Датчики Холла: принцип работы, типы, применение, как проверить

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.

Устройство и принцип работы

Конструкция контроллера состоит из следующих деталей:

• магнит;
• ротор;
• микросхема;
• корпус из пластмассы;
• выводы;
• магнитопроводы.

Работа датчика основывается на эффекте Холла. Принцип действия элемента заключается в следующем:

1. На роторе находятся четыре зубца, которые вращаются во время работы двигателя.
2. Постоянно считываются импульсы.
3. Полученная информация в виде сигнала отправляется на коммутатор.
4. Импульс поступает на установленную катушку.
5. Усиленное напряжение в 22–25 кВ подается на свечи.

Тип функционирования не отличается сложностью.

Схема подключения

На рисунке представлена принципиальный электрический рисунок для ВАЗ 2108 и 2109 с распиновкой контактов.

Работа системы зажигания осуществляется следующим образом:

1. По проводу напряжение на датчик передается от переключателя через красный провод.
2. Магнитом создается поле.
3. К коммутатору подается импульс через зеленый провод.

С помощью элемента Холла регулируется напряжение, направленное на высоковольтную катушку.

Признаки неисправности

С течением времени прибор приходит в негодность. Распознать это можно по следующим признакам:

• двигатель плохо работает или глохнет;
• мотор не держит холостой ход;
• наблюдается детонация автомобиля;
• в процессе движения движок сам выключается.

Не всегда неполадки носят серьезный характер. Иногда причиной является простое окисление контактов. Достаточно их пошевелить, чтобы работа двигателя восстановилась. Такие симптомы проявляются из-за ослабления крепежа датчика. Для этого его необходимо подтянуть. Случается, что причина лежит в коротком замыкании проводки.

Назначение ДХ в системе зажигания автомобиля

Разобравшись с принципом действия элемента Холла, рассмотрим, как используется данный датчик в системе бесконтактного зажигания линейки автомобилей ВАЗ. Для этого обратимся к рисунку 5.

Рис. 5. Принцип устройства СБЗ

Обозначения:

• А – датчик.
• B – магнит.
• С – пластина из магнитопроводящего материала (количество выступов соответствует числу цилиндров).

Алгоритм работы такой схемы выгладит следующим образом:

• При вращении вала прерывателя-распределителя (движущемуся синхронно коленвалу) один из выступов магнитопроводящей пластины занимает позицию между датчиком и магнитом.
• В результате этого действия изменяется напряженность магнитного поля, что вызывает срабатывание ДХ. Он посылает электрический импульс коммутатору, управляющему катушкой зажигания.
• В Катушке генерируется напряжение, необходимое для формирования искры.

Казалось бы, ничего сложного, но искра должна появиться именно в определенный момент. Если она сформируется раньше или позже, это вызовет сбой в работе двигателя, вплоть до его полной остановки.

Проявление неисправности и возможные причины

Нарушения в работе ДХ можно обнаружить по следующим косвенным признакам:

• Происходит резкое увеличение потребления топлива. Это связано с тем, что впрыск топливно-воздушной смеси производится более одного раза за один цикл вращения коленвала.
• Проявление нестабильной работы двигателя. Автомобиль может начать «дергаться», происходит резкое замедление. В некоторых случаях не удается развить скорость более 50-60 км.ч. Двигатель «глохнет» в процессе работы.
• Иногда выход из строя датчика может привести к фиксации коробки передач, без возможности ее переключения (в некоторых моделях импортных авто). Для исправления ситуации требуется перезапуск мотора. При регулярных подобных случаях можно уверенно констатировать выход из строят ДП.
• Нередко поломка может проявиться в виде исчезновения искры зажигания, что, соответственно, повлечет за собой невозможность запуска мотора.
• В системе самодиагностики могут наблюдаться регулярные сбои, например, загореться индикатор проверки двигателя, когда он на холостом ходу, а при повышении оборотов лампочка гаснет.

Совсем не обязательно, что перечисленные факторы вызваны выходом из строя ДП. Высока вероятность того, неисправность вызвана другими причинами, а именно:

• попаданием мусора или других посторонних предметов на корпус ДП;
• произошел обрыв сигнального провода;
• в разъем ДП попала вода;
• сигнальный провод замкнулся с «массой» или бортовой сетью;
• порвалась экранирующая оболочка на всем жгуте или отдельных проводах;
• повреждение проводов, подающих питание к ДП;
• перепутана полярность напряжения, поступающего на датчик;
• проблемы с высоковольтной цепью системы зажигания;
• проблемы с блоком управления;
• неправильно выставлен зазор между ДП и магнитопроводящей пластиной;
• возможно, причина кроется в высокой амплитуде торцевого биения шестеренки распределительного вала.

Как проверить

При подозрениях на неисправность датчика, его диагностику можно провести так:

1. С помощью исправного элемента. От основного датчика отключается питание и подключается к новому прибору. Затем вынимается центральный провод зажигания и укладывается на металлическую поверхность. Делается это с целью визуальной фиксации искры. Включается зажигание. Для имитации работы экрана рядом с магнитом совершаются движения тонким металлическим предметом. Если заметно появление искры, значит, родной датчик был неисправен.
2. С применением прибора мультиметра. Сначала он переводится в режим работы вольтметра. Подключаются провода измерителя к элементу. При движении металлическим предметом внутри датчика будет происходить имитация работы экрана. Если прибор будет показывать изменение напряжения в пределах от 0.4 В до 11 В, значит, элемент исправен.
3. С помощью создания имитации нового датчика. От элемента отсоединяется питание. Вынимается центральный провод трамблера, который помещается на массу с целью наблюдения за искрой. На следующем этапе замыкаются контакты «3» и «6» и наблюдается за появлением искры. Неисправность датчика подтверждается в случае ее проскальзывания.

Если такая проверка указала на поломку, то элемент нужно выбросить и установить новый.

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.

Замена

Когда проверка показала неисправность датчика, то для снятия необходимо подготовить ключ на 10 мм, и отвертку. Этапы процедуры:

1. От устройства отключается питание.
2. С автомобиля демонтируется трамблер.
3. Прибор относится на верстак и с него снимается крышка.
4. Осторожно демонтируется пыльник с бегунком.
5. Откручивается винт штекера.
6. Снимаются винты опорной пластины.
7. Демонтируется вакуумный корректор. Для этого выкручиваются 2 винта.
8. Достаются все провода.
9. Вынимается датчик вместе с опорной пластиной.
10. Устанавливается новый элемент, и монтаж проводится в обратном порядке.

В процессе проведения замены все внутреннее пространство трамблера необходимо тщательно очистить от грязи. Как и при промывке карбюратора для этого используется ацетон.

Магнитоуправляемые микросхемы | Все своими руками

Ни когда не задумывался о принципе работы вентиляторов, применяемых в компьютерной и офисной технике. Но тут неожиданно сдох один из таких (Фото 1).

Пришлось произвести вскрытие (Фото 2). И здесь обнаружилась микросхема, управляемая магнитным полем – датчик Холла. Стал искать информацию о принципе работы таких вентиляторов и нашел в журнале «Радио» за 2001 год №12 стр. 33. Статья называется «Ремонт вентиляторов электронных устройств». В моем вентиляторе стояла другая микросхема (Фото 2 ,3). Эта микросхема имеет два инверсных относительно друг друга выхода, которые меняют свое состояние на противоположное при приближении магнита и восстанавливают свое состояние, когда магнит убирают. Так, как у меня этих вентиляторов бу много, я нашел в одном из них датчик Холла с тремя выводами (Фото 4). Эта микросхема работает немного по-другому. Изменить состояние выхода датчика можно изменением направления магнитного поля, т.е. при приближении магнита на выходе 2 микросхемы скачком появляется напряжение высокого уровня (логическая единица), при его удалении это напряжение остается, чтобы сбросить состояние выхода в «0» надо поднести магнит к датчику другим полюсом. Я провел небольшой эксперимент, взял магнит от устройства регулировки линейности строк телевизоров (Фото 5). Красной линией на фото показана нулевая плоскость между полюсами магнита. Краской помечен южный полюс магнита. Магнит закрепил гайками на шпильке, шпильку закрепил в патроне минидрели. Соединил соответствующим образом микросхему, к ее выходу подсоединил осциллограф. При приближении вращающегося магнита со скоростью 9000 обмин на экране осциллографа наблюдались четкие прямоугольные импульсы.

Достоинством таких микросхем, на мой взгляд, является еще и то, что изменяя напряжения питания этих микросхем их выход можно согласовывать с любым типом жесткой логики. На их основе можно сотворить датчики для различных устройств. Надо только подумать, информация к размышлению есть. До свидания. К.В.Ю.

Цены

Для ВАЗ 2108–2109 оригинальный номер прибора Холла — продукт с артикулом 21080-3706800-00. Если его не окажется в наличии — обратите внимание на аналоги. Возможные варианты представлены в таблице.

Артикул	Организация производитель	Цена в руб
21080-3706800-00 (оригинал)	LADA	590
21080370680082 (аналог)	АВТОВАЗ	240
GLSS133 (аналог)	GALLANT	230
21080370680000 (аналог)	АВТОЭЛЕКТРОНИКА	195
21080370680001 (аналог)	АВТОВАЗ	190
RK02008 (аналог)	РЕМКОМ	150

Представленные аналоги являются качественной продукцией, которую можно устанавливать на автомобиль.