Как выглядит датчик холла. Датчик Холла: принцип работы, виды и применение в автомобилях

Как устроен и работает датчик Холла. Какие бывают типы датчиков Холла. Где применяются датчики Холла в современных автомобилях. Как проверить и устранить неисправности датчика Холла.

Что такое эффект Холла и как он используется в датчиках

Эффект Холла был открыт в 1879 году Эдвином Холлом. Суть эффекта заключается в том, что если проводник с током поместить в магнитное поле, то на краях проводника возникает разность потенциалов. Это явление и легло в основу работы датчиков Холла.

Как работает датчик Холла?

• Через тонкую полупроводниковую пластину пропускается электрический ток
• При воздействии внешнего магнитного поля носители заряда в пластине отклоняются к краям
• На краях пластины возникает разность потенциалов (напряжение Холла)
• Величина этого напряжения пропорциональна силе магнитного поля

Таким образом, датчик Холла позволяет бесконтактно измерять магнитное поле и определять положение магнита относительно датчика. Это свойство и используется в различных автомобильных системах.

Основные типы и конструкция датчиков Холла

В зависимости от принципа работы и выходного сигнала датчики Холла делятся на несколько типов:

Аналоговые датчики Холла

Выдают аналоговый сигнал, пропорциональный силе магнитного поля. Применяются для измерения угла поворота или линейного перемещения. Основные элементы конструкции:

• Элемент Холла — полупроводниковая пластина
• Дифференциальный усилитель для усиления слабого сигнала
• Выходной каскад на транзисторе для формирования выходного сигнала

Цифровые датчики Холла

Выдают дискретный сигнал включения/выключения. Используются для определения положения и скорости вращения. В конструкцию входят:

• Элемент Холла
• Усилитель
• Триггер Шмитта для формирования четкого цифрового сигнала
• Выходной транзистор

Дифференциальные датчики

Содержат два элемента Холла и позволяют определять направление движения. Применяются в антиблокировочных системах.

Где применяются датчики Холла в современном автомобиле

Благодаря своей надежности и бесконтактному принципу работы, датчики Холла нашли широкое применение в различных автомобильных системах:

• Система зажигания — датчик положения коленвала и распредвала
• Электронная педаль газа — датчик положения педали
• Электронная дроссельная заслонка — датчик положения заслонки
• Антиблокировочная система — датчики скорости вращения колес
• Электроусилитель руля — датчик угла поворота руля
• Система круиз-контроля — датчик скорости автомобиля
• Система контроля давления в шинах
• Датчики положения в электродвигателях и актуаторах

Как видно, датчики Холла играют важную роль во многих электронных системах современного автомобиля.

Преимущества и недостатки датчиков Холла

Датчики Холла обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами датчиков:

• Бесконтактный принцип работы
• Высокая надежность и долговечность
• Нечувствительность к загрязнениям
• Работа в широком диапазоне температур
• Простота конструкции
• Низкая стоимость

К недостаткам можно отнести:

• Чувствительность к внешним магнитным полям
• Необходимость стабильного питания
• Зависимость характеристик от температуры

Однако преимущества датчиков Холла значительно перевешивают их недостатки, что и обусловило их широкое применение в автомобильной электронике.

Как проверить работоспособность датчика Холла

При возникновении неисправностей в работе систем, использующих датчики Холла, может потребоваться их проверка. Как проверить датчик Холла в автомобиле?

1. Проверьте напряжение питания датчика — обычно это 5В или 12В
2. Измерьте выходной сигнал датчика при помощи мультиметра или осциллографа
3. Для аналогового датчика: напряжение должно плавно меняться при изменении положения
4. Для цифрового датчика: сигнал должен четко переключаться между двумя уровнями
5. Проверьте сопротивление обмоток датчика — обычно 200-1000 Ом
6. Убедитесь в отсутствии обрывов и замыканий в проводке датчика

При обнаружении отклонений от нормы датчик необходимо заменить. Важно использовать только оригинальные или качественные аналоговые датчики, соответствующие спецификациям автомобиля.

Типичные неисправности датчиков Холла и их устранение

Несмотря на высокую надежность, датчики Холла могут выходить из строя. Каковы основные причины неисправностей и способы их устранения?

• Обрыв проводки — проверьте целостность проводов, при необходимости замените
• Окисление контактов — зачистите и обработайте контакты специальным составом
• Повреждение элемента Холла — замените датчик
• Нарушение герметичности — замените датчик
• Смещение датчика относительно магнита — отрегулируйте положение
• Загрязнение датчика — очистите от грязи и масла

При невозможности устранения неисправности датчик необходимо заменить. Важно помнить, что неисправность датчика Холла может приводить к серьезным нарушениям в работе систем автомобиля, поэтому рекомендуется регулярно проводить диагностику.

Перспективы развития датчиков Холла в автомобильной электронике

Датчики Холла продолжают совершенствоваться, открывая новые возможности для автомобильных систем. Каковы основные тенденции их развития?

• Повышение точности и чувствительности
• Уменьшение размеров датчиков
• Интеграция с микроконтроллерами для предварительной обработки сигналов
• Расширение диапазона рабочих температур
• Снижение энергопотребления
• Применение новых магнитных материалов

Эти улучшения позволят расширить сферу применения датчиков Холла в автомобилях, повысить точность и надежность электронных систем. В будущем датчики Холла могут найти применение в системах автономного вождения, продвинутых системах помощи водителю и других инновационных разработках.

Датчик Холла — назначение и принцип действия

На примере датчика Холла, применяемого в бесконтактной системе зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099.

Назначение датчика Холла

Датчик Холла предназначен для определения момента искрообразования в бесконтактной системе зажигания (БСЖ) автомобиля.

Принцип действия датчика Холла

Принцип действия датчика основан на эффекте Холла, когда магнитное поле проводника изменяется при прохождении в нем специального экрана с прорезями.

На практике это выглядит так: датчик Холла автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 установлен на опорной пластине трамблера и состоит из двух частей – магнита и элемента Холла с усилителем. На датчик Холла подается напряжение с коммутатора (вывод 5) через токовый красный провод. «Масса» так же с коммутатора – бело-черный провод с вывода 3. Магнит создает магнитное поле, элемент Холла принимает его, создает напряжение, которое усиливает усилитель и через зеленый импульсный провод напряжение подается на коммутатор (вывод 6).

Для изменения магнитного поля применяется экран с четырьмя прорезями, который вращается вместе с валом распределителя зажигания (трамблера) проходя между магнитом и принимающей частью датчика Холла. При прохождении в пазу датчика прорези экрана магнитное поле имеет определенную величину и соответственно датчик выдает на коммутатор электрический ток определенного напряжения (9-12 В). При прохождении в пазу датчика зубца экрана магнитное поле экранируется и не поступает на приемник датчика, при этом напряжение, поступающее на коммутатор, падает (0-0,5 В).

Устройство датчика Холла. на примере трамблера системы зажигания карбюраторного двигателя автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Соответственно коммутатор прерывает электрический ток, подающийся на катушку зажигания, магнитное поле в ней резко сжимается и, пересекая витки обмотки, производит ЭДС 22-25 кВ (ток высокого напряжения). Ток через бронепровода попадает на распределитель трамблера и далее на свечи зажигания, производя разряд, поджигающий топливную смесь.

Прохождение каждого из четырех зубцов экрана в прорези датчика соответствует такту сжатия в одном из четырех цилиндров двигателя.

Примечания и дополнения

— На эффекте Холла основан принцип действия еще нескольких автомобильных датчиков, например, датчика скорости инжекторных ВАЗ 21083, 21093, 21099.

— Подробно о неисправностях датчика Холла — «Признаки неисправности датчика Холла».

— Самостоятельно снимаем Датчик Холла — «Как своими силами снять и заменить датчик Холла?».

Еще статьи по датчикам автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Проверка датчика Холла

— Датчик указателя температуры охлаждающей жидкости автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099

— Принцип действия бесконтактной системы зажигания

— Схема «устройство датчика кислорода ЭСУД ВАЗ 21083, инжектор»

— Датчик давления масла ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Датчик уровня топлива ВАЗ 2108, 2109, 21099

Подписывайтесь на нас!

Автор MechanikОпубликовано 25. 02.201921.07.2022Рубрики Принцип действия, Система зажигания автомобиля ВАЗ 2108, 2109, 21099Метки датчик, действия, назначение, принцип, Холла 12 853 views

мир электроники — Датчик Холла

Электронные компоненты 

материалы в категории

Что такое датчик Холла и как он работает

В 1879 году Эдвин Холл открыл удивительный эффект (его впоследствии так и назвали- Эффект Холла): если в магнитное поле поместить пластину с подключенным к нему постоянным током то под воздействием магнитного поля на краях этой пластины начинают скапливаться заряды.

На рисунке выше:
1. проводник с потоком электронов от источника постоянного тока
2. Пластина-датчик
3. Магниты
4.  Магнитное поле
5. Источник тока.
Как видно на рисунке- поток электронов под воздействием магнитного поля сместился к одному краю и получилось что заряженный потенциал на этом крае пластины оказался выше чем на другом.

Открытие Эффекта Холла позволило создать датчик (его назвали Датчик Холла), который позволяет измерять магнитное поле.

Область применения Датчиков Холла

Чаще всего Датчики Холла применяют в устройствах контроля вращения: на вращающийся механизм устанавливаются магниты и при помощи датчика Холла можно следить за частотой вращения (например с целью контроля скорости вращения или регулировки).

Основное достоинство датчика Холла заключается в его гальванической развязке: он может устанавливаться в не зависимости от измеряемого устройства- было-бы магнитное поле.

Примеры практического применение датчика Холла

В автомобильных системах зажигания. 

Здесь он отслеживает частоту вращения вала распределителя для управления системой зажигания (на рисунке это элемент под названием К-97).

В радиоаппаратуре датчики Холла применялись для отслеживания частоты вращения двигателей с целью точной подстройки скорости вращения: в основном в видеомагнитофонах а также на некоторых кассетных магнитофонах высокого класса например Вега- МП122. Выглядят там датчики Холла так (расположены между катушек)

Как проверить датчик Холла

Проверка датчика Холла не очень сложная процедура: достаточно просто вспомнить о его основном свойстве: он реагирует на изменяющееся магнитное поле. То есть при изменении магнитного поля на его выходах будет меняться потенциал.

Поэтому: если речь идет о проверке датчика Холла в радиоэлектронном устройстве (видеомагнитофон или магнитофон), то достаточно просто подключиться осциллографом к выводам датчика Холла и крутануть вал электродвигателя. При исправном датчике мы увидим на выходе изменяющее напряжение.

Проверка датчика Холла на автомобиле так-же не сильно сложная процедура: все требуется лишь отвертка, вольтметр с пределом измерения 15 В или контрольная лампа на 12 Вольт.

Подключите согласно приведенной схеме вольтметр или контрольную лампу. Включите зажигание (не пуская двигатель) и медленно вращайте коленчатый вал двигателя за болт крепления шкива коленчатого вала. Напряжение должно резко меняться от 0,4 до 8 В (min). Контрольная лампа должна мигать. Если этого не происходит, датчик Холла неисправен.

Как работают датчики Холла?

Датчики Холла представляют собой магнитные датчики, которые выдают электрический сигнал, пропорциональный напряженности магнитного поля вокруг них. Затем электрический сигнал обрабатывается специальной схемой для получения требуемого выходного сигнала. Это бесконтактные датчики, что означает, что им не нужно вступать в контакт с каким-либо физическим элементом для генерации выходного сигнала, поскольку они зависят от магнитных полей. Это бесконтактное обнаружение дает им большое преимущество перед другими обычными типами датчиков физического контакта, такими как концевые выключатели. Прежде чем понять внутреннюю работу этих датчиков, нам нужно понять Эффект Холла , основной принцип работы этих датчиков.

Эффект Холла

Если у вас есть базовое представление о магнетизме и о том, как он работает, вы знаете, что протекание тока по проводу создает вокруг него магнитное поле. Чтобы лучше понять, если вы обхватите рукой провод с током так, чтобы ваш большой палец указывал в направлении тока, направления остальных ваших пальцев покажут направление магнитного поля. Это известно как закон Эрстеда.

Рисунок 1: Закон Эрстеда

Теперь, когда мы знаем об этой важной концепции магнетизма, мы можем двигаться дальше, чтобы понять, что именно представляет собой эффект Холла. Возьмем проводящую пластину и приложим к ней напряжение. Как и в любом другом проводнике, ток начнет течь от одного конца батареи к другому через проводящую пластину. Носители заряда будут течь почти по прямой линии от одного конца пластины к другому концу, генерируя ток в противоположном направлении согласно обычному течению. И, как объяснялось выше с помощью закона Эрстеда, мы знаем, что этот поток тока будет индуцировать магнитное поле вокруг нашей проводящей пластины. Направление создаваемого здесь магнитного поля показано стрелками.

Рисунок 2: Ток через пластину в отсутствие внешнего магнитного поля

Но что, если я поднесу магнит к этой пластине? Это интересная часть! Это внешнее магнитное поле будет взаимодействовать с существующим магнитным полем вокруг пластины. Это вызовет нарушение прямолинейного потока носителей заряда, отклоняя отрицательно заряженные электроны на одну сторону пластины и отклоняя положительно заряженные дырки на другую сторону проводящей пластины в зависимости от полярности внешнего магнитного поля. Сила, толкающая носители заряда к сторонам пластины, возникает из-за взаимодействия двух магнитных полей и известна как сила Лоренца.

Рисунок 3: Ток через пластину с внешним магнитным полем

Если мы измерим напряжение на сторонах, где отклонились носители заряда, мы заметим, что на ней присутствует чрезвычайно малая разность потенциалов. Генерация этого измеряемого напряжения на пластине известна как эффект Холла и представлена ​​буквой VH на изображении выше.

Работа датчиков Холла

Рисунок 4: Схема датчика Холла

На рис. 4 показаны основные компоненты внутри датчика Холла. Во-первых, есть регулятор напряжения, который доводит напряжение питания до допустимого уровня для схемы. Затем это регулируемое напряжение подается на тонкую прямоугольную полупроводниковую пластину p-типа, обычно состоящую из арсенида галлия (GaAs), антимонида индия (InSb) или арсенида индия (InAs). Эта полупроводниковая пластина известна как элемент Холла . Привлечение внешнего магнитного поля к датчику создает небольшую разность потенциалов на других концах элемента Холла, известную как Напряжение Холла . Это напряжение чрезвычайно мало, и его трудно обнаружить, обычно в микровольтах (мкВ), даже при воздействии сильных магнитных полей. Чтобы решить эту проблему, датчики на эффекте Холла состоят из дифференциального усилителя с высоким коэффициентом усиления. Сгенерированное напряжение Холла затем подается на вход усилителя, который выдает усиленное напряжение, которое изменяется в зависимости от напряженности магнитного поля. Иногда в цепи присутствует триггер Шмитта, в зависимости от типа датчика Холла.

Классификация датчиков Холла

Датчики Холла классифицируются на основе их аналогового или цифрового выхода. Выходные сигналы для аналоговых или линейных датчиков Холла снимаются непосредственно с выхода операционного усилителя. Выход в этом случае прямо пропорционален магнитному полю, проходящему через датчик. На рисунке ниже показано, как происходит увеличение выходного напряжения усилителя с увеличением магнитного поля, пока оно не достигнет пределов насыщения, наложенных на него из-за источника питания.

Рис. 5: Связь между магнитным полем и выходным напряжением

Датчик Холла с аналоговым выходом можно преобразовать в датчик с цифровым выходом, добавив схему триггера Шмитта на выходе усилителя. Триггер Шмитта сравнивает выходной сигнал усилителя с двумя предустановленными или пороговыми значениями. Если вход выше верхнего порогового значения, он выдает высокий логический уровень. Если вход ниже нижнего порогового значения, он выдает сигнал низкого логического уровня. Когда вход находится между двумя пороговыми значениями, выход сохраняет свое текущее значение. Эта характеристика триггера Шмитта позволяет получать цифровые сигналы на выходе датчика Холла, логические 0 или 1.

Рис. 6: Выход триггерной схемы Шмитта

Применение

Прочная конструкция датчиков Холла без движущихся частей делает их не требующими технического обслуживания, поскольку они не изнашиваются. Они также невосприимчивы к вибрации, пыли и воде. Это делает их отличным выбором для различных приложений, таких как:

• Бесщеточные двигатели постоянного тока для определения положения постоянных магнитов и соответствующего переключения токов.
• Датчики вращения и вала для расчета оборотов и определения направления движения.
• Определение тока токоизмерительными клещами.
• Датчик углового положения коленчатого вала для зажигания свечей зажигания в транспортных средствах.
• Обнаружение любой поверхности без контакта с ней.

• Датчик (7)

Причина и следствие: Поиск и устранение неисправностей датчиков Холла

Лампа из китового жира освещала место над кухонным столом, где Эдвин работал с тонкой прямоугольной полоской золотой фольги. Он мог видеть свое отражение в полосе, и его мысли на мгновение дрейфовали, когда он думал о том, каким усталым он выглядит. Было очень поздно, но Эдвин увлекся чем-то новым, чем-то очень новым. Эдвин Холл работал над теорией потока электронов Кельвина, которая была представлена ​​30 годами ранее, в 1849 году.. Во время работы он случайно заметил, что если через золотую полоску протекал ток и к одной стороне полоски было приложено магнитное поле, то на краях полоски регистрировалась разность электрических потенциалов. Это открытие было приписано доктору Эдвину Холлу, и теперь оно называется эффектом Холла.

Как и многие другие открытия, блестящее наблюдение доктора Холла произошло не благодаря его поиску, а благодаря обнаружению чего-то необычного и последующему действию. Эффект Холла известен уже более 100 лет, но приложения для его использования не разрабатывались до последних нескольких десятилетий. Автомобильная промышленность применила эту технологию ко многим системам, используемым в современных автомобилях, включая трансмиссию, контроль над кузовом, антипробуксовочную систему и антиблокировочную тормозную систему. Чтобы охватить эти различные системы, датчик на эффекте Холла конфигурируется несколькими различными способами: переключением, аналоговым и цифровым. Это датчики приближения; они не вступают в прямой контакт, а используют магнитное поле для активации электронной схемы.

Эффект Холла можно получить, используя такие проводники, как металлы и полупроводники, и качество эффекта зависит от материала проводника. Материал будет непосредственно воздействовать на электроны или положительные ионы, протекающие через него. В автомобильной промышленности обычно используются три типа полупроводников для изготовления элемента Холла/арсенида галлия (GaAs), антимонида индия (InSb) и арсенида индия (InAs). Наиболее распространенным из этих полупроводников является арсенид индия. Как и в эксперименте доктора Холла, важно, чтобы проводник был прямоугольным и очень тонким. Это позволяет носителям, проходящим через него, разделяться и объединяться по краям.

Теперь давайте рассмотрим принцип эффекта Холла (рис. 1 и 2 выше). Если по проводнику течет ток и магнитное поле (магнитный поток) движется по проводнику перпендикулярно потоку тока, заряженные частицы дрейфуют к краям прямоугольной полосы. Эти заряженные частицы собираются на краях поверхности. Магнитный поток воздействует на проводник силой, в результате чего напряжение (положительная сила) смещается к одному краю, а электроны (отрицательная сила) смещаются к противоположному краю. Сила, действующая на ток, называется силой Лоренца.

Пока к проводнику прикладывается магнитная сила, держатели остаются на противоположных сторонах, создавая падение напряжения на проводнике. Этот перепад напряжения является напряжением Холла. Он пропорционален протекающему через него току, напряженности магнитного поля и типу материала проводника. Если какая-либо из этих трех переменных изменится, перепад напряжения на проводнике также изменится. Вот почему элемент Холла должен иметь регулируемое напряжение, приложенное к цепи тока. Если ток регулируется и материал проводника задан, единственное, что остается изменить, — это напряженность магнитного поля. При изменении напряженности магнитного поля на 9под углом 0° к пути тока изменяется и падение напряжения на проводнике. Чем интенсивнее магнитный поток, тем больше падение напряжения на проводнике.

Генерируемое напряжение Холла представляет собой аналоговый сигнал. Этот сигнал Холла очень мал (обычно около 30 микровольт) при магнитном поле силой 1 гаусс. Из-за небольшого генерируемого напряжения сигнал Холла должен быть усилен, если устройство будет использоваться для практических приложений.

Тип усилителя, который лучше всего подходит для использования с элементом Холла, — это дифференциальный усилитель (рис. 3 на стр. 56), который усиливает только разность потенциалов между положительным и отрицательным входами. Если нет разности напряжений между положительным и отрицательным входами усилителя, выходного напряжения усилителя не будет. Однако при наличии перепада напряжения эта разность будет иметь линейное усиление. Величина усиления определяется дифференциальным усилителем, используемым в схеме.

Элемент Холла подключен непосредственно к дифференциальному усилителю, поэтому активность элемента Холла отражается усилителем. Когда магнитное поле в элементе Холла отсутствует, напряжение Холла не создается и выходное напряжение усилителя отсутствует. Когда к элементу Холла прикладывается магнитное поле, на элементе создается напряжение Холла. Дифференциальный усилитель обнаруживает этот перепад напряжения и усиливает его.

Способ использования датчика Холла определяет изменения схемы, необходимые для обеспечения надлежащего вывода на управляющее устройство. Этот выход может быть аналоговым, например датчик положения ускорения или датчик положения дроссельной заслонки, или цифровым, например датчик положения коленчатого или распределительного вала.

Давайте рассмотрим эти различные конфигурации датчика Холла. Когда элемент Холла должен использоваться для аналогового датчика, который можно использовать для шкалы температуры в системе климат-контроля или датчика положения дроссельной заслонки в системе управления силовым агрегатом, сначала необходимо изменить схему. Элемент Холла подключен к дифференциальному усилителю, а усилитель подключен к транзистору NPN (рис. 4). Магнит прикреплен к вращающемуся валу. При вращении вала магнитное поле на элементе Холла усиливается. Создаваемое напряжение Холла пропорционально напряженности магнитного поля.

Если бы PCM контролировал вал дроссельной заслонки, магнит вращался бы вместе с валом дроссельной заслонки. На холостом ходу дроссельная заслонка была бы закрыта. В этом случае напряженность магнитного поля будет низкой и создаваемое напряжение Холла будет низким. Дифференциальный усилитель будет иметь небольшую разность потенциалов, и выходной сигнал усилителя будет низким. На базу транзистора NPN будет поступать выходной сигнал усилителя.

Поскольку напряжение на базе низкое, усиление транзистора NPN также низкое. В этом случае выходное напряжение TPS будет порядка 1 вольта. Когда двигатель находится под нагрузкой, вал дроссельной заслонки вращается, открывая дроссельную заслонку. При вращении вала дросселя магнитное поле на элементе Холла усиливается. Создаваемое напряжение Холла увеличивается пропорционально напряженности магнитного поля. По мере увеличения напряжения Холла дифференциальный усилитель получает его разность потенциалов. Затем усилитель усиливает разницу между отрицательным и положительным входами. Этот увеличивающийся выходной сигнал отправляется на базу NPN-транзистора, который затем усиливает сигнал, создавая выходной сигнал датчика положения дроссельной заслонки. Этот линейный выходной сигнал пропорционален вращению вала дроссельной заслонки.

Выходной сигнал TPS отправляется в PCM, где он сообщает об угле дроссельной заслонки. Микропроцессор PCM не может напрямую считывать аналоговое напряжение, отправленное TPS. Этот сигнал необходимо преобразовать в двоичный формат — 1 и 0. Для этого используется устройство, называемое аналого-цифровым преобразователем. В большинстве случаев используется 8-битный аналого-цифровой преобразователь. Это устройство преобразует уровень напряжения в последовательность 1 и 0, которую микропроцессор может декодировать и использовать для фактического угла поворота вала дроссельной заслонки.

Если элемент Холла должен использоваться для цифрового сигнала, например, в датчике положения коленчатого или распределительного вала или датчике скорости автомобиля, сначала необходимо изменить схему. Элемент Холла подключен к дифференциальному усилителю, который подключен к триггеру Шмитта. В этой конфигурации датчик выдает цифровой сигнал включения/выключения. В большинстве автомобильных цепей датчик Холла является приемником тока или заземляет сигнальную цепь. Для этого к выходу триггера Шмитта подключается NPN-транзистор (рис. 5). Магнит расположен напротив элемента Холла. Триггерное колесо или мишень расположены таким образом, что затвор может находиться между магнитным полем и элементом Холла.

Когда заслонка не находится между магнитом и элементом Холла, магнитное поле проникает в элемент Холла, создавая напряжение Холла. Это напряжение подается на положительный и отрицательный входы дифференциального усилителя. Усилитель усиливает это дифференциальное напряжение и подает его на вход триггера Шмитта (цифровое триггерное устройство). Когда напряжение от дифференциального усилителя увеличивается, оно достигает порога включения или точки срабатывания. В этот момент триггер Шмитта меняет свое состояние, позволяя послать сигнал напряжения.

Точка срабатывания (выключения) установлена ​​на более низкое напряжение, чем точка включения. Целью этой разницы между точками включения и выключения (гистерезис) является устранение ложных срабатываний, которые могут быть вызваны незначительными отклонениями от дифференциального усилителя. Триггер Шмитта включается, и выходное напряжение подается на базу NPN-транзистора. При наличии напряжения на базе транзистора транзистор открыт.

Регулятор напряжения блока управления подает напряжение на резистор или нагрузку. Цепь резистора подключена к коллектору транзистора NPN, и когда NPN включен, ток течет в коллектор и из эмиттера на землю. В этом состоянии сигнал притягивается к земле. Поскольку резистор находится внутри блока управления, напряжение находится на плече заземления и будет падать очень близко к напряжению заземления.

При вращении спускового колеса заслонка перемещается между магнитом и элементом Холла. Поскольку спусковое колесо изготовлено из черного металла, оно притягивает магнитное поле к затвору. В этот момент в элемент Холла больше не проникает магнитное поле, и напряжение Холла не создается. Без напряжения Холла дифференциальный усилитель не имеет выхода на триггер Шмитта. В свою очередь, триггер Шмитта не имеет выхода напряжения на базу NPN-транзистора, и транзистор меняет состояние и закрывается. Затем земля снимается с нагрузки. Это создает разомкнутую цепь. В разомкнутой цепи присутствует напряжение источника. Если бы регулятор напряжения был источником 5 вольт, то напряжение в разомкнутой цепи было бы 5 вольт. При вращении затвора он выходит из пространства между магнитом и элементом Холла. Включается цепь, замыкающая заземляющую ветвь от нагрузки. Таким образом, напряжение сигнала падает очень близко к земле. Этот цикл повторяется для создания цифрового сигнала от датчика Холла с экранированным полем.

Зубчатый датчик Холла (рис. 6) представляет собой еще один тип цифрового датчика включения/выключения. Смещающий магнит помещается над элементом Холла. В этом датчике магнитное поле всегда проникает через элемент Холла и всегда присутствует напряжение Холла. Когда зубец шестерни или мишень проходит под элементом Холла, в элементе усиливается магнитное поле. По мере усиления магнитного поля напряжение Холла увеличивается. Это напряжение отправляется в схему, которая сравнивает выходное напряжение Холла без зубца с выходным напряжением зубца Холла.

Чтобы этот датчик сработал, цель должна пройти мимо элемента Холла. В положении без зубца конденсатор заряжается для хранения напряжения Холла без зубца, чтобы он мог сравнивать его с напряжением Холла с зубцом. Когда передняя кромка зуба приближается к датчику, напряжение Холла увеличивается до заданной рабочей точки. В этот момент компаратор посылает сигнал на триггерную схему. Триггер подает сигнал напряжения на NPN-транзистор и включает его. Транзистор NPN подключен к цепи резистора в блоке управления.

Одна сторона резистора подключена к регулятору напряжения, другая сторона к коллектору NPN-транзистора. Когда транзистор меняет состояние и включается, сигнальное напряжение притягивается к земле. Когда цель вращается и задняя кромка зубца проходит мимо датчика Холла, напряжение падает ниже заданной точки сброса, и компаратор подает напряжение на триггерную схему и выключает NPN-транзистор. Затем транзистор меняет состояние и размыкает цепь. Теперь в сигнальной цепи присутствует напряжение источника. Если регулятор является источником 5 вольт, напряжение сигнала теперь 5 вольт. Когда зуб проходит под датчиком Холла, цепь активируется и притягивает этот 5-вольтовый сигнал к земле. Этот цикл повторяется, чтобы создать цифровой выход датчика Холла с зубчатой ​​передачей.

Для устранения неполадок в этих цепях (см. рис. 7 и 8) необходимо измерить падение напряжения на цепи питания, заземления и сигнала. Если сигнал правильный на низком и высоком выходе, питание и заземление также будут в порядке. Если источником питания является напряжение батареи, регулятор напряжения находится внутри датчика Холла. Если питание подается от электронного модуля, регулятор напряжения находится в этом модуле. Если источник питания падает из-за падения напряжения (сопротивления) или из-за проблем с регулятором, выходной сигнал также падает. Если мощность увеличивается, выходной сигнал также увеличивается. Если напряжение земли увеличивается из-за падения напряжения (сопротивления), выходной сигнал также увеличивается.

При использовании аналогового датчика Холла при падении напряжения или обрыве цепи между датчиком Холла и модулем управления напряжение сигнала будет правильным на датчике, но неверным на модуле. Если напряжение на модуле правильное, а напряжение на сканирующем приборе неправильное, проблема может заключаться в аналого-цифровом преобразователе внутри блока управления. Всегда проверяйте питание, заземление и сигналы на модуле управления перед заменой блока.

Для устранения неполадок цифрового датчика необходим осциллограф. Следующие рекомендации помогут поставить диагноз:

•С цифровым датчиком Холла, если сигнал на датчике высокий, периодически отсутствует или полностью вышел из строя, цепь от модуля управления исправна.
•Разные блоки управления используют разные уровни напряжения сигнала; 5, 8, 9 и 12 вольт являются общими. Этот уровень напряжения сигнала должен быть в пределах 10% от целевого напряжения, иначе блок управления не обнаружит изменение состояния напряжения.
• Если сигнал низкий, периодически пропадает или полностью не работает, регулятор напряжения или цепь в блоке управления могут быть неисправны, сигнальный провод может быть разомкнут или заземлен, или датчик Холла может быть неисправен и тянет сигнал на землю.
•Если уровень напряжения датчика на массу не находится в пределах 10% от напряжения на массу автомобиля, блок управления не обнаружит изменение состояния сигнала.
• Если напряжение зависло на высоком или низком уровне, убедитесь, что цель движется.
• При выходе из строя нескольких датчиков Холла убедитесь, что цель не попадает ни в один из них.