Эффект Холла и его применение в автомобиле

В ВАЗ-2109 и некоторых других моделях отечественного автопрома бесконтактный датчик Холла реагирует на изменения магнитного поля, соответственно меняя напряжение питания в системе зажигания, определяет момент искрообразования.

Подводя итоги, следует отметить, что проверка датчика Холла является одним из эффективных средств анализа возможных неисправностей автомобиля, а в силу ее относительной простоты она может быть одним из первых шагов при поиске неполадок. Если же датчик исправен, не исключено, что проблемы более серьезные и глобальные, требующие замены сложного и дорогостоящего оборудования.

О том, как проверить датчик Холла на ВАЗ-2109, можно узнать из многочисленных видеоинструкций, опубликованных в сети Интернет. Большинство моделей датчика, в том числе используемых на авто российского производства, проверяется мультиметром. Варианты действий таковы:

Планируя проверку, стоит учесть, что добраться до самого датчика Холла не так уж и просто. Определить его пригодность можно, не снимая с места расположения. Для этого необходимо взять две булавки и проткнуть ими изоляцию черно-белого и зеленого проводов в соединительной колодке. Затем нужно контакты мультиметра соединить с булавками и повернуть ключ зажигания. Поворачивая отверткой шлиц маховика в люке на картере сцепления, следует параллельно наблюдать за показаниями мультиметра.

Эффект Холла служит достаточно верным методом определения типа носителей заряда (дырочный или электронный) в полупроводнике или металле.

На основе эффекта Холла работают некоторые ионные реактивные двигатели, и работают весьма эффективно.

Довольно широко распространены датчики Холла в бесколлекторных, или вентильных, электродвигателях (сервомоторах), где датчики устанавливаются прямо на статоре двигателя и играют роль датчика положения ротора (ДПР), который обеспечивает обратную связь по положению ротора, примерно как коллектор в коллекторном двигателе постоянного тока.

Закрепив постоянный магнит на валу, получим простой счетчик оборотов, а иногда достаточно экранирующего воздействия самой ферромагнитной детали на магнитный поток от постоянного магнита. Магнитный поток, от которого обычно срабатывают датчики Холла, составляет 100-200 Гауссов.

Внешний вид датчика Холла для СБЗ ВАЗ 2110

  • 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.

Есть разные способы, позволяющие проверить исправность датчика СБЗ, кратко расскажем о них:

В основу принципа действия датчика зажигания положен эффект Холла, получивший свое название в честь американского физика, открывшего это явление в 1879 году. Подав постоянное напряжение на края прямоугольной пластины (А и В на рис. 1) и поместив ее в магнитное поле, Эдвин Холл обнаружил разность потенциалов на двух других краях (С и D).

Возникновение разности потенциалов

Об открытии Эдвином Холлом столь специфичного эффекта известно мало. По какой-то причине столь значительное событие не обсуждается в литературе. Раздел про датчики Холла упоминает, что Эдвин сделал ключевые наблюдения в период соискания степени доктора наук Университета Джона Хопкинса в Балтиморе. Событие произошло в 1879 году. Это все, что отыщется в литературе касательно вопроса истоков великого открытия.

Если ток не сохранит постоянного пути движения по проводу под действием магнитного поля, плотность зарядов к одному боку станет выше. Что закономерно увеличит сопротивление проводника. Следовательно, останется воспользоваться законом Ома для проверки гипотезы.

Для реализации опыта выбрана плоская спираль из проволоки (диаметром порядка половины миллиметра) нейзильбера (напоминающая по форме катушку Тесла) общим сопротивлением 2 Ом, зажатая между двумя прокладками из плотной резины. Лист решили поместить между двумя полюсами магнита обширной площади. Так, чтобы линии напряжённости поля в каждой точке оказались перпендикулярны направлению протекания тока. Электромагнит питался от 20 элементов Бунзена, соединённых по 4 последовательные цепочки в 5 ветвей. Результирующая напряжённость превышала в десятки тысяч раз горизонтальную составляющую магнитного поля Земли.

Физическое явление образования на гранях пластины напряжения открыл физик Американского Балтиморского Университета Э. Холл в 1879 году. Он поместил полупроводниковую пластину в магнитное поле и к её узким граням подвёл ток. А на широких гранях появлялось напряжение (от десятков микровольт до многих сотен милливольт).

Полное технически грамотное название – датчик положения на эффекте Холла.

В двигателях внутреннего сгорания датчик Холла нашёл большое применение. В распределителях зажигания на карбюраторных автомобилях он подавал сигнал момента искрообразования. Затем, на более новых моделях двигателей, его начали ставить у распределительного и коленчатого валов, где он фиксировал угол положения.

Широкое применение устройств, с использованием эффекта Холла, началось с 1955 года. Именно в это время начали массово производиться полупроводниковые плёнки.

  • постоянного магнита;
  • лопасти ротора;
  • магнитопроводов;
  • пластикового корпуса;
  • электронной микросхемы;
  • контактов;

Сфера применения датчиков Холла очень широка. Устройство используется в таких схемах, где требуется бесконтактное измерение силы тока. Что касается автомобилей, датчик Холла служит для измерения угла положения распределительного или коленчатого вала, а также нашел свое применение в системе зажигания, указывая на момент образования искры.

Также направление этого отклонения происходит в зависимости от той полярности, которую имеет магнитное поле. Получается, электроны будут иметь разную плотность на разных сторонах пластины, создавая разные потенциалы. Обнаруженное явление получило название эффект Холла.

Другими словами, Холл поместил прямоугольную полупроводниковую пластину в магнитное поле и на узкие грани такого полупроводника подал ток. В результате на широких гранях появилось напряжение. Дальнейшее развитие технологий позволило создать на основе обнаруженного эффекта компактное устройство-датчик. Главным преимуществом датчиков подобного рода выступает то, что частота срабатывания устройства не смещает момент измерения. Выходной сигнал от такого устройства всегда устойчивый, без всплесков.

Список используемой литературы

Из (2.4) следует, что, измерив постоянную Холла, можно найти концентрацию носителей тока в данном металле (т. е. число носителей в единице объема).

5. Эффект Холла на инерционных электронах в полупроводниках

преподаватель Скидан В.В.

1.7 Эффект Холла на инерционных электронах в полупроводниках

Логический двухвыводной датчик Холла HAL556 производит фирма Micronas Intermetall. Эта микросхема ( в соответствии с рисунком 2.1.2) потребляет большой ток при приближении положительного полюса магнита к маркированной стороне корпуса и малый ток при удалении. 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.[4].

Последнее выражение эквивалентно E y = E x B z .

где l * y — эффективная длина соединительных проводников, включающих образец в схему измерений. Таким образом, полезный сигнал y имеет отличительные особенности по отношению к наводке * y . Первая особенность это пропорциональность величине 2 , тогда как * y . Одновременно y во времени изменяется синфазно, а * y — противофазно напряжению задающего генератора. Существенно отметить, что масса, входящая в выражения (1.7.1)-(1.7.3), это масса свободного электрона; величина же подвижности определяется эффективной массой.

Интегральная микросхема, встроенная в датчик, преобразует разность потенциалов, создающуюся на пластинке, в отрицательные импульсы напряжения на выходе датчика, которые передаются в транзисторный коммутатор, управляющий работой катушки зажигания.

  • датчики тока;
  • приводы переменной частоты вращения;
  • схемы управления и защиты электродвигателей;
  • датчики положения;
  • датчики расхода;
  • бесколлекторные двигатели постоянного тока;
  • бесконтактные потенциометры;
  • датчики угла поворота;
  • детекторы ферромагнитных тел;
  • датчики вибрации;
  • тахометры.

2 — центробежный регулятор;

  • датчики частоты вращения;
  • устройства синхронизации;
  • датчики систем зажигания автомобилей;
  • датчики положения (обнаруживают перемещение менее 0,5 мм);
  • счётчики импульсов (принтеры, электроприводы);
  • датчики положения клапанов;
  • блокировка дверей;
  • бесколлекторные двигатели постоянного тока;
  • измерители расхода;
  • бесконтактные реле;
  • детекторы приближения;
  • считыватели магнитных карточек или ключей;
  • датчики бумаги (в принтерах).

Для измерения параметров окружающей среды используют самые различные приборы. Одним из них является датчик температуры воздуха. Он широко применяется в самых разнообразных сферах: на мобильных и стационарных метеостан.

Для измерения освещенности помещений используют специальный прибор, в состав которого входит датчик освещенности. Такие замеры делаются на производстве и в офиса -, везде, где необходимо соблюдение определенных норм п.

Лампа люминесцентная выступает газоразрядным источником света, в котором видимая яркость в основном создается с помощью люминофора, приводящегося в действие ультрафиолетовым излучением разряда.

Говоря о моноблочном насосе, подразумевается стандартная модель этого оборудования. Единственное отличие заключается в том, что корпус центробежного устройства, а также электродвигатель объединены в один блок.

Теперь попробуем применить датчик на практике, а, точнее, интегрировать его в систему зажигания. А установим мы его в прямо в трамблер для того, чтобы руководить процессом искрообразования в бесконтактной системе. Схема установки датчика Холла показана на рисунке. Он установлен возле вала прерывателя-распределителя, на котором установлена магнитопроводящая пластина. Пластина-ротор имеет столько вращающихся сердечников, сколько цилиндров у двигателя.

Микроэлектроника позволила добиться от устройства очень маленьких размеров, при этом, сохранив полную функциональность. Основные преимущества устройства современного датчика Холла в следующем:

Подключить любой датчик Холла довольно просто, поскольку он имеет всего три вывода, один из которых минусовой и идет на массу, второй — питание, третий — сигнальный, с него и поступает импульс на коммутатор. Проверить, работает ли датчик довольно просто. Если автомобиль подает признаки неисправности системы зажигания, которые выражаются в плохом пуске или нестабильности работы, первое, что нужно проверить — именно этот датчик.

  1. Помехи — главный враг любого электромагнитного устройства. А помех в электрической цепи автомобиля более, чем достаточно.
  2. Цена. Датчик, основанный на эффекте Холла дороже обычного магнитоэлектрического датчика.
  3. Работоспособность датчика Холла сильно зависит от электронной схемы.
  4. Микросхемы могут иметь нестабильные характеристики, что может повлиять на корректность показаний.

Основу составляет так называемый элемент Холла, который соединен с электрической схемой. Датчик Холла — это микросхема, на выходе которой формируется необходимый информационный сигнал. Основа принципа работы устройства — это магнитное поле, которое фиксируется. Для того чтобы измерить скорость перемещения, датчик Холла закрепляют на неподвижных элементах конструкции, а к движущейся части прикрепляют магниты. Есть и более простой способ: подвижные контакты и элементы просто намагничивают. При этом никаких изменений в конструкцию не вносится. Для того чтобы измерить скорость вращения, применяют пару постоянных магнитов и тот же самый датчик Холла. Принцип работы в таком случае прост: между этими двумя полюсами перемещается в свободном состоянии пластинка, которая экранирует магнитное поле. Каждый оборот – это формирование электрического импульса в электронный тахометр. Для того чтобы увеличить точность, используют просто большее количество магнитов.

Датчик Холла обязан своим появлением знаменитому американскому ученому, который и дал прибору свое имя. Эдвин Холл совершил в 1879 году очень важное открытие этого гальванического и магнитного явления. Практическую ценность этого изобретения сложно переоценить. Сам эффект заключается в том, что, если протекает ток вдоль какого-то проводника, на который оказывается воздействие поперечным магнитным полем, то возникает электрическое поле. Такое явления называется ЭДС (электродвижущей силой) Холла. Самые первые приборы на основе этого эффекта были громоздкие и не особо эффективные. Развитие электроники, в частности микропроцессорной техники, вдохнуло новую жизнь в развитие таких устройств. Микросхемы стали использоваться в таком устройстве, как датчик Холла. Более того, существуют миниатюрные приборы. Они могут быть линейными: для считывания информации о токе, о вибрации, о положении и так далее. И они могут быть логическими: датчики частоты вращения, приближения, импульсов. На данный момент разработаны высокоэффективные цифровые устройства на основе эффекта Холла.

Датчик Холла предназначается для того, чтобы измерять скорость перемещения для индикации параметров исполнительных механизмов устройствами системы автоматического управления. Информация, которая поступает от датчика, необходима, чтобы формировать управляющие сигналы в системе регулирования и стабилизировать параметры перемещения узлов объекта автоматизации.

Принцип работы датчика Холла

Изучение физики в рамках мастер-класса направлено на достижение следующих целей:

Семинар «Кинематика» 2ч.

выражать в единицах Международной системы результаты измерений и расчетов;

освоение знаний о механических явлениях, величинах, характеризующих эти явления, законах, которым они подчиняются, о методах научного познания природы и формирование на этой основе представлений о физической картине мира;

Принцип действия полупроводникового преобразователя силы электрического тока в напряжение. Направления применения датчика Холла в электрических машинах. Условия рационального использования генераторного датчика для целей автоматического измерения.

Взаимодействие тока с магнитным полем Э. Холла. Влияние магнитного поля на электроны проводимости. Зависимость поляризации света от координаты перпендикулярном току. Метод электрического удельного сопротивления и постоянной в теории Ван-дер-Пау.

Основные гальваномагнитные эффекты. Классический эффект Холла в металлах, полупроводниках, диэлектриках и ферромагнетиках. Методика создания наносистем пониженной размерности. Квантовый эффект Холла. Альтернативные теории дробного квантового эффекта.

Разработка структурной схемы счетчика оборотов на эффекте Холла, проведение технологических экспериментов и анализ полученных результатов. Особенности эффекта Холла в ферромагнетиках, полупроводниках, а также при примесной и собственной проводимости.

Конечно же, в любой момент в таком механизме может произойти любого рода поломка, которой всё же можно противостоять, если следить за своим автомобилем, вовремя заменять необходимые запчасти и своевременно проводить техническое обслуживание. Множество автолюбителей задаются вопросом, как проверить датчик положения коленвала. Конечно, такой вопрос не является случайным. Поломки в механизме происходят время от времени и могут иметь как незначительные эффекты, которые практически не ощущаются в данный момент, так и очень значительные, сбивающие в той или иной степени работу механизмов автомобиля.

Суть же в том, что если в определенное магнитное поле положить проводник постоянного тока, в нем обязательно возникнет разность потенциалов (поперечная). И самое интересное, что этот эффект стал первопричиной его применения в совершенно разных местах.Так, на Audi датчик холла предназначен для измерения угла положения распределительного вала.

Проверить устройство на момент неисправности, конечно, можно и самостоятельно, но лучше всё же в таком деле довериться профессионалам. Если вам нужно купить либо продать подобный механизм для любой модели и марки автомобиля, то вы можете сделать это с помощью нашего сайта.

В пластине столько же прорезей, сколько цилиндров в двигателе (см. рисунок выше). Внутри датчика имеется постоянный магнит. Принцип работы датчика Холла следующий: когда вал вращается, металлические лопасти поочередно проходят через прорезь в датчике. В результате этого вырабатывается импульсное напряжение, которое через коммутатор попадает в катушку зажигания и, преобразуясь в высокое напряжение, подается на свечи зажигания. Датчик Холла имеет три клеммы:

Электромагнитная сила, открытая Лоренцем, воздействует на движущиеся заряженные частицы таким образом, что между границами токопроводящего объекта возникает некое напряжение, называемое разностью потенциалов.

Главным плюсом датчиков Холла является отличная электрическая изоляция между путем протекания электричества и цепью измерения (в проектировании схем она носит название гальванической развязки). Ее принцип незаменим в тех случаях, когда для проекта необходима связь электросхем, полностью исключающая обмен электрическим током между ними. Такие приборы не оказывают влияния на предмет измерения, поскольку не оказывается сколько-нибудь существенного сопротивления, поэтому электромагнитные показатели схемы остаются такими же, как до включения датчика Холла в цепь.

Направление Лоренцовой силы, согласно «правилу правой руки», учитывает направление протекания электронов. Так, если поток идет вправо, то сила Лоренца действует по направлению вверх. Если же заряженные частицы текут в левую сторону, эта сила показывает вниз, и негативный заряд собирается на этой стороне проводящего агента.

Американский физик Эдвин Герберт Холл занимался изучением свойств магнитных полей и в 1879 году в результате экспериментов с магнитными потоками и золотыми пластинами столкнулся с ранее неизученным электротехническим эффектом разности электрических потенциалов, который и был назван в его честь – эффект Холла. Лишь через сотню лет это наблюдение нашло свое технологическое применение в сфере электротехники и электроники.

1841 Слова | 8 Стр.

основных параметров датчика мощности на основе эффекта Холла» Выполнил: Преподаватель: Факультет: ФМА Погорельский А.М. Группа: ЭМА-02 Студент: Колбасин Д.О Новосибирск 2012 год Цель работы Рассчитать преобразователь мощность — напряжение на основе эффекта Холла и коэффициент передачи согласующего устройства датчика с вольтметром. Задание Определите, пользуясь изложенным выше порядком расчета, основные параметры датчика мощности на основе эффекта Холла: 1) геометрические.

1487 Слова | 6 Стр.

1975 Слова | 8 Стр.

Категория SEAT