חיישן אולם: עקרון פעולה, סוגים, יישום, כיצד לבדוק

להפעלה יעילה של כל המערכות של מכונית מודרנית, יצרנים מציידים את הרכב במגוון מכשירים אלקטרוניים בעלי יתרונות רבים יותר על פני אלמנטים מכניים.

לכל חיישן חשיבות רבה ליציבות פעולתם של רכיבים שונים במכונה. שקול את התכונות של חיישן האולם: אילו סוגים יש, התקלות העיקריות, עקרון הפעולה והיכן הוא מיושם.

מהו חיישן הול במכונית

חיישן אולם הוא מכשיר קטן בעל עקרון פעולה אלקטרומגנטי. אפילו במכוניות ישנות של תעשיית הרכב הסובייטית, חיישנים אלה זמינים - הם שולטים בתפעול מנוע הבנזין. אם התקן מתקלקל, המנוע יאבד את היציבות במקרה הטוב.

הם משמשים להפעלת מערכת ההצתה, להפצת השלבים במנגנון חלוקת הגז ואחרים. כדי להבין אילו תקלות קשורות לפירוק החיישן, עליך להבין את מבנהו ועקרון פעולתו.

לשם מה נועד חיישן הול במכונית?

יש צורך בחיישן אולם במכונית כדי להקליט ולמדוד שדות מגנטיים בחלקים שונים של המכונית. היישום העיקרי של HH הוא במערכת ההצתה.

המכשיר מאפשר לך לקבוע פרמטרים ספציפיים בצורה ללא מגע. החיישן יוצר דחף חשמלי שעובר למתג או ECU. יתר על כן, מכשירים אלה שולחים אות להפקת זרם ליצירת ניצוץ בנרות.

בקצרה על עקרון העבודה

עקרון פעולתו של מכשיר זה התגלה בשנת 1879 על ידי הפיזיקאי האמריקני א.ג. אולם. כאשר רקיק מוליך למחצה נכנס לאזור השדה המגנטי של מגנט קבוע, נוצר בו זרם קטן.

לאחר סיום השדה המגנטי, לא נוצר זרם. הפרעת ההשפעה של המגנט מתרחשת דרך החריצים במסך הפלדה, המונח בין המגנט לבין רקיק המוליך למחצה.

היכן הוא ממוקם ואיך זה נראה?

אפקט הול מצא יישומים במערכות רכב רבות כגון:

• קובע את מיקום גל הארכובה (כאשר הבוכנה של הגליל הראשון נמצאת במרכז המת העליון של פעולת הדחיסה);
• קובע את מיקום גל הזיזים (לסנכרון פתיחת שסתומים במנגנון חלוקת הגז בחלק מהדגמים של מנועי בעירה פנימית מודרנית);
• במפסק מערכת ההצתה (על המפיץ);
• במד הטכומטר.

בתהליך סיבוב של פיר המנוע, החיישן מגיב לגודל חריצי השיניים, מהם נוצר זרם מתח נמוך המסופק למכשיר המיתוג. ברגע שסליל ההצתה, האות מומר למתח גבוה, הנחוץ ליצירת ניצוץ בגליל. אם חיישן מיקום גל הארכובה פגום, לא ניתן להפעיל את המנוע.

חיישן דומה ממוקם במפסק של מערכת ההצתה ללא מגע. כאשר הוא מופעל, מתפתלים סלילי סליל ההצתה, מה שמאפשר לו לייצר מטען על הסלילה הראשונית והפריקה מהמשנית.

התמונה למטה מראה כיצד נראה החיישן והיכן הוא מותקן בכמה כלי רכב.

במפיץ

חיישן גל ארכובה

חיישן גל זיזים

חיישן טכומטר

חיישן הול במנוע החשמלי

התקן

מכשיר חיישן אולם פשוט מורכב מ:

• מגנט קבוע. הוא יוצר שדה מגנטי הפועל על המוליך למחצה, בו נוצר זרם מתח נמוך;
• מעגל מגנטי. אלמנט זה תופס את פעולתו של שדה מגנטי ויוצר זרם;
• רוטור מסתובב. זוהי לוח מעוקל ממתכת שיש בו חריצים. כאשר פיר המכשיר הראשי מסתובב, להבי הרוטור חוסמים לסירוגין את השפעת המגנט על המוט, מה שיוצר דחפים בתוכו;
• מתחמי פלסטיק.

סוגים והיקף

כל חיישני הול מתחלקים לשתי קטגוריות. הקטגוריה הראשונה היא דיגיטלית והשנייה היא אנלוגית. מכשירים אלה משמשים בהצלחה בתעשיות שונות, כולל בתעשיית הרכב. הדוגמה הפשוטה ביותר לחיישן זה היא DPKV (מודד את מיקום גל הארכובה בעת סיבובו).

אלמנט חיישן אולם אנלוגי

בתעשיות אחרות משתמשים במכשירים דומים, למשל, במכונות כביסה (הכביסה נשקלת על פי מהירות הסיבוב של תוף מלא). יישום נפוץ נוסף של מכשירים כאלה הוא במקלדת מחשב (מגנטים קטנים ממוקמים בחלק האחורי של המקשים, והחיישן עצמו מותקן מתחת לחומר פולימר אלסטי).

חשמלאים מקצועיים, כאשר מודדים את חוזק הזרם בכבל ללא מגע, משתמשים במכשיר מיוחד, שבו מותקן גם חיישן הול, המגיב לחוזק השדה המגנטי שנוצר על ידי החוטים ונותן ערך המתאים לחוזק של המערבולת המגנטית.

בתעשיית הרכב חיישני הול משולבים במערכות שונות. לדוגמה, ברכבים חשמליים, מכשירים אלה עוקבים אחר טעינת הסוללה. מיקום גל ארכובה, שסתום מצערת, מהירות גלגל וכו '. כל זה ופרמטרים רבים אחרים נקבעים על ידי חיישני האולם.

חיישני הול ליניאריים (אנלוגיים).

בחיישנים כאלה, המתח תלוי ישירות בעוצמת השדה המגנטי. במילים אחרות, ככל שהחיישן קרוב יותר לשדה המגנטי, כך מתח המוצא גבוה יותר. לסוגים אלה של מכשירים אין טריגר של שמידט וטרנזיסטור פלט מיתוג. המתח בהם נלקח ישירות מהמגבר התפעולי.

ניתן להפיק את מתח המוצא של חיישני אפקט הול אנלוגיים על ידי מגנט קבוע או מגנט חשמלי. זה תלוי גם בעובי הלוחות ובעוצמת הזרם הזורם בלוח זה.

ההיגיון מכתיב שניתן להגדיל את מתח המוצא של החיישן ללא הגבלת זמן עם הגדלת השדה המגנטי. בעצם זה לא. מתח המוצא מהחיישן יוגבל על ידי מתח האספקה. שיא מתח המוצא על פני החיישן נקרא מתח הרוויה. כשמגיעים לשיא זה, אין טעם להמשיך ולהגדיל את צפיפות השטף המגנטי.

לדוגמה, מלחצי זרם פועלים על עיקרון זה, בעזרתם נמדד המתח במוליך ללא מגע עם החוט עצמו. חיישני Hall Linear משמשים גם במכשירים המודדים את צפיפות השדה המגנטי. מכשירים כאלה בטוחים לשימוש, מכיוון שהם אינם דורשים מגע ישיר עם אלמנט מוליך.

דוגמה לשימוש באלמנט אנלוגי

האיור שלהלן מציג מעגל פשוט של חיישן המודד את עוצמת הזרם ופועל על פי העיקרון של אפקט הול.

א - מנצח; B - טבעת מגנטית פתוחה; С – חיישן הול אנלוגי; D - מגבר אות

חיישן זרם כזה עובד פשוט מאוד. כאשר מופעל זרם על מוליך, נוצר סביבו שדה מגנטי. החיישן לוכד את הקוטביות של שדה זה ואת הצפיפות שלו. יתר על כן, מתח המתאים לערך זה נוצר בחיישן, אשר מסופק למגבר ולאחר מכן למחוון.

חיישני אולם דיגיטלי

התקנים אנלוגיים מופעלים בהתאם לחוזק השדה המגנטי. ככל שהוא גבוה יותר, כך יהיה יותר מתח בחיישן. מאז הכנסת האלקטרוניקה למכשירי בקרה שונים, חיישן האולם רכש אלמנטים הגיוניים.

אלמנט חיישן הול דיגיטלי

המכשיר מזהה נוכחות של שדה מגנטי או שאינו מזהה אותו. במקרה הראשון, זו תהיה יחידה לוגית, ואות נשלח למפעיל או ליחידת הבקרה. במקרה השני (אפילו עם סף גבול גדול, אך לא מגיע לסף הגבול), המכשיר אינו מתעד דבר, מה שנקרא אפס לוגי.

בתורו, מכשירים דיגיטליים הם מהסוגים החד קוטביים והדו קוטביים. הבה נבחן בקצרה מה ההבדלים ביניהם.

חד קוטבי

באשר לאפשרויות החד קוטביות, הן מופעלות כאשר מופיע שדה מגנטי בעל קוטביות אחת בלבד. אם תביא מגנט בעל קוטביות הפוכה לחיישן, המכשיר לא יגיב כלל. ביטול המכשיר מתרחש כאשר חוזק השדה המגנטי יורד או שהוא נעלם כליל.

יחידת המדידה הנדרשת מונפקת על ידי המכשיר ברגע בו חוזק השדה המגנטי הוא מרבי. עד להגעה לסף זה, המכשיר יציג ערך של 0. אם אינדוקציה של השדה המגנטי קטנה, המכשיר אינו מסוגל לתקן אותו, ולכן הוא מראה ערך אפס. גורם נוסף המשפיע על דיוק המדידות על ידי המכשיר הוא המרחק שלו מהשדה המגנטי.

דו קוטבית

במקרה של השינוי הדו קוטבי, המכשיר מופעל כאשר האלקטרומגנט יוצר קוטב ספציפי, והוא מושבת כאשר מוחל הקוטב הנגדי. אם המגנט יוסר בזמן שהחיישן דולק, המכשיר לא יכבה.

מינוי HH במערכת ההצתה לרכב

חיישני הול משמשים במערכות הצתה ללא מגע. בהם, אלמנט זה מותקן במקום מחוון המפסק, אשר מכבה את הפיתול העיקרי של סליל ההצתה. האיור שלהלן מציג דוגמה לחיישן הול, המשמש במכוניות ממשפחת VAZ.

A - חיישן הול; B - מגנט קבוע; עם פלטה המכסה את האפקט החופשי של המגנט

במערכות הצתה מודרניות יותר, חיישן הול משמש רק כדי לקבוע את מיקום גל הארכובה. חיישן כזה נקרא חיישן מיקום גל ארכובה. עקרון הפעולה שלו זהה לחיישן הול הקלאסי.

רק להפסקת הפיתול הראשוני והפצת דופק המתח הגבוה כבר אחראית יחידת הבקרה האלקטרונית, המתוכנתת למאפייני המנוע. ה-ECU מסוגל להסתגל למצבי פעולה שונים של יחידת הכוח על ידי שינוי תזמון ההצתה (במערכות המגע והלא מגע של הדגם הישן, פונקציה זו מוקצית לווסת הוואקום).

הצתה עם חיישן הול

במערכות הצתה ללא מגע מהדגם הישן (המערכת המשולבת של מכונית כזו אינה מצוידת ביחידת בקרה אלקטרונית), החיישן פועל ברצף הבא:

1. ציר המפיץ מסתובב (מחובר לגל הזיזים).
2. לוחית קבועה על הפיר ממוקמת בין חיישן הול למגנט.
3. לצלחת יש חריצים.
4. כאשר הצלחת מסתובבת ונוצר מרווח פנוי בין המגנט, נוצר מתח בחיישן עקב השפעת השדה המגנטי.
5. מתח המוצא מסופק למתג, המספק מיתוג בין פיתולי סליל ההצתה.
6. לאחר כיבוי הפיתול הראשוני, נוצר בפיתול המשנית דופק מתח גבוה, הנכנס למפיץ (המפיץ) והולך למצת ספציפי.

למרות שיטת הפעולה הפשוטה, מערכת הצתה ללא מגע חייבת להיות מכווננת בצורה מושלמת כך שניצוץ יופיע בכל נר בזמן הנכון. אחרת, המנוע יפעל לא יציב או לא יתניע כלל.

היתרונות של חיישן אולם לרכב

עם כניסתם של אלמנטים אלקטרוניים, במיוחד במערכות הדורשות כוונון עדין, הצליחו המהנדסים להפוך מערכות ליציבות יותר בהשוואה למקבילות הנשלטות על ידי מכניקה. דוגמה לכך היא מערכת ההצתה ללא מגע.

לחיישן אפקט הול יש מספר יתרונות חשובים:

1. הוא קומפקטי;
2. זה יכול להיות מותקן לחלוטין בכל חלק של המכונית, ובמקרים מסוימים אפילו ישירות במנגנון עצמו (למשל, במפיץ);
3. אין בו אלמנטים מכניים, כך שהמגעים שלו לא יישרפו, כמו, למשל, במפסק מערכת הצתה מגע;
4. פולסים אלקטרוניים מגיבים ביעילות רבה יותר לשינויים בשדה המגנטי, ללא קשר למהירות הסיבוב של הציר;
5. בנוסף לאמינות, המכשיר מספק אות חשמלי יציב במצבי פעולה שונים של המנוע.

אבל למכשיר הזה יש גם חסרונות משמעותיים:

• האויב הגדול ביותר של כל מכשיר אלקטרומגנטי הוא הפרעות. יש הרבה מהם בכל מנוע;
• בהשוואה לחיישן אלקטרומגנטי רגיל, מכשיר זה יהיה הרבה יותר יקר;
• הביצועים שלו מושפעים מסוג המעגל החשמלי.

יישומי חיישן אולם

כפי שאמרנו, התקני עקרון הול משמשים לא רק במכוניות. להלן רק כמה מהתעשיות שבהן חיישן אפקט הול אפשרי או נדרש.

יישומי חיישן ליניאריים

חיישנים מסוג לינארי נמצאים ב:

• מכשירים הקובעים את עוצמת הזרם באופן ללא מגע;
• טכומטרים;
• חיישני רמת רטט;
• חיישני פרומגנט;
• חיישנים הקובעים את זווית הסיבוב;
• פוטנציומטרים ללא מגע;
• מנועים ללא מברשת DC;
• חיישני זרימת חומרים עובדים;
• גלאים הקובעים את המיקום של מנגנוני העבודה.

יישום חיישנים דיגיטליים

באשר לדגמים דיגיטליים, הם משמשים ב:

• חיישנים הקובעים את תדירות הסיבוב;
• התקני סנכרון;
• חיישני מערכת הצתה במכונית;
• חיישני מיקום של אלמנטים של מנגנוני עבודה;
• מוני דופק;
• חיישנים הקובעים את מיקום השסתומים;
• התקני נעילת דלתות;
• מדי צריכת חומרי עבודה;
• חיישני קרבה;
• ממסרים ללא מגע;
• בדגמים מסוימים של מדפסות, כחיישנים המזהים נוכחות או מיקום של נייר.

אילו תקלות יכולות להיות?

הנה טבלה של תקלות חיישנים באולם הראשי וביטויים החזותיים שלהם:

תקלה:	איך זה בא לידי ביטוי:
החיישן מופעל לעתים קרובות יותר מאשר גל הארכובה עובר מחזור מלא	צריכת הדלק עולה (בעוד שמערכות אחרות, כמו דלק, פועלות כראוי)
המכשיר מופעל פעם אחת או מעת לעת, מכבה לחלוטין	בזמן שהמכונית נעה, המנוע עלול להיתקע, המכונית מטלטלת, כוח המנוע יורד, אי אפשר להאיץ את המכונית מהר יותר מ -60 קמ"ש.
תקלה בחיישן אולם	בכמה מכוניות זרות מהדור האחרון, ידית ההילוכים חסומה
חיישן מיקום גל הארכובה שבור	אי אפשר להפעיל את המנוע
שגיאות במערכת חשמל בה חיישן האולם הוא היסוד העיקרי	על לוח המחוונים, נורית השגיאה של מערכת האבחון העצמי של יחידה ספציפית, למשל, המנוע במצב סרק, נדלקת, אך נעלמת כשהמנוע תופס מהירות.

לעיתים קרובות קורה שהחיישן עצמו תקין, אך הוא מרגיש שהוא אינו תקין. להלן הסיבות לכך:

• לכלוך על החיישן;
• חוט שבור (אחד או יותר);
• הלחות עלתה על המגעים;
• קצר חשמלי (בגלל לחות או נזק לבידוד, חוט האות קצר לאדמה);
• הפרת בידוד כבלים או מסך;
• החיישן אינו מחובר כהלכה (הקוטביות הפוכה);
• בעיות בחוטי מתח גבוה;
• הפרה של יחידת הבקרה האוטומטית;
• המרחק בין אלמנטים של החיישן לחלק הנשלט מוגדר באופן שגוי.

בדיקת חיישן

כדי להיות בטוח שהחיישן לקוי, יש לבצע בדיקה לפני החלפתו. הדרך הקלה ביותר לאבחן בעיה - אם הבעיה היא באמת בחיישן - היא להפעיל אבחון באוסילוסקופ. המכשיר לא רק מזהה תקלות, אלא גם מעיד על תקלה קרובה של המכשיר.

מכיוון שלא לכל נהג יש אפשרות לבצע הליך כזה, ישנן דרכים משתלמות יותר לאבחון החיישן.

אבחון עם מולטימטר

ראשית, המולטימטר מוגדר למצב מדידת זרם DC (מתג ל 20 וולט). ההליך מתבצע ברצף הבא:

• חוט השריון מנותק מהמפיץ. הוא מחובר למסה כך שכתוצאה מאבחון לא תניע את המכונית בטעות;
• ההצתה מופעלת (המפתח מסובב עד הסוף, אך אל תניע את המנוע);
• המחבר מוסר מהמפיץ;
• המגע השלילי של המולטימטר מחובר למסת המכונית (המרכב);
• מחבר החיישן כולל שלושה פינים. המגע החיובי של המולטימטר מחובר לכל אחד מהם בנפרד. איש הקשר הראשון אמור להציג ערך של 11,37 וולט (או עד 12 וולט), השני צריך להופיע גם באזור 12 וולט והשלישי - 0.

לאחר מכן, החיישן נבדק בתפעול. לשם כך עליך לבצע את הפעולות הבאות:

• מהצד של כניסת החוטים, מחדירים סיכות מתכת (למשל, מסמרים קטנים) למחבר כדי שלא יגעו זה בזה. האחד מוחדר למגע המרכזי, והשני - לחוט השלילי (בדרך כלל לבן);
• המחבר מחליק מעל החיישן;
• ההצתה נדלקת (אך איננו מפעילים את המנוע);
• אנו מתקנים את המגע המינוס של הבודק על המינוס (חוט לבן), ואת המגע הפלוס לסיכה המרכזית. חיישן העבודה יתן קריאה של כ- 11,2 וולט;
• כעת על העוזר לאנזר את גל הארכובה עם המתנע מספר פעמים. קריאת המונה תשתנה. שימו לב לערכי המינימום והמקסימום. המוט התחתון לא יעלה על 0,4 וולט, והעליון לא צריך לרדת מתחת ל 9 וולט. במקרה זה, החיישן יכול להיחשב כשמיש.

מבחן התנגדות

כדי למדוד התנגדות תצטרך נגד (1 kΩ), מנורת דיודה וחוטים. נגד מולחם על רגל הנורה, וחוט מחובר אליה. החוט השני מקובע לרגל השנייה של הנורה.

הבדיקה מתבצעת ברצף הבא:

• הסר את מכסה המפיץ, נתק את הגוש והמגעים של המפיץ עצמו;
• הבוחן מחובר למסופים 1 ו- 3. לאחר הפעלת ההצתה, על התצוגה להציג ערך בטווח של 10-12 וולט;
• באותו אופן, נורה עם נגד מחוברת למפיץ. אם הקוטביות נכונה, השליטה תידלק;
• לאחר מכן, החוט מהמסוף השלישי מחובר לשני. ואז העוזר מסובב את המנוע בעזרת המתנע;
• נורה מהבהבת מציינת חיישן עובד. אחרת, יש להחליפו.

יצירת בקר הול מדומה

שיטה זו מאפשרת לך לאבחן את חיישן האולם בהיעדר ניצוץ. הרצועה עם המגעים מנותקת מהמפיץ. ההצתה מופעלת. חוט קטן מחבר את מגעי הפלט של החיישן זה לזה. זהו מעין סימולטור חיישני אולם שיצר את הדחף. אם במקביל נוצר ניצוץ על הכבל המרכזי, אז החיישן אינו תקין ויש להחליפו.

פתרון בעיות

אם אתה רוצה לתקן את חיישן האולם במו ידיך, קודם כל אתה צריך לרכוש מה שנקרא רכיב לוגי. ניתן לבחור אותו בהתאם לדגם ולסוג החיישן.

התיקון עצמו מתבצע באופן הבא:

• חור עשוי במרכז הגוף בעזרת מקדחה;
• בעזרת סכין פקידותית חותכים את חוטי הרכיב הישן, ולאחר מכן מונחים חריצים לחוטים חדשים שיחוברו למעגל;
• הרכיב החדש מוכנס לתוך הבית ומחובר לסיכות הישנות. אתה יכול לבדוק את תקינות החיבור באמצעות מנורת דיודת בקרה עם נגד על מגע אחד. ללא השפעת המגנט, האור צריך לכבות. אם זה לא קורה, עליך לשנות את הקוטביות;
• יש להלחין אנשי קשר חדשים בבלוק המכשיר;
• כדי לוודא שהעבודה מתבצעת כהלכה, עליך לאבחן את החיישן החדש בשיטות לעיל;
• לבסוף, חייבים לאטום את הדיור. לשם כך, עדיף להשתמש בדבק עמיד בחום, מכיוון שלעתים קרובות המכשיר חשוף לטמפרטורות גבוהות;
• הבקר מורכב בסדר הפוך.

כיצד להחליף את החיישן במו ידיך?

לא לכל חובב מכוניות יש זמן לתקן חיישנים באופן ידני. קל להם יותר לקנות חדש ולהתקין אותו במקום הישן. הליך זה מבוצע באופן הבא:

• קודם כל, אתה צריך להסיר את המסופים מהסוללה;
• המפיץ מוסר, הבלוק עם החוטים מנותק;
• מכסה המפיץ מוסר;
• לפני פירוק המכשיר לחלוטין, חשוב לזכור כיצד נמצא השסתום עצמו. יש צורך לשלב את סימני התזמון ואת גל הארכובה;
• פיר המפיץ מוסר;
• חיישן האולם עצמו מנותק;
• חדש מותקן במקום החיישן הישן;
• היחידה מורכבת בסדר הפוך.

הדור האחרון של החיישנים הוא בעל חיי שירות ארוכים, ולכן אין צורך בהחלפת מכשירים תכופים. בעת שירות מערכת ההצתה עליך לשים לב גם למכשיר המעקב הזה.

סרטון על הנושא

לסיכום, סקירה מפורטת של המכשיר ועקרון הפעולה של חיישן הול במכונית:

מהו חיישן HALL. איך זה עובד ואיך זה מסודר

שאלות ותשובות:

מהו חיישן אולם? זהו מכשיר המגיב למראה או היעדר שדה מגנטי. לחיישנים אופטיים יש עקרון פעולה דומה, המגיב לפגיעה של קרן אור על תא צילום.

היכן משתמשים בחיישן האולם? במכוניות, חיישן זה משמש לזיהוי מהירות הגלגל או פיר ספציפי. כמו כן, חיישן זה מותקן באותן מערכות בהן חשוב לקבוע את מיקומו של פיר מסוים לסנכרון מערכות שונות. דוגמה לכך היא חיישן גל הארכובה וגל זיזים.

כיצד לבדוק את חיישן האולם? ישנן מספר דרכים לבדוק את החיישן. לדוגמה, כאשר יש כוח במערכת ההצתה והמצתים אינם פולטים ניצוץ, במכונות בעלות מפיץ ללא מגע, מכסה המפיץ מוסר ומסירים את הבלוק. לאחר מכן, הדלקת המכונית מופעלת ומגעים 2 ו -3 סגורים. יש להשאיר את החוט במתח גבוה ליד הקרקע. ברגע זה אמור להופיע ניצוץ. אם יש ניצוץ, אך אין ניצוץ כאשר החיישן מחובר, יש להחליפו. הדרך השנייה היא מדידת מתח המוצא של החיישן. במצב טוב, מחוון זה צריך להיות בטווח שבין 0.4 ל 11V. השיטה השלישית היא לשים אנלוגי עובד ידוע במקום החיישן הישן. אם המערכת פועלת, הבעיה היא בחיישן.