Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Електромагнітне пристрій, іменоване датчиком Холла (далі ДХ), застосовується в багатьох приладах і механізмах. Але найбільше застосування йому знайшлося в автомобілебудуванні. Практично у всіх моделях вітчизняного автопрому (ВАЗ 2106, 2107, 2108 і т.д.) безконтактна система запалювання для двигуна внутрішнього згоряння управляється цим датчиком. Відповідно, при його виході з ладу виникають серйозні проблеми з роботою двигуна. Щоб не помилитися при діагностиці, необхідно розуміти принцип роботи датчика, знати його конструкцію і методи тестування.

Коротко про принцип роботи

В основу принципу дії датчика запалювання покладено ефект Холла, який отримав свою назву на честь американського фізика, який відкрив це явище в 1879 році. Подавши постійна напруга на краю прямокутної пластини (А і В на рис. 1) і помістивши її в магнітне поле, Едвін Холл виявив різницю потенціалів на двох інших краях (С і D).

Рис .1. Демонстрація ефекту Холла

Відповідно до законів електродинаміки, сила Лоренца впливає на носії заряду, що і призводить до різниці потенціалів. Величина напруги U холу досить мала, в межах від 10 мкВ до 100 мВ, вона залежить як від сили струму, так і напруженості електромагнітного поля.

До середини минулого століття відкриття не знаходило серйозного технічного застосування, поки не було налагоджено виробництво напівпровідникових елементів на основі кремнію, надчистого германію, арсеніду індію і т.д., що володіють необхідними властивостями. Це відкрило можливості для виробництва малогабаритних датчиків, що дозволяють вимірювати як напруженість поля, так і силу струму, що йде по провіднику.

Типи і сфера застосування

Незважаючи на різноманітність елементів, які застосовують ефект Холла, умовно їх можна розділити на два види:

  • Аналогові, що використовують принцип перетворення магнітної індукції в напругу. Тобто, полярність, і величина напруги безпосередньо залежать від характеристик магнітного поля. На поточний момент цей тип приладів, в основному, застосовується в вимірювальної техніки (наприклад, в якості, датчиків струму, вібрації, кута повороту).
    Датчики струму, що використовують ефект Холла, можуть вимірювати як змінний, так і постійний струм
  • Цифрові. На відміну від попереднього типу датчик має всього два стійких становища, що сигналізують про наявність чи відсутність магнітного поля. Тобто, спрацьовування відбувається в тому випадку, коли інтенсивність магнітного поля досягла певної величини. Саме цей тип пристроїв застосовується в автомобільній техніці в якості датчика швидкості, фази, положення розподільного, а також колінчастого вала і т.д.

Слід зазначити, що цифровий тип включає в себе наступні підвиди:

  • уніполярний - спрацьовування відбувається при певній силі поля, і після її зниження датчик переходить в початковий стан;
  • біполярний - даний тип реагує на полярність магнітного поля, тобто один полюс виробляє включення приладу, а протилежний - виключення.
Зовнішній вигляд цифрового датчика Холла

Як правило, більшість датчиків являє собою компонент з трьома висновками, на два з яких подається дво- або однополярної харчування, а третій є сигнальним.

Приклад використання аналогового елемента

Розглянемо як приклад конструкцію датчика струму и основі роботи якого використовується ефект Холла.

Спрощена схема датчика струму на основі ефекту Холла

позначення:

  • А - провідник.
  • В - незамкнуте магнітопроводное кільце.
  • З - аналоговий датчик Холла.
  • D - підсилювач сигналу.

Принцип роботи такого пристрою досить простий: струм, що проходить по провіднику, створює електромагнітне поле, датчик вимірює його величину і полярність і видає пропорційне напруга U ДТ, яке надходить на підсилювач і далі на індикатор.

Призначення ДХ в системі запалювання автомобіля

Розібравшись з принципом дії елемента Холла, розглянемо, як використовується даний датчик в системі безконтактного запалювання лінійки автомобілів ВАЗ. Для цього звернемося до малюнка 5.

Мал. 5. Принцип пристрою СБЗ

позначення:

  • А - датчик.
  • B - магніт.
  • З - пластина з магнітопроводящего матеріалу (кількість виступів відповідає числу циліндрів).

Алгоритм роботи такої схеми вигладить наступним чином:

  • При обертанні вала розподільника (який рухається синхронно коленвалу) один з виступів магнітопроводящей пластини займає позицію між датчиком і магнітом.
  • В результаті цієї дії змінюється напруженість магнітного поля, що викликає спрацьовування ДХ. Він посилає електричний імпульс комутатора, керуючому котушкою запалювання.
  • У котушці генерується напруга, необхідне для формування іскри.

Здавалося б, нічого складного, але іскра повинна з'явитися саме в певний момент. Якщо вона сформується раніше або пізніше, це викличе збій в роботі двигуна, аж до його повної зупинки.

Зовнішній вигляд датчика Холла для СБЗ ВАЗ 2110

Прояв несправності і можливі причини

Порушення в роботі ДХ можна виявити за такими непрямими ознаками:

  • Відбувається різке збільшення споживання палива. Це пов'язано з тим, що уприскування паливно-повітряної суміші виробляється більше одного разу за один цикл обертання коленвала.
  • Прояв нестабільної роботи двигуна. Автомобіль може почати «смикатися», відбувається різке уповільнення. У деяких випадках не вдається розвинути швидкість більше 50-60 км.ч. Двигун «глухне» в процесі роботи.
  • Іноді вихід з ладу датчика може привести до фіксації коробки передач, без можливості її перемикання (в деяких моделях імпортних авто). Для виправлення ситуації потрібно перезапуск двигуна. При регулярних подібних випадках можна впевнено констатувати вихід з будують ДП.
  • Нерідко поломка може проявитися у вигляді зникнення іскри запалювання, що, відповідно, спричинить за собою неможливість запуску двигуна.
  • В системі самодіагностики можуть спостерігатися регулярні збої, наприклад, засвітитися перевірки двигуна, коли він на холостому ходу, а при підвищенні оборотів лампочка гасне.

Зовсім не обов'язково, що перераховані чинники викликані виходом з ладу ДП. Є висока ймовірність того, несправність викликана іншими причинами, а саме:

  • попаданням сміття або інших сторонніх предметів на корпус ДП;
  • стався обрив сигнального проводу;
  • в роз'єм ДП потрапила вода;
  • сигнальний провід замкнулося з «масою» або бортовий мережею;
  • порвалася екрануюча оболонка на всьому джгуті або окремих проводах;
  • пошкодження проводів, що подають живлення до ДП;
  • перепутана полярність напруги, що надходить на датчик;
  • проблеми з високовольтної ланцюгом системи запалювання;
  • проблеми з блоком управління;
  • неправильно виставлений зазор між ДП та магнітопроводящей пластиною;
  • можливо, причина криється у високій амплітуді торцевого биття шестерінки розподільного вала.

Як перевірити працездатність датчика Холла?

Є різні способи, що дозволяють перевірити справність датчика СБЗ, коротко розповімо про них:

  1. Імітуємо наявність ДХ. Це найбільш простий спосіб, що дозволяє швидко провести перевірку. Але його ефективності може йти мова тільки в тому випадку, якщо не формується іскра при наявності живлення на основних вузлах системи. Для тестування слід виконати наступні дії:
  • відключаємо від трамблера трехпроводной штекер;
  • запускаємо систему запалювання і одночасно з цим «Коротя» проводом масу і сигнал з датчика (контакти 3 і 2, відповідно). При наявності іскри на котушці запалювання, можна констатувати, що датчик СБЗ втратив працездатність і йому необхідна заміна.

Звернемо увагу, що для виявлення іскроутворення високовольтний проводок повинен перебувати поруч з масою.

  1. Застосування мультиметра для перевірки. Це спосіб найбільш відомий, і наводиться в керівництві до автомобіля. Потрібно підключити щупи приладу, як продемонстровано на малюнку 7, і зробити виміри напруги.
Схема підключення мультиметра для перевірки ДХ

На справному датчику напруга буде коливатися в діапазоні від 0, 4 до 11 вольт (не забудьте перевести мультиметр в режим вимірювання постійного струму). Слід зауважити, що перевірка осциллографом буде набагато ефективніше. Підключається він таким же чином, як і мультиметр. Приклад осцилограми робочого ДХ наведено нижче.

Осцилограма справного датчика Холла СБЗ
  1. Установка свідомо робочого ДХ. Якщо в наявності є ще один однотипний датчик, або є можливість взяти його на час, то даний варіант теж має місце на існування, особливо якщо перші два зробити важко.

Їсть ще один варіант перевірки, за принципом нагадує другий спосіб. Він може бути корисний, якщо під рукою немає вимірювальних приладів. Для тестування знадобитися резистор номіналом 1, 0 кОм, світлодіод, наприклад, з ліхтарика запальнички і кілька дротів. З усього цього набору збираємо прилад відповідно до малюнком 9.

Мал. 9. Светоіндікаторний тестер для перевірки ДХ

Тестування здійснюємо за наступним алгоритмом:

  1. Перевіряємо харчування на датчику. Для цієї мети підключаємо (дотримуючись полярності) наш тестер до клем 1 і 3 ДХ. Включаємо запалювання, якщо з харчуванням все нормально, світлодіод загориться, в іншому випадку буде потрібно перевіряти ланцюг харчування (попередньо переконавшись в правильному підключенні світлодіода).
  2. Перевіряємо сам датчик. Для цього провід з першої клеми «перекидаємо» на другу (сигнал з ДХ). Після цього починаємо крутити распредвал (руками або стартером). Моргання світлодіода засвідчить справність ДХ. В іншому випадку, на всякий випадок перевіряємо дотримання полярності при підключенні світлодіода, і якщо воно виконано правильно, - міняємо датчик на новий.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія: