признаки и причины неисправности, проверка, ремонт, замена

Оглавление

• 1 Назначение и принцип работы датчика Холла
• 2 Признаки неисправности датчика Холла
• 3 Проверка
• 4 Ремонт датчика Холла
• 5 Замена датчика Холла

В современном автомобиле установлено множество датчиков, сигнализирующих о различных процессах, протекающих внутри и снаружи машины. Так, спидометр работает благодаря датчику, измеряющему частоту оборотов колес, лямбда-зонд – измеряет количество кислорода в отработанных газах. Задача датчика Холла – это участие в определении момента зажигания, без которого нормальная работа двигателя была бы невозможна.

Назначение и принцип работы датчика Холла

Датчик Холла берет название от фамилии изобретателя, который в 1879 г открыл гальваномагнитное явление. Его суть заключается в возникновении разницы потенциалов при помещении проводника в магнитное поле, что вызывает поступление на него постоянного электрического тока. Датчик использует описанный выше эффект в условиях установленного под напряжением внутри прибора проводника, на который воздействует магнитное поле, пересекающее его поперек, и создает электродвижущую силу.

Принцип работы устройства основан на фиксации присутствия или отсутствия магнитного поля. При достижении силы индукции определенного значения, датчик показывает наличие поля. Если показатель ниже установленного значения, датчик указывает на его отсутствие. Чувствительность прибора определяется способностью фиксировать магнитное поле различной индуктивности, и может изменяться в зависимости от необходимых требований.

Автомобильный датчик Холла предназначен для измерения импульсов, на основании которых электроника блока управления зажиганием дает команду образования искры в необходимый для этого момент. Конструктивно прибор состоит из следующих частей:

1. Постоянного магнита.
2. Стального экрана с несколькими прорезанными отверстиями.
3. Полупроводниковых пластин.

Из датчика выходит разъем, содержащий 3 клеммы:

1. Первый выход соединяется с «массой».
2. Второй предназначен для подключения напряжения 6 В.
3. Третий подает преобразованный импульсный сигнал в коммутатор.

В большинстве случаев датчик располагают на трамблере. Он определяет момент подачи искры и используется вместо контактов. Существует цифровая модификация датчика, которая бывает биполярная и униполярная. Первый тип срабатывает при смене полярности, а второй при появлении поля.

Признаки неисправности датчика Холла

Неисправности датчика Холла могут иметь различные признаки, на основании которых даже опытному мастеру не всегда удается сразу выявить поломку. Наиболее типичные симптомы поломки датчика следующие:

1. Двигатель плохо запускается или не запускается вообще.
2. При езде автомобиля на высоких оборотах, происходят подергивания из-за работы двигателя.
3. Работа двигателя на холостом ходу характерна рывками и перебоями.
4. Двигатель глохнет при движении.

Проверка

Исправность датчика Холла можно проверить следующими способами:

1. Установкой заведомо исправного датчика на место проверяемого. Если при запуске двигателя проблемы исчезли, значит «родной» датчик неисправен, и нуждается в ремонте или замене.
2. Замер тестером выходного напряжения датчика. Исправное устройство покажет напряжения, находящиеся в пределах от 0,4 до 11 В.
3. Созданием имитации датчика снятием с трамблера трехштекерной колодки, соединением проводами 3 и 6 выхода коммутатора и включением зажигания. Появившаяся искра свидетельствует о поломке датчика.

Ремонт датчика Холла

Конструкция датчика Холла достаточно проста, и прибор редко выходит из строя. Но при его поломке автомобиль становится обездвиженным, и деталь требует срочной замены. Поскольку датчик достаточно дорогой, особенно для иномарок, имеет смысл попытаться самостоятельно его отремонтировать. Для примера можно взять прибор автомобиля Фольксваген, который устанавливают на различные модели машин данного автопроизводителя.

Самая ненадежная часть датчика – логический элемент S441А, представляющий собой чувствительную часть прибора, которая и выходит из строя. Целью ремонта является ее замена. Сама процедура состоит из следующих этапов:

1. Покупка вышедшего из строя элемента или его аналога.

2. Проверка детали на работоспособность. С этой целью последовательно соединяют светодиод и резистор (1 или 2 кОм) и крепят к контактам «+» и «выход». Величина тока должна варьироваться от 3 до 30 В, а исправность элемента проверяется магнитом: при его воздействии срабатывает светодиод.

3. Дрелью и сверлом по металлу в центре датчика Холла проделывают отверстие, ножом «заподлицо» обрезают провода, надфилем прокладывают канавки от проделанного отверстия до выходов удаленных проводов.

4. Размещение активного элемента в проделанном окошке и проверка его на работоспособность. Так, при подключенных контактах и прохождении шторки через прорези, светодиод должен загораться, и при закрытии магнитного потока – гаснуть.

5. Если схема отказывается работать, элемент переворачивают и снова проводят проверку (полярность расположения имеет значение).

6. Если проверка прошла успешно, производят разводку выводов элемента в канавках корпуса. В самом окошке подпаивают провода, которые идут к соединительному разъему старого датчика. Обращают внимание на правильную последовательность проводов и их совпадение с маркировкой разъема трамблера («+», «0», «-»).

7. Завершив пайку, визуально и тестером проверяют отсутствие коротких замыканий в датчике. При успешной проверке заделывают технологическое отверстие термостойким клеем.

8. Датчик ставят на место и проверяют схему на предмет отсутствия коротких замыканий: никакой из проводов не должен звониться на корпус.

Аналогично восстанавливаются датчики многих автомобилей. Кроме Фольксваген, ремонту поддаются приборы на Daewoo, AUDI, Mitsubishi, и т. д., так как их принцип действия во всех случаях один и тот же.

Замена датчика Холла

Замена датчика Холла – операция достаточно простая, которую может самостоятельно выполнить даже начинающий автолюбитель. Все действия осуществляются в следующем порядке:

1. Демонтаж трамблера.
2. Снять крышку трамблера и совместить метки газораспределительного механизма с меткой коленчатого вала.
3. Зафиксировать положение трамблера, после чего при помощи гаечного ключа открутить крепеж.
4. Извлечь стопоры и фиксаторы.
5. Извлечь вал из трамблера.
6. Отсоединить на датчике клеммы и открутить его.
7. Осторожно вытащить неисправный прибор через щель, образовавшуюся при оттягивании регулятора.
8. Установка нового датчика Холла осуществляется в обратной последовательности.

Датчик Холла – что это такое, как работает, признаки поломки и способ замены — автомобильный портал

Датчик Холла – это один из важнейших элементов бесконтактной системы зажигания бензиновых двигателей. Малейшая неисправность этой детали приводит к серьезным неполадкам в работе мотора. Поэтому, чтобы не допустить ошибки при диагностике, важно знать, как проверить датчик Холла, и при необходимости – уметь его заменить.

Содержание

1. Что такое датчик Холла и как он работает
2. Признаки неисправности датчика Холла
3. Типы датчиков Холла
4. На основе результатов
5.  Датчики Холла с аналоговым выходом
6. Датчики Холла с цифровым выходом
7. На основе операции
8. Биполярный датчик Холла
9. Униполярный датчик Холла
10. Как проверить датчик Холла
11. Замена датчика Холла
12. Как большие электрические нагрузки можно контролировать с помощью датчиков Холла

Что такое датчик Холла и как он работает

Датчик Холла (он же датчик положения распредвала) является одним из главных элементов трамблера (прерывателя-распределителя). Он находится рядом с валом трамблера, на котором крепится магнитопроводящая пластина, похожая на корону. В пластине столько же прорезей, сколько цилиндров в двигателе. Также внутри датчика находится 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:

• одна соединяется с “массой”,
• ко второй подходит плюс с напряжением около 6 В,
• с третьей клеммы уходит преобразованный импульсный сигнал на коммутатор.

Признаки неисправности датчика Холла

Неисправности у датчика Холла проявляются по-разному. Даже опытный мастер не всегда сразу выявит причину неполадок двигателя. Вот несколько самых распространенных симптомов:

1. Мотор плохо заводится или не запускается вообще.
2. На холостом ходу в работе двигателя появляются перебои и рывки.
3. Машина может дергаться при движении на повышенных оборотах.
4. Силовой агрегат глохнет во время движения.

При появлении одного из этих признаков, необходимо в первую очередь проверить исправность датчика Холла. Также не стоит исключать из вида и другие неисправности системы зажигания, встречающиеся в автомобилях.

Типы датчиков Холла

Датчики эффекта Холла можно разделить на два типа:

• На основании Вывода
• На основании операции

На основе результатов

На основе выходных данных датчики Холла можно разделить на два типа:

• Датчики Холла с аналоговым выходом
• Датчики Холла с цифровым выходом

 Датчики Холла с аналоговым выходом

Датчики Холла с аналоговым выходом содержат регулятор напряжения, элемент Холла и усилитель. Как следует из названия, выход такого типа датчика является аналоговым по своей природе и пропорционален напряженности магнитного поля и выходу элемента Холла.

Эти датчики имеют непрерывный линейный выход. Благодаря этому свойству они подходят для использования в качестве датчиков приближения.

Датчики Холла с цифровым выходом

Датчики эффекта Холла с цифровым выходом имеют только два выхода: «ВКЛ» и «ВЫКЛ». Эти датчики имеют дополнительный элемент «триггер Шмитта» по сравнению с датчиками Холла с аналоговым выходом.

Именно триггер Шмитта вызывает эффект гистерезиса, и поэтому достигаются два различных пороговых уровня. Соответственно, выход всей цепи будет либо низким, либо высоким. Переключатель эффекта Холла — один из таких датчиков. Эти датчики цифрового вывода широко используются в качестве концевых выключателей в станках с ЧПУ, трехмерных (3D) принтерах и позиционных блокировках в автоматизированных системах.

На основе операции

На основе операции датчики эффекта Холла можно разделить на два типа:

• Биполярный датчик Холла
• Униполярный датчик Холла

Биполярный датчик Холла

Как следует из названия, эти датчики требуют как положительных, так и отрицательных магнитных полей для своей работы. Положительное магнитное поле южного полюса магнита используется для активации датчика, а отрицательное магнитное поле северного полюса магнита используется для отпускания датчика.

Униполярный датчик Холла

Как следует из названия, эти датчики требуют только положительного магнитного поля южного полюса магнита, чтобы активировать, а также отпустить датчик.

Как проверить датчик Холла

Простой способ проверки датчика положения распредвала (Холла) показан на следующем видео. Существует несколько способов, позволяющих проверить исправность датчика Холла. Каждый автомобилист может выбрать для себя наиболее подходящий вариант:

1. Взять для проверки рабочий датчик у соседа или на автомобильной разборке и установить его вместо “родного”. Если проблемы двигателя исчезнут, значит, придется покупать новую деталь.
2. При помощи тестера можно измерить напряжение на выходе датчика. В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В.
3. Можно создать имитацию датчика Холла. Для этого с трамблера снимают трехштекерную колодку. Затем включают зажигание и отрезком провода соединяют выходы 3 и 6 коммутатора. Появление искры свидетельствует о выходе датчика из строя.

Если в результате проверки обнаружится, что датчик Холла неисправен, тогда его необходимо заменить на новый.

Замена датчика Холла

Заменить датчик Холла не составит особых затруднений. С этой работой под силу справится своими руками даже начинающему автолюбителю. Чуть ниже на видео достаточно подробно показан процесс замены датчика в трамблере автомобиля УАЗ.

Обычно замена датчика Холла состоит из нескольких этапов:

• Прежде всего, трамблер снимается с машины.
• Далее снимается крышка трамблера и совмещается метка механизма газораспределения с меткой коленвала.
• Запомнив положение трамблера, нужно открутить крепежные элементы гаечным ключом.
• При наличии фиксаторов и стопоров, их также следует извлечь.
• Вал вытаскивают из трамблера.
• Осталось отсоединить клеммы датчика Холла и открутить его.
• Оттянув регулятор, неисправная деталь осторожно вынимается через образованную щель.
• Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности.

Проверка работоспособности датчика Холла позволяет не только точно определить причину отказа двигателя. Благодаря простым приемам автомобилист сэкономит свое время на ремонт, а также исключит ненужную трату денег.

Как большие электрические нагрузки можно контролировать с помощью датчиков Холла

Мы уже знаем, что выходная мощность датчика Холла очень мала (от 10 до 20 мА). Поэтому он не может напрямую контролировать большие электрические нагрузки. Тем не менее, мы можем контролировать большие электрические нагрузки с помощью датчиков Холла, добавив NPN-транзистор с открытым коллектором (сток тока) к выходу.

Транзистор NPN (приемник тока) функционирует в насыщенном состоянии в качестве переключателя приемника. Он замыкает выходной контакт заземлением, когда плотность потока превышает предварительно установленное значение «ВКЛ».

Выходной переключающий транзистор может быть в разных конфигурациях, таких как транзистор с открытым эмиттером, транзистор с открытым коллектором или оба. Вот так он обеспечивает двухтактный выход, который позволяет ему потреблять достаточный ток для непосредственного управления большими нагрузками.

Как работают датчики Холла и где они используются?

Вы здесь: Домашняя страница / Часто задаваемые вопросы + основы / Как работают датчики Холла и где они используются в приложениях движения?

21 сентября 2021 г. By Danielle Collins Оставить комментарий

Эффект Холла является результатом действия силы Лоренца.

Когда через тонкий проводник (или полупроводник) протекает постоянный ток, а магнит расположен так, что его магнитное поле направлено перпендикулярно этому току, магнитное поле тока реагирует на магнитное поле постоянного магнита , заставляя электроны, протекающие через проводник, притягиваться к одной стороне проводника из-за силы Лоренца. Это создает в проводнике разность потенциалов, называемую напряжением Холла. Величина напряжения Холла пропорциональна силе магнитного поля.

Сила Лоренца — это сила, с которой частица испытывает воздействие электрических и магнитных полей.

Напряжение Холла возникает, когда магнитное поле тока, протекающего по проводнику, взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита, перпендикулярного протеканию тока.
Изображение предоставлено: electronics-tutorials.ws

Эффект Холла используется в датчиках, где результирующее напряжение Холла может указывать на наличие, отсутствие или силу магнитного поля. Хотя датчики Холла работают, обнаруживая магнитное поле, их можно использовать для измерения широкого спектра параметров, включая положение, температуру, силу тока и давление.

Датчики на эффекте Холла обычно делятся на две категории: цифровые датчики на эффекте Холла, к которым относятся переключатели на эффекте Холла и защелки на эффекте Холла, и аналоговые датчики на эффекте Холла.

Переключатели на эффекте Холла — также называемые униполярными датчиками — обнаруживают наличие (или отсутствие) магнитного поля по сравнению с заранее заданным порогом магнитного потока. При обнаружении подходящего магнитного поля переключатель включается (замыкается), а когда поле снимается, переключатель выключается (размыкается). Датчики приближения являются распространенным применением переключателей на эффекте Холла.

Работа защелки на эффекте Холла, также называемой биполярным датчиком, похожа на переключатель, но защелка включается (закрывается) при приложении положительного магнитного поля, а остается на даже при снятии поля. . И наоборот, защелка выключается (открывается), когда прикладывается отрицательное магнитное поле, и остается выключенной , даже когда поле снимается. Защелки на эффекте Холла обычно используются в бесщеточных двигателях постоянного тока (BLDC) для определения положения ротора для правильной коммутации.

Цифровые датчики на эффекте Холла включают триггер Шмитта — схему, которая регулирует порог переключения до немного более высокой точки на нарастающем фронте сигнала и до немного более низкой точки на заднем фронте сигнала. Разница между этими точками переключения называется гистерезисом и гарантирует, что переключатель не будет колебаться или включаться и выключаться из-за шума во входном сигнале.

Триггер Шмитта обеспечивает гистерезис для предотвращения колебаний цифрового датчика Холла между состояниями «включено» и «выключено».
Изображение предоставлено: Texas Instruments

Аналоговые или линейные датчики Холла производят постоянное выходное напряжение, пропорциональное плотности магнитного потока (силе магнитного поля), что делает их подходящими для измерения положения и движения. Фактически, во многих магнитных поворотных энкодерах используются линейные датчики на эффекте Холла. Однако взаимодействие протекающего тока и магнитного поля создает напряжение Холла, которое очень мало, поэтому линейные датчики Холла обычно включают усилитель для увеличения выходного напряжения, а также другую электронику преобразования сигнала для улучшения отклика датчика и компенсации температуры. последствия.

Устройства на эффекте Холла являются отличными чувствительными элементами, поскольку они полностью бесконтактны и не имеют движущихся частей, что обеспечивает им длительный срок службы. И они могут работать на высоких скоростях и частотах переключения с превосходной воспроизводимостью.

Автор изображения: Texas Instruments

Рубрики: Часто задаваемые вопросы + основы, Рекомендуемые, Инкрементальные энкодеры, Вращательные энкодеры, Датчики + Vision

Как работают датчики Холла

Как работают датчики Холла — Объясните это

Вы здесь:
Домашняя страница >
Инструменты, инструменты и измерения >
Датчики Холла

• Дом
• Индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 4 ноября 2021 г.

Измерить электричество очень просто — мы
все знакомы с электрическими единицами, такими как вольты, амперы и ватты (и большинство из нас видели
счетчики с подвижной катушкой
в той или иной форме). Измерение магнетизма немного сложнее. Спросите большинство
люди, как измерить силу магнитного поля (невидимого
область магнетизма, простирающаяся вокруг магнита) или единицы в
какая напряженность поля измеряется (веберы или тесла, в зависимости от того, как
вы измеряете), и они не будут иметь ни малейшего понятия.

Но есть простой способ измерить магнетизм с помощью прибора
называется датчиком или зондом на эффекте Холла, который использует хитрую часть
наука открыта в 1879 году американским физиком
Эдвин Х. Холл
(1855–1938). Работа Холла была гениальной и опережала свое время на 20 лет.
до открытия электрона — и никто не знал, что с ним делать, пока десятилетия спустя не стали лучше понимать полупроводниковые материалы, такие как кремний. В эти дни Эдвин Холл был бы в восторге
чтобы найти датчики, названные в его честь, используются во всех
виды интересных способов. Давайте посмотрим поближе!

Фото: Магнитное испытательное оборудование для изучения эффекта Холла.
Фото предоставлено Брукхейвенской национальной лабораторией и Министерством энергетики США (DOE).

Содержание

1. Что такое эффект Холла?
2. Как работает эффект Холла?
3. Использование эффекта Холла
4. Для чего используются датчики Холла?
5. Узнать больше

Что такое эффект Холла?

Работая вместе, электричество и магнетизм могут заставить вещи двигаться:
электродвигатели, громкоговорители и
наушники — это лишь некоторые из незаменимых
современные гаджеты, которые работают таким образом. Отправить колеблющийся электрический
ток через катушку медного провода и (хотя его не видно
происходит) вы создадите временное магнитное поле вокруг катушки
слишком. Поместите катушку рядом с большим постоянным магнитом и временным
магнитное поле, создаваемое катушкой, будет либо притягивать, либо отталкивать
магнитное поле от постоянного магнита. Если катушка свободна
двигаться, он будет двигаться — либо к постоянному магниту, либо от него. В
электродвигатель, катушка настроена так, что может вращаться на месте
и поверните колесо; в громкоговорителях и
наушники, катушка приклеена
на кусок
бумага, пластик или
ткань, которая движется вперед и назад
выкачивать звук.

Фото: Вы не можете увидеть магнитное поле, но можете измерить его с помощью эффекта Холла. фото
любезно предоставлено Викискладом.

» Если ток электричества в неподвижном проводнике
сама притягивается магнитом, ток должен течь по одной стороне провода… »

Эдвин Холл , 1879

Что если поместить кусок провода с током в магнитное поле, и провод
не можешь двигаться? То, что мы называем электричеством, обычно представляет собой поток
заряженные частицы через кристаллические (обычные, твердые) материалы (либо отрицательно заряженные электроны, находящиеся внутри атомов, либо иногда положительно заряженные «дыры» — промежутки там, где должны быть электроны).
Вообще говоря, если вы прикрепите пластину проводящего материала к батарее,
электроны будут проходить через пластину по прямой линии. Как движущиеся электрические заряды,
они также будут создавать магнитное поле. Если поместить плиту между
полюса постоянного магнита, электроны будут отклоняться в
криволинейный путь, когда они движутся через материал, потому что их собственные
магнитное поле будет взаимодействовать с полем постоянного магнита.
(Для справки: то, что заставляет их отклоняться, называется
сила Лоренца, но нам нет нужды вдаваться здесь во все подробности.)
Это означает, что на одну сторону материала будет приходиться больше электронов, чем на другую.
другом, поэтому на проводе появится разность потенциалов (напряжение).
материала под прямым углом к ​​магнитному полю от
постоянный магнит и протекание тока. Это то, что физики называют эффектом Холла.
Чем сильнее магнитное поле, тем сильнее отклоняются электроны; чем больше ток,
тем больше электронов приходится отклонять. В любом случае, чем больше
разность потенциалов (известная как напряжение Холла) будет. В другом
словами, напряжение Холла пропорционально по величине как электрическому
тока и магнитного поля. Все это имеет больше смысла в
наша маленькая анимация ниже.

Как работает эффект Холла?

1. Когда через материал протекает электрический ток, электроны (показанные здесь синими точками) движутся через него практически по прямой линии.
2. Поместите материал в магнитное поле, и электроны внутри него тоже окажутся в поле. На них действует сила (сила Лоренца), которая заставляет их отклоняться от прямолинейного пути.
3. Теперь, глядя сверху , электроны в этом примере изгибались бы, как показано: с их точки зрения, слева направо. С большим количеством электронов на правой стороне материала (внизу на этом рисунке), чем на левой (вверху на этом рисунке), между двумя сторонами будет разность потенциалов (напряжение), как показано зеленым цветом. линия со стрелкой. Величина этого напряжения прямо пропорциональна величине электрического тока и напряженности магнитного поля.

Куда они идут?

Как узнать, в какую сторону будут двигаться электроны? Вы можете определить направление силы Лоренца с помощью правила левой руки Флеминга (если вы делаете поправку на обычный ток) или его правила правой руки (если вы этого не делаете).

Работа: на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле, действует сила (сила Лоренца), которая меняет их направление, вызывая эффект Холла. Вы можете использовать правило левой руки Флеминга (моторное правило), чтобы определить направление силы, если вы помните, что это правило применимо к обычному току (поток положительных зарядов) и поле течет с севера на юг. В этом примере, если у нас есть поток электронов на страницу, обычный ток течет из страницы (так что это направление, в котором должен указывать ваш второй палец). Если поле течет слева направо (указательный палец), большой палец говорит нам, что электроны будут двигаться вверх.

Использование эффекта Холла

Вы можете обнаруживать и измерять все виды вещей с помощью эффекта Холла, используя то, что известно
как датчик Холла или пробник. Эти термины иногда используются
взаимозаменяемы, но, строго говоря, относятся к разным вещам:

• Датчики Холла просты, недороги,
  электронные чипы, которые используются
  во всех видах широко доступных гаджетов и продуктов.
• Датчики на эффекте Холла являются более дорогими и сложными приборами.
  в научных лабораториях для таких вещей, как измерение напряженности магнитного поля с очень высокой точностью.

Фото: 1) Типовой кремниевый датчик Холла. Это выглядит
очень похоже на транзистор — неудивительно, поскольку он сделан аналогичным образом.
Фото с сайтаобъяснения.com. 2) Зонд на эффекте Холла, использовавшийся НАСА в середине 1960-х годов. Фото предоставлено
Исследовательский центр Гленна НАСА (НАСА-GRC).

Обычно изготавливаются из полупроводников (таких материалов, как кремний и германий), эффект Холла
датчики работают, измеряя напряжение Холла на двух своих гранях
если поместить их в магнитное поле. Некоторые датчики Холла
упакованы в удобные микросхемы со схемами управления и могут быть
подключены непосредственно к большим электронным схемам. Самый простой способ
использование одного из этих устройств для определения положения чего-либо. За
Например, вы можете поместить датчик Холла на дверную раму и магнит.
на двери, поэтому датчик определяет, открыта дверь или закрыта
от присутствия магнитного поля. Такое устройство называется
датчик приближения. Конечно, вы можете сделать ту же работу так же легко
с магнитным герконом
(нет общего правила относительно того,
герконы старого образца или современные датчики Холла лучше.
зависит от приложения). В отличие от герконов, которые являются механическими и полагаются на контакты
двигаясь в магнитном поле, датчики Холла полностью электронные и не имеют движущихся частей, поэтому
(теоретически, по крайней мере) они должны быть более надежными. Одна вещь, которую вы не можете сделать с помощью геркона, — это определение степени «включенности» — силы магнетизма — потому что геркон либо включен, либо выключен. Вот что делает датчик Холла таким полезным.

Рекламные ссылки

Для чего используются датчики Холла?

Датчики Холла дешевы, прочны и надежны, компактны и просты в использовании.
так что вы найдете их во множестве различных машин и бытовых устройств,
от автомобильных зажиганий до компьютерных клавиатур и заводских роботов до велотренажеров

Вот один очень распространенный пример, который вы можете использовать в своем компьютере прямо сейчас. В
бесщеточный двигатель постоянного тока (используемый в таких устройствах, как дисководы для жестких и гибких дисков), вы должны иметь возможность в любой момент точно определить, где находится двигатель. Датчик Холла
рядом с ротором (вращающейся частью двигателя) сможет
определить его ориентацию очень точно, измеряя изменения в
магнитное поле. Подобные датчики также можно использовать для измерения скорости.
(например, для подсчета скорости вращения колеса или двигателя автомобиля
кулачок или коленчатый вал вращается). Вы часто найдете
их в электронных спидометрах
и анемометры (измерители скорости ветра), где они могут быть использованы
аналогично герконовым переключателям.

Фото: Этот небольшой бесщеточный двигатель постоянного тока от старого дисковода для гибких дисков имеет три датчика Холла.
(обозначены красными кружками), расположенные вокруг его края, которые обнаруживают движение ротора двигателя (вращающийся постоянный магнит) над ними (не показано на этой фотографии). На датчики особо не на что смотреть, как вы можете видеть на фото крупным планом справа!

Потребовалось несколько десятилетий, чтобы революционное открытие Эдвина Холла прижилось, но теперь
используется в самых разных местах — даже в электромагнитных космических ракетных двигателях.
Не будет преувеличением сказать, что новаторская работа Холла произвела настоящий эффект!

Изображение: упаковка типичного датчика Холла. Магнитные поля могут быть очень слабыми, поэтому нам нужно, чтобы наши детекторы были как можно более чувствительными, и вот один из способов добиться этого. Сама микросхема Холла (зеленая, 17) установлена ​​на железной несущей пластине (серая, 16), зажатой между двумя формованными пластиковыми секциями (серые, 11, 12). Микросхема подключается проводами (19) к контактным выводам (синие), с помощью которых она может быть подключена к цепи. Но действительно важными частями являются два «концентратора потока» из мягкого железа (оранжевые, 15, 21), которые делают устройство намного более чувствительным. Когда вы помещаете магнит (22) рядом с датчиком, эти концентраторы позволяют магнитному потоку («плотность» магнетизма, создаваемого магнитным полем), течь по непрерывному контуру через микросхему Холла, создавая либо положительное, либо отрицательное напряжение. Если магнит скользит к другой стороне датчика, он создает противоположное напряжение. Иллюстрация из патента США 3 845 445: Модульное устройство на эффекте Холла, автор Роланд Браун и др., IBM Corporation, 29 октября., 1974 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Узнайте больше

На этом сайте

• Электричество
• Магнетизм
• Электродвигатели
• Ступичные двигатели
• Герконы

Статьи

• Графеновый магнитный датчик в сто раз более чувствительный, чем кремний от Декстера Джонсона. IEEE Spectrum, 26 июня 2015 г. Немецкие исследователи разрабатывают магнитные датчики Холла на основе графена.
• Как измерить магнитное поле? Ретт Аллен. Wired, 21 января 2014 г. Сравнение традиционных компасов с датчиками Холла в смартфоне.
• Нобелевская премия по физике 1998 года: Дробный квантовый эффект Холла: Упрощенное описание физики, за которое Хорст Штормер, Роберт Лафлин и Дэниел Цуй получили премию. Для более подробного описания попробуйте The Quantized Hall Effect by H.L. Stormer and D.C. Tsui, Science, 17 Jun 1983.

История

• [PDF] Открытие эффекта Холла Г. С. Лидстоуном, Physics Education, Volume 14, 1979. Как Холл открыл свой эффект и понял, что он означает, бросив вызов некоторым из более ранних работ Джеймса Клерка Максвелла. .

Дополнительные технические сведения

• Вертикальное устройство на эффекте Холла Р. С. Поповича, IEEE Electron Device Letters, том 5, № 9, стр. 357–358, сентябрь 1984 г. , doi: 10.1109/EDL.1984.25945.

Статьи Эдвина Холла

• О новом действии магнита на электрические токи автора
  Эдвин Х. Холл, Американский математический журнал, Vol. 2, № 3 (сентябрь 1879 г.), стр. 287–292. Оригинальная статья Холла.
• Объяснение феномена Холла Эдвином Х. Холлом,
  Наука, Том. 3, № 60 (28 марта 1884 г.), стр. 386–387. Собственное описание Холла и объяснение его оригинального эксперимента.
• Теория эффекта Холла и связанного с ним эффекта для некоторых металлов Эдвина Х. Холла, PNAS USA, Vol. 9, № 2 (15 февраля 1923 г.), стр. 41–46. Одна из более поздних работ Холла.

Книги

• Датчики на эффекте Холла: теория и приложения Эдварда Рамсдена. Newnes, 2006. Охватывает физику датчиков Холла и способы их включения в практические схемы. Включает датчики приближения, датчики тока и датчики скорости и времени. Также есть удобный глоссарий и список поставщиков.
• Приборы на эффекте Холла Р. С. Поповича. Институт физики, 2004. Несколько большая и более подробная книга, но охватывающая ту же тему со смесью теории, практических схем и повседневных приложений.
• Эффект Холла и его приложения, К. Чиен (ред.). Plenum Press, 1980/Springer, 2013. Переиздание материалов симпозиума 1979 г. в Университете Джона Хопкинса, 13 ноября 1979 г., посвященного 100-летию открытия Холла.
• Эффект Холла в металлах и сплавах, Колин Херд. Спрингер 1972/2012. Современное переиздание вступления 1970-х годов.

Практические проекты

• Светодиодное освещение, активируемое дверью, с использованием датчиков Холла: Woody1189 подключает свой шкаф к датчику Холла, поэтому он автоматически загорается, когда он открывает дверь!
• Мотор-втулка для электровелосипеда — как заменить датчик Холла: Джереми Нэш объясняет, что делает датчик Холла в бесщеточном двигателе — и как заменить датчик в случае его отказа.

Видео

• Как сделать магнитную схему определения полярности: Томас Ким показывает нам, как сделать магнитный детектор на основе датчика Холла, извлеченного из вентилятора кулера ноутбука.

Патенты

Еще несколько технических примеров детекторов Холла и их использования:

• Патент США 3,845,445A: Модульное устройство на эффекте Холла Р. Браун и др., IBM, 29 октября 1974 г. Концентрирующее модульное устройство на эффекте Холла проиллюстрировано выше.
• Патент США 3,845,445A: Устройство на элементе Холла с защитным барьером области истощения, автор Р. Попович, Siemens, 29 мая., 1990. Элемент Холла, который можно включить в интегральную схему, рассчитанную на долгий срок службы.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020.