霍爾傳感器：工作原理，類型，應用，如何檢查

為了使現代汽車的所有系統高效運行，製造商為汽車配備了多種電子設備，這些電子設備比機械元件更具優勢。

每個傳感器對於機器中不同組件的操作穩定性至關重要。 考慮霍爾傳感器的特徵：有哪些類型，主要故障，工作原理以及在何處使用。

什麼是汽車中的霍爾傳感器

霍爾傳感器是具有電磁操作原理的小型設備。 即使在蘇聯汽車工業的舊車中，也可以使用這些傳感器-它們控制汽油發動機的運行。 如果設備發生故障，則發動機最多會失去穩定性。

它們用於點火系統的操作，氣體分配機構中的相分配等。 要了解與傳感器故障相關的故障，您需要了解其結構和工作原理。

汽車中的霍爾傳感器有什麼作用？

需要汽車中的霍爾傳感器來記錄和測量汽車不同部分的磁場。 HH的主要應用是在點火系統中。

該設備允許您以非接觸方式確定特定參數。 傳感器會產生電脈衝，該電脈衝會到達開關或ECU。 這些設備然後發送信號以產生電流，從而在蠟燭中產生火花。

簡要介紹工作原理

該裝置的工作原理是1879年由美國物理學家E.G. 大廳。 當半導體晶片進入永久磁鐵的磁場區域時，會在其中產生小電流。

磁場終止後，不再產生電流。 磁鐵影響的中斷是通過鋼絲網中的縫隙發生的，該縫隙位於磁體和半導體晶圓之間。

它在哪裡，看起來像什麼？

霍爾效應已在許多汽車系統中得到應用，例如：

• 確定曲軸的位置（當第一個氣缸的活塞位於壓縮衝程的上止點時）；
• 確定凸輪軸的位置（以同步某些現代內燃機模型中的氣體分配機構中的氣門打開）；
• 在點火系統斷路器中（在分配器上）；
• 在轉速表中。

在電動機軸旋轉期間，傳感器對齒槽的尺寸做出反應，從中產生低壓電流，該低壓電流被饋送到開關裝置。 一旦進入點火線圈，信號就會轉換為高壓，這是在氣缸中產生火花所必需的。 如果曲軸位置傳感器損壞，則無法啟動發動機。

類似的傳感器位於非接觸式點火系統的斷路器中。 觸發時，點火線圈的繞組會切換，從而使其在初級繞組上產生電荷，並從次級繞組放電。

下圖顯示了傳感器的外觀以及在某些車輛中的安裝位置。

在分銷商

曲軸傳感器

凸輪軸傳感器

轉速表傳感器

電動機中的霍爾傳感器

該裝置

一個簡單的霍爾傳感器設備包括：

• 永磁體。 它產生作用在半導體上的磁場，在其中產生低壓電流。
• 磁路。 該元件感知磁場的作用並產生電流。
• 旋轉轉子。 它是帶有槽的金屬彎曲板。 當主設備的軸旋轉時，轉子葉片會交替阻止磁體對桿的作用，從而在桿內部產生脈衝。
• 塑料外殼。

類型和範圍

所有霍爾傳感器都分為兩類。 第一類是數字，第二類是模擬。 這些設備已成功應用於各個行業，包括汽車行業。 這種傳感器最簡單的例子是 DPKV（測量曲軸旋轉時的位置）。

模擬霍爾傳感器元件

在其他行業，類似的設備也被用於洗衣機（根據滿桶的旋轉速度對衣物進行稱重）。 此類設備的另一個常見應用是計算機鍵盤（小磁鐵位於按鍵背面，傳感器本身安裝在彈性聚合物材料下）。

專業電工，在非接觸式測量電纜中的電流強度時，使用一種特殊的設備，其中還安裝了霍爾傳感器，它對電線產生的磁場強度做出反應，並給出與電流強度相對應的值磁旋渦。

在汽車行業，霍爾傳感器被集成到各種系統中。 例如，在電動汽車中，這些設備會監控電池電量。 曲軸位置、節氣門、輪速等。 - 所有這些和許多其他參數都由霍爾傳感器確定。

線性（模擬）霍爾傳感器

在這種傳感器中，電壓直接取決於磁場的強度。 換句話說，傳感器離磁場越近，輸出電壓就越高。 這些類型的設備沒有施密特觸發器和開關輸出晶體管。 它們中的電壓直接取自運算放大器。

模擬霍爾效應傳感器的輸出電壓可以由永磁體或電磁體產生。 它還取決於板的厚度和流過該板的電流強度。

邏輯表明傳感器的輸出電壓可以隨著磁場的增加而無限增加。 實際上並非如此。 傳感器的輸出電壓將受到電源電壓的限制。 傳感器兩端的峰值輸出電壓稱為飽和電壓。 當達到這個峰值時，繼續增加磁通密度是沒有意義的。

例如，電流鉗就是根據這個原理工作的，借助它可以在不接觸導線本身的情況下測量導體中的電壓。 線性霍爾傳感器也用於測量磁場密度的設備。 這種裝置使用安全，因為它們不需要與導電元件直接接觸。

使用模擬元素的示例

下圖顯示了一個傳感器的簡單電路，它測量電流強度並根據霍爾效應原理工作。

A——導體； B——開磁環； С——模擬霍爾傳感器； D——信號放大器

這種電流傳感器的工作非常簡單。 當電流施加到導體上時，會在其周圍產生磁場。 傳感器捕獲該場的極性及其密度。 此外，在傳感器中形成與該值對應的電壓，將其提供給放大器，然後提供給指示器。

數字霍爾傳感器

根據磁場強度觸發模擬設備。 它越高，傳感器中的電壓就越大。 自從將電子設備引入各種控制設備以來，霍爾傳感器已經獲得了邏輯元素。

數字霍爾傳感器元件

該設備要么檢測到磁場的存在，要么沒有檢測到它。 在第一種情況下，它將是一個邏輯單元，並向執行器或控制單元發送信號。 在第二種情況下（即使有很大但未達到極限閾值的磁場），設備不會記錄任何內容，這稱為邏輯零。

反過來，數字設備又分為單極型和雙極型。 讓我們簡要地考慮一下它們的區別是什麼。

單極

至於單極變體，當只有一種極性的磁場出現時，它們就會被觸發。 如果您將極性相反的磁鐵帶到傳感器上，則設備根本不會反應。 當磁場強度降低或完全消失時，設備將被停用。

所需的測量單位在磁場強度最大時由設備發出。 在達到該閾值之前，設備將顯示值 0。如果磁場感應很小，則設備無法修復它，因此，它顯示零值。 影響設備測量精度的另一個因素是它與磁場的距離。

雙極

在雙極修改的情況下，當電磁體產生特定極時，該設備被激活，並在施加相反極時被停用。 如果在傳感器開啟時移除磁鐵，設備將不會關閉。

在汽車點火系統中任命 HH

霍爾傳感器用於非接觸式點火系統。 在它們中，安裝了該元件而不是斷路器滑塊，後者會關閉點火線圈的初級繞組。 下圖顯示了用於 VAZ 系列汽車的霍爾傳感器示例。

A——霍爾傳感器； B——永磁體； 帶有覆蓋磁鐵自由效果的板

在更現代的點火系統中，霍爾傳感器僅用於確定曲軸的位置。 這種傳感器稱為曲軸位置傳感器。 其工作原理與經典霍爾傳感器相同。

僅針對初級繞組的中斷和高壓脈衝的分配已經是電子控制單元的責任，該電子控制單元針對發動機的特性進行了編程。 ECU能夠通過改變點火正時來適應動力單元的不同運行模式（在舊型號的接觸式和非接觸式系統中，該功能被分配給真空調節器）。

霍爾傳感器點火

在舊型號的非接觸式點火系統中（這種汽車的車載系統未配備電子控制單元），傳感器按以下順序工作：

1. 分配器軸旋轉（連接到凸輪軸）。
2. 固定在軸上的一塊板位於霍爾傳感器和磁鐵之間。
3. 盤子有槽。
4. 當板旋轉時，磁鐵之間形成自由空間，由於磁場的影響，傳感器中會產生電壓。
5. 輸出電壓提供給開關，該開關提供點火線圈繞組之間的切換。
6. 初級繞組關斷後，在次級繞組中產生高壓脈衝，進入分配器（distributor），到達特定的火花塞。

儘管操作方案很簡單，但必須對非接觸式點火系統進行完美調整，以便在正確的時間在每支蠟燭中出現火花。 否則，電機將運行不穩定或根本無法啟動。

汽車霍爾傳感器的優勢

隨著電子元件的引入，特別是在需要微調的系統中，工程師已經能夠使系統與由機械控制的對應系統相比更加穩定。 這方面的一個例子是非接觸式點火系統。

霍爾效應傳感器具有幾個重要優點：

1. 它很緊湊；
2. 它絕對可以安裝在汽車的任何部分，在某些情況下甚至可以直接安裝在機構本身中（例如，在分配器中）；
3. 它沒有機械元件，因此它的觸點不會燃燒，例如在接觸點火系統斷路器中；
4. 無論軸的旋轉速度如何，電子脈衝都能更有效地響應磁場的變化；
5. 除了可靠性之外，該設備還可以在電機的不同運行模式下提供穩定的電信號。

但是這個設備也有明顯的缺點：

• 任何電磁設備的最大敵人是乾擾。 任何引擎中都有很多。
• 與傳統的電磁傳感器相比，該設備的成本將高出一個數量級；
• 其性能受電路類型的影響。

霍爾傳感器應用

正如我們所說，霍爾原理器件不僅用於汽車。 以下是一些可能或需要霍爾效應傳感器的行業。

線性傳感器應用

線性傳感器見於：

• 以非接觸方式確定電流強度的設備；
• 轉速計；
• 振動水平傳感器；
• 鐵磁傳感器；
• 確定旋轉角度的傳感器；
• 非接觸式電位器；
• 直流無刷電機；
• 工質流量傳感器；
• 確定工作機構位置的探測器。

數字傳感器的應用

至於數字模型，它們用於：

• 決定旋轉頻率的傳感器；
• 同步裝置；
• 車內點火系統傳感器；
• 工作機構元件的位置傳感器；
• 脈衝計數器；
• 確定閥門位置的傳感器；
• 門鎖裝置；
• 工質消耗計；
• 接近傳感器；
• 非接觸式繼電器；
• 在某些型號的打印機中，作為檢測紙張存在或位置的傳感器。

會有什麼故障？

這是主霍​​爾傳感器故障及其視覺表現的表格：

故障：	它如何體現：
傳感器的觸發頻率比曲軸的整個週期高	燃油消耗增加（在其他系統（例如燃油）正常運行時）
每次觸發設備或定期將其完全關閉	當汽車行駛時，發動機可能失速，汽車會突然抽動，發動機功率會下降，不可能以超過60 km / h的速度加速汽車。
霍爾傳感器故障	在某些最新一代的外國汽車中，變速桿被擋住了
曲軸位置傳感器損壞	電機無法啟動
霍爾傳感器為主要元件的電氣系統中的錯誤	在儀表板上，特定單元（例如，怠速時的發動機）的自我診斷系統的錯誤指示燈亮起，但在發動機加速時消失。

傳感器本身經常會出現故障，但感覺好像是故障。 原因如下：

• 傳感器上的污垢；
• 斷線（一個或多個）；
• 接觸處有水分；
• 短路（由於潮濕或絕緣損壞，信號線接地）；
• 違反電纜絕緣層或屏蔽層；
• 傳感器未正確連接（極性接反）；
• 高壓線問題；
• 違反自動控制單元；
• 傳感器元件和受控部件之間的距離設置不正確。

傳感器檢查

為確保傳感器出現故障，必須在更換傳感器之前進行檢查。 診斷問題的最簡單方法（如果問題確實出在傳感器上）是在示波器上運行診斷程序。 該設備不僅可以檢測故障，還可以指示設備即將發生故障。

由於並非每個駕駛者都有機會執行這樣的過程，因此有更多負擔得起的方法來診斷傳感器。

用萬用表診斷

首先，將萬用表設置為直流電流測量模式（20V開關）。 該過程按以下順序執行：

• 鎧裝線與分配器斷開連接。 它與質量塊相連，因此，作為診斷的結果，您不會意外啟動汽車；
• 點火開關被激活（鑰匙一直旋轉，但不要啟動發動機）；
• 連接器已從分配器上卸下；
• 萬用表的負極接至汽車（車身）的質量；
• 傳感器連接器具有三個針腳。 萬用表的正極觸點分別連接到它們的每一個。 第一個觸點應顯示11,37V（或最高12V）的值，第二個觸點也應顯示在12V的區域中，第三個應為0。

接下來，檢查傳感器的工作狀態。 為此，您需要執行以下操作：

• 從電線入口側，將金屬針（例如，小釘子）插入連接器，以使它們彼此不接觸。 一個插入中心觸點，另一個-負線（通常為白色）；
• 連接器在傳感器上滑動；
• 點火開關打開（但是我們不啟動發動機）；
• 我們將測試儀的負極觸點固定在負極（白線）上，並將正極觸點固定在中心引腳上。 工作的傳感器將提供大約11,2V的讀數；
• 現在，助手必須用啟動器將曲軸曲柄幾次。 萬用表讀數將波動。 注意最小值和最大值。 下部的條不應超過0,4V，上部的條不應低於9V。 在這種情況下，可以認為傳感器是可維修的。

電阻測試

要測量電阻，您將需要一個電阻（1kΩ），一個二極管燈和電線。 電阻器焊接到燈泡的腳上，並連接有電線。 第二根電線固定在燈泡的第二根腿上。

按以下順序執行檢查：

• 拆下分配器蓋，斷開分配器本身的塊和触點；
• 測試儀連接到端子1和3。激活點火開關後，顯示屏應顯示10-12伏範圍內的值；否則，顯示值將變為XNUMX。
• 同樣，帶有電阻器的燈泡連接到分配器。 如果極性正確，控制器將亮起；否則，指示燈將亮起。
• 之後，將來自第三個端子的導線連接到第二個端子。 然後助手在啟動器的幫助下轉動引擎。
• 指示燈閃爍表示傳感器正在工作。 否則，必須更換它。

創建一個模擬霍爾控制器

此方法使您可以在沒有火花的情況下診斷霍爾傳感器。 帶觸點的條帶與分配器斷開連接。 點火開關被激活。 一根細電線將傳感器的輸出觸點相互連接。 這是一種產生脈衝的霍爾傳感器模擬器。 如果同時在中央電纜上形成火花，則傳感器故障，需要更換。

Устранениенеисправностей

如果希望用自己的雙手修理霍爾傳感器，則首先需要購買一個所謂的邏輯組件。 您可以根據傳感器的型號和類型進行選擇。

修復本身如下進行：

• 用鑽頭在主體中心開一個孔；
• 用裁刀將舊零件的電線切開，然後在凹槽中放置新電線，以將新電線連接到電路上。
• 新組件插入外殼並連接到舊引腳。 您可以使用帶有一個電阻器的控制二極管燈檢查連接的正確性。 沒有磁鐵的影響，光應該熄滅。 如果沒有發生，那麼您需要更改極性；否則，您需要更改極性。
• 必須將新觸點焊接到設備模塊上。
• 為了確保正確完成工作，您應該使用上述方法診斷新傳感器；
• 最後，必須將外殼密封。 為此，最好使用耐熱膠水，因為設備經常暴露在高溫下。
• 控制器以相反的順序組裝。

如何用自己的雙手更換傳感器？

並非每個汽車愛好者都有時間手動修復傳感器。 對於他們來說，購買新的並安裝它比舊的更容易。 此過程執行如下：

• 首先，您需要從電池上卸下端子；
• 取下分配器，斷開帶有電線的模塊；
• 分配器的蓋子已卸下；
• 在完全拆卸設備之前，請務必記住閥門本身的位置。 必須將正時標記和曲軸結合在一起；
• 分配器軸已卸下；
• 霍爾傳感器本身已斷開連接；
• 安裝了一個新傳感器來代替舊傳感器。
• 塊以相反的順序組裝。

最新一代的傳感器使用壽命長，因此不需要頻繁更換設備。 維修點火系統時，還必須注意該跟踪裝置。

主題視頻

總之，該設備的詳細概述和霍爾傳感器在汽車中的工作原理：

什麼是霍爾傳感器。 它是如何工作的以及如何安排的

問題與解答：

什麼是霍爾傳感器？ 這是一種對磁場的出現或不存在作出反應的裝置。 光學傳感器具有類似的工作原理，可對光束對光電池的影響做出反應。

霍爾傳感器用在什麼地方？ 在汽車中，該傳感器用於檢測車輪或特定軸的速度。 此外，該傳感器安裝在那些需要確定特定軸的位置以實現不同系統同步的系統中。 曲軸和凸輪軸傳感器就是一個例子。

如何檢查霍爾傳感器？ 有幾種方法可以檢查傳感器。 例如，當點火系統有電且火花塞不發出火花時，在帶有非接觸式分電器的機器上，拆下分電器蓋並拆下塞塊。 接下來，打開汽車的點火開關，觸點2和3閉合，高壓線一定要靠近地面。 此刻，應有火花出現。 如果有火花，但連接傳感器時沒有火花，則必須更換。 第二種方法是測量傳感器的輸出電壓。 在良好的情況下，該指標應在 0.4 至 11V 的範圍內。 第三種方法是放置一個已知的工作模擬而不是舊傳感器。 如果系統正常工作，則問題出在傳感器上。