Что такое датчик холла в смартфоне Как проверить датчики на телефон Android, чтобы найти проблемы

Цифровой датчик Холла в конструкции автомобиля

Теперь, когда принципы работы, устройство датчика Холла и то, для чего он вообще нужен, стали более-менее понятны, можно углубиться в рассмотрение его функционирования именно в конструкции машины

Для начала обратим внимание на его физическое состояние. Большинство современных датчиков Холла, устанавливаемых на мотор, представляют собой составляющую трамблёра

Она устанавливается неподалёку от распредвала и имеет в своей конструкции магнитопроводящую пластину, с виду напоминающую корону. Последняя имеет n-ое количество прорезей (их число всегда равняется числу цилиндров двигателя), а также дополняется основой датчика тока на эффекте Холла – магнитом.

В процессе вращения распредвала его лопасти поочерёдно проходят прорези ранее отмеченной пластины датчика, что вызывает появления напряжения. Последнее формирует электрический импульс, передающийся сначала на коммутатор, а затем на катушку зажигания и другие электронные узлы автомобиля. В итоге, в системе зажигания с датчиком Холла он выполняет две основные функции:

  • Запускает искрообразование на концах свечей зажигания посредством преобразования напряжения Холла в высокую напряжённость магнитного поля;
  • Оповещает другие узлы автомобиля, которым требуется знать положение распредвала и коленвала, о таковом в данный момент времени.

Подобные характеристики узла делают из него довольно-таки важную составляющую системы зажигания, без правильной работы которой, функционирование мотора зачастую невозможно. Теперь, наверное, уже всем полностью понятно – зачем нужен этот пресловутый «холловский» идентификатор. Отметим, что данная деталь успешно применяется как на одноконтактных, так и двухконтурных системах зажигания. Более того, двухконтурное зажигание с одним датчиком Холла довольно-таки популярно.

Подключение датчика Холла предусматривает использование трёх клемм:

  • первая идёт на «массу»;
  • вторая — на плюс с входным напряжением порядка 6 Вольт;
  • третья является «выходной» и отправляет преобразованное напряжение на коммутатор.

Распиновка у датчика простейшая и, как правило, не отличается от представленной ниже (то есть, провода датчика Холла зачастую подключаются по следующей схеме):

Вопросы по типу:

  • Как проверить датчик Холла?
  • Где находится датчик Холла?
  • Как заменить датчик Холла?
  • Как подключить датчик Холла?
  • Как поменять его на новый?

Требуют от автомобилиста знаний того, как выглядит этот элемент системы зажигания, отвечающий за правильное искрообразование. К счастью, нужная деталь до безобразия проста как в ремонте, так и во внешнем виде. В типовом варианте датчик Холла, поставленный на абсолютно любой автомобиль, выглядит следующим образом:

Угол опережения фаз timing

При приложении напряжения к обмотке двигателя, ток в обмотке не может вырасти мгновенно, поскольку обмотка двигателя представляет собой индуктивность. От момента подачи напряжения до достижения тока максимального значения пройдет некоторое время. Аналогично при снятии напряжения понадобится некоторое время пока ток будет уменьшаться до нуля. Это время зависит от индуктивности обмотки двигателя и других конструктивных особенностей двигателя. Таким образом, действие обмотки двигателя несколько запаздывает за управляющим сигналом.

Чтобы компенсировать эту задержку управляющий сигнал на ключи подают с опережением. Опережение управляющего сигнала выражают в угле опережения. Угол опережения может быть от 0 до 30 градусов. Речь идет об электрических градусах (см. Бесколлекторные двигатели постоянного тока. Устройство бесколлекторного двигателя). Угол опережения может отличаться для каждой модели двигателя. Точность установки угла опережения сильно влияет на работу высоко-оборотистых двигателей. На малых скоростях точность установки угла опережения не столь критична.

Настройка угла опережения (timing) выполняется либо перемещением датчиков (некоторые двигатели оборудованы специальным приспособлением) либо корректируется программно средствами регулятора. Если двигатель имеет реверсивный режим (должен обеспечивать вращение в обе стороны), разумнее прибегнуть к программному методу.

Для лучшего понимания смысла угла опережения можно провести аналогию с двигателем внутреннего сгорания, где после подачи искры проходит некоторое время до воспламенения топлива. За это время вал двигателя успевает провернуться на некоторый угол. Для компенсации такой задержки устанавливают угол опережения зажигания.

Статьи по бесколлекторным моторам:

  • Что такое Бесколлекторный мотор?
  • Устройство бесколлекторного мотора
  • Как управлять бесколлекторным мотором с датчиками Холла (Sensored brushless motors)
  • Как управлять бесколекторным мотором без датчиков (Sensorless BLDC)
  • Запуск бездатчикового бесколекторного мотора (Sensorless BLDC)
  • Определение положения ротора бесколлекторника в остановленном состоянии
  • Контроллер бесколлекторного мотора. Структура ESC
  • Схема контроллера бесколлекторного мотора (ESC)
  • Силовая часть контроллера бесколлекторного мотора
  • Литература по бесколлекторнм моторам
  • Примеры на С для управления бесколлекторными моторами
  • Схема контроллера бесколлекторного мотора BLDC, PMSM на микроконтроллере STM32
  • STM32. Управление бесколлекторным мотором (BLDC)
  • STM32. Пример регулятора для бесколлекторного PMSM
  • Видео о бесколлекторных моторах. BLDC, PMSM, векторное управление

Определяем неисправность датчика Холла

  Перед тем как приступить к ремонту датчика Холла, нам необходимо убедиться, что автомобиль не заводится из-за поломки датчика, а не по другой причине (может просто оказаться что Вы не заправили свой автомобиль и в бензобаке нет ни капли бензина). Если все остальные причины устранили, а автомобиль отказывается заводиться или заводится и тут же глохнет, то приступаем к диагностике датчика Холла:

  1. С помощью отрезка проволоки с зачищенными концами замыкаем центральный контакт датчика на любую часть кузова, на которой есть отрицательное напряжение или на отрицательную клемму аккумулятора.

 Результатом проверки может быть:
а) наличие искры и при касании провода к минусу (тогда с высоковольтной частью все нормально)
б) отсутствие искры свидетельствует о проблемах с высоковольтной частью двигателя

  2. С помощью тестера, необходимо замерить напряжение на крайних контактах датчика Холла, если на них присутствует напряжение близкое к 9.5 Вольтам, то это свидетельствует о исправности других систем управления двигателя, а проблема кроится именно в датчике Холла.

  Раз мы потратили свое время для диагностики датчиков, и нам удалось найти неисправность в виде сломанного датчика Холла, то грех не попробовать проверенный способ по восстановлению его работоспособности, в следствии чего можно будет купить пива на 200 честно сэкономленных долларов примерные затраты на восстановление датчика – 10..15 $.

Диагностика

Датчик Холла проверяется:

  1. Посредством вольтметра.
  2. С использованием отвёртки с крестовой насадкой.
  3. С контрольной лампой.
  4. Куском провода.

Диагностика с помощью МД-1

Устройство можно проверить несколькими способами:

  • самый простой – предварительно заменить ДХ. И если исчезли вышеперечисленные признаки – требуется замена «родного»;
  • измерение выходного напряжения тестером – устройство должно показывать скачки напряжения в диапазоне 0,4-11 В;
  • имитация работы узла. С трамблера изымается колодка с тремя штекерами, включается зажигание, отрезок провода соединяется с 3/6 выходами колодки. Образование искры говорит о том, что устройство нужно менять.

Быстрой способ проверки. Датчик Холла можно проверить, не прибегая к полному его демонтажу. Для этого необходимо:

  1. Снять узел с трамблера (демонтаж с пластина не обязателен);
  2. колодки оставить подключенными;
  3. расположить центральный провод катушки зажигания возле «массы»;
  4. включить зажигание;
  5. провести между контактов (датчик Холла) металлическим предметом, при этом нужно сделать так, что предмет вышел за пределы контактов – поступательное движение вверх;
  6. если при манипуляции металлических предметом на конце провода возникает искра – датчик Холла исправен.

Эффект Холла

Эдвин Холл показал, что в направлении, поперечном магнитному полю, в проводнике образуется ЭДС при протекании по нему постоянного тока. На практике это выглядит, как возникновении потенциалов на кромках металлической полосы, когда к полосе подносят магнит. В результате становится возможным фиксировать факт приближения к датчику. Разница потенциалов зависит по большей части от:

  1. Величины протекающего постоянного тока.
  2. Напряжённости магнитного поля.
  3. Подвижности и концентрации носителей заряда в материале.

До 1950-х годов, когда впервые создали регистратор микроволнового излучения, эффект Холла не применялся за пределами лабораторий. В массовое плавание запущен изготовителями компьютерных клавиатур – концерны оказались заинтересованы в отыскании бесконтактного пути регистрации положения клавиш и нашли таковой в 1968 году. Твердотельный датчик, изобретённый в 1965 году Джо Мопином и Эверетом Вортманом, сильно улучшил характеристики оборудования. Сейчас в промышленности отмечается ежегодный прирост потребности в сенсорах Холла, по оценкам, топовая пятёрка компаний-производителей собирает доход в 2 млрд. долларов.

Сегодня датчики Холла используют из-за указанной особенности – они практически вечные, не содержат движущихся и трущихся частей. В клавиатуре ломается преимущественно не чувствительный элемент, а контроллер. Известны вирусы, умеющие перепрограммировать чип и заражающие компьютер… через USB-клавиатуры. Кстати, спецслужбы давно уже взяли на вооружение метод, чтобы шпионить, а эффективной защиты против уязвимости попросту нет.

Посмотрим, как работает датчик Холла. Представим полосу полупроводника, вдоль которой протекает постоянный ток. В отсутствие внешних возмущений внутри создаётся электрическое поле, приводящее в движение носители заряда. Предположим, теперь перпендикулярно поверхности полосы возникают линии постоянного магнитного поля. Возникающая сила Лоренца станет по правилу левой руки действовать на ход процесса. Напомним, что направление определяется так: «Если поместить левую руку так, чтобы линии магнитного поля оказались перпендикулярны ладони, а вытянутые пальцы смотрели в направлении движения зарядов (в физике – положительно заряженных частиц, а не отрицательных электронов), отогнутый на 90 градусов большой палец укажет в сторону действия силы Лоренца».

Загадки в эффекте Холла нет. Формула Лоренца предложена на добрый десяток лет позже – в 1892 году – прежде, чем люди узнали, что пластинка золота формирует разность потенциалов на торцах при протекании постоянного электрического тока. О влиянии магнитного поля на проводники в 1831 году однозначно высказывался Майкл Фарадей, благодаря тайному поклоннику которого мир узнал о генераторах и двигателях. Поныне неизвестно, кем придуман первый мотор постоянного тока. При обратном включении работающий генератором.

Эффект Холла открыт в 1879 году на базе университета Джона Хопкинса в Балтиморе. Эдвин пытался проверить теорию Кельвина, озвученную тридцатью годами ранее, активно работал над изучением действия магнитного поля на золотую пластинку. Учёный ввёл коэффициент, показывающий продуцируемый эффект в зависимости от произведения приложенного магнитного поля и протекающего тока. Очевидно, что величина зависит от свойств материала. Момент уже обсуждался.

Эффект Холла

Как самостоятельно проверить устройство

Проверить датчик холла своими руками может любой человек, который имеет в наличии тестер и несколько проводов. В основном, прибегают к проверке датчика владельцы автомобилей, чтобы определить исправность устройства.

Признаки неисправности датчика холла на каждом конкретном автомобиле могу отличаться. В зависимости от года модели и её марки, расположение и дополнительных в устройстве зажигания деталей усложняют процесс определения повреждённых участков. В более новых моделях, даже специалист не всегда определит причину выхода из строя.

К самым распространенным случаям выхода из строй датчика относятся:

  • плохой отклик мотора при запуске зажигания;
  • на холостых оборотах мотор начинает работать рывками;
  • при езде на высоких оборотах двигателя возникают рывки;
  • двигатель в процессе езды, резко глохнет.

Вот несколько способов для проверки работоспособности датчика:

  • установить новый датчик. Если проблема будет решена, датчик вышел полностью из строя;
  • с использование специального тестера, который измеряет напряжение на выходе. Если напряжение будет ниже 0,4 или выше 11 Вольт, то датчик находится в нерабочем состоянии и подлежит замене;
  • при помощи отрезка провода. На трёхштекерной колодке под трамблёром в выходы 3 и 6 подключаются провода, и включается зажигание. Если появится в этот момент искра, это будет означать, что датчик вышел из строя.

Заменить устройство не составит труда. В автомобиле трамблёр, где установлен прибор расположен в верхней части двигателя.

Для того чтобы произвести разбор, понадобится крестовая отвёртка.

Следует произвести следующие действия для замены:

  • снять трамблёр с креплений и вынуть его из автомобиля;
  • вытянуть вверх бегунок;
  • скрутить пластиковую крышку трамблёра;
  • сбоку расположен штекер, его нужно извлечь, открутив болт крепления;
  • пластинка, на которой крепиться прибор, зафиксирована болтами, их необходимо выкрутить;
  • извлекаем вакуумный корректор, который закреплён болтами;
  • вытаскиваем расположенное внутри стопорное кольцо;
  • вынимаем тягу с корректором;
  • для того чтобы извлечь провода необходимо разомкнуть зажимы;
  • вытаскиваем внутренние опорные пластинки;
  • выкручиваем расположенные под пластинками 2 болта и извлекаем прибор Холла;
  • на место повреждённого устанавливаем новое устройство и проводим сборку в обратной последовательности.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Вся процедура по замене займёт не более часа. После того, как трамблёр будет установлен и подключен, необходимо запустить двигатель и немного дать ему поработать на холостом ходу. Если никаких перебоев в работе двигателя не замечено, значит, устройство работает нормально и можно продолжать поездку.

Где располагается ДХ

Прибор, отвечающий за определение момента зажигания, обычно располагают в трамблёре. Такой датчик применяется вместо контактов, являясь более надёжной заменой в составе бесконтактных электронных систем зажигания.

Чтобы его увидеть, нужно снять крышку трамблёра, а также бегунок и некоторые другие детали. Он расположен в непосредственной близости от вала трамблёра, на пластине рядом с постоянным магнитом. Сверху датчик прикрывает магнитопроводящая пластина с зубьями в виде короны, количество которых соответствует числу цилиндров силового агрегата.

Снаружи распределителя устанавливается колодка с проводами, посредством которой осуществляется связь между датчиком и ЭБУ.

ДХ, устанавливаемый на распредвале, обычно крепится на его задней крышке. Датчик Холла выглядит как цилиндрическая деталь, помещённая в корпус из прочного пластика, с внешней стороны которого имеется разъем для подключения проводку. Сверху можно увидеть ту самую пластину с прорезями.

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

ШИМ PWM, частота, переходные процессы

При включении ключей, как показано выше, на двигатель подается полное напряжение питания. При этом двигатель развивает максимальные обороты (мощность). Чтобы обеспечить управление двигателем нужно регулировать напряжение питания двигателя. Изменение действующего напряжения осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Т.е

ключи открыты не все время, а открываются, и закрываются с фиксированной частой, но изменяемой скважностью: Таким образом, изменяется действующее напряжение от нулевого до напряжения питания. Чтобы добиться управления оборотами двигателя нужно наложить сигнал ШИМ на сигналы, подаваемые на ключи

Это можно реализовать, например, такой схемой:

 Некоторые микроконтроллеры могут аппаратно формировать ШИМ сигнал на нескольких своих выводах. Можно формировать ШИМ для каждого из ключей программно. В этом случае схему можно упростить, и не использовать логических элементов. Частота ШИМ сигнала обычно бывает от 4 до 80 килогерц.

Во время включения и выключения ключей происходят переходные процессы, вследствие чего на ключах выделяется дополнительное тепло. Чем выше частота ШИМ сигнала, тем больше количество переходных процессов за единицу времени, и тем выше потери на ключах. Слишком малая частота может быть не эффективной или не обеспечивать необходимой плавности регулирования.

В случае с двигателями без датчиков, которые будут рассматриваться в следующих статьях, выбор частоты ШИМ сигнала играет очень важную роль.

Датчик Холла принцип работы, схема подключения, эксплуатация

Датчик Холла – принцип работы из школьного курса физики

Среди элементов радиоэлектроники, автоматики, а также измерительной техники, датчик Холла, принцип работы которого основан на одноименном эффекте, занимает особое место. Смысл упомянутого эффекта заключается в том, что при помещении проводника в магнитное поле появляется электродвижущая сила (ЭДС), направление которой будет перпендикулярным полю и току. Как же это используется в автомобиле?

Датчик Холла – принцип работы и назначение

В современных условиях происходит постоянное технологическое развитие датчиков Холла. Они отличаются надежностью, точностью и постоянством данных. Широкое распространение эти приборы получили в автомобилях и других транспортных средствах. Они обладают повышенной устойчивостью к агрессивным внешним воздействиям. Датчики Холла являются составной частью многих устройств, с помощью которых контролируется определенное состояние техники.

Во многих случаях этот прибор размещается в трамблере и отвечает за образование искры, то есть он используется вместо контактов. Нередко данный прибор применяется для слежения за током нагрузки. С его помощью производится отключение при возникновении токовых перегрузок. В случае перегревания датчика происходит срабатывание температурной защиты. Резкое изменение напряжения может иметь для устройства тяжелые последствия. Поэтому в последних моделях устанавливается внутренний диод, препятствующий обратному включению напряжения.

Датчик Холла до настоящего времени не смог заменить обычные механические переключатели. Однако в любом случае он имеет ряд значительных преимуществ. Основными из них являются отсутствие контактов, загрязнений, а также механических нагрузок. Поэтому часто можно встретить датчик Холла на скутере, применяемый в качестве составной части датчика зажигания .

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.

При конструктивном объединении этого датчика с распределителем получается единое устройство – трамблер, выполняющий функции прерывателя-распределителя зажигания.

Датчик Холла и особенности эксплуатации

Когда в конструкции авто активно эксплуатируется датчик Холла, схема подключения его требует регулярных проверок и профилактического обслуживания. Главное еще и не навредить во время таких проверок, поэтому отсоединение разъема кабеля от датчика должно в обязательном порядке производиться при выключенном зажигании. Иначе элемент может просто выйти из строя, ремонтировать его нет смысла, потребуется замена.

Проверить правильность схемы можно следующим образом: при вращении коленчатого вала и, соответственно, вала распределителя должен попеременно загораться и гаснуть контрольный светодиод, указывающий на наличие сигнала. Запрещается проверять датчик с помощью обычной контрольной лампы

Особое внимание во время работы устройства следует обращать на чистоту и надежность в разъеме и контакте штекеров. Необходимо помнить, что датчик Холла нельзя использовать в обычной системе зажигания

http://carnovato.ru

Зачем используется датчик Холла в смартфоне

В умной технике, где датчик Холла используется для работы небольшого количества инструментов, он встроен в дисплейный модуль. Благодаря такому подходу возможно бесконтактное управление смартфоном. Данная функция встроена практически во все флагманы, но есть и в более дешевых устройствах, правда урезанная версия.

Возможности использования датчика в смартфоне не смогут быть в полной мере задействованы, а количество доступных функций во многом зависит от стоимости гаджета, а также целевой направленности. Для нормальной реализации датчика Холла требуется много места, которым производитель сильно дорожит.

Применение датчика Холла в смартфоне:

Цифровой компас. Помимо стандартного приложения компас, может применяться в других программах, связанных с навигацией. Благодаря датчику удается достичь более точного позиционирования устройства в пространстве. Известная многим функция в GPS-навигации – направление движения пользователя, также реализуется при помощи датчика. Подобная функция важна в играх (например, известная Pokemon GO) или при составлении маршрута;

Связь с аксессуарами. Благодаря магнитному чехлу можно несколько расширить возможность устройства и получить доступ к базовым функциям смартфона даже не открывая чехол;

  • Отключение/включение экрана в раскладных смартфонах. При изменении положения крышки по отношению к основной части датчик реагирует и производит действие;
  • Функционирование возможности «Автоповорот». Позиция смартфона по отношению к земле определяется также микроконтроллером;

Самостоятельная подстройка изображения при изменении параметров экрана из-за времени суток.

Интегральные датчики Холла — статья Георгия Волович

Интегральные датчики Холла — продолжение публикации. Рассмотрены типы датчиков — линейные датчики, логические датчики. Отрасли применения таких датчиков и фирмы производители.

Интегральные датчики Холла

Рис.3 Схема ИМС линейного датчика Холла (а) и график его характеристики преобразования (б)

Датчики Холла являются основой многих типов датчиков, таких как датчики линейного или углового перемещения, датчики магнитного поля,
датчики тока, датчики расхода и др. Удобство бесконтактного срабатывания (полное отсутствие механического износа), низкая стоимость, простота использования
делают их незаменимыми в приборостроении, автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности. Интегральные датчики Холла производят такие фирмы,
как Honeywell, Melexis, Allegro Microsystems, Micronas Intermetall, Siemens, Analog Devices и др. Первая группа интегральных датчиков Холла – это линейные
устройства, применяющиеся в измерителях напряжённости магнитного поля. Как правило, эти устройства содержат схемы усиления сигнала датчика. Необходимая
предварительная обработка сигнала обычно заключается в усилении и температурной компенсации. Может понадобиться также стабилизация питающего напряжения.
При отсутствии магнитного поля выходное напряжение датчика должно быть равно нулю, поэтому требуется дифференциальный усилитель (рис. 3). Современные
технологии позволяют ввести в состав ИМС датчиков магнитного поля сложные цифровые системы обработки информации. Примером такой ИМС может служить HAL805
фирмы Micronas Intermetall, содержащий на кристалле в трёхвыводном корпусе ТО92 АЦП, ЦАП, ЦПС и энергонезависимую память.

Рис.4 Логический датчик Холла

Такая структура позволяет программировать чувствительность и смещение датчика, осуществлять фильтрацию помех
и механических возмущений. Вторая группа включает в себя микросхемы компараторного типа с логическими уровнями напряжения на выходе. Эта группа более
многочисленна в силу большего числа возможных применений. Микросхемы с логическим выходом (рис. 4а) делятся на две подгруппы: переключатели и триггеры.
Униполярный переключатель срабатывает только при наличии магнитного поля одной полярности и гарантирует выключенное состояние в отсутствие магнитного поля;
магнитное поле противоположной полярности не оказывает на него никакого влияния (см. рис. 4б). Биполярный триггер, напротив, реагирует на обе полярности:
включается при приближении северного или южного полюсов магнита и выключается только в том случае, если поле с противоположным знаком достигнет определенного
уровня. Термин «биполярный переключатель» обычно применяется к триггерам, реагирующим на пропадание поля. Такие переключатели переходят во включённое состояние
при наличии магнитного поля, а выключаются при снижении уровня той же полярности, отсутствии поля, или в присутствии поля с противоположным знаком
(см. рис. 4в). Наличие ступени гистерезиса, которая является разностью между величинами магнитного поля в точках включения и выключения, повышает
помехозащищенность устройства. Логический двухвыводной датчик Холла HAL556 производит фирма Micronas Intermetall. Эта микросхема (рис. 5) потребляет
большой ток при приближении положительного полюса магнита к маркированной стороне корпуса и малый ток при удалении. HAL566 реализует обратные функции.
Микросхемы имеют встроенную систему, увеличивающую напряжение, приложенное непосредственно к кристаллу датчика Холла, с тем чтобы сделать возможным применение
недорогих постоянных магнитов, имеющих сравнительно малую коэрцитивную силу.

 Рис.5 Двухвыводный логический датчик HAL556 обеспечивает изменение
протекающего через него тока при изменении уровня магнитного поля

Принцип действия датчика ХоллаИнтегральные датчики ХоллаПрименение датчиков ХоллаОсновные характеристики датчиков Холла

Принцип работы датчика Холла

Хотя сам эффект Холла был открыт и запатентован ещё в 1879 году, пошло более 70 лет, прежде чем устройства, работающие по данному принципу, начали производить промышленным способом, чему в немалой степени способствовали революционные открытия в сфере полупроводников, случившиеся в середине прошлого века.

Первые микросхемы, хотя и отличались достаточно большими размерами и несовершенными техническими характеристиками, оказались достаточно надёжными и нашли применение в генераторах, названных именем американского физика. По мере миниатюризации электронных компонентов появились действительно компактные датчики аналогового или цифрового способа действия. При этом принцип действия датчика Холла может быть линейным (так работают приборы, измеряющие ток, расход технической жидкости, силу вибрации) и логическим (измерение частоты вращения, количества импульсов, датчики приближения).

Мало кто знает, но даже в приводе CD/DVD дисков, работающих в составе компьютерной, видео- или аудиотехники, присутствует устройство, измеряющее ЭДС по методу Холла.

Но наибольшее распространение ДХ получил именно в автомобилестроении, где он используется для измерения положения коленвала/распредвала, в качестве инициатора искры зажигания в бесконтактных электронных системах зажигания. Это устройство умеет считывать необходимую информацию и передавать полученные данные в контроллер, ЭБУ или непосредственно на исполнительное устройство, что и обеспечивает нормальное функционирование той или иной системы автомобиля.

В качестве примера того, как работает датчик Холла, можно привести систему воспламенения рабочей смеси. В данном случае вращение зубчатого колеса распредвала инициирует возникновение разности потенциалов, фиксируемых датчиком, который посылает соответствующий сигнал в бортовой компьютер, который на основании этой информации определяет время возгорания ТВС в камере сгорания. Если силовой агрегат автомобиля оснащён системой, обеспечивающей автоматическое изменение фаз, управляющий контроллер располагают непосредственно на клапанах распредвала.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector