Что такое датчик холла

Свойства

В простейшем рассмотрении эффект Холла выглядит следующим образом. Пусть через проводящий брусок в слабом магнитном поле с индукцией B{\displaystyle B} течёт электрический ток с плотностью j{\displaystyle j} под действием напряжённости E{\displaystyle E}. Магнитное поле будет отклонять носители заряда к одной из граней бруса от их движения вдоль или против электрического поля. При этом критерием малости будет служить условие, что при этом носители заряда не начнут двигаться по циклоиде.

Таким образом, сила Лоренца приведёт к накоплению отрицательного заряда возле одной грани бруска, и положительного — возле противоположной. Накопление заряда будет продолжаться до тех пор, пока возникшее электрическое поле зарядов E1{\displaystyle E_{1}} не скомпенсирует силу Лоренца:

eE1=evB⇒E1=vB.{\displaystyle eE_{1}=evB\Rightarrow E_{1}=vB.}
где e{\displaystyle e} — электрический заряд электрона.

Скорость электронов v{\displaystyle v} можно выразить через плотность тока j{\displaystyle j}:

j=nev⇒v=jne,{\displaystyle j=nev\Rightarrow v={\frac {j}{ne}},}
где n{\displaystyle n} — концентрация носителей заряда. Тогда
E1=1nejB.{\displaystyle E_{1}={\frac {1}{ne}}jB.}

Коэффициент RH=1ne{\displaystyle R_{H}={\frac {1}{ne}}} пропорциональности между E1{\displaystyle E_{1}} и jB{\displaystyle jB} называется коэффициентом (или константой) Холла. В таком приближении знак постоянной Холла зависит от знака носителей заряда, что позволяет определить знак их заряда для большого числа металлов и полупроводников.

Несмотря на то, что носителями заряда в металлах являются электроны, имеющие отрицательный заряд, для некоторых металлов — например, таких, как свинец, цинк, железо, кобальт, вольфрам в достаточно сильном магнитном поле наблюдается положительный знак константы Холла RH{\displaystyle R_{H}}, что объясняется в полуклассической и квантовой теориях твёрдого тела.

Устройство и примеры использования

Простейшая система с датчиком Холла включает в свой состав следующие элементы:


  1. Постоянный магнит (его функция – создание магнитного поля).
  2. Подвижный ротор с лопастями или зубцами.
  3. Особый стержень из магнитного материала (магнитопровод).
  4. Пластиковый корпус.

Помимо этого, техническая характеристика датчика предусматривает применение микросхем, задействованных в измерительном процессе.

Понять принцип работы этого прибора удается, если ознакомиться с подробной схемой включения датчика Холла в зоне проведения измерений. Схема подключения и суть работы сенсора может быть представлена следующим образом:

  • В зазоре, образованном половинками магнитопровода, перемещаются металлические лопасти ротора.
  • При их вращении происходит периодическое шунтирование магнитного потока.
  • Встроенной микросхемой предусмотрено определение нулевого показателя индукции (в эти моменты напряжение на ее выходе максимально).
  • По частоте таких всплесков, подсчитываемой той же микросхемой, судят о скорости вращения контролируемого объекта (двигательного вала в мотоцикле, например).

Чтобы этот процесс протекал нормально – при включении сенсора в измерительную цепь должна учитываться цоколевка данного образца (она бывает разной).

Обобщая рассмотренную схему, следует предположить, что датчики этого класса способны измерять скорость вращения коленвала любого движущегося средства. Универсальность сенсора, не исключающая возможности его установки в скутере, например, позволяет применять датчик Холла не только в сложных технических устройствах, но и в обычной бытовой технике.

Применение в системе зажигания и стиральных машинах

При использовании датчика Холла в системе зажигания автомобиля с его помощью удается фиксировать момент размыкания трамблера. В данном случае он работает как аналоговый преобразователь, определяющий мгновения прерывания бортового питания. На этом же принципе базируется его применение в рабочих модулях стиральной машины, что позволяет по скорости вращения барабана определять увеличение веса белья.

Датчики Холла устанавливаются и в некоторых образцах измерительной аппаратуры. Чаще всего ими комплектуются бесконтактные клещи, применяемые для измерения тока в проводниках. Встроенный прибор реагирует на изменение электромагнитного поля, образующегося вокруг силового кабеля. Кроме того, он подходит для ручки газа электровелосипеда, позволяя контролировать угол ее поворота.

В бытовых условиях

В клавиатурах компьютеров эти приборы обеспечивают бесконтактный способ снятия информации. Сенсор, входящий в состав кулера бытового ПК, способен управлять полярностью обмоток ротора, то есть менять направление его вращения.

При использовании такого элемента в смартфоне, в частности, он обеспечивает выключение устройства при помещении его в чехол с «магнитной» застежкой.

Рассматривая области применения датчики Холла простыми словами можно сказать, что его использование в технической сфере практически ничем не ограничено. В электронном конструкторе Ардуино, например, имеется набор с таким датчиком, позволяющий на практике проиллюстрировать эффект Холла.

Это не единственный пример его использования в целях обучения, помогающий начинающим пользователям понять, как подключить и использовать сенсоры полевых структур.

В заключение отметим, что к недостаткам датчиков Холла относят их чувствительность к электромагнитным помехам, нередко возникающим в рабочих цепях. Кроме того, использование сложных электронных модулей в конструкции прибора в какой-то мере влияет на его надежность, несколько снижая ее. Эти минусы сенсора не рассматриваются как его дефекты, а просто учитываются при работе с аппаратурой.

Теперь вы знаете, что такое датчик Холла, как он работает и зачем нужен. Надеемся, предоставленная информация была для полезной и интересной!

Материалы по теме:

  • Что такое тензодатчик и как он устроен
  • Для чего нужны концевые выключатели
  • Чем отличается переменный ток от постоянного

Опубликовано: 09.07.2019 Обновлено: 09.07.2019

что это и для чего он нужен?


Здравствуйте, дорогие читатели! Чтобы смартфон исправно выполнял свои функции, а также имел более широкий спектр возможностей, его оснащают разными датчиками.  Один из таких – датчик Холла. Предлагаем разобраться, что это и для чего он нужен в телефоне.

Что такое датчик Холла?

Датчик Холла – это устройство, предназначенное для измерения напряженности магнитного поля. Работает на основе эффекта Холла, который был открыт в 1879 году и назван в честь физика Эдвина Холла.

Сам эффект заключается в том, что, помещая проводник под напряжением в магнитное поле, электроны в проводнике отклоняются в направлении, зависящем от полярности магнитного поля. Таким образом,  с одной стороны идёт накопление отрицательного заряда, а с другой – положительного. Суть работы датчика как раз состоит в том, чтобы фиксировать разность между этими потенциалами.

Кому-то, может, была понятна выше написанная теория, кому-то нет. Не страшно! Чтобы было понятнее, давайте с практической точки зрения посмотрим, каким образом используется датчик Холла в смартфонах.

Датчик Холла в телефоне

Поскольку телефон представляет собой компактное портативное устройство, очевидно, что и все его детали должны быть выполнены в уменьшенном варианте.

Так, датчик Холла в телефоне является всего лишь микросхемой, которая в таком мини формате выполняет хоть и ограниченный список функций, но при этом все равно остаётся незаменим. Перечислим главные его задачи:

  • Автоматическая регулировка яркости дисплея смартфона в зависимости от освещения.
  • Блокировка экранf при закрытии крышки телефона и его активация при открытии. Характерно для раскладушек.
  • Обеспечивает автоматический поворот экрана при соответствующих движениях, меняющих вертикальное положение гаджета на горизонтальное и наоборот. А также считывание направления движений во время игры.
  • Работает в качестве цифрового компаса, даёт точное положение в GPS-навигаторе.
  • Взаимодействует с магнитным чехлом (при его наличии), таким образом, экономит заряд устройства.

Возможно, вам будет интересна статья «Как распечатать фото с телефона на принтере».

Магнитный чехол

Обращали ли Вы внимание на чехлы в виде книжки, которые автоматически блокируют экран при закрытии и включают его при открытии? Как это происходит?

Ответ прост: это происходит за счет того, что такие чехлы меняют магнитное поле за счет флипа (магнита), на который реагирует датчик Холла.

Часто в продаже имеются магнитные чехлы с окошком. В нём обычно отображается самая важная информация в смартфоне (время, пропущенные звонки, непрочитанные сообщения и т.д.), которую можно узнать, не раскрывая чехол. Как так получается, что часть экрана остаётся включённым? И здесь вновь фигурирует Датчик Холла. В данном случае он сам автоматически определит, заблокировать дисплей частично или полностью. На самом деле это очень удобно и практично, поскольку расход батареи снижается за счёт того, что вся необходимая информация «как на ладони», и, тем самым, это освобождает Вас от частого пользования смартфона ради проверки оповещений.

Вывод

Стоит отметить, что работа магнитного чехла отрицательно никак не влияет на работу самого смартфона.

И ещё совет: при том, что датчик Холла очень полезен в гаджетах, не все производители прибегают к его помощи. Это значит, что, прежде чем покупать тот же магнитный чехол, необходимо примерить «костюмчик», чтобы удостовериться, что телефон на него реагирует, и что датчик в него встроен!

Всем удачи!

Искать на сайте

Это и есть генератор Холла.

Все очень просто. Следующим этапом нам потребуется аккуратно отпаять ножки элемента от тестовой схемы и подключить его к стандартным контактам разъема.


Включаешь зажигание.

В схему датчика входит источник питания, преобразующий однополярное напряжение питания в двухполярное питание схемы. Вытяните штифт пассатижами. В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В. Благодаря простым приемам автомобилист сэкономит свое время на ремонт, а также исключит ненужную трату денег.

Импульсы же возникают благодаря тому, что прорези идут не через одинаковое расстояние, а через разное, то есть они чередуются. Замена датчика: инструкция для автомобилистов Для установки нового датчика зажигания нужно правильно вынуть тот, который вышел из строя. Резисторы R1, R2 задают выходной ток нашего импульсного датчика.

Отсоедините крышку трамблера. Третий провод используется для передачи сигнала, полярность которого изменяется относительно общего провода питания. Подключите вольтметр к выходу датчика. Потребует применения такого датчика контроль оборотов выходных валов редукторов, контроль направления вращения двух и более синхронизируемых механизмов, учет расхода жидкости.

Датчики магнитного поля. Датчики Холла в схемах на МК

Еще раз проверяем работу тестером и на этом работа по ремонту датчика Холла можно считать завершенным. Если же невозможно установить исправный датчик, можно воспользоваться несложным устройством, которое будет дублировать его работу. Но наибольшее применение генератор Холла получил в автомобильной промышленности — для измерения положения распределительного и коленчатого валов, в качестве бесконтактного электронного зажигания и в других целях. Первые приборы получались довольно громоздкими и не очень эргономичными.

Применение неодимовых магнитов самых сильных постоянных магнитов позволяет уместить на диске достаточное количество малогабаритных магнитов. Обычно замена датчика Холла состоит из нескольких этапов: Прежде всего, трамблер снимается с машины. Также не стоит исключать из вида и другие неисправности системы зажигания , встречающиеся в автомобилях. Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности. Наиболее легким способом считается замена прибора на исправный. установка зажигания с датчиком холла на мотоцикле .БАШКИРИЯ СТЕРЛИТАМАК

с использованием датчика Холла и таймера 555 IC

Дверная сигнализация — очень распространенное и полезное устройство в целях безопасности. Они используются, чтобы определить, открыта ли дверь или закрыта. Часто мы видели дверную сигнализацию в холодильнике, которая при включении издала другой звук. Проекты Door Alarm очень популярны среди студентов и любителей электроники . Мы также создали много сигналов тревоги, основанных на различных технологиях:

На этот раз мы решили сделать дверную сигнализацию , используя датчик эффекта Холла и 555 таймер IC.

Необходимые компоненты:

  1. 555 Таймер IC
  2. Зуммер
  3. Хлебная доска
  4. Резистор 1К -4
  5. Резистор 10К
  6. 50k POT
  7. LED
  8. 10 мкФ конденсатор
  9. Перемычка
  10. 9В батарея или блок питания
  11. LM7805 Регулятор напряжения
  12. Транзистор BC547
  13. 3144 Магнитный датчик Холла

Датчик Холла:

Датчик Холла — это устройство, которое может определять присутствие магнита в зависимости от его полярности.Это датчик, который генерирует сигнал в соответствии с присутствующим рядом магнитным полем. Здесь мы использовали 3144 Датчик Холла с диапазоном около 2 см.

Как следует из названия, датчик Холла работает по принципу «эффект Холла» . Согласно этому закону «когда проводник или полупроводник с током, текущим в одном направлении, вводили перпендикулярно магнитному полю, напряжение можно измерять под прямым углом к ​​пути тока».Используя эту технику, датчик Холла сможет обнаружить присутствие магнита вокруг него. Ранее мы уже связывали датчик Холла с Arduino и сделали несколько проектов с использованием датчика Холла.

Схема и пояснение

В этой схеме магнитной дверной сигнализации мы использовали микросхему таймера 555 в нестабильном режиме для генерации тонального сигнала тревоги; Частота тона может регулироваться с помощью прилагаемого потенциометра RV1.Здесь мы подключили резистор 1 кОм (R1) между Vcc и 7-м контактом таймера 555 (U2) и резистор 1 кОм (R4) и 50 кОм (RV1) между контактами 7 и 6. Контакт 2 закорочен контактом 6 и 10 мкФ C1 конденсатор подключен к контакту 2 относительно земли. Вывод 1 соединен с землей, а вывод 4 напрямую соединен с VCC и выводом 8 с помощью транзистора. Датчик с эффектом Холла или магнит Датчик используется для определения, открыта и закрыта дверь. Его выход подключен к базе транзистора BC547, который отвечает за обеспечение пути к 555 таймеру IC.Звонок и светодиод подключены к контакту 3 555 для индикации тревоги. Наконец, мы подключили батарею 9 В для питания цепи.

Рабочее объяснение:

Работать с этой магнитной дверной сигнализацией сложно. Здесь мы создали нестабильный мультивибратор 555 для генерации сигнала тревоги, как мы уже упоминали. Но мы контролируем этот нестабильный мультивибратор U2 с помощью датчика Холла U3 через NPN-транзистор Q1 BC547.

Когда мы помещаем магнат рядом с датчиком Холла , тогда датчик Холла определяет магнитное поле и генерирует низкий сигнал в качестве выхода. Этот выход идет на базу транзистора. Из-за низкого сигнала транзистор остается выключенным, и питание не подается на ИС таймера 555, а зуммер остается бесшумным с выключенным светодиодом.


Теперь , когда мы отводим магнат далеко от датчика Холла , тогда датчик Холла генерирует сигнал высокого уровня, который поступает на базу транзистора.Из-за высокого сигнала транзистор включается и прокладывает путь для нестабильной работы мультивибратора. А когда нестабильный мультивибратор получает питание, он начинает работать и генерирует сигнал тревоги, а также мигающий светодиод. Пользователь может изменить частоту тона, перемещая потенциометр RV1.

Итак, теперь мы можем присоединить эту цепь в дверной коробке и магнит в двери, теперь, когда ворота закрыты, магнит (дверь) и датчик Холла (дверная рама) останутся рядом, а сигнализация останется выключенной.Всякий раз, когда кто-то открывает дверь, магнит удаляется от датчика Холла, и это делает датчик Холла высоким и запускает светодиод и сигнализацию, подключенные к 555 IC.

Датчик Холла что это — датчик положения на эффекте Холла

Датчик Холла что это такое? На самом деле это прибор измерения магнитного поля, который был разработан американским ученым Холлом в далеком 1879 году. Использование эффекта Холла и практическое его преимущество, это то, что прибор собранный на его принципе используется до сих пор во множестве современных устройств.

По первому впечатлению конструкция датчика может показаться довольно сложной, хотя на самом деле это не так. Поэтому мы вначале составим себе представление — датчик Холла что это и как он работает. Как уже говорилось выше, устройство создано с использованием эффекта Холла, принцип действия которого сводится к следующему:

Немного теории

В случае воздействия поперечным магнитным полем на какой-либо полупроводниковый прибор, параллельно которого проходит электроток, то в этом случае образуется электро движущаяся сила Холла (ЭДС). Одновременно с этим показатель действующего напряжения поменяется на значение в пределах от 0.4v до 3v.

Исходя из этого можно понять, что данный прибор является достаточно легким к пониманию его принципа работы. Чтобы правильно усвоить приведенную теорию, необходимо для лучшего понимания показать конкретный пример. Для построения эффекта Холла потребуется небольшая по толщине медная полоска в качестве полупроводника, аккумулятор, магнит без подвода электроэнергии, ну и естественно отрезки проводов.

Далее ток подается между двух плоскостей полупроводника. К остальным двум плоскостям прикрепляются концы проводов. В это же время нужно будет поднести к полоске магнит. Вот таким образом получился магнитоэлектрический датчик Холла.

Существует метод его создания в импульсном варианте. Чтобы это сделать, нужно расположить экран с зазорами между медной полоской и постоянным магнитом, с возможностью его перемещения. Такая конструкция и особенность применения зазоров в ней типична во всех устройствах Холла.

Специфика работы и задачи генераторов Холла

Использование на практике электродвижущей силы Холла после ее открытия стало возможно только спустя многие годы. Большой разрыв между открытием и практическим применением, который составлял десятки лет, обусловливалось тем, что полупроводниковые элементы имеющие необходимые свойства, научились и стали изготавливать намного позже появления эффекта Холла.

Как работает датчик Холла

Первые экземпляры устройств были очень габаритными и мало эффективными. Но с появлением микроэлектроники датчики Холла приобрели совсем иное развитие. В особенности, когда появились на свет микросхемы, именно они стали главными объектами применения их в генераторах Холла. Используя эту возможность, промышленность наладила производство датчиков в миниатюрном исполнении.

Причем эти приборы имеют несколько вариаций: линейные — датчики тока, датчики реагирующие на вибрацию, датчики пространственного положения, расходомер и т.д. Другой вариант: логические типы прибора — датчики движения, датчики для определения числа оборотов, датчики импульсных сигналов и прочие.

Датчик Холла начали применять для измерения величины тока, мощности, скорости движения и расстояния. Кстати, в любом оптическом приводе настольного компьютера или ноутбука имеется такой датчик. Одним из основных направлений применения этого устройства получила автомобильная промышленность.

Неоспоримые достоинства датчика Холла – это его доступная цена, простота в использовании, долгий срок службы. Гарантированная надежность прибора заключается в его конструкции, в которой отсутствуют трущиеся между собой детали.

Замена датчика холла на ВАЗ 2107

Если после диагностики выяснилось, что ДХ вышел из строя, то его следует незамедлительно поменять. Как же заменить датчик холла? Выполнить операцию можно самостоятельно, сэкономив деньги на обращении в автосервис. Для работы вам понадобится нехитрый набор инструментов:

  • молоток;
  • плоская отвёртка;
  • рожковый ключ 13 мм;
  • плоскогубцы или небольшие пассатижи.

Желательно проводить операцию в гараже, с хорошо освещённым верстаком, за которым можно удобно расположиться и разложить снятые детали распределителя зажигания. Процесс выглядит следующим образом:

  1. Отключаем минусовую клемму от АКБ.
  2. Выставляем верхнюю мёртвую точку на 1-м цилиндре или отмечаем маркером местоположение трамблёра на корпусе (чтобы затем не настраивать зажигание).
  3. Вынимаем высоковольтные провода из крышки распределителя зажигания.
  4. Отсоединяем резиновый шланг от вакуумного регулятора.
  5. Отключаем снизу разъём 3-контактной колодки.
  6. Ключом 13 мм отворачиваем болт крепления трамблёра к двигателю (под гайкой находится шайба и пластина, не потеряйте их).
  7. Снимаем распределитель из посадочного места и переносим его на верстак.
  8. Отщёлкиваем застёжки на крышке трамблёра и снимаем её (рекомендуется осмотреть уголёк, боковые электроды и корпус на присутствие/отсутствие дефектов).
  9. Демонтируем бегунок, предварительно открутив 2 болта плоской отвёрткой, а затем потянув его на себя (разобрать узел рекомендуется для инспекции).
  10. Плоскогубцами снимаем нижний пружинный штифт с вала или помогаем ему выскочить молотком.
  11. Вынимаем нижний маслоотражатель и шайбу (вытираем их тряпкой).
  12. Тянем за центробежный автомат и вытаскиваем из корпуса распределителя вал. (Его необходимо протереть бензином, соляркой или растворителем, после чего рекомендуется шлифануть мелкозернистой наждачной бумагой).
  13. Откручиваем винты вакуумного корректора и снимаем его.
  14. Откручиваем 2 винта крепления трёхштекерной колодки.
  15. Выкручиваем плоской отвёрткой на опорной пластине 2 болта датчика холла.
  16. Вынимаем провода из посадочного места и полностью достаём ДХ.
  17. Устанавливаем новый ДХ.

Сборку трамблёра и всего узла осуществляем в обратном порядке. Предварительно все детали рекомендуется помыть специальным составом, например, очистителем карбюратора или аналогичными средствами на основе ацетона.

Для справки. Если планируете прокачать «семёрку» установкой БСЗ, то эксперты рекомендуют заодно поменять свечи зажигания (марка — А17ДВР) и установить комплект высоковольтных проводов «TESLA силикон» с медными контактами.

Назначение ДХ в системе зажигания автомобиля

Разобравшись с принципом действия элемента Холла, рассмотрим, как используется данный датчик в системе бесконтактного зажигания линейки автомобилей ВАЗ. Для этого обратимся к рисунку 5.

Рис. 5. Принцип устройства СБЗ

Обозначения:

  • А – датчик.
  • B – магнит.
  • С – пластина из магнитопроводящего материала (количество выступов соответствует числу цилиндров).

Алгоритм работы такой схемы выгладит следующим образом:

  • При вращении вала прерывателя-распределителя (движущемуся синхронно коленвалу) один из выступов магнитопроводящей пластины занимает позицию между датчиком и магнитом.
  • В результате этого действия изменяется напряженность магнитного поля, что вызывает срабатывание ДХ. Он посылает электрический импульс коммутатору, управляющему катушкой зажигания.
  • В Катушке генерируется напряжение, необходимое для формирования искры.

Казалось бы, ничего сложного, но искра должна появиться именно в определенный момент. Если она сформируется раньше или позже, это вызовет сбой в работе двигателя, вплоть до его полной остановки.

Проявление неисправности и возможные причины

Нарушения в работе ДХ можно обнаружить по следующим косвенным признакам:

  • Происходит резкое увеличение потребления топлива. Это связано с тем, что впрыск топливно-воздушной смеси производится более одного раза за один цикл вращения коленвала.
  • Проявление нестабильной работы двигателя. Автомобиль может начать «дергаться», происходит резкое замедление. В некоторых случаях не удается развить скорость более 50-60 км.ч. Двигатель «глохнет» в процессе работы.
  • Иногда выход из строя датчика может привести к фиксации коробки передач, без возможности ее переключения (в некоторых моделях импортных авто). Для исправления ситуации требуется перезапуск мотора. При регулярных подобных случаях можно уверенно констатировать выход из строят ДП.
  • Нередко поломка может проявиться в виде исчезновения искры зажигания, что, соответственно, повлечет за собой невозможность запуска мотора.
  • В системе самодиагностики могут наблюдаться регулярные сбои, например, загореться индикатор проверки двигателя, когда он на холостом ходу, а при повышении оборотов лампочка гаснет.

Совсем не обязательно, что перечисленные факторы вызваны выходом из строя ДП. Высока вероятность того, неисправность вызвана другими причинами, а именно:

  • попаданием мусора или других посторонних предметов на корпус ДП;
  • произошел обрыв сигнального провода;
  • в разъем ДП попала вода;
  • сигнальный провод замкнулся с «массой» или бортовой сетью;
  • порвалась экранирующая оболочка на всем жгуте или отдельных проводах;
  • повреждение проводов, подающих питание к ДП;
  • перепутана полярность напряжения, поступающего на датчик;
  • проблемы с высоковольтной цепью системы зажигания;
  • проблемы с блоком управления;
  • неправильно выставлен зазор между ДП и магнитопроводящей пластиной;
  • возможно, причина кроется в высокой амплитуде торцевого биения шестеренки распределительного вала.

С этим читают