Содержание [скрыть]
Автомобиль имеет множество разнообразных датчиков, которые сигнализируют об определённых процессах, протекающих как внутри, так и снаружи машины. Без них была бы невозможна нормальная работа транспортного средства.
Даже за показания спидометра отвечает датчик, измеряющий количество оборотов, делаемых колёсами. Ещё один хороший пример — лямбда-зонд. Это тоже датчик, но его задача измерять количество кислорода в выхлопных газах. На основе его показаний строится работа двигателя. Точнее, регулируется соотношение впрыска воздуха и топлива.
Датчик Холла выполняет не менее важную роль в функционировании автомобиля. В каком-то смысле она даже более ответственная. Это важный элемент системы зажигания, без которого была бы невозможна нормальная работа мотора.
История создания датчика Холла
Создание датчика Холла приписывается видному учёному-физику Эдвину Холлу, в честь которого и было названо устройство. Произошло это в 1879 году. Он сделал важное открытие, которое и дало возможность создать этот датчик.
Фундаментальность сделанного учёным открытия подтверждает то, что датчик Холла применяется не только в автомобилях, но и во многих приборах из других сфер. Открытое Эдвином Холлом гальваномагнитное явление стало ещё одним толчком для развития автомобилестроения.
Вся суть открытого учёным явления сводится к разнице потенциалов, которая возникает, когда проводник помещается в магнитное поле. При этом на проводник должен поступать постоянный ток.
Особенности датчика
Принцип работы
Датчик Холла в своей основе имеет эффект, описанный выше, но его применение отличается некоторыми нюансами. Внутри прибора происходит следующее: на полупроводник под электрическим напряжением оказывает воздействие магнитное поле, причём оно пересекает его поперёк. Результатом этого явления становится электродвижущая сила.
Чтобы лучше понять принцип работы датчика Холла рассмотрим конкретный пример. Во-первых, для создания вышеописанного эффекта нужна тонкая пластина, которая будет играть роль полупроводника. Во-вторых, необходим источник электрического тока. Без провода и постоянного магнита также обойтись не получится.
Ток необходимо пустить между двумя сторонам пластины. Причём стороны должны быть параллельны друг другу. Провода нужно закрепить с двух других сторон. Магнит должен располагаться неподалёку от полупроводника. Если всё это будет выполнено в точности, то возникнет эффект Холла. По факту описанная конструкция представляет собой генератор.
При необходимости можно сделать так, чтобы это устройство работало в импульсном режиме. Но для этого нужно между пластиной и магнитом установить экран. Конструкция экрана должна иметь щели.
Для чего нужен щелевой датчик Холла в автомобилях
Главной задачей датчика Холла является изменение напряжения на выходе при перемене состояния магнитного поля. Малейшая неисправность может привести инжектор в нерабочее состояние.
Эффект Холла помогает добиться коммутации между сигнальными контактами, отвечающими за скорость, позиционирование и передачу сигналов. Простейшим считается именно аналоговый датчик. Также существует цифровой аналог, который имеет более сложную конструкцию.
Аналоговый датчик Холла играет роль преобразователя, который должен коммутировать питание для системы зажигания. Тем не менее можно найти конструкции, которые используют целые группы датчиков. Но они находятся на определённом отдалении от магнитов.
В большинстве случаев датчик Холла идёт в комплекте с сердечником. Также к устройству примыкает постоянный магнит. Именно он оказывает необходимое влияние на полупроводниковый кристалл.
В тех автомобилях, в которых установлен цифровой датчик Холла возможно функционирование в двух режимах защиты. Первый активирует защитную схему, а второй отключает. Но такое устройство в большинстве случаев называется распределителем или переключателем. Хотя в основе лежит всё тот же эффект. Подобные аппараты устанавливают на свои машины такие компании, как:
- Opel,
- AUDI,
- BYD Flyer,
- Volkswagen Golf,
- Suzuki,
- Passat,
- BMW.
Довольно часто датчик Холла можно увидеть во многих бытовых устройствах. К примеру, тяжело себе представить компьютерный привод без него. Также нельзя не вспомнить о системах наблюдения и целом ряде мотоциклов.
Достоинства устройства и его применение
Датчик Холла обладает целым рядом преимуществ, которые делают его незаменимым в современном оборудовании:
- Устройство позволяет увеличить производительность мотора.
- Без него невозможна точная работа тахометра и спидометра,
- Датчик повышает безопасность автомобиля.
Датчик Холла можно использовать по-разному. Но в большинстве случаев автомобильные конструкторы применяют его для контроля скорости. Точнее, он осуществляет мониторинг передаточных колёс и валов. Также он контролирует их скорость вращения. Это позволяет обеспечить быстрый запуск двигателя, работающего на основе принципа внутреннего сгорания.
Также датчик Холла может обеспечить запуск антиблокировочной тормозной системы, а это, в свою очередь, напрямую влияет на безопасность на дороге. О тахометре в таком случае и говорить не приходится.
Но возможно и другое применение. Отличным примером в данном контексте будут бесщёточные электрические двигатели, работающие благодаря действию постоянного тока. Благодаря датчику Холла в таких устройствах определяется место, где находится постоянный магнит.
Как видите, у датчика Холла может быть множество применений. Сфера использования напрямую зависит от решения производителя. Допустим, конструкцию с двумя расположенными друг напротив друга магнитами можно использовать для того, чтобы регулировать скорость работы дискового накопителя.
Конструкция
Чтобы лучше понять, что собой представляет датчик Холла необходимо в деталях изучить его конструкцию. К счастью, схема довольно простая, и чтобы её понять нет необходимости в специальных знаниях. Но вы должны учитывать, что непосредственными производителями могут вноситься определённые изменения для достижения нужного эффекта.
В основе базовой конструкции лежит полупроводниковое соединение. Чаще всего для создания кристалла используют антимонид индия. Для большей надёжности он крепится на алюминиевой подложке. Эта схема находится в той части, которая отвечает за сенсорику.
В конструкции плоские стороны кристалла находятся прямо перпендикулярно той части датчика, которая выполняет основную работу. Проводники проходят через ручку и подключаются к электронной схеме. Она, в свою очередь, реализует замыкание выходных контактов.
Особое значение в конструкции имеет расположение полупроводника по отношению к магниту. Оно должно быть таким, чтобы угол прохождения силовых линий был прямым и проходил через кристалл датчика. Только так может появиться магнитная индукция достаточной величины.
Когда ток попадает в кристалл — создаётся ЭДС. Конечно, это становится возможным только в том случае, если основной элемент находится в магнитном поле. Электродвижущая сила образуется на сторонах полупроводников, которые запаралелены.
При прохождении проводником магнитного поля образуется нужный нам эффект. Чтобы понять, что происходит внутри, рассмотрим это на микроуровне. Дрейфующие электроны переносят заряд, после чего активируют поле. Это позволяет применить силу Лоренца.
Результатом применения силы Лоренца является то, что заряды разделяются. При этом у них может быть как позитивный, так и негативный заряд. Он образуется вверху или внизу полупроводника. Чтобы это стало возможным, корпус устройства делается из неметаллического материала. Подобный подход позволяет избежать искажения магнитных волн.
Неисправности датчика Холла
Перед тем как залезть под капот необходимо знать, в чём именно проблема. К сожалению, диагностировать поломку именно этого устройства довольно сложно. Но есть ряд признаков, которые с большой долей вероятности указывают на неё:
- Двигатель запускается с трудом. В некоторых случаях он может вовсе не заводиться.
- Мотор периодически глохнет. Причём это может происходить в самый неожиданный момент.
- Во время езды наблюдаются рывки. Нет плавности хода. Особенно сильно данная проблема проявляется на больших оборотах.
Все эти неисправности могут явственно указывать на проблемы с устройством. Но для того чтобы убедиться в этом придётся осуществить проверку самой детали. Есть надёжный способ, который позволит установить её работоспособность.
Для того чтобы проверить устройство просто одолжите на время у соседа по гаражам аналогичный аппарат и установите его в автомобиль. Если перебои в работе исчезнут, значит, дело именно в нём.
Итоги
Датчик Холла это важное устройство, которое позволяет с повышенной эффективностью использовать ресурс мотора. Мало того, он отвечает за коммутацию систем автомобиля. Во многом конструкция детали зависит от места установки и функций, возложенных на неё.
