霍尔传感器：工作原理，类型，应用，如何检查

为了使现代汽车的所有系统高效运行，制造商为汽车配备了多种电子设备，这些电子设备比机械元件更具优势。

每个传感器对于机器中各个组件的操作稳定性至关重要。 考虑霍尔传感器的特征：有哪些类型，主要故障，工作原理以及在何处使用。

什么是汽车中的霍尔传感器

霍尔传感器是具有电磁操作原理的小型设备。 即使在苏联汽车工业的旧车中，也可以使用这些传感器-它们控制汽油发动机的运行。 如果设备发生故障，则发动机最多会失去稳定性。

它们用于点火系统的操作，气体分配机构中的相分配等。 要了解与传感器故障相关的故障，您需要了解其结构和工作原理。

汽车中的霍尔传感器有什么作用？

需要汽车中的霍尔传感器来记录和测量汽车不同部分的磁场。 HH的主要应用是在点火系统中。

该设备允许您以非接触方式确定特定参数。 传感器会产生电脉冲，该电脉冲会到达开关或ECU。 这些设备然后发送信号以产生电流，从而在蜡烛中产生火花。

简要介绍工作原理

该装置的工作原理是1879年由美国物理学家E.G. 大厅。 当半导体晶片进入永久磁铁的磁场区域时，会在其中产生小电流。

磁场终止后，不再产生电流。 磁铁影响的中断是通过钢筛板上的狭缝发生的，该狭缝位于磁铁和半导体晶圆之间。

它在哪里，看起来像什么？

霍尔效应已在许多汽车系统中得到应用，例如：

• 确定曲轴的位置（当第一个气缸的活塞位于压缩冲程的上止点时）；
• 确定凸轮轴的位置（以同步某些现代内燃机模型中的气体分配机构中的气门打开）；
• 在点火系统断路器中（在分配器上）；
• 在转速表中。

在电动机轴的旋转过程中，传感器对齿槽的尺寸做出反应，从中产生低压电流，该低压电流被提供给开关装置。 一旦进入点火线圈，信号就会转换为高压，这是在气缸中产生火花所必需的。 如果曲轴位置传感器损坏，则无法启动发动机。

类似的传感器位于非接触式点火系统的断路器中。 触发时，点火线圈的绕组会切换，从而使其在初级绕组上产生电荷，并从次级绕组放电。

下图显示了传感器的外观以及在某些车辆中的安装位置。

在分销商

曲轴传感器

凸轮轴传感器

转速表传感器

电动机中的霍尔传感器

设备

一个简单的霍尔传感器设备包括：

• 永磁体。 它产生作用在半导体上的磁场，在其中产生低压电流。
• 磁路。 该元件感知磁场的作用并产生电流。
• 旋转转子。 它是带有槽的金属弯曲板。 当主设备的轴旋转时，转子叶片会交替阻止磁体对杆的作用，从而在杆内部产生脉冲。
• 塑料外壳。

类型和范围

所有霍尔传感器都分为两类。 第一类是数字，第二类是模拟。 这些设备已成功应用于各个行业，包括汽车行业。 这种传感器最简单的例子是 DPKV（测量曲轴旋转时的位置）。

模拟霍尔传感器元件

在其他行业，类似的设备也被用于洗衣机（根据满桶的旋转速度对衣物进行称重）。 此类设备的另一个常见应用是计算机键盘（小磁铁位于按键背面，传感器本身安装在弹性聚合物材料下）。

专业电工在非接触式测量电缆中的电流强度时，使用一种特殊设备，其中还安装了霍尔传感器，该设备对电线产生的磁场强度做出反应，并给出与电流强度相对应的值磁旋涡。

在汽车行业，霍尔传感器被集成到各种系统中。 例如，在电动汽车中，这些设备会监控电池电量。 曲轴位置、节气门、轮速等。 - 所有这些和许多其他参数都由霍尔传感器确定。

线性（模拟）霍尔传感器

在这种传感器中，电压直接取决于磁场的强度。 换句话说，传感器离磁场越近，输出电压就越高。 这些类型的设备没有施密特触发器和开关输出晶体管。 它们中的电压直接取自运算放大器。

模拟霍尔效应传感器的输出电压可以由永磁体或电磁体产生。 它还取决于板的厚度和流过该板的电流强度。

逻辑表明传感器的输出电压可以随着磁场的增加而无限增加。 实际上并非如此。 传感器的输出电压将受到电源电压的限制。 传感器两端的峰值输出电压称为饱和电压。 当达到这个峰值时，继续增加磁通密度是没有意义的。

例如，电流钳就是根据这个原理工作的，借助它可以在不接触导线本身的情况下测量导体中的电压。 线性霍尔传感器也用于测量磁场密度的设备。 这种装置使用安全，因为它们不需要与导电元件直接接触。

使用模拟元素的示例

下图显示了一个传感器的简单电路，它测量电流强度并根据霍尔效应原理工作。

A——导体； B——开磁环； С——模拟霍尔传感器； D——信号放大器

这种电流传感器的工作非常简单。 当电流施加到导体上时，会在其周围产生磁场。 传感器捕获该场的极性及其密度。 此外，在传感器中形成与该值对应的电压，将其提供给放大器，然后提供给指示器。

数字霍尔传感器

根据磁场强度触发模拟设备。 它越高，传感器中的电压就越大。 自从将电子设备引入各种控制设备以来，霍尔传感器已经获得了逻辑元素。

数字霍尔传感器元件

该设备要么检测到磁场的存在，要么没有检测到它。 在第一种情况下，它将是一个逻辑单元，并向执行器或控制单元发送信号。 在第二种情况下（即使有很大但未达到极限阈值的磁场），设备不会记录任何内容，这称为逻辑零。

反过来，数字设备又分为单极型和双极型。 让我们简要地考虑一下它们的区别是什么。

单极

至于单极变体，当只有一种极性的磁场出现时，它们就会被触发。 如果您将极性相反的磁铁带到传感器​​上，则设备根本不会反应。 当磁场强度降低或完全消失时，设备将被停用。

所需的测量单位在磁场强度最大时由设备发出。 在达到该阈值之前，设备将显示值 0。如果磁场感应很小，则设备无法修复它，因此，它显示零值。 影响设备测量精度的另一个因素是它与磁场的距离。

双极

在双极修改的情况下，当电磁体产生特定极时，该设备被激活，并在施加相反极时被停用。 如果在传感器开启时移除磁铁，设备将不会关闭。

在汽车点火系统中任命 HH

霍尔传感器用于非接触式点火系统。 在它们中，安装了该元件而不是断路器滑块，后者会关闭点火线圈的初级绕组。 下图显示了用于 VAZ 系列汽车的霍尔传感器示例。

A——霍尔传感器； B——永磁体； 带有覆盖磁铁自由效果的板

在更现代的点火系统中，霍尔传感器仅用于确定曲轴的位置。 这种传感器称为曲轴位置传感器。 其工作原理与经典霍尔传感器相同。

仅用于初级绕组的中断和高压脉冲的分配已经是电子控制单元的责任，该电子控制单元针对发动机的特性进行了编程。 ECU能够通过改变点火正时来适应动力单元的不同运行模式（在旧型号的接触式和非接触式系统中，该功能被分配给真空调节器）。

霍尔传感器点火

在旧型号的非接触式点火系统中（这种汽车的车载系统未配备电子控制单元），传感器按以下顺序工作：

1. 分配器轴旋转（连接到凸轮轴）。
2. 固定在轴上的一块板位于霍尔传感器和磁铁之间。
3. 盘子有槽。
4. 当板旋转时，磁铁之间形成自由空间，由于磁场的影响，传感器中会产生电压。
5. 输出电压提供给开关，该开关提供点火线圈绕组之间的切换。
6. 初级绕组关断后，在次级绕组中产生高压脉冲，进入分配器（distributor），到达特定的火花塞。

尽管操作方案很简单，但非接触式点火系统必须经过完美调整，以便在正确的时间在每支蜡烛中出现火花。 否则，电机将运行不稳定或根本无法启动。

汽车霍尔传感器的优势

随着电子元件的引入，特别是在需要微调的系统中，工程师已经能够使系统与由机械控制的对应系统相比更加稳定。 这方面的一个例子是非接触式点火系统。

霍尔效应传感器具有几个重要优点：

1. 它很紧凑；
2. 它可以绝对安装在汽车的任何部分，在某些情况下甚至可以直接安装在机构本身中（例如，在分配器中）；
3. 它没有机械元件，因此它的触点不会燃烧，例如在接触点火系统断路器中；
4. 无论轴的旋转速度如何，电子脉冲都能更有效地响应磁场的变化；
5. 除了可靠性之外，该设备还可以在电机的不同运行模式下提供稳定的电信号。

但是这个设备也有明显的缺点：

• 任何电磁设备的最大敌人是干扰。 任何引擎中都有很多。
• 与传统的电磁传感器相比，该设备会贵得多；
• 其性能受电路类型的影响。

霍尔传感器应用

正如我们所说，霍尔原理器件不仅用于汽车。 以下是一些可能或需要霍尔效应传感器的行业。

线性传感器应用

线性传感器见于：

• 以非接触方式确定电流强度的设备；
• 转速计；
• 振动水平传感器；
• 铁磁传感器；
• 确定旋转角度的传感器；
• 非接触式电位器；
• 直流无刷电机；
• 工质流量传感器；
• 确定工作机构位置的探测器。

数字传感器的应用

至于数字模型，它们用于：

• 决定旋转频率的传感器；
• 同步装置；
• 车内点火系统传感器；
• 工作机构元件的位置传感器；
• 脉冲计数器；
• 确定阀门位置的传感器；
• 门锁装置；
• 工质消耗计；
• 接近传感器；
• 非接触式继电器；
• 在某些型号的打印机中，作为检测纸张存在或位置的传感器。

会有什么故障？

这是主霍尔传感器故障及其视觉表现的表格：

故障：	它如何体现：
传感器的触发频率比曲轴的整个周期高	燃油消耗增加（在其他系统（例如燃油）正常运行时）
设备触发一次或定期完全关闭	在汽车行驶过程中，发动机可能失速，汽车会突然抽动，发动机功率会下降，不可能以超过60 km / h的速度加速汽车。
霍尔传感器故障	在最新一代的某些外国汽车中，变速杆被挡住了
曲轴位置传感器损坏	电机无法启动
霍尔传感器为主要元件的电气系统中的错误	在仪表板上，特定单元（例如，怠速时的发动机）的自我诊断系统的错误指示灯亮起，但在发动机加速时消失。

传感器本身经常会出现故障，但感觉好像是故障。 原因如下：

• 传感器上的污垢；
• 断线（一个或多个）；
• 接触处有水分；
• 短路（由于潮湿或绝缘损坏，信号线接地）；
• 违反电缆绝缘层或屏蔽层；
• 传感器未正确连接（极性接反）；
• 高压线问题；
• 违反自动控制单元；
• 传感器元件和受控部件之间的距离设置不正确。

传感器检查

为确保传感器有故障，必须在更换传感器之前进行检查。 诊断问题的最简单方法（如果问题确实出在传感器上）是在示波器上运行诊断程序。 该设备不仅可以检测故障，还可以指示设备即将发生故障。

由于并非每个驾驶者都有机会执行这样的过程，因此有更多负担得起的方法来诊断传感器。

用万用表诊断

首先，将万用表设置为直流电流测量模式（20V开关）。 该过程按以下顺序执行：

• 铠装线与分配器断开连接。 它与质量块相连，因此，作为诊断的结果，您不会意外启动汽车；
• 点火开关被激活（钥匙一直旋转，但不要启动发动机）；
• 连接器已从分配器上卸下；
• 万用表的负极接触到汽车（车身）的质量；
• 传感器连接器具有三个针脚。 万用表的正极触点分别连接到它们的每一个。 第一个触点应显示11,37V（或最高12V）的值，第二个触点也应显示在12V的区域，第三个触点应显示为-0。

接下来，检查传感器的工作状态。 为此，您需要执行以下操作：

• 从电线入口的侧面，将金属针（例如，小钉子）插入连接器，以使它们彼此不接触。 一个插入中心触点，另一个-负极线（通常为白色）；
• 连接器在传感器上滑动；
• 点火开关打开（但我们不启动发动机）；
• 我们将测试仪的负极触点固定在负极（白线）上，并将正极触点固定在中心引脚上。 工作传感器的读数约为11,2V；
• 现在，助手必须用启动器摇几次曲轴。 万用表读数将波动。 注意最小值和最大值。 下部的条不应超过0,4V，上部的条不应低于9V。 在这种情况下，可以认为传感器是可维修的。

电阻测试

要测量电阻，您将需要一个电阻（1kΩ），一个二极管灯和电线。 电阻器焊接到灯泡的脚上，并连接有电线。 第二根电线固定在灯泡的第二根腿上。

按以下顺序执行检查：

• 拆下分配器盖，断开分配器本身的模块和触点；
• 测试仪连接到端子1和3。激活点火开关后，显示屏应显示10-12伏范围内的值；否则，显示值将变为XNUMX。
• 同样，带有电阻的灯泡连接到分配器。 如果极性正确，控制器将亮起；否则，指示灯将亮起。
• 之后，将来自第三个端子的导线连接到第二个端子。 然后助手在启动器的帮助下转动电动机。
• 指示灯闪烁表示传感器正在工作。 否则，必须更换它。

创建一个模拟霍尔控制器

此方法使您可以在没有火花的情况下诊断霍尔传感器。 带触点的条带与分配器断开连接。 点火开关被激活。 一根细电线将传感器的输出触点相互连接。 这是一种产生脉冲的霍尔传感器模拟器。 如果同时在中央电缆上形成火花，则传感器故障，需要更换。

疑难解答

如果要用自己的双手修理霍尔传感器，则首先需要购买一个所谓的逻辑组件。 您可以根据传感器的型号和类型进行选择。

修复本身如下进行：

• 用钻头在主体中心开一个孔；
• 用裁刀将旧元件的导线切开，然后在凹槽中放置新导线，以将新导线连接到电路上。
• 新组件插入外壳并连接到旧引脚。 您可以使用带有一个电阻器的控制二极管灯检查连接的正确性。 没有磁铁的影响，光应该熄灭。 如果没有发生，那么您需要更改极性；否则，您需要更改极性。
• 必须将新触点焊接到设备模块上。
• 为了确保工作正确完成，您应该使用上述方法诊断新传感器；
• 最后，必须将外壳密封。 为此，最好使用耐热胶水，因为设备经常暴露在高温下。
• 控制器以相反的顺序组装。

如何用自己的双手更换传感器？

并非每个汽车爱好者都有时间手动修复传感器。 对于他们来说，购买新的并安装它比旧的更容易。 此过程执行如下：

• 首先，您需要从电池上卸下端子；
• 取下分配器，断开带有电线的模块；
• 分配器的盖子已卸下；
• 在完全拆卸设备之前，请务必记住阀门本身的位置。 必须将正时标记和曲轴结合在一起；
• 分配器轴已卸下；
• 霍尔传感器本身已断开连接；
• 安装了一个新传感器来代替旧传感器。
• 块以相反的顺序组装。

最新一代的传感器使用寿命长，因此不需要频繁更换设备。 维修点火系统时，还必须注意此跟踪装置。

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总之，该设备的详细概述和霍尔传感器在汽车中的工作原理：

什么是霍尔传感器。 它是如何工作的以及如何安排的

问题与解答：

什么是霍尔传感器？ 这是一种对磁场的出现或不存在作出反应的装置。 光学传感器具有类似的工作原理，可对光束对光电池的影响做出反应。

霍尔传感器用在什么地方？ 在汽车中，该传感器用于检测车轮或特定轴的速度。 此外，该传感器安装在那些需要确定特定轴的位置以实现不同系统同步的系统中。 曲轴和凸轮轴传感器就是一个例子。

如何检查霍尔传感器？ 有几种方法可以检查传感器。 例如，当点火系统有电且火花塞不发出火花时，在配备非接触式分电器的机器上，拆下分电器盖并拆下塞块。 接下来，打开汽车的点火开关，触点2和3闭合，高压线一定要靠近地面。 此刻，应有火花出现。 如果有火花，但连接传感器时没有火花，则必须更换。 第二种方法是测量传感器的输出电压。 在良好的情况下，该指标应在 0.4 至 11V 的范围内。 第三种方法是放置一个已知的工作模拟而不是旧传感器。 如果系统正常工作，则问题出在传感器上。