Как проверить датчики Холла в мотор-колесе? подробная статья

Как проверить датчики Холла в мотор-колесе?

Датчики Холла – это маленькие электронные устройства, реагирующие на магнитное поле. Именно по ним синхронный двигатель узнает, в каком положении в данный момент времени пребывает ротор, и подает напряжение на определенные фазы. Вот зачем нужны датчики Холла в мотор-колесе – они отвечают за правильное чередование фаз и обеспечивают вращение мотора. Эффект Холла используется при создании датчиков положения, устанавливаемых в редукторных и прямоприводных мотор-колесах электровелосипедов и других видов транспорта.

Кроме мотор-колес, такие элементы (но только другого типа) устанавливаются в ручках газа. Они создают управляющий сигнал для контроллера. Принцип их работы заключается в создании в проводнике с током, находящемся в магнитном поле, поперечной разности потенциалов. Внешне такие датчики представляют собой компактные устройства с 3 выводами – аналоговым или цифровым и 2 выводами питания. От индуктивных датчиков они выгодно отличаются пропорциональностью выходного сигнала магнитному полю, а не скорости его изменения.

Причины и диагностика поломки датчиков положения

Причиной поломки датчиков Холла могут стать:

  • значительный перегрев электромотора – выше 150–180 °С;
  • механические повреждения;
  • скачки напряжения;
  • попадание воды внутрь корпуса электродвигателя или ручки газа.

Явным признаком поломки датчиков Холла считается подергивание МК при старте во время поворота ручки газа. Для диагностики такой неисправности достаточно вольтметра. Также для проверки работоспособности мотор-колеса, контроллера или ручки газа удобно воспользоваться диагностирующим тестером. Он позволяет продиагностировать датчики положения и обмотки, выявить имеющиеся дефекты, проверить фазовый угол и корректность переключения фаз.

Мониторинг работы ручки газа

На ручку газа от контроллера идет 3 провода:

  1. «ноль» – черный;
  2. питание 5 В – красный;
  3. управляющий сигнал, подающийся с ручки газа на контроллер (напряжение меняется в диапазоне 0–4,2 В, в зависимости от угла поворота ручки) – зеленый.

Для проверки работоспособности датчиков Холла в ручке акселератора необходимо измерить вольтметром напряжение на красном проводе. К нему нужно подключить «+» клемму прибора, а к черному проводу – минусовую. Если в исследуемой цепи нет напряжения 5 В, причина неполадок кроется не в ручке газа. Возможно, неисправен контроллер, или на него не поступает питание, или произошел обрыв проводки, идущей от контроллера к ручке акселератора.

Если же вольтметр показывает подачу напряжения на ручку акселератора, но при ее плавном повороте напряжение на зеленом проводе отсутствует, причина неполадок кроется в неисправности, как минимум, одного из датчиков Холла или подходящих к нему проводов. Неисправные элементы подлежат замене.

Проверка датчиков Холла в мотор-колесе

Перед ремонтом мотор-колеса нужно при помощи тестера или вольтметра проверить состояние датчиков Холла. Алгоритм действий таков: подключить тестер или подать напряжение +5 В и, вращая ось мотора, понаблюдать за изменением напряжения на сигнальной ноге. Проще поддаются ремонту моторы с винтами в боковой крышке. Если же крышка имеет резьбу, открутить ее сложнее – понадобятся специальные съемники.

Если при разборке мотора окажется, что обмотки потемнели (сгорели), восстановлению он не подлежит. Если же с обмотками все в порядке, обратите внимание на провода, идущие через ось к 3 миниатюрным датчикам. Обычно они посажены на силиконовый клей в нише, совпадающей по форме с геометрий корпуса датчика.

Замена датчиков Холла

Суть ремонта сводится к замене неисправных датчиков и восстановлению провода (при необходимости). Неисправные датчики нужно заменить – извлечь из паза в статоре, удалить остатки электронного устройства и следы клея, зачистить место монтажа и установить новые элементы. Контакты нужно припаять и изолировать. Для фиксации новых датчиков можно воспользоваться эпоксидной смолой или подходящим клеем. После ремонтных работ остается проверить исправность МК.

На видео наглядно демонстрируется, как работает мотор-колесо с неисправным датчиком Холла, поясняется, как выявить нерабочий датчик и правильно заменить его.

Как проверить датчик Холла в автомобиле

Дата публикации: 25 ноября 2018 .
Категория: Автотехника.

Любой современный автомобиль «напичкан» самыми различными датчиками. Сигналы от них поступают на электронный блок управления (ЭБУ), бортовой компьютер или непосредственно на приборную панель. В данной статье речь пойдет о датчике Холла, его использовании в автомобиле и способах самостоятельной проверки работоспособности этого сенсора.

Принцип работы

Принцип эффекта Холла (он получил свое название в честь ученого, впервые обнаружившего его еще во второй половине XVIII века):

  • Если к полупроводниковой прямоугольной пластинке (в точках A и B) подключить источник постоянного напряжения, то электрический ток, протекающий через нее, будет представлять собой прямолинейное встречное движение отрицательно и положительно заряженных частиц (то есть, электронов и «дырок»).
  • Подсоединенный к точкам C и D вольтметр показывает «0» (это значит, что напряжение отсутствует).

  • Если к пластине подносят постоянный магнит, то создаваемое им поле отклоняет движение заряженных частиц к внешним граням полупроводникового прямоугольника. В результате этого между точками C и D возникает разность потенциалов, то есть, наблюдается наличие напряжения (Vh). Что и фиксируется вольтметром.

Многие датчики в автомобилях работают именно на основе вышеописанного эффекта Холла. Естественно, напряжение на полупроводниковой пластинке минимально и его недостаточно для непосредственной подачи на бортовой компьютер. Современные технологии позволили создать на основе эффекта чип, состоящий из нескольких функциональных устройств:

  • непосредственно полупроводниковой пластинки Холла, которую изготавливают из арсенида галлия (GaAs), антимонида индия (InSb) или арсенида индия (InAs);
  • усилителя напряжения;
  • триггера Шмидта;
  • регулятора напряжения (для предотвращения выхода из строя при резких скачках напряжения бортовой сети);
  • выходного коммутирующего транзистора.

В результате при изменении интенсивности магнитного поля, воздействующего на полупроводниковую пластинку, на выходе устройства получают «понятные» бортовому компьютеру нули и единицы.

Технологически современные сенсоры Холла представляют собой микросхему с тремя выводами для:

  • подключения напряжения питания;
  • заземления;
  • снятия преобразованного датчиком сигнала.

Применение в автомобиле

В современных автомобилях датчики Холла находят довольно широкое применение. Их используют:

  • В распределителях (или как принято называть в народе трамблерах) бесконтактных систем зажигания бензиновых двигателей.
  • Для контроля оборотов двигателя и вывода показаний непосредственно на тахометр приборной доски.
  • В дизельных моторах в качестве датчиков определения положения коленчатого и распределительного вала, для того, чтобы бортовой компьютер «смог» определить положение первого цилиндра и синхронизировать работу форсунок. Более подробно об это рассказано в представленном ниже видео:

  • В системах АБС.
  • Для синхронизации работы отдельных узлов автоматических коробок передач.

Датчик Холла в системе зажигания

В современных бесконтактных системах зажигания вместо механического размыкателя применяют датчик Холла. Сам сенсор установлен на корпусе трамблера и имеет специальную прорезь, с одной стороны которой установлен постоянный магнит, с другой – микросхема с чувствительным элементом. На оси прерывателя закреплена металлическая коронка с прямоугольными зубцами и прорезями (в соответствии с количеством цилиндров двигателя). Сам принцип работы достаточно прост. При вращении ротора распределителя металлические зубцы коронки проходят через зазор датчика Холла.

  • Когда щель между постоянным магнитом и чипом свободна (это происходит в момент прохождения прорези вращающейся коронки через зазор датчика), на выходе сенсора напряжение отсутствует (либо оно минимально). ЭБУ «воспринимает» такой сигнал как логический ноль.
  • И наоборот, когда металлическая пластина входит в зазор датчика и перекрывает магнитный поток, на выходе устройства появляется значительное напряжение, которое поступает на ЭБУ. Блок «включает» в работу высоковольтную катушку и в нужном цилиндре происходит воспламенение воздушно-топливной смеси.

Для информации! Существуют датчики (в зависимости от марки автомобиля и прошивки его «мозгов»), алгоритм работы которых выглядит с точностью «до наоборот» (по сравнению с вышеописанным).

Как проверить самостоятельно

Вполне стандартная ситуация: двигатель плохо заводится, работает нестабильно или периодически глохнет. Описанные симптомы вполне могут быть вызваны неисправностью датчика Холла, установленного в распределителе зажигания. Как проверить его работоспособность? Наиболее правильно (с технической точки зрения) осуществлять это с помощью осциллографа. Однако, такой дорогостоящий измерительный прибор редко встречается «в хозяйстве» автолюбителя. А, вот стандартный мультиметр есть, практически, у всех. Именно с помощью него можно довольно легко проверить работоспособность сенсора. Для этого сначала собираем схему:

Далее все просто:

  • Включаем блок питания (или просто подсоединяем провода к снятому с автомобиля аккумулятору): при этом показания вольтметра должны быть близкими к нулю (как правило, не более 0,3÷0,4 В).
  • Вставляем в щель датчика плоский металлический предмет (подойдет пилка по металлу или нож). Если показания прибора резко увеличиваются (величина напряжения зависит от марки тестируемого сенсора), то датчик Холла исправен. В противном же случае можно сделать заключение, что перебои в работе двигателя происходили именно из-за него, и, следовательно, он подлежит замене на новый.

Если у вас нет мультиметра, то вместо него можно использовать светодиод (рассчитанный на прямое напряжение около 12 В и стоимостью порядка 10÷12 рублей), чтобы проверить датчик по аналогичному алгоритму.

На заметку! В качестве источника питания можно использовать регулируемый лабораторный блок или, в крайнем случае, батарейку типа «Крона» напряжением 9 В.

Проверка датчика положения коленчатого и распределительного вала

Датчики положения распределительного и коленчатого вала, основанные на эффекте Холла работают несколько иначе (по сравнению с сенсорами, которые устанавливают в распределители бесконтактных систем зажигания).

  • На вал установлен специальный зубчатый ферромагнитный диск. Причем, в строго определенном месте один или два зубца отсутствуют.
  • В непосредственной близости от торца диска закреплен датчик Холла (с минимальным зазором).
  • При вращении вала напротив сенсора последовательно оказывается либо выступающий зубец диска, либо прорезь. Вследствие чего магнитное поле, действующее на чувствительный элемент, постоянно меняется, и на выходе датчика формируются импульсы напряжения одинаковой длительности и скважности.
  • Когда мимо чувствительного элемента сенсора проходит сектор диска с отсутствующим зубцом, то устройство выдает импульс большей длительности. Этот момент и является «отправной точкой» определения положения вала для ЭБУ.

Проверку сенсора положения (или как его еще называют датчика фаз) можно также осуществить самостоятельно. Подробности вы узнаете из представленного ниже видео:

EndStop на основе датчика Холла

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Статья относится к принтерам:

Был я как-то в гостях у Ивана Plastmaska. Болтали обо всём и зашёл разговор о концевиках. И тут Иван хвастается вот смотри какие есть, модные на Датчике Холла основаны, бери, потом расскажешь. Собственно выполняю обещание, рассказываю о применение на оси Z в Бультике, он же большой Ультик.

Краткое резюме, для тех кому лень читать. Концевик на эффекте Холла, вещь достойная, можно ставить, но производители иногда явно преследуют цель запутать потребителя.

И так по порядку. Текста будет мало, фоток много. Фотки сделаны на «тапок», извиняйте.

Я прекрасно понимаю, что современный 3d принтер это не Plug and Play, но мне этот принцип очень нравится, и я считаю, что именно к этому надо стремиться производителям как самих устройств, так и запасных частей к ним.

Лирическое отступление закончилось, теперь к делу.

Была дана плата, в пакетике. Внешний вид. Со стороны датчика:

Пайка аккуратная, но ручная. Внешне ни чем не примечательное устройство на белом текстолите.

Габариты 44 х 17 мм. Подключение 4х контактный разъём по типу XH2,54. И тут всплывает первый косяк – залёт. В комплекте положили 3х контакный разъём, ладно спишем на невнимательность. Вообще же кроме самой платы в комплекте был разъём xh2.54 (3pin), 4 пластиковых болтика для крепления и магнит на который срабатывает плата.

Про магнит отдельно. Очень важно каким полюсом магнит подъезжает к датчику, так как последний реагирует на смену полюсов (не все сенсоры работают по такому принципу). Собственно от этого и такая высокая заявленная точность – 2 микрона. Для облегчения конечного пользователя, нужную сторону (север) производитель покрасил чёрной краской, т.о. магнит подъезжает к концевику покрашенной стороной. В моём случае краска почти стёрлась и я в начале думал, что это просто грязь. А инструкцию я начинаю читать после того как оно не заработало с первого раза. Признавайтесь, мы ведь все такие.

Задача, как 4 контакта датчика запихнуть в 3 контакта на плате. В инструкции нарисованы схемы и написаны куча умных слов, про подтягивающие резисторы. Возникает вопрос мне бежать в ближайшие радиодетали?? Пожалуйста пишите простым и понятным языком, как это работает и как это воткнуть в мать, или вообще не пишите инструкций. Нет инструкции и отлично, а уж если решили написать, сделайте её понятной любому чайнику. Производитель, не надо меня запутывать я и сам смогу это сделать без Вашей помощи.

Подключал в итоге по простой схеме ничего лишнего покупать и паять как оказалось не надо. На MKS GEN 1.4 заработало таким образом:

Для подключения сделал кабель, собирал всё в кучу и поставил на место. У меня на фото чёрный и красный это питание +5V . Жёлтый это земля, она везде общая, синий это сигнал, (+сигнала не равно плюс питания).

Когда подъедет магнит, жёлтый и синий замкнутся. Т.е. в нормальном состоянии концевик разомкнут. Не забываем поправить в прошивке пункт концевики, если надо:

Кстати виден мой вариант крепежа самого магнитика и платы.

Ставлю на своё место в заранее просверленные дырочки, с обратной стороны корпуса стоят пластиковые болтики, подключаю. Если всё правильно сделали, у Вас не идёт из платы дымок, нет горелого запаха. А плата весело горит зелёным огоньком это почти хорошо. Если поднести магнит огонёк становится красным, то прям совсем отлично. Радости полные штаны.

Опрашиваем командой М119 концевики, проверяем туда ли едет при команде парковка. Настраиваем уровень стола, радуемся всё работает.

В общем и целом скажу так, мне данная плата понравилась, повторяемость срабатываний отличная. После установки и настройки без проблем смог уменьшить толщину 1го слоя с 0,3, до 0,15. До этого был механический концевик и такой фокус не удавался.

И пожелание к новым и не только производителям, обращайте внимание на свои изделия. Мелочи делают имя и именно от мелочей зависит общее впечатление от изделия. Если на данной плате исправить ряд пунктов и изменить комплект, то будет просто супер.

1. Сделать подключение стандартным – 3х пиновым. Это технически не так сложно.

2. Добавить в комплект провод, как минимум обжатый со стороны платы. Клещи для обжима есть не у всех. Для простоты подключения к разным «матерям» обратную сторону можно сделать дюпоном

3. Укомплектовать нормальным крепежом, 4 пластиковых болтика это хорошо, но они ни к селу ни к городу. Добавить пару пластиковых стоек, гаек. Это всё стоит копейки, а удобство монтажа возрастёт.

4. Краска которой обозначается север магнита, я бы использовал более стойкую.

Пост на ресурсе первый, здоровая критика приветствуется.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

http://www.voltbikes.ru/blog/electro/kak-proverit-datchiki-xolla-v-motor-kolese/
http://avto-moto-shtuchki.ru/avtotekhnika/335-datchik-kholla.html
http://3dtoday.ru/blogs/joss99/ebdstop-based-on-hall-sensor/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *