчик Холла своими руками.

Как уже указывалось выше конструкция датчика Холла достаточно примитивна и если говорить об изделиях, устанавливаемых на автомобилях Фольксваген различных модификаций, то наиболее ненадежной их частью является логический элемент S441A (который, по большому счету, и является датчиком, только без магнита) и основой процесса ремонта становиться его замена.

Для того чтобы избежать лишней работы, приобретенный в магазине или на базаре элемент S441A (либо его аналог), предварительно проверяем на работоспособность. С этой целью собираем из светодиода и последовательно соединенного с ним резистора на 1-2Ком, своеобразный пробник и подсоединяем его к контактам «+» и «выход» (вполне понятно, что питание 3-30В, также подключается). Если датчик исправен, то при поднесении к нему магнита светодиод начинает светиться.

Итак, элемент S441A исправен и можно приступать непосредственно к ремонту:

Прежде всего, при помощи дрели по центру корпуса датчика Холла снятого с автомобиля высверливаем отверстие

Обращается внимание на то, что под внешним пластмассовым корпусом находится металлический каркас, так что сверло должно быть соответствующим;. Далее, используя нож «заподлицо» обрезаем провода, а надфилем прокладываем канавки от просверленного отверстия к выходам удаленных проводов;

Далее, используя нож «заподлицо» обрезаем провода, а надфилем прокладываем канавки от просверленного отверстия к выходам удаленных проводов;

Размещаем измерительный элемент в изготовленном нами окошке в корпусе датчика и используя описанную выше схему контроля вновь проверяем датчик на работоспособность (при вращении шторки и при прохождении ее прорези мимо магнита светодиод должен светиться, а при перекрытии магнитного потока – затухать).

Если схема не заработала – переворачиваем измерительный элемент и повторяем проверку (учитывая тот факт, что полярность расположения элемента имеет важное значение);

После того как все заработало, отпаиваем пробник и выполняем разводку выводов измерительного элемента по канавкам на корпусе. Непосредственно в окошке припаиваем провода идущие к соединительному разъему старого датчика Холла

Особое внимание обращается на соблюдение правильной последовательности и расположение проводов должно совпадать с маркировкой, обычно нанесенной на разъеме трамблера («+», «0», «-»);

По окончании пайки визуально и при помощи тестера контролируем состояние датчика на отсутствие коротких замыканий. Если все нормально – выполняем заделку технологического отверстия термостойким клеем или герметиком. Использовать для этих целей пластмассу не рекомендуется, так как от высокой температуры она может потечь.

Если под рукой нет ничего более подходящего, то лучше уж воспользоваться «холодной сваркой»; На заключительном этапе, в обратной последовательности выполняем сборку и снова проверяем схему на отсутствие коротких замыканий. Ни один из проводов на «корпус» звониться не должен.

Необходимо отметить, что данный метод ремонта не требует особых знаний и доступен практически каждому автолюбителю. Подобным образом можно восстанавливать датчики Холла не только автомобилей VW, но также и AUDI, Mitsubishi, Daewoo и пр., (принципы действия и конструкция датчиков Холла различных модификаций практически идентичны).

Что такое датчик Холла?

Датчик Холла – это прибор, фиксирующий магнитное поле и его напряженность. В смартфонах используется упрощенный аналог устройства, который определяет только наличие магнитного поля без считывания его напряженности по осям.

Работа прибора основана на эффекте Холла, открытом в 1879 году. Если проводник, по которому течет электрический ток, поместить в постоянное магнитное поле, под его действием электроны отклоняются к одной из граней пластины. В этой части накапливается отрицательный заряд, в то время, когда на противоположной грани собирается положительный заряд. Процесс продолжается до того момента, пока образовавшееся электрическое поле не скомпенсирует магнитную составляющую силы Лоренца. Образованная разность потенциалов на краях пластины фиксируется датчиком Холла.

В смартфонах он представлен микросхемой, которая на выходе создает информационный сигнал в двух состояниях:

  • единица (сигнал подается);
  • ноль (сигнал отсутствует).

Мобильный телефон его считывает и в зависимости от состояния сигнала выполняет то или иное действие.

Важно! Датчик можно устанавливать рядом с микроконтроллерами или логическими элементами – он не влияет на их работу.

Узнать, есть ли датчик Холла в вашем гаджете, можно, прочитав инструкцию к смартфону, в которой это должно быть указано. Или сделайте так, как показано на видео.

https://www.youtube.com/watch?v=I10qHLP_qS8

Топ 15 армянских супов

Датчик тока на микросхеме ZXCT1009F

Упростить схему активного датчика и увеличить крутизну передаточной характеристики датчика тока можно, применив специализированную микросхему ZXCT1009F.

О возможности применения этой микросхемы для измерения переменного тока было рассказано в . Схема устройства показана на рис. 11. Назначение элементов R1 и С1 такое же, как в ранее описанных устройствах.

Диод VD1 защищает вход микросхемы DA1 от нештатной полярности входного напряжения. Эта микросхема работает как однополупериодный выпрямитель, напряжение на выходе интегрирующей цепи R3C2 будет пропорционально среднему значению тока нагрузки.

Рис. 11. Схема датчика тока на микросхеме ZXCT1009F.

Рис. 12. Печатная плата.

Рис. 13. Размещение деталей на печатной плате.

Детали устройства смонтированы на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, чертёж которой приведён на рис. 12. Расположение элементов показано на рис. 13, а внешний вид варианта смонтированной платы — на рис. 14. Применены элементы для поверх ностного монтажа.

При выборе напряжения питания активных датчиков не следует забывать о так называемом коэффициенте амплитуды Ка (или крест-факторе) потребляемого нагрузкой тока, который характеризует отношение амплитуды потребляемого тока Іа к его действующему (или эффективному) значению Іэф: Ка = Iа/Iэф.

Дело в том, что многие бытовые устройства, питающиеся от сети, имеют встроенный импульсный источник питания с выпрямителем на входе.

Сглаживающий конденсатор выпрямителя заряжается только вблизи максимума сетевого напряжения, и от сети потребляется ток только в эти моменты. Для переменного тока прямоугольной формы Ка = 1, для синусоидального — Ка = 1,41, а для импульсного источника — Кa = 2…4.

Рис. 14. Вид датчика.

Это означает, что в активных датчиках максимальное неискаженное выходное напряжение ииыима,с должно быть больше, чем напряжение Uвых на выходе датчика (см. рис. 1), по крайней мере, в Ка, раз, а напряжение питания — ещё больше.

Например, для датчика на ОУ (двухполупериодный выпрямитель) при Uвых = 2 В и Ка = 2 напряжение питания Uпит >= 4 В для ОУ структуры rail-to-rail или Uпит >= 5…6 В для обычного ОУ.

Поскольку на микросхеме ZXCT1009F собран одполупериодный выпрямитель, при тех же условиях напряжение питания должно быть примерно в три раза больше, чем Uвых. При этом не следует забывать, что для питания самой микросхемы требуется напряжение не менее 1,5…2 В.

Поскольку интегрирующие цепи на выходе датчиков высокоомные, к их выходам следует подключать нагрузку, сопротивление которой, по крайней мере, в десять раз больше сопротивления резистора в интегрирующей цепи.

Каждый из датчиков требует калибровки, которую можно провести с помощью амперметра действующего значения переменного тока, источника переменного напряжения, в качестве которого можно применить вторичную обмотку понижающего трансформатора, включённого в сеть, и мощного переменного резистора.

И. Нечаев, г. Москва. Р-06-19.

Литература:

  1. ZXCT1009. HIGH-SIDE CURRENT MONITOR. diodes.com.
  2. Нечаев И. Микросхема ZXCT1009F и конструкции на её основе. Часть 1. Измерение большого постоянного и переменного токов. Приставка к мультиметру. — Р-11-2018.
  3. Anthony Н. Smith. Full-Wave Active Rectifier Requires No Diodes. — radiolocman.com.

Индуктивный датчик: принцип действия и устройство

Индуктивный датчик является очень распространенным устройством, входящим в состав низового оборудования в автоматизированных системах управления производством. Устройства широко применяются в машиностроении, текстильной, пищевой и других отраслях промышленности.

Наиболее эффективно приборы используются в станках в качестве конечных выключателей, а также в автоматических линиях.

При этом индуктивные датчики реагируют только на металлы, оставаясь нечувствительными к другим материалам. Данное свойство позволяет увеличить защищенность устройств от помех, вводя в их зону чувствительности различные смазки, эмульсии и другие вещества, что не вызовет ложного срабатывания.

Объектами, на которые воздействует индуктивный датчик положения, являются различные металлические детали: кулачки, ползуны, зубья шестеренок. Во многих случаях может применяться прикрепленная к деталям оборудования пластина.

По статистике, из всех используемых датчиков положения более 90 процентов приходится на индуктивные устройства.

Это можно объяснить их отличными эксплуатационными характеристиками, низкой стоимостью и одновременно высокой надежностью, чего нельзя сказать о других приборах.

Бесконтактный выключатель (индуктивный датчик) работает по следующим принципам. Входящий в состав устройства генератор производит электромагнитное поле, которое взаимодействует с объектом. Необходимую длительность сигнала управления и гистерезис при переключении обеспечивает триггер. Усилитель позволяет увеличить до необходимого значения амплитуду сигнала.

Расположенный в датчике световой индикатор обеспечивает оперативность настройки, контроль работоспособности и показывает состояние выключателя. Для защиты от проникновения в устройство воды и твердых частиц используется компаунд. Корпус изделия позволяет монтировать индуктивный датчик приближения и защищает приспособление от механических воздействий. Его изготавливают из полиамида или латуни, комплектуя метизными компонентами.

В процессе работы устройства при подаче напряжения катушкой индуктивности генератора создается переменное магнитное поле, которое располагается перед активной поверхностью выключателя. При попадании в зону чувствительности объекта воздействия происходит снижение качества контура и амплитуды колебаний. В результате происходит срабатывание триггера и изменяется состояние выхода выключателя.

Индуктивный датчик имеет некоторые особенности применения. Он может распознавать различные группы металлов, благодаря отсутствию износа и механического воздействия является долговечным приспособлением. Устройства комплектуют с помощью механизмов защиты от короткого замыкания и перегрузок.

Они имеют стойкость к высокому давлению, впускаются в различных вариантах для применения при высоких (до 150 Сo) и низких (от – 60 Со) температурах. Индуктивный датчик обладает устойчивостью к активным химическим средам, может иметь аналоговый или дискретный выход для определения положения относительно устройства объекта воздействия.

OPA454

— новый недорогой высоковольтный операционный усилитель компании Texas Instruments с выходным током более 50 мА и полосой пропускания 2,5 МГц. Одно из преимуществ — высокая стабильность OPA454 при единичном коэффициенте усиления.
Внутри ОУ организована защита от превышения температуры и перегрузки по току. Работоспособность ИС сохраняется в широком диапазоне напряжений питания от ±5 до ±50 В или, в случае однополярного питания, от 10 до 100 В (максимум 120 В). У OPA454 существует дополнительный вывод «Status Flag» — статусный выход ОУ с открытым стоком, — что позволяет работать с логикой любого уровня. Этот высоковольтный операционный усилитель обладает высокой точностью, широким диапазоном выходных напряжений, не вызывает проблем при инвертировании фазы, которые часто встречаются при работе с простыми усилителями.
Технические особенности OPA454:
Широкий диапазон питающих напряжений от ±5 В (10 В) до ±50 В (100 В)
(предельно до 120 В)
Большой максимальный выходной ток > ±50 мА
Широкий диапазон рабочих температур от -40 до 85°С (предельно от -55 до 125°С)
Корпусное исполнение SOIC или HSOP (PowerPADTM)
Данные на микросхему приведены в «Новости электроники» №7 за 2008г. Сергей Пичугин

Пошаговая техника заточки кухонных ножей

Функция корня

Датчик Холла – схема подключения и «физика» процесса

Классическое устройство датчика Холла на практике – тонкий полупроводниковый листовой материал. При прохождении через него постоянного тока на краях листа образуется сравнительно невысокое напряжение. Если под прямым углом поперек пластинки проходит магнитное поле, то на краях листа происходит усиление напряжения, которое находится в прямо пропорциональной зависимости с магнитной индукцией. Датчик Холла является одной из разновидностей датчиков импульсов, создающих электрические импульсы с низким напряжением. Благодаря своим качествам, этот элемент широко применяется в бесконтактных системах зажигания.

Мы рассмотрели, какой имеет датчик Холла принцип работы, схема его пока что нам не ясна. Она включает в свой набор постоянный магнит, полупроводниковую пластину с микросхемой и стальной экран, имеющий прорези. Стальной экран через прорези осуществляет пропуск магнитного поля, благодаря чему в пластине из полупроводников начинает возникать напряжение. Сам экран не пропускает магнитного поля, поэтому, когда прорези и экран чередуются, происходит создание импульсов низкого напряжения.

Датчик Холла

Датчик дождя, датчик уровня жидкости, датчик температуры – он же термометр. Вроде бы все ясно: датчик дождя показывает наличие дождя, датчик уровня жидкости показывает, как ни странно, уровень жидкости; термометр – от греч. – тепло и измерять, показывает температуру.  Но  вот что за странное название: датчик Холла?

С чего все начиналось

Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил очень странную вещь… Он взял пластинку золота и стал пропускать через неё постоянный ток.  На рисунке эту пластинку я отметил с гранями ABCD.

Так вот, когда он пропускал постоянный ток через грани D и B, поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит и знаете что обнаружил?  Разность потенциалов на гранях А и C!  Или проще сказать, напряжение. Этот эффект и назвали в честь этого ученого.

Как только он сделали это открытие, вскоре стали делать радиоэлементы на этом эффекте. Чтобы не заморачиваться с названием, назвали в честь того, кто открыл этот эффект  –  в честь Холла. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, называют датчиками Холла. 

Линейные датчики Холла

О чего же зависит напряжение на гранях А и С? В основном от магнитного поля, создаваемым либо постоянным магнитом, либо электромагнитом; толщиной пластинки, а также силой тока, протекающего через саму пластинку. Благодаря этим параметрам с помощью датчика Холла были построены приборы, позволяющие замерять силу тока в проводнике, не касаясь самого проводоа, например, токовые клещи

а также приборы, с помощью которых можно замерять напряженность магнитного поля. Датчики Холла, используемые в этих приборах называют линейными, так как напряжение на датчике Холла прямо пропорционально измеряемым параметрам магнитного поля.

Линейные датчики, как я уже сказал, могут быть использованы в токовых клещах. Они позволяют измерять силу тока, начиная от 250 мА и до нескольких тысяч Ампер.

Самым большим преимуществом в таких токовых клещах является отсутствие механического контакта с измеряемой цепью.

Иными словами, токовые измерители на эффекте Холла намного безопаснее, чем измерители на основе шунта и амперметра, особенно при большой силе тока в цепи, которую нередко можно встретить в промышленных установках.

Цифровые датчики Холла

Разработчики на этом не остановились. Как только наступила  эра цифровой элек троники в один корпус вместе с датчиком Холла стали помещать различные логические элементы. Выглядит все это примерно вот так:

В результате промышленность стала выпускать датчики Холла для цифровой электроники. В основном такие датчики делятся на три вида:

Униполярные. Реагируют только на один магнитный полюс. На противоположный магнитный полюс не обращают никакого внимания. То есть подносим например южный полюс магнита, датчик сработал. На северный магнитный полюс ему наплевать.

Биполярные. Здесь уже интереснее. Подносим магнит одним полюсом – датчик сработал и продолжает работать даже тогда, когда мы убираем магнит от датчика.  Для того, чтобы его выключить, нам надо подать на него другую полярность магнита.

Омниполярные. Этим датчикам по барабану на какой полюс включаться и выключаться. Пусть будет хоть южный или северный.

Признаки и причины неисправности

С годами эксплуатации ВАЗ 2108–2109 датчик холла изнашивается. Как следствие, двигатель автомобиля начинает работать разбалансировано или вообще отказывается запускаться. Понять, что проблема именно в зажигании — не просто. Здесь нередко ошибаются даже специалисты сервисных мастерских.

Многие водители самостоятельно начинают искать причину и менять запчасти методом «тыка и подбора». Покупают, свечи, в/в провода, топливные фильтра, катушки, коммутаторы и прочее. И только после установки нового ДХ всё нормализуется. Большинство владельцев ВАЗ 2109, изрядно намучавшись с датчиком холла, открыто делятся признаками его неисправности:

  1. Мотор капризничает при запуске или вообще отказывается заводиться.
  2. Появляются провалы и плавающие обороты на холостом ходу.
  3. При движении может появляться сильная детонация.
  4. Иногда мотор глохнет на ходу.

Наиболее часто причиной неполадок является окисление контактов в колодке питания. Можно пошевелить штекер и автомобиль станет работать заметно лучше. Также проблемы возникают в следствии ослабления крепёжных винтов датчика в трамблёре. Достаточно их подтянуть. Иногда причины поломки связаны с коротким замыканием внутри самого ДХ.

Как проверить датчик Холла

Существует несколько методов проверки. Вкратце они выполняются так:

Проверка исправности датчика холла (схема)

  • Создание имитации наличия датчика Холла. Такой метод проверки самый быстрый и подойдет если питание на узлах системы зажигания есть, но искры нет. Для этой цели с трамблера снимают трехштекерную колодку. Далее необходимо включить зажигание автомобиля, и соединить (замкнуть кусочком провода) выходы 3 и 2 (минусовой пин и контакт сигнала). Если в процессе на центральном проводе катушки зажигания появится искра — значит, датчик вышел из строя. Заметьте что, дабы выявить искрообразование, нужно держать высоковольтный провод у массы.
  • Проверка датчика Холла мультиметром, самый распространенный метод. При такой проверке используют мультиметр (тестер). Для этого лишь достаточно измерить напряжение на выходе датчика. Если он исправен, то напряжение должно находиться в пределах 0,4…11 В.
  • Замена неисправного устройства на заведомо рабочее. Его можно взять у знакомых, имеющих машину с таким же датчиком. Если после замены беспокоящие вас проблемы исчезнут, придется покупать и менять датчик Холла на новый.

Проверка датчика Холла

Датчик Холла, проверка при помощи мультиметра.

Еще один распространенный метод заключается в проверке наличия сопротивления на датчике. Для этого необходимо сделать несложный прибор, состоящий из резистора сопротивлением 1 кОм, светодиода и гибких проводов. К ножке светодиода припаивается сопротивление, а к нему два провода такой длины, которая удобна для работы (не короткие).

Потом снимают крышку распределителя, отсоединяют трамблер и штекерную коробку. Далее проверяют исправность электрической цепи. Для этого электронный мультиметр (вольтметр) подключается к 1 и 3 клемме, после чего включается зажигание автомобиля. При нормальных условиях, полученное на экране измерительного прибора значение, должно находится в пределах 10…12 В.

Далее аналогично подсоединяем на те же клеммы сконструированное устройство. Если вы угадали с полярностью — светодиод загорается. В противном случае необходимо поменять местами провода. Дальнейшая процедура заключается в следующем:

  • провод, подсоединенный к первой клемме, не трогаем;
  • конец с третьей клеммы перекидываем на свободную вторую;
  • проворачиваем распределительный вал (вручную или с помощью стартера).

Если в процессе поворота вала светодиод моргает, значит, все в порядке, и датчик Холла не нуждается в замене.

Стоит отметить, что процесс проверки датчика Холла на ВАЗ 2109, Ауди 80, Фольксваген Пассат Б3 и других машинах проводится по одинаковой схеме. Разница состоит лишь в расположении отдельных частей под капотом автомобиля.

Датчики переменного и постоянного тока


Такие приборы универсальные и востребованы. Их конструкция включает в себя магнитопровод, имеющий зазор и компенсационную обмотку, электронную плату обработки сигналов и датчик Холла. Когда ток протекает по шине, соединённой с первым элементом, то возникает магнитная индукция. Выходной сигнал усиливается, а потом передаётся в компенсационную обмотку. Благодаря нивелированию магнитных полей датчик тока Холла работает как нуль-устройство. При этом полоса частот, что проходит через него, варьируется от 0 герц до 200 кГц. Существуют и приборы, которые по отдельности пропускают один из видов – это датчик постоянного тока и переменного. Чтобы вы имели представление об особенностях их работы, предлагаем рассмотреть функционирование второго из них.

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.

  • 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.

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.

Конкурс поделок к новому 2021 году

  23. 10. 2020

Бычки и телята 🙂

  19. 08. 2020

Современные датчики тока

Датчиками тока являются устройства, с помощью которых определяется сила постоянного или переменного тока в электрических цепях. В их конструкцию входят магнитопровод с зазором и компенсационной обмоткой, а также электронная плата, выполняющая обработку электрических сигналов. Основным чувствительным элементом служит датчик Холла, закрепляемый в зазоре магнитопровода и соединяемый со входом усилителя.

Принцип действия в целом одинаковый для всех подобных устройств. Под действием измеряемого тока возникает магнитное поле, затем, с помощью датчика Холла осуществляется выработка соответствующего напряжения. Далее это напряжение усиливается на выходе и подается на выходную обмотку.

Основные виды датчиков тока:

Датчики прямого усиления (O/L)
. Обладают небольшими размерами и массой, низким энергопотреблением. Диапазон преобразований сигналов существенно расширен. Позволяет избежать потерь в первичной цепи. Работа устройства базируется на магнитном поле, которое создает первичный ток Ip
. Далее происходит концентрация магнитного поля в магнитной цепи и его дальнейшее преобразование элементом Холла в воздушном зазоре. Сигнал, полученный с элемента Холла усиливается и на выходе образуется пропорциональная копия первичного тока.

Датчики тока (Eta)
. Характеризуются широким диапазоном частот и расширенным диапазоном преобразований. Преимуществами данных устройств является низкое энергопотребление и незначительное время задержки. Работа устройства поддерживается однополярным питанием от 0 до +5 вольт. Действие прибора основано на комбинированной технологии, в которой используется компенсационный тип и прямое усиление. Это способствует существенному улучшению характеристик датчика и более сбалансированному функционированию.

Датчики тока компенсационные (C/L)
. Отличаются широким диапазоном частот, высокой точностью и малым временем задержки. У приборов этого типа отсутствуют потери первичного сигнала, у них отличные характеристики линейности и низкий температурный дрейф. Компенсация магнитного поля, создаваемого первичным током Ip
, происходит за счет такого же поля, образующегося во вторичной обмотке. Генерация вторичного компенсирующего тока осуществляется элементом Холла и электроникой самого датчика. В конечном итоге, вторичный ток представляет собой пропорциональную копию первичного тока.

Датчики тока компенсационные (тип С)
. Несомненными достоинствами этих приборов является широкий диапазон частот, высокая точность информации, отличная линейность и сниженный температурный дрейф. Кроме того, данные приборы могут измерять дифференциальные токи (CD). Они обладают высокими уровнями изоляции и пониженным влиянием на первичный сигнал. Конструкция состоит из двух тороидальных магнитопроводов и двух вторичных обмоток. В основе работы датчиков лежит компенсация ампер-витков. Ток с небольшим значением из первичной цепи проходит через первичный резистор и первичную обмотку.

Датчики тока PRIME
. Для преобразования переменного тока используется широкий динамический диапазон. Прибор отличается хорошей линейностью, незначительными температурными потерями и отсутствием магнитного насыщения. Преимуществом конструкции являются небольшие габариты и вес, высокая устойчивость к различным видам перегрузок. Точность показаний не зависит от того как в отверстии расположен кабель и не подвержена влиянию внешних полей. В этом датчике используется не традиционная разомкнутая катушка, а измерительная головка с сенсорными печатными платами. Каждая плата состоит из двух раздельных катушек с воздушными сердечниками. Все они смонтированы на единую базовую печатную плату. Из сенсорных плат формируются два концентрических контура, на выходах которых суммируется наведенное напряжение. В результате, получается информация о параметрах амплитуды и фазы измеряемого тока.

Датчики тока (тип IT)
. Характеризуются высокой точностью показаний, широким частотным диапазоном, низким шумом выходного сигнала, высокой стабильностью температуры и низким перекрестным искажением. В конструкции этих датчиков отсутствуют элементы Холла. Первичный ток создает магнитное поле, которое в дальнейшем компенсируется вторичным током. На выходе вторичный ток представляет собой пропорциональную копию первичного тока.

Устройство и примеры использования

Простейшая система с датчиком Холла включает в свой состав следующие элементы:

  1. Постоянный магнит (его функция – создание магнитного поля).
  2. Подвижный ротор с лопастями или зубцами.
  3. Особый стержень из магнитного материала (магнитопровод).
  4. Пластиковый корпус.

Помимо этого, техническая характеристика датчика предусматривает применение микросхем, задействованных в измерительном процессе.

Понять принцип работы этого прибора удается, если ознакомиться с подробной схемой включения датчика Холла в зоне проведения измерений. Схема подключения и суть работы сенсора может быть представлена следующим образом:

  • В зазоре, образованном половинками магнитопровода, перемещаются металлические лопасти ротора.
  • При их вращении происходит периодическое шунтирование магнитного потока.
  • Встроенной микросхемой предусмотрено определение нулевого показателя индукции (в эти моменты напряжение на ее выходе максимально).
  • По частоте таких всплесков, подсчитываемой той же микросхемой, судят о скорости вращения контролируемого объекта (двигательного вала в мотоцикле, например).

Чтобы этот процесс протекал нормально – при включении сенсора в измерительную цепь должна учитываться цоколевка данного образца (она бывает разной).

Обобщая рассмотренную схему, следует предположить, что датчики этого класса способны измерять скорость вращения коленвала любого движущегося средства. Универсальность сенсора, не исключающая возможности его установки в скутере, например, позволяет применять датчик Холла не только в сложных технических устройствах, но и в обычной бытовой технике.

Применение в системе зажигания и стиральных машинах

При использовании датчика Холла в системе зажигания автомобиля с его помощью удается фиксировать момент размыкания трамблера. В данном случае он работает как аналоговый преобразователь, определяющий мгновения прерывания бортового питания. На этом же принципе базируется его применение в рабочих модулях стиральной машины, что позволяет по скорости вращения барабана определять увеличение веса белья.

Датчики Холла устанавливаются и в некоторых образцах измерительной аппаратуры. Чаще всего ими комплектуются бесконтактные клещи, применяемые для измерения тока в проводниках. Встроенный прибор реагирует на изменение электромагнитного поля, образующегося вокруг силового кабеля. Кроме того, он подходит для ручки газа электровелосипеда, позволяя контролировать угол ее поворота.

В бытовых условиях

В клавиатурах компьютеров эти приборы обеспечивают бесконтактный способ снятия информации. Сенсор, входящий в состав кулера бытового ПК, способен управлять полярностью обмоток ротора, то есть менять направление его вращения.

При использовании такого элемента в смартфоне, в частности, он обеспечивает выключение устройства при помещении его в чехол с «магнитной» застежкой.

Рассматривая области применения датчики Холла простыми словами можно сказать, что его использование в технической сфере практически ничем не ограничено. В электронном конструкторе Ардуино, например, имеется набор с таким датчиком, позволяющий на практике проиллюстрировать эффект Холла.

Это не единственный пример его использования в целях обучения, помогающий начинающим пользователям понять, как подключить и использовать сенсоры полевых структур.

В заключение отметим, что к недостаткам датчиков Холла относят их чувствительность к электромагнитным помехам, нередко возникающим в рабочих цепях. Кроме того, использование сложных электронных модулей в конструкции прибора в какой-то мере влияет на его надежность, несколько снижая ее. Эти минусы сенсора не рассматриваются как его дефекты, а просто учитываются при работе с аппаратурой.

Теперь вы знаете, что такое датчик Холла, как он работает и зачем нужен. Надеемся, предоставленная информация была для полезной и интересной!

Материалы по теме:

  • Что такое тензодатчик и как он устроен
  • Для чего нужны концевые выключатели
  • Чем отличается переменный ток от постоянного

Опубликовано:
09.07.2019
Обновлено: 09.07.2019

Принцип работы

Рассмотрим, как устроен импульсный преобразователь. Он выдает сигналы, если изменяется разность потенциалов, которая возникает в проводнике, когда его пересекает магнитное поле. Создается магнитное поле постоянным магнитом, который находится в приборе.

Магнитное поле меняется, если репер (металлический зуб) замыкает специальный разъем. Репер может находиться либо на зубчатом колесе распредвала, либо на задающем диске, расположенном на валу. На схеме показано устройство преобразователя.

Схема устройства прибора.

Если двигатель оборудован системой изменения газораспределителых фаз, то устройство устанавливается на выпускной и впускной клапан распредвала.

Схема работы устройстваВ дизеле устройство Холла помогает определить положение распредвала относительно коленвала. Таким образом обеспечивается устойчивая работа силового агрегата во всех режимах. Для реализации этого процесса изменена конструкция задающего диска распредвала. Он имеет репер для каждого цилиндра.

Знание устройства дает возможность понять, из-за чего могут возникнуть неисправности, как выполнить ремонт либо замену своими руками.

Память

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации