Sensor hall: prinsip operasi, jenis, aplikasi, cara memeriksa

Untuk pengoperasian yang efisien dari semua sistem mobil modern, pabrikan melengkapi kendaraan dengan berbagai perangkat elektronik yang memiliki keunggulan lebih dibandingkan elemen mekanis.

Setiap sensor sangat penting untuk stabilitas pengoperasian berbagai komponen di mesin. Pertimbangkan fitur sensor hall: jenis apa yang ada, kerusakan utama, prinsip pengoperasian, dan di mana penerapannya.

Apa itu sensor Hall di dalam mobil

Sensor hall adalah perangkat kecil yang memiliki prinsip operasi elektromagnetik. Bahkan di mobil tua industri otomotif Soviet, sensor ini tersedia - mereka mengontrol pengoperasian mesin bensin. Jika perangkat tidak berfungsi, mesin akan kehilangan stabilitas paling baik.

Mereka digunakan untuk pengoperasian sistem pengapian, distribusi fase pada mekanisme distribusi gas, dan lain-lain. Untuk memahami malfungsi apa yang terkait dengan kerusakan sensor, Anda perlu memahami struktur dan prinsip operasinya.

Untuk apa sensor Hall di dalam mobil?

Sensor hall di dalam mobil diperlukan untuk merekam dan mengukur medan magnet di berbagai bagian mobil. Aplikasi utama HH ada pada sistem pengapian.

Perangkat memungkinkan Anda untuk menentukan parameter tertentu dengan cara non-kontak. Sensor menciptakan impuls listrik yang menuju ke sakelar atau ECU. Perangkat ini kemudian mengirim sinyal untuk menghasilkan arus untuk menciptakan percikan di lilin.

Secara singkat tentang prinsip kerja

Prinsip pengoperasian perangkat ini ditemukan pada tahun 1879 oleh fisikawan Amerika E.G. Aula. Ketika wafer semikonduktor memasuki area medan magnet magnet permanen, arus kecil dihasilkan di dalamnya.

Setelah pemutusan medan magnet, tidak ada arus yang dihasilkan. Gangguan pengaruh magnet terjadi melalui slot di layar baja, yang ditempatkan di antara magnet dan wafer semikonduktor.

Di mana lokasinya dan seperti apa bentuknya?

Efek Hall telah menemukan aplikasi di banyak sistem mobil seperti:

• Menentukan posisi poros engkol (saat piston silinder pertama berada di tengah atas langkah kompresi);
• Menentukan posisi camshaft (untuk menyinkronkan pembukaan katup dalam mekanisme distribusi gas di beberapa model mesin pembakaran internal modern);
• Pada pemutus sistem pengapian (pada distributor);
• Di tachometer.

Dalam proses rotasi poros motor, sensor bereaksi terhadap ukuran slot gigi, dari mana arus tegangan rendah dihasilkan, yang disuplai ke perangkat switching. Setelah di koil penyalaan, sinyal diubah menjadi tegangan tinggi, yang diperlukan untuk membuat percikan api di silinder. Jika sensor posisi poros engkol rusak, mesin tidak dapat dihidupkan.

Sensor serupa terletak di pemutus sistem pengapian nirkontak. Ketika dipicu, belitan kumparan penyalaan diaktifkan, yang memungkinkannya menghasilkan muatan pada belitan primer dan melepaskan dari belitan sekunder.

Foto di bawah ini menunjukkan seperti apa sensor itu dan di mana sensor itu dipasang di beberapa kendaraan.

Di distributor

Sensor poros engkol

Sensor poros bubungan

Sensor takometer

Sensor hall di motor listrik

Perangkat

Perangkat sensor hall sederhana terdiri dari:

• Magnet permanen. Ini menciptakan medan magnet yang bekerja pada semikonduktor, di mana arus tegangan rendah dibuat;
• Sirkuit magnet. Elemen ini memahami aksi medan magnet dan menghasilkan arus;
• Rotor berputar. Ini adalah pelat melengkung logam yang memiliki slot. Saat poros perangkat utama berputar, bilah rotor secara bergantian memblokir efek magnet pada batang, yang menciptakan impuls di dalamnya;
• Penutup plastik.

Jenis dan ruang lingkup

Semua sensor Hall terbagi dalam dua kategori. Kategori pertama adalah digital dan yang kedua adalah analog. Perangkat ini berhasil digunakan di berbagai industri, termasuk industri otomotif. Contoh paling sederhana dari sensor ini adalah DPKV (mengukur posisi poros engkol saat berputar).

Elemen Sensor Hall Analog

Di industri lain, perangkat serupa digunakan, misalnya, di mesin cuci (cucian ditimbang berdasarkan kecepatan putaran drum penuh). Aplikasi umum lainnya dari perangkat tersebut adalah pada keyboard komputer (magnet kecil terletak di bagian belakang tombol, dan sensor itu sendiri dipasang di bawah bahan polimer elastis).

Teknisi listrik profesional menggunakan perangkat khusus untuk pengukuran arus dalam kabel tanpa kontak, di mana sensor Hall juga dipasang, yang bereaksi terhadap kekuatan medan magnet yang dibuat oleh kabel dan memberikan nilai yang sesuai dengan kekuatan pusaran magnet. .

Dalam industri otomotif, sensor Hall diintegrasikan ke dalam berbagai sistem. Misalnya, pada kendaraan listrik, perangkat ini memantau pengisian daya baterai. Posisi poros engkol, katup throttle, kecepatan roda, dll. - semua ini dan banyak parameter lainnya ditentukan oleh sensor Hall.

Sensor Hall linier (analog)

Pada sensor semacam itu, tegangan secara langsung tergantung pada kekuatan medan magnet. Dengan kata lain, semakin dekat sensor ke medan magnet, semakin tinggi tegangan output. Jenis perangkat ini tidak memiliki pemicu Schmidt dan transistor keluaran switching. Tegangan di dalamnya diambil langsung dari penguat operasional.

Tegangan keluaran sensor efek Hall analog dapat dibangkitkan baik oleh magnet permanen maupun magnet listrik. Itu juga tergantung pada ketebalan pelat dan kekuatan arus yang mengalir melalui pelat ini.

Logika menentukan bahwa tegangan keluaran sensor dapat ditingkatkan tanpa batas dengan meningkatnya medan magnet. Sebenarnya tidak. Tegangan keluaran dari sensor akan dibatasi oleh tegangan suplai. Tegangan keluaran puncak melintasi sensor disebut tegangan saturasi. Ketika puncak ini tercapai, tidak ada gunanya terus meningkatkan kerapatan fluks magnet.

Misalnya, klem arus bekerja berdasarkan prinsip ini, dengan bantuan voltase pada konduktor diukur tanpa kontak dengan kabel itu sendiri. Sensor Linear Hall juga digunakan dalam perangkat yang mengukur kerapatan medan magnet. Perangkat semacam itu aman digunakan, karena tidak memerlukan kontak langsung dengan elemen konduktif.

Contoh penggunaan elemen analog

Gambar di bawah menunjukkan rangkaian sederhana dari sensor yang mengukur kekuatan arus dan bekerja berdasarkan prinsip efek Hall.

Sebuah konduktor; B - cincin magnet terbuka; – sensor Hall analog; D - penguat sinyal

Sensor arus seperti itu bekerja dengan sangat sederhana. Ketika arus diterapkan ke konduktor, medan magnet dibuat di sekitarnya. Sensor menangkap polaritas bidang ini dan kepadatannya. Selanjutnya, tegangan yang sesuai dengan nilai ini terbentuk di sensor, yang disuplai ke amplifier dan kemudian ke indikator.

Sensor Aula Digital

Perangkat analog dipicu tergantung pada kekuatan medan magnet. Semakin tinggi, semakin banyak tegangan di sensor. Sejak diperkenalkannya elektronik ke berbagai perangkat kontrol, sensor hall telah memperoleh elemen logis.

Elemen Sensor Hall Digital

Perangkat mendeteksi keberadaan medan magnet, atau tidak mendeteksinya. Dalam kasus pertama, itu akan menjadi unit logis, dan sinyal dikirim ke aktuator atau unit kontrol. Dalam kasus kedua (bahkan dengan medan magnet yang besar, tetapi tidak mencapai ambang batas), perangkat tidak merekam apa pun, yang disebut nol logis.

Pada gilirannya, perangkat digital adalah jenis unipolar dan bipolar. Mari kita pertimbangkan secara singkat apa perbedaan mereka.

Unipolar

Adapun opsi unipolar, mereka dipicu ketika medan magnet hanya satu polaritas muncul. Jika Anda membawa magnet dengan polaritas berlawanan ke sensor, perangkat tidak akan bereaksi sama sekali. Penonaktifan perangkat terjadi ketika kekuatan medan magnet berkurang atau hilang sama sekali.

Unit pengukuran yang diperlukan dikeluarkan oleh perangkat pada saat kekuatan medan magnet maksimum. Sampai ambang batas ini tercapai, perangkat akan menunjukkan nilai 0. Jika induksi medan magnet kecil, perangkat tidak dapat memperbaikinya, oleh karena itu menunjukkan nilai nol. Faktor lain yang mempengaruhi keakuratan pengukuran oleh perangkat adalah jaraknya dari medan magnet.

Bipolar

Dalam kasus modifikasi bipolar, perangkat diaktifkan ketika elektromagnet menciptakan kutub tertentu, dan dinonaktifkan ketika kutub yang berlawanan diterapkan. Jika magnet dilepas saat sensor menyala, perangkat tidak akan mati.

Penunjukan HH di sistem pengapian mobil

Sensor hall digunakan dalam sistem pengapian non-kontak. Di dalamnya, elemen ini dipasang sebagai pengganti penggeser pemutus, yang mematikan belitan utama koil pengapian. Gambar di bawah menunjukkan contoh sensor Hall, yang digunakan pada mobil keluarga VAZ.

A - Sensor aula; B - magnet permanen; Dengan pelat yang menutupi efek bebas magnet

Dalam sistem pengapian yang lebih modern, sensor Hall hanya digunakan untuk menentukan posisi poros engkol. Sensor seperti itu disebut sensor posisi poros engkol. Prinsip operasinya identik dengan sensor Hall klasik.

Hanya untuk gangguan belitan primer dan distribusi pulsa tegangan tinggi sudah menjadi tanggung jawab unit kontrol elektronik, yang diprogram untuk karakteristik mesin. ECU mampu beradaptasi dengan mode operasi unit daya yang berbeda dengan mengubah waktu pengapian (dalam sistem kontak dan non-kontak model lama, fungsi ini ditugaskan ke pengatur vakum).

Pengapian dengan sensor Hall

Dalam sistem pengapian tanpa kontak model lama (sistem on-board mobil semacam itu tidak dilengkapi dengan unit kontrol elektronik), sensor bekerja dalam urutan berikut:

1. Poros distributor berputar (terhubung ke camshaft).
2. Sebuah pelat yang dipasang pada poros terletak di antara sensor Hall dan magnet.
3. Piring memiliki slot.
4. Ketika pelat berputar dan ruang kosong terbentuk di antara magnet, tegangan dihasilkan di sensor karena pengaruh medan magnet.
5. Tegangan keluaran disuplai ke sakelar, yang menyediakan peralihan antara belitan koil pengapian.
6. Setelah belitan primer dimatikan, pulsa tegangan tinggi dihasilkan di belitan sekunder, yang memasuki distributor (distributor) dan menuju ke busi tertentu.

Meskipun skema operasinya sederhana, sistem pengapian tanpa kontak harus disetel dengan sempurna sehingga percikan muncul di setiap lilin pada waktu yang tepat. Jika tidak, motor akan berjalan tidak stabil atau tidak dapat dihidupkan sama sekali.

Manfaat Sensor Balai Otomotif

Dengan diperkenalkannya elemen elektronik, terutama dalam sistem yang memerlukan penyetelan yang baik, para insinyur telah mampu membuat sistem lebih stabil dibandingkan dengan sistem yang dikendalikan oleh mekanik. Contohnya adalah sistem pengapian tanpa kontak.

Sensor efek Hall memiliki beberapa keunggulan penting:

1. Ini kompak;
2. Itu dapat dipasang secara mutlak di bagian mana pun dari mobil, dan dalam beberapa kasus bahkan langsung di mekanisme itu sendiri (misalnya, di distributor);
3. Tidak ada elemen mekanis di dalamnya, sehingga kontaknya tidak terbakar, seperti, misalnya, pada pemutus sistem kontak kontak;
4. Pulsa elektronik merespons jauh lebih efektif terhadap perubahan medan magnet, terlepas dari kecepatan rotasi poros;
5. Selain keandalan, perangkat ini menyediakan sinyal listrik yang stabil dalam berbagai mode pengoperasian motor.

Tetapi perangkat ini juga memiliki kelemahan signifikan:

• Musuh terbesar dari setiap perangkat elektromagnetik adalah gangguan. Ada banyak dari mereka di mesin apa pun;
• Dibandingkan dengan sensor elektromagnetik konvensional, perangkat ini akan jauh lebih mahal;
• Kinerjanya dipengaruhi oleh jenis sirkuit listrik.

Aplikasi sensor aula

Seperti yang kami katakan, perangkat prinsip Hall digunakan tidak hanya di mobil. Berikut adalah beberapa industri di mana sensor efek Hall dimungkinkan atau diperlukan.

Aplikasi sensor linier

Sensor tipe linier ditemukan di:

• Perangkat yang menentukan kekuatan arus dengan cara non-kontak;
• Takometer;
• Sensor tingkat getaran;
• sensor feromagnet;
• Sensor yang menentukan sudut rotasi;
• Potensiometer non-kontak;
• motor tanpa sikat DC;
• Sensor aliran zat yang berfungsi;
• Detektor yang menentukan posisi mekanisme kerja.

Aplikasi sensor digital

Adapun model digital, mereka digunakan dalam:

• Sensor yang menentukan frekuensi rotasi;
• Perangkat sinkronisasi;
• Sensor sistem pengapian di dalam mobil;
• Sensor posisi elemen mekanisme kerja;
• Penghitung pulsa;
• Sensor yang menentukan posisi katup;
• Perangkat pengunci pintu;
• Pengukur konsumsi zat kerja;
• Sensor jarak;
• Relai tanpa kontak;
• Pada beberapa model printer, sebagai sensor yang mendeteksi keberadaan atau posisi kertas.

Kerusakan apa yang mungkin terjadi?

Berikut adalah tabel kerusakan sensor ruang utama dan manifestasi visualnya:

Malfungsi:	Bagaimana itu terwujud:
Sensor lebih sering dipicu daripada poros engkol melalui siklus penuh	Konsumsi bahan bakar meningkat (sementara sistem lain, seperti bahan bakar, bekerja dengan baik)
Perangkat dipicu sekali atau dimatikan sepenuhnya secara berkala	Saat mobil melaju, mesin bisa mati, mobil tersentak, tenaga mesin turun, tidak mungkin mempercepat mobil lebih cepat dari 60 km / jam.
Kerusakan sensor hall	Pada beberapa mobil asing generasi terbaru, tuas persnelingnya diblokir
Sensor posisi poros engkol rusak	Motor tidak dapat dihidupkan
Kesalahan dalam suatu sistem kelistrikan dimana sensor hall merupakan elemen utamanya	Di dasbor, lampu kesalahan sistem diagnosis mandiri unit tertentu, misalnya, mesin pada kecepatan diam, menyala, tetapi menghilang saat mesin menambah kecepatan.

Seringkali sensor itu sendiri dapat diservis, tetapi terasa seperti rusak. Berikut alasannya:

• Kotoran di sensor;
• Kabel rusak (satu atau lebih);
• Kelembaban masuk ke kontak;
• Hubungan pendek (karena kelembaban atau kerusakan pada isolasi, kabel sinyal korsleting ke ground);
• Pelanggaran isolasi kabel atau layar;
• Sensor tidak terhubung dengan benar (polaritas dibalik);
• Masalah dengan kabel tegangan tinggi;
• Pelanggaran unit kontrol otomatis;
• Jarak antara elemen sensor dan bagian yang dikendalikan tidak disetel dengan benar.

Pemeriksaan sensor

Untuk memastikan bahwa sensor rusak, pemeriksaan harus dilakukan sebelum memasangnya kembali. Cara termudah untuk mendiagnosis masalah - apakah masalahnya benar-benar ada di sensor - adalah dengan menjalankan diagnostik di osiloskop. Perangkat tidak hanya mendeteksi kerusakan, tetapi juga menunjukkan kerusakan perangkat yang akan segera terjadi.

Karena tidak semua pengendara memiliki kesempatan untuk melakukan prosedur seperti itu, ada cara yang lebih terjangkau untuk mendiagnosis sensor.

Diagnostik dengan multimeter

Pertama, multimeter diatur ke mode pengukuran arus DC (sakelar untuk 20V). Prosedurnya dilakukan dengan urutan sebagai berikut:

• Kabel lapis baja terputus dari distributor. Itu terhubung ke massa sehingga, sebagai hasil diagnosis, Anda tidak secara tidak sengaja menyalakan mobil;
• Pengapian diaktifkan (kunci diputar sepenuhnya, tetapi jangan menghidupkan mesin);
• Konektor dilepas dari distributor;
• Kontak negatif multimeter terhubung ke massa mobil (bodi);
• Konektor sensor memiliki tiga pin. Kontak positif multimeter terhubung ke masing-masing secara terpisah. Kontak pertama harus menunjukkan nilai 11,37V (atau hingga 12V), kontak kedua juga harus ditampilkan di wilayah 12V, dan yang ketiga harus 0.

Selanjutnya, sensor diperiksa dalam operasi. Untuk melakukan ini, Anda perlu melakukan hal berikut:

• Dari sisi masuk kawat, pin logam (misalnya, paku kecil) dimasukkan ke dalam konektor agar tidak saling bersentuhan. Satu dimasukkan ke kontak tengah, dan yang lainnya ke kabel negatif (biasanya putih);
• Konektor meluncur di atas sensor;
• Pengapian menyala (tapi kami tidak menyalakan mesin);
• Kami memperbaiki kontak minus penguji pada minus (kabel putih), dan kontak plus ke pin pusat. Sensor yang bekerja akan memberikan pembacaan sekitar 11,2V;
• Sekarang asisten harus mengengkol crankshaft dengan starter beberapa kali. Pembacaan multimeter akan berfluktuasi. Perhatikan nilai minimum dan maksimum. Bilah bawah tidak boleh melebihi 0,4V, dan bilah atas tidak boleh di bawah 9V. Dalam hal ini, sensor dianggap dapat digunakan.

Tes resistensi

Untuk mengukur resistansi, Anda membutuhkan resistor (1 kΩ), lampu dioda, dan kabel. Sebuah resistor disolder ke kaki bola lampu, dan kabel dihubungkan dengannya. Kabel kedua dipasang ke kaki kedua bola lampu.

Pemeriksaan dilakukan dengan urutan berikut:

• Lepaskan penutup distributor, lepaskan blok dan kontak distributor itu sendiri;
• Penguji terhubung ke terminal 1 dan 3. Setelah mengaktifkan kunci kontak, layar harus menunjukkan nilai dalam kisaran 10-12 volt;
• Dengan cara yang sama, bola lampu dengan resistor dihubungkan ke distributor. Jika polaritasnya benar, kontrol akan menyala;
• Setelah itu, kabel dari terminal ketiga dihubungkan ke terminal kedua. Kemudian asisten menyalakan mesin dengan bantuan starter;
• Lampu yang berkedip menandakan sensor bekerja. Jika tidak, itu harus diganti.

Membuat Simulated Hall Controller

Metode ini memungkinkan Anda untuk mendiagnosis sensor hall jika tidak ada percikan api. Strip dengan kontak terputus dari distributor. Pengapian diaktifkan. Kabel kecil menghubungkan kontak keluaran sensor satu sama lain. Ini adalah sejenis simulator sensor hall yang menciptakan impuls. Jika, pada saat yang sama, percikan api terbentuk pada kabel pusat, maka sensor rusak dan perlu diganti.

Penyelesaian masalah

Jika ada keinginan untuk memperbaiki sensor hall dengan tangan Anda sendiri, pertama-tama Anda perlu membeli apa yang disebut komponen logis. Itu bisa dipilih sesuai dengan model dan jenis sensor.

Perbaikan itu sendiri dilakukan sebagai berikut:

• Sebuah lubang dibuat di tengah tubuh dengan bor;
• Dengan pisau klerikal, kabel komponen lama dipotong, setelah itu alur dipasang untuk kabel baru yang akan dihubungkan ke sirkuit;
• Komponen baru dimasukkan ke dalam rumahan dan dihubungkan ke pin lama. Anda dapat memeriksa kebenaran koneksi menggunakan lampu dioda kontrol dengan resistor pada satu kontak. Tanpa pengaruh magnet, cahayanya akan padam. Jika ini tidak terjadi, maka Anda perlu mengubah polaritasnya;
• Kontak baru harus disolder ke blok perangkat;
• Untuk memastikan bahwa pekerjaan dilakukan dengan benar, Anda harus mendiagnosis sensor baru menggunakan metode di atas;
• Akhirnya, rumah harus disegel. Untuk melakukan ini, lebih baik menggunakan lem tahan panas, karena perangkat sering terkena suhu tinggi;
• Pengontrol dipasang dalam urutan terbalik.

Bagaimana cara mengganti sensor dengan tangan Anda sendiri?

Tidak semua penggemar mobil punya waktu untuk memperbaiki sensor secara manual. Lebih mudah bagi mereka untuk membeli yang baru dan menginstalnya daripada yang lama. Prosedur ini dilakukan sebagai berikut:

• Pertama-tama, Anda perlu melepas terminal dari baterai;
• Distributor dilepas, blok dengan kabel terputus;
• Penutup distributor dilepas;
• Sebelum membongkar perangkat sepenuhnya, penting untuk mengingat bagaimana letak katup itu sendiri. Perlu untuk menggabungkan tanda waktu dan poros engkol;
• Poros distributor dilepas;
• Sensor aula itu sendiri terputus;
• Yang baru dipasang di tempat sensor lama;
• Blok dirakit dalam urutan terbalik.

Sensor generasi terbaru memiliki masa pakai yang lama, sehingga sering tidak perlu mengganti perangkat. Saat memperbaiki sistem pengapian, Anda juga harus memperhatikan alat pelacak ini.

Video tentang topik

Sebagai kesimpulan, ikhtisar terperinci tentang perangkat dan prinsip pengoperasian sensor Hall di dalam mobil:

Apa itu SENSOR HALL. Bagaimana cara kerjanya dan bagaimana pengaturannya

Pertanyaan dan Jawaban:

Apa itu Sensor Hall? Ini adalah perangkat yang bereaksi terhadap munculnya atau tidak adanya medan magnet. Sensor optik memiliki prinsip operasi yang serupa, yang bereaksi terhadap dampak berkas cahaya pada fotosel.

Di mana sensor hall digunakan? Pada mobil, sensor ini digunakan untuk mendeteksi kecepatan roda atau poros tertentu. Juga, sensor ini dipasang di sistem-sistem di mana penting untuk menentukan posisi poros tertentu untuk sinkronisasi sistem yang berbeda. Contohnya adalah sensor poros engkol dan poros bubungan.

Bagaimana cara memeriksa sensor Hall? Ada beberapa cara untuk memeriksa sensor. Misalnya, ketika ada daya dalam sistem pengapian dan busi tidak mengeluarkan percikan, pada mesin dengan distributor nirsentuh, penutup distributor dilepas dan blok busi dilepas. Kemudian kunci kontak mobil dihidupkan dan kontak 2 dan 3. Kabel tegangan tinggi harus disimpan di dekat tanah. Pada saat ini, percikan akan muncul. Jika ada percikan api, tetapi tidak ada percikan api saat sensor terhubung, maka harus diganti. Cara kedua adalah dengan mengukur tegangan keluaran sensor. Dalam kondisi baik, indikator ini harus dalam kisaran 0.4 hingga 11V. Metode ketiga adalah menempatkan analog kerja yang dikenal sebagai ganti sensor lama. Jika sistem bekerja, maka masalahnya ada di sensor.