logo1

logoT

 

Принцип работы датчика холла


Датчик Холла — принцип работы


В системах и устройствах каждого автомобиля есть масса приборов, которые несут только функцию информирования о том или ином процессе. На основе информации, которые эти устройства предоставляют, высшие по иерархии системы принимают решения о том или действии. Эти шпионы называются датчиками и собирают информацию о работе деталей и узлов, а после передают ее водителю. На современных автомобилях водитель избавлен от принятия большинства решений, поэтому всю работу делают за него электронные системы. Бесконтактная система зажигания и датчик Хoлла — яркий тому пример.

Содержание:

  1. Датчик Холла, что это такое
  2. Применение датчика в автомобиле
  3. Преимущества автомобильного датчика Холла
  4. Зажигание с датчиком Холла
  5. Подключение и проверка датчика Холла

Датчик Холла, что это такое

Все автомобильные датчики классифицируются по параметру, который они определяют. Это может быть датчик температуры, датчик массового расхода воздуха, датчик движения или датчик положения. Датчик на эффекте Холла как раз применяется для того, чтобы определять положение коленчатого или распределительного вала.

Вкратце разберемся с этим эффектом, тогда станет понятнее, что представляет собой это устройство. Гальваномагнитное явление было открыто в 1879 году Эдвином Холлом, а суть этого открытия в том, что при установке проводника с постоянным потенциалом в магнитное поле, появляется разность потенциалов, то есть электрический импульс. На основе этого являения работает не только часть системы зажигания автомобиля, но и ионные ракетные двигатели, приборы, которые измеряют напряженность магнитного поля, и даже во многих мобильных устройствах в виде основы для работы электронного компаса.

Применение датчика в автомобиле

Холловское напряжение давно применяется в машиностроении и конструкции серводвигателей. Он идеально подходит для того, чтобы определять углы положения валов, а на машинах архаичной конструкции, датчик применялся для определения момента возникновения искры. Схема датчика проста и мы ее помещаем ниже.

Суть работы устройства в том, что когда подают ток на две клеммы участка полупроводникового материала (на чертеже — клеммы «а») и помещают его в магнитное поле, на двух других клеммах возникает импульсное напряжение, а оно может восприниматься устройством-приемником, как сигнал к определенным действиям.

Автомобильный датчик Холла принцип работы которого показан на схеме ниже, но буквально ее воспринимать было бы ошибкой. Дело в том, что современные датчики Холла представляют собой все элементы начерченного датчика в одном крошечном корпусе. Это стало возможным тогда, когда появились миниатюрные полупроводниковые  приборы.

Преимущества автомобильного датчика Холла

Микроэлектроника позволила добиться от устройства очень маленьких размеров, при этом, сохранив полную функциональность. Основные преимущества устройства современного датчика Холла в следующем:

  • компактность;
  • возможность разместить в любой точке двигателя или любого другого механизма;
  • стабильность работы, то есть при любых оборотах вала, датчик будет корректно реагировать на его вращение;
  • стабильность не только в работе, но и стабильность характеристики сигнала.

Наряду с бесспорными достоинствами и функциональностью устройства, оно имеет некоторые проблемы:

  1.  Помехи — главный враг любого электромагнитного устройства. А помех в электрической цепи автомобиля более, чем достаточно.
  2.  Цена. Датчик, основанный на эффекте Холла дороже обычного магнитоэлектрического датчика.
  3.  Работоспособность датчика Холла сильно зависит от электронной схемы.
  4. Микросхемы могут иметь нестабильные характеристики, что может повлиять на корректность показаний.

Зажигание с датчиком Холла

Теперь попробуем применить датчик на практике, а, точнее, интегрировать его в систему зажигания. А установим мы его в прямо в трамблер для того, чтобы руководить процессом искрообразования в бесконтактной системе. Схема установки датчика Холла показана на рисунке. Он установлен возле вала прерывателя-распределителя, на котором установлена магнитопроводящая пластина. Пластина-ротор имеет столько вращающихся сердечников, сколько цилиндров у двигателя.

Поэтому при прохождении пластины ротора возле датчика с поданным на него напряжением, возникает эффект Холла, с выводов датчика снимается импульс и подается на коммутатор, а оттуда на катушку зажигания. Она преобразует слабый импульс в высоковольтный и передает его по высоковольтному проводу на свечу зажигания.

Подключение и проверка датчика Холла

Подключить любой датчик Холла довольно просто, поскольку он имеет всего три вывода, один из которых минусовой и идет на массу, второй — питание, третий — сигнальный, с него и поступает импульс на коммутатор. Проверить, работает ли датчик довольно просто. Если автомобиль подает признаки неисправности системы зажигания, которые выражаются в плохом пуске или нестабильности работы, первое, что нужно проверить — именно этот датчик.

Для этого не нужно никаких сложных осциллографов, хотя по науке ДХ проверяют именно при помощи осциллографа. Для проверки работоспособности устройства, достаточно просто закоротить 3-й и 6-й вывод на колодке трамблёра. При включенном зажигании закороченные выводы приведут к образованию искры, что говорит о том, что датчик свое отжил.

Замена датчика — занятие на 10 минут, но чтобы не покупать новый, лучше проверить установленный, вполне возможно, что зажигание работает некорректно по другой причине. Таким образом, можно обнаружить поломку, сэкономить время и не покупать лишние детали. Следите за простейшими приборами, и неприятные сюрпризы будут обходить автомобиль стороной. Плотной всем искры и удачи в дороге!

Читайте также:


Датчик Холла принцип работы | КакУстроен.ру

Датчик Холла своим появлением обязан американскому учёному-физику Эдвину Холлу, который в 1879 году совершил важное открытие гальваномагнитного явления. Практическая ценность эффекта Холла такова, что датчик, изготовленный на его основе, применяется в самых разных приборах и поныне. Сложное на первый взгляд устройство датчика не является таковым, если детально в нём разобраться. Итак, как же работает датчик Холла?

Датчик Холла: на самом деле – всё просто

Прибор основан на эффекте Холла, который заключается в следующем: если на любой полупроводник, вдоль которого протекает электрический ток, оказать воздействие пересекающим поперёк магнитным полем, то возникнет поле электрическое, называемое электродвижущей силой (ЭДС) Холла. При этом показатель напряжения изменится на величину от 0,4 В до 3 В.

Таким образом, датчик Холла имеет не слишком сложный для понимания принцип работы. Для большей ясности стоит привести наглядный пример. Для создания эффекта Холла понадобятся тонкая пластинка-полупроводник, источник электрического тока, постоянный магнит, провода. Ток пропускается между двумя сторонами пластинки, параллельными друг другу. К двум другим сторонам крепятся провода. Одновременно с этим к полупроводнику подносится постоянный магнит. Это и есть генератор Холла.

Можно сделать его импульсным. Для этого достаточно разместить между пластинкой и магнитом движущийся экран с щелями в нём. Такая щелевая конструкция и принцип работы характерны для всех датчиков Холла.

От теории – к практике. Датчик холла: принцип работы и назначение современных генераторов

Практическое применение ЭДС Холла началось далеко не сразу после её открытия, так как полупроводники с нужными свойствами научились изготавливать промышленным способом лишь через несколько десятков лет.

Первые приборы получались довольно громоздкими и не очень эргономичными. Новую жизнь в судьбу датчика Холла привнесло развитие микроэлектроники, когда были придуманы микросхемы. Их стали активно использовать в генераторах Холла. Благодаря этому был налажен выпуск миниатюрных датчиков, которые могут быть линейными (датчики тока, вибрации, положения, расхода и т.п.) и логическими (датчики приближения, частоты вращения, импульсов и т.д.), цифровыми и аналоговыми.

С помощью датчика Холла стали успешно измерять ток, мощность, скорость, расстояние. Даже в CD-приводе любого персонального компьютера используется ЭДС Холла. 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. Датчик Холла полезен тем, что он считывает и предоставляет электронному блоку управления информацию, нужную для нормальной работы автомобиля.




Несомненные преимущества датчика Холла – его дешевизна, неприхотливость, долговечность и бесконтактность. Надёжность прибора обусловлена тем, что в нём отсутствуют физически взаимодействующие (трущиеся друг о друга) детали.

Принцип действия датчика холла


Датчики Холла: принцип работы, как проверить своими руками, применение

Электромагнитное устройство, именуемое датчиком Холла (далее ДХ), применяется во многих приборах и механизмах. Но наибольшее применение ему нашлось в автомобилестроении. Практически во всех моделях отечественного автопрома (ВАЗ 2106, 2107, 2108 и т.д.) бесконтактная система зажигания для бензинового двигателя управляется этим датчиком. Соответственно, при его выходе из строя возникают серьезные проблемы с работой двигателя. Чтобы не ошибиться при диагностике, необходимо понимать принцип работы датчика, знать его конструкцию и методы тестирования.

Кратко о принципе работы

В основу принципа действия датчика зажигания положен эффект Холла, получивший свое название в честь американского физика, открывшего это явление в 1879 году. Подав постоянное напряжение на края прямоугольной пластины (А и В на рис. 1) и поместив ее в магнитное поле, Эдвин Холл обнаружил разность потенциалов на двух других краях (С и D).

Рис .1. Демонстрация эффекта Холла

В соответствии с законами электродинамики, сила Лоренца воздействует на носители заряда, что и приводит к разности потенциалов. Величина напряжения Uхолла довольно мала, в пределах от 10 мкВ до 100 мВ, она зависит как от силы тока, так и напряженности электромагнитного поля.

До середины прошлого века открытие не находило серьезного технического применения, пока не было налажено производство полупроводниковых элементов на основе кремния, сверхчистого германия, арсенида индия и т.д., обладающих необходимыми свойствами. Это открыло возможности для производства малогабаритных датчиков, позволяющих измерять как напряженность поля, так и силу тока, идущего по проводнику.

Типы и сфера применения

Несмотря на разнообразие элементов, применяющих эффект Холла, условно их можно разделить на два вида:

  • Аналоговые, использующие принцип преобразования магнитной индукции в напряжение. То есть, полярность, и величина напряжения напрямую зависят от характеристик магнитного поля. На текущий момент этот тип приборов, в основном, применяется в измерительной технике (например, в качестве, датчиков тока, вибрации, угла поворота). Датчики тока, использующие эффект Холла, могут измерять как переменный, так и постоянный ток
  • Цифровые. В отличие от предыдущего типа датчик имеет всего два устойчивых положения, сигнализирующих о наличии или отсутствии магнитного поля. То есть, срабатывание происходит в том случае, когда интенсивность магнитного поля достигла определенной величины. Именно этот тип устройств применяется в автомобильной технике в качестве датчика скорости, фазы, положения распределительного, а также коленчатого вала и т.д.

Следует отметить, что цифровой тип включает в себя следующие подвиды:

  • униполярный – срабатывание происходит при определенной силе поля, и после ее снижения датчик переходит в изначальное состояние;
  • биполярный – данный тип реагирует на полярность магнитного поля, то есть один полюс производит включение прибора, а противоположный – выключение.
Внешний вид цифрового датчика Холла

Как правило, большинство датчиков представляет собой компонент с тремя выводами, на два из которых подается двух- или однополярное питание, а третий является сигнальным.

Пример использования аналогового элемента

Рассмотрим в качестве примера конструкцию датчика тока ы основе работы которого используется эффект Холла.

Упрощенная схема датчика тока на основе эффекта Холла

Обозначения:

  • А – проводник.
  • В – незамкнутое магнитопроводное кольцо.
  • С – аналоговый датчик Холла.
  • D – усилитель сигнала.

Принцип работы такого устройства довольно прост: ток, проходящий по проводнику, создает электромагнитное поле, датчик измеряет его величину и полярность и выдает пропорциональное напряжение UДТ, которое поступает на усилитель и далее на индикатор.

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.

Внешний вид датчика Холла для СБЗ ВАЗ 2110

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.

Как проверить работоспособность датчика Холла?

Есть разные способы, позволяющие проверить исправность датчика СБЗ, кратко расскажем о них:

  1. Имитируем наличие ДХ. Это наиболее простой способ, позволяющий быстро провести проверку. Но его эффективности может идти речь только в том случае, если не формируется искра при наличии питания на основных узлах системы. Для тестирования следует выполнить следующие действия:
  • отключаем от трамблера трехпроводной штекер;
  • запускаем систему зажигания и одновременно с этим «коротим» проводом массу и сигнал с датчика (контакты 3 и 2, соответственно). При наличии искры на катушке зажигания, можно констатировать, что датчик СБЗ потерял работоспособность и ему необходима замена.

Обратим внимание, что для выявления искрообразования высоковольтный проводок должен находиться рядом с массой.

  1. Применение мультиметра для проверки. Это способ наиболее известный, и приводится в руководстве к автомобилю. Нужно подключить щупы прибора, как продемонстрировано на рисунке 7, и произвести замеры напряжения.
Схема подключения мультиметра для проверки ДХ

На исправном датчике напряжение будет колебаться в диапазоне от 0,4 до 11 вольт (не забудьте перевести мультиметр в режим измерения постоянного тока). Следует заметить, что проверка осциллографом будет намного эффективней. Подключается он таким же образом, как и мультиметр. Пример осциллограммы рабочего ДХ приведен ниже.

Осциллограмма исправного датчика Холла СБЗ
  1. Установка заведомо рабочего ДХ. Если в наличии имеется еще один однотипный датчик, или имеется возможность взять его на время, то данный вариант тоже имеет место на существование, особенно если первые два сделать затруднительно.

Ест еще один вариант проверки, по принципу напоминающий второй способ. Он может быть полезен, если под рукой нет измерительных приборов. Для тестирования понадобиться резистор номиналом 1,0 кОм, светодиод, например, из фонарика зажигалки и несколько проводков. Из всего этого набора собираем прибор в соответствии с рисунком 9.

Рис. 9. Светоиндикаторный тестер для проверки ДХ

Тестирование осуществляем по следующему алгоритму:

  1. Проверяем питание на датчике. Для этой цели подключаем (соблюдая полярность) наш тестер к клеммам 1 и 3 ДХ. Включаем зажигание, если с питанием все нормально, светодиод загорится, в противном случае потребуется проверять цепь питания (предварительно убедившись в правильном подключении светодиода).
  2. Проверяем сам датчик. Для этого провод с первой клеммы «перебрасываем» на вторую (сигнал с ДХ). После этого начинаем крутить распредвал (руками или стартером). Моргание светодиода засвидетельствует исправность ДХ. В противном случае, на всякий случай проверяем соблюдение полярности при подключении светодиода, и если оно выполнено правильно, – меняем датчик на новый.
Обсудить на форуме ОЦЕНИТЬ: (12 оценок, среднее: 4,83 из 5) Загрузка...

Датчики Холла: принцип работы, типы, применение, преимущества и недостатки

В статье узнаете что такое датчики Холла, принцип работы, его типы, применение в промышленности, преимущества и недостатки

Датчики Холла широко используются в различных областях. В этом посте мы расскажем о том, как они работают, их типах, приложениях, преимуществах и недостатках.

Что такое датчик Холла

Магнитные датчики — это твердотельные устройства, которые генерируют электрические сигналы, пропорциональные приложенному к нему магнитному полю. Эти электрические сигналы затем дополнительно обрабатываются специальной электронной схемой пользователя для получения желаемого выхода.

В наши дни эти магнитные датчики способны реагировать на широкий спектр магнитных полей. Одним из таких магнитных датчиков является датчик Холла, выход которого (напряжение) зависит от плотности магнитного поля.

Внешнее магнитное поле используется для активации этих датчиков эффекта Холла. Когда плотность магнитного потока в окрестности датчика выходит за пределы определенного определенного порога, он обнаруживается датчиком. При обнаружении датчик генерирует выходное напряжение, которое также известно как напряжение Холла.

Эти датчики Холла пользуются большим спросом и имеют очень широкое применение, например, датчики приближения, переключатели, датчики скорости вращения колес, датчики положения и т. Д.

Принцип работы датчика Холла

Датчик Холла основан на принципе Холла. Этот принцип гласит, что когда проводник или полупроводник с током, текущим в одном направлении, вводится перпендикулярно магнитному полю, напряжение может измеряться под прямым углом к ​​пути тока.

Как работает датчик Холла

Работа датчика Холла описана ниже:

  • Когда электрический ток проходит через датчик, электроны движутся по нему по прямой линии.
  • Когда на датчик воздействует внешнее магнитное поле, сила Лоренца отклоняет носители заряда, следуя изогнутой траектории.
  • Из-за этого отрицательные зарядовые электроны будут отклоняться к одной стороне датчика, а положительные зарядные отверстия — к другой.
  • Из-за этого накопления электронов и дырок на разных сторонах пластины, напряжение (разность потенциалов) может наблюдаться между сторонами пластины. Полученное напряжение прямо пропорционально электрическому току и напряженности магнитного поля.

Типы датчиков Холла

Датчики эффекта Холла можно разделить на два типа:

  • На основании Вывода
  • На основании операции
На основе результатов

На основе выходных данных датчики Холла можно разделить на два типа:

  • Датчики Холла с аналоговым выходом
  • Датчики Холла с цифровым выходом
 Датчики Холла с аналоговым выходом

Датчики Холла с аналоговым выходом содержат регулятор напряжения, элемент Холла и усилитель. Как следует из названия, выход такого типа датчика является аналоговым по своей природе и пропорционален напряженности магнитного поля и выходу элемента Холла.

Эти датчики имеют непрерывный линейный выход. Благодаря этому свойству они подходят для использования в качестве датчиков приближения.

Датчики Холла с цифровым выходом

Датчики эффекта Холла с цифровым выходом имеют только два выхода: «ВКЛ» и «ВЫКЛ». Эти датчики имеют дополнительный элемент «триггер Шмитта» по сравнению с датчиками Холла с аналоговым выходом.

Именно триггер Шмитта вызывает эффект гистерезиса, и поэтому достигаются два различных пороговых уровня. Соответственно, выход всей цепи будет либо низким, либо высоким.

Переключатель эффекта Холла — один из таких датчиков. Эти датчики цифрового вывода широко используются в качестве концевых выключателей в станках с ЧПУ, трехмерных (3D) принтерах и позиционных блокировках в автоматизированных системах.

На основе операции

На основе операции датчики эффекта Холла можно разделить на два типа:

  • Биполярный датчик Холла
  • Униполярный датчик Холла
Биполярный датчик Холла

Как следует из названия, эти датчики требуют как положительных, так и отрицательных магнитных полей для своей работы. Положительное магнитное поле южного полюса магнита используется для активации датчика, а отрицательное магнитное поле северного полюса магнита используется для отпускания датчика.

Униполярный датчик Холла

Как следует из названия, эти датчики требуют только положительного магнитного поля южного полюса магнита, чтобы активировать, а также отпустить датчик.

Применение датчика Холла

Приложения датчиков Холла были представлены в двух категориях для простоты понимания.

  • Применение аналоговых датчиков Холла
  • Применение цифровых датчиков Холла
Применение аналоговых датчиков Холла

Аналоговые датчики с эффектом Холла используются для:

  • Измерение постоянного тока в токоизмерительных клещах (также известных как Tong Testers).
  • Определение скорости вращения колеса для антиблокировочной тормозной системы (ABS).
  • Устройства управления двигателем для защиты и индикации.
  • Чувствуя наличие питания.
  • Зондирование движения.
  • Чувствуя скорость потока.
  • Датчик давления в мембранном манометре.
  • Ощущение вибрации.
  • Обнаружение черного металла в детекторах черного металла.
  • Регулирование напряжения
Применение цифровых датчиков Холла

Цифровые датчики эффекта Холла используются для:

  • Определяя угловое положение коленчатого вала для угла зажигания свечей зажигания.
  • Чувство положения автомобильных сидений и ремней безопасности для контроля подушек безопасности.
  • Беспроводная связь.
  • Чувствительное давление
  • Ощущение близости.
  • Чувствительная скорость потока.
  • Чувствительная позиция клапанов.
  • Ощущение положения объектива.

Преимущества датчиков Холла

Датчики эффекта Холла имеют следующие преимущества:

  • Они могут использоваться для нескольких функций датчика, таких как определение положения, определение скорости, а также для определения направления движения.
  • Поскольку они являются твердотельными устройствами, они абсолютно не подвержены износу из-за отсутствия движущихся частей.
  • Они почти не требуют обслуживания.
  • Они крепкие.
  • Они невосприимчивы к вибрации, пыли и воде.

Недостатки датчиков Холла

Датчики эффекта Холла имеют следующие недостатки:

  • Они не способны измерять ток на расстоянии более 10 см. Единственное решение для преодоления этой проблемы заключается в использовании очень сильного магнита, который может генерировать широкое магнитное поле.
  • Точность измеренного значения всегда является проблемой, поскольку внешние магнитные поля могут влиять на значения.
  • Высокая температура влияет на сопротивление проводника. Это, в свою очередь, повлияет на подвижность носителя заряда и чувствительность датчиков Холла.

Как большие электрические нагрузки можно контролировать с помощью датчиков Холла

Мы уже знаем, что выходная мощность датчика Холла очень мала (от 10 до 20 мА). Поэтому он не может напрямую контролировать большие электрические нагрузки. Тем не менее, мы можем контролировать большие электрические нагрузки с помощью датчиков Холла, добавив NPN-транзистор с открытым коллектором (сток тока) к выходу.

Транзистор NPN (приемник тока) функционирует в насыщенном состоянии в качестве переключателя приемника. Он замыкает выходной контакт заземлением, когда плотность потока превышает предварительно установленное значение «ВКЛ».

Выходной переключающий транзистор может быть в разных конфигурациях, таких как транзистор с открытым эмиттером, транзистор с открытым коллектором или оба. Вот так он обеспечивает двухтактный выход, который позволяет ему потреблять достаточный ток для непосредственного управления большими нагрузками.

Как работает датчик Холла Видео

Датчик Холла - что это? Описание, принцип действия

Полное технически грамотное название – датчик положения на эффекте Холла.

Принцип действия этого устройства прост: помещая любой проводник с постоянным током в электромагнитное поле, в нём образуется разность потенциалов поперечного типа. Напряжение, наблюдаемое в этом проводнике, назвали в честь изобретателя – холловское.

В двигателях внутреннего сгорания датчик Холла нашёл большое применение. В распределителях зажигания на карбюраторных автомобилях он подавал сигнал момента искрообразования. Затем, на более новых моделях двигателей, его начали ставить у распределительного и коленчатого валов, где он фиксировал угол положения.

Физическое явление образования на гранях пластины напряжения открыл физик Американского Балтиморского Университета Э. Холл в 1879 году. Он поместил полупроводниковую пластину в магнитное поле и к её узким граням подвёл ток. А на широких гранях появлялось напряжение (от десятков микровольт до многих сотен милливольт).

Широкое применение устройств, с использованием эффекта Холла, началось с 1955 года. Именно в это время начали массово производиться полупроводниковые плёнки.

В семидесятых годах прошлого века начала бурно развиваться микроэлектроника. Датчик приобрёл миниатюрную форму, в котором помещался чувствительный элемент, магнит и микросхема. У него появилось три преимущества: минимизация; не изменяется момент измерения при изменении оборотов двигателя; при повороте ключа в выключателе зажигания электрический сигнал имеет определённую и стабильную величину, а не всплескообразную. Это положительный нюанс при работе в электрической сети автомобиля.

Недостатки датчика

Но у датчика Холла есть недостатки. На нём сильно сказываются электромагнитные помехи цепи питания. Также он менее надёжен магнитоэлектрического датчика и дороже его в производстве.

Работает датчик очень просто. Металлическая пластина (у бегунка или штифты распределительного и коленчатого вала) проходит через зазор датчика, шунтируется магнитный поток. На микросхеме индуктивность нулевая. Выходя из датчика, сигнал имеет большую степень и равен запитывающему напряжению.

Техническое состояние датчика Холла никогда нельзя проверять контрольной лампой. Используйте осциллограф, если он снят с автомобиля, или мультиметр – непосредственно на двигателе. При проверке отсоедините колодку с проводами, соединяющую датчик с цепью. Ключ выключателя зажигания должен быть вынут.

Датчик Холла: назначение и принцип работы

Датчик Холла (датчик положения) представляет собой датчик магнитного поля. Работа устройства основана на эффекте Холла. Данный эффект основан на следующем принципе: если поместить определенный проводник с постоянным током в магнитное поле, то в таком проводнике возникает поперечная разность потенциалов (напряжение Холла). Другими словами, устройство служит для измерения напряжённости магнитного поля. Сегодня датчик Холла может быть как аналоговым, так и цифровым.

Сфера применения датчиков Холла очень широка. Устройство используется в таких схемах, где требуется бесконтактное измерение силы тока. Что касается автомобилей, датчик Холла служит для измерения угла положения распределительного или коленчатого вала, а также нашел свое применение в системе зажигания, указывая на момент образования искры. 

Как работает датчик Холла

Во время своих исследований в 1879 году физик Холл выявил такой эффект, что если в магнитном поле находится пластина, на которую подается напряжение (ток протекает через пластину), тогда электроны в указанной пластине начинают отклоняться. Такое отклонение происходит перпендикулярно по отношению к тому направлению, которое имеет магнитный поток.

Также направление этого отклонения происходит в зависимости от той полярности, которую имеет магнитное поле. Получается, электроны будут иметь разную плотность на разных сторонах пластины, создавая разные потенциалы. Обнаруженное явление получило название эффект Холла.

Другими словами, Холл поместил прямоугольную полупроводниковую пластину в магнитное поле и на узкие грани такого полупроводника подал ток. В результате на широких гранях появилось напряжение. Дальнейшее развитие технологий позволило создать на основе обнаруженного эффекта компактное устройство-датчик. Главным преимуществом датчиков подобного рода выступает то, что частота срабатывания устройства не смещает момент измерения. Выходной сигнал от такого устройства всегда устойчивый, без всплесков.

Простейший датчик состоит из:

  • постоянного магнита;
  • лопасти ротора;
  • магнитопроводов;
  • пластикового корпуса;
  • электронной микросхемы;
  • контактов;

Работа устройства построена на следующей схеме: через зазор осуществляется проход металлической лопасти ротора, что позволяет шунтировать магнитный поток. Результатом становится нулевой показатель индукции на микросхеме. Выходной сигнал по отношению к массе практически равняется показателю напряжения питания.

Датчик Холла в системе зажигания является аналоговым преобразователем, который непосредственно коммутирует питание. 

Среди недостатков стоит выделить чувствительность устройства к электромагнитным помехам, которые могут возникнуть в цепи. Также наличие электронной схемы в устройстве датчика несколько снижает его надежность.

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве топливного электробензонасоса, а также о механическом решении. Из этой статьи вы узнаете о назначении, конструктивных особенностях и принципах работы данных устройств.

Аналоговые и цифровые решения

Датчики на основе эффекта Холла фиксируют разницу потенциалов. Аналоговое решение, рассмотренное выше, основано на преобразовании индукции поля в напряжение с учетом полярности и силы поля.

Принцип работы цифрового датчика состоит в фиксации присутствия или отсутствие поля. В случае достижения индукцией определенного показателя датчик отмечает наличие поля. Если индукция не соответствует необходимому показателю, тогда цифровой датчик показывает отсутствие поля. Чувствительность датчика определяется его способностью фиксировать поле при той или иной индукции. 

Цифровой датчик Холла может быть биполярным и униполярным. В первом случае срабатывание и отключение устройства происходит посредством смены полярности. Во втором случае включение происходит при появлении поля, отключается датчик в результате того, что индукция снижается.

Самостоятельная проверка устройства

Активное использование данного устройства в автомобилях означает, что при появлении определенных неисправностей или сбоев в работе ДВС может возникнуть острая необходимость проверить датчик Холла своими руками.

Перед началом работ по отсоединению разъема кабеля, который подключен к устройству, следует обязательно выключать зажигание!

Игнорирование данного правила может вывести датчик Холла из строя. Необходимо добавить, что проверка устройства при помощи контрольной лампы также недопустима.

  1. Одним из самых быстрых способов проверки является установка заведомо исправного подменного датчика на автомобиль. Если признаки неисправности после установки исчезают, тогда причина очевидна.
  2. Вторым способом, который подойдет для проверки датчика в системе зажигания, является проверка наличия искры в момент включения зажигания. Дополнительно потребуется осуществить подсоединение концов провода к нужным выходам на коммутаторе.
  3. Для максимально точной диагностики устройство лучше всего поверять при помощи осциллографа. Также в определенных условиях датчик проверяют при помощи мультиметра. Указанный мультиметр переводят в режим вольтметра, после чего подсоединяют к выходному контакту на датчике. Рабочий датчик Холла выдаст показания от 0.4 Вольт до 3-х. Если показания ниже минимального порога, тогда высока вероятность выхода датчика из строя.

Датчик Холла

Датчик дождя, датчик уровня жидкости, датчик температуры – он же термометр. Вроде бы все ясно: датчик дождя показывает наличие дождя, датчик уровня жидкости показывает, как ни странно, уровень жидкости; термометр – от греч. – тепло и измерять, показывает температуру.  Но  вот что за странное название: датчик Холла?

С чего все начиналось

Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил очень странную вещь… Он взял пластинку золота и стал пропускать через неё постоянный ток.  На рисунке эту пластинку я отметил с гранями ABCD.

Так вот, когда он пропускал постоянный ток через грани D и B, поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит и знаете что обнаружил?  Разность потенциалов на гранях А и C!  Или проще сказать, напряжение. Этот эффект и назвали в честь этого ученого.

Как только он сделали это открытие, вскоре стали делать радиоэлементы на этом эффекте. Чтобы не заморачиваться с названием, назвали в честь того, кто открыл этот эффект  –  в честь Холла. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, называют датчиками Холла. 

Линейные датчики Холла

О чего же зависит напряжение на гранях А и С? В основном от магнитного поля, создаваемым либо постоянным магнитом, либо электромагнитом; толщиной пластинки, а также силой тока, протекающего через саму пластинку. Благодаря этим параметрам с помощью датчика Холла были построены приборы, позволяющие замерять силу тока в проводнике, не касаясь самого проводоа, например, токовые клещи

а также приборы, с помощью которых можно замерять напряженность магнитного поля. Датчики Холла, используемые в этих приборах называют линейными, так как напряжение на датчике Холла прямо пропорционально измеряемым параметрам магнитного поля.

Линейные датчики, как я уже сказал, могут быть использованы в токовых клещах. Они позволяют измерять силу тока, начиная от 250 мА и до нескольких тысяч Ампер. Самым большим преимуществом в таких токовых клещах является отсутствие механического контакта с измеряемой цепью. Иными словами, токовые измерители на эффекте Холла намного безопаснее, чем измерители на основе шунта и амперметра, особенно при большой силе тока в цепи, которую нередко можно встретить в промышленных установках.

Цифровые датчики Холла

Разработчики на этом не остановились. Как только наступила  эра цифровой элек троники в один корпус вместе с датчиком Холла стали помещать различные логические элементы. Выглядит все это примерно вот так:

В результате промышленность стала выпускать датчики Холла для цифровой электроники. В основном такие датчики делятся на три вида:

Униполярные. Реагируют только на один магнитный полюс. На противоположный магнитный полюс не обращают никакого внимания. То есть подносим например южный полюс магнита, датчик сработал. На северный магнитный полюс ему наплевать.

Биполярные. Здесь уже интереснее. Подносим магнит одним полюсом – датчик сработал и продолжает работать даже тогда, когда мы убираем магнит от датчика.  Для того, чтобы его выключить, нам надо подать на него другую полярность магнита.

Омниполярные. Этим датчикам по барабану на какой полюс включаться и выключаться. Пусть будет хоть южный или северный.

Датчик холла принцип работы и какова его роль в системе зажигания?

На блоге мы уже рассматривали различные системы зажигания, в частности, бесконтактных, у которых механический прерыватель в трамблёре заменён хитрым датчиком. О нём и поговорим, о датчике Холла, так его называют. Датчик Холла принцип работы его заключается в том, что он дает отсечку в нужной точке для поджига рабочей смеси в цилиндре, но давайте по порядку.

Датчик Холла принцип работы

Как мы видим, наш сегодняшний герой выполняет крайне ответственное задание в системе зажигания, но пока что он остаётся для нас тёмной лошадкой. Исправим данный недостаток. Итак, датчик холла что это и как работает?

Для начала немного истории. Своё название это устройство получило благодаря одному из сотрудников балтиморского университета Э. Холла, который в конце ХIХ века открыл эффект возникновения напряжения на краях полупроводниковой пластины при изменении магнитного поля, в котором она находится.

Другими словами, если специальную пластинку поместить в место, где будет периодически проскакивать магнит или что-либо, что может изменить имеющееся магнитное поле, к примеру, металлический предмет, то на её краях будут появляться импульсы напряжения, а они в свою очередь могут использоваться электроникой в качестве сигналов к действию.

Одно из ключевых преимуществ подобных датчиков – отсутствие каких-либо механически контактирующих элементов, а это значит, что нет износа и, как следствие, продолжительный срок безотказной работы узла.

Надо отметить, что эффект Холла стал массово использоваться в промышленности лишь во второй половине ХХ века, когда полупроводниковые материалы стали доступными.

Своё место датчики Холла нашли и в автомобилях, а если точнее – в двигателях, где их полезные свойства пригодились в системах зажигания.

Устанавливается такое устройство в корпус трамблёра. Внутри него, как мы уже знаем, имеется вал, именуемый в литературе валом прерывателя-распределителя.

В определённом месте на этом валу закреплена магнитопроводящая пластина, имеющая столько сердечников, сколько и цилиндров в силовом агрегате.

Вращаясь синхронно с распредвалом и коленвалом, она в момент прохождения одного из сердечников мимо датчика, возбуждает в нём импульс электрического напряжения, который затем поступает в коммутатор системы зажигания, где используется для управления работой катушки зажигания. Этот импульс является отправной точкой для генерации искры свечи.

Система зажигания сгенерирует искру именно в тот момент, когда необходимо поджечь топливно-воздушную смесь – ни на мгновение раньше, ни на мгновение позже, иначе мотор просто-напросто не сможет нормально работать. Такой вот нехитрый алгоритм.

Как проверить датчик Холла?

Как и любой другой электронный элемент, наш герой тоже может выходить из строя, и узнать об этом мы можем по плохой работе двигателя авто, а именно:

  • мотор сложно завести или он вообще отказывается стартовать;
  • на холостом ходу заметны перебои или просадки оборотов;
  • при движении машина внезапно глохнет;
  • на высоких оборотах авто начинает дёргать.

Конечно же, не факт, что эти симптомы связаны именно с датчиком Холла, но, тем не менее, проверить его нужно. Сделать это можно своими силами.

  1. Попросите у друзей или где-нибудь на время проверки, переставьте и убедитесь в том, является ли причиной ваших бед именно датчик Холла;
  2. Просто замерьте напряжение на выходе, оно должно быть в точке разрыва 0,4 В, а в точке прохода пластины — 11В.;
  3. Разобрать трамблер, провод высокого напряжения с надсвечником и свечей положите на корпус автомобиля с гарантией контакта на минус. Включите зажигание и замкните контакты 6 и 3 на панели коммутатора. Если искра на контактах свечи зажигания появится, то ваш датчик вышел из строя.

Но все-таки наиболее простой и примитивный способ – замена датчика на заведомо исправный. На видео ниже, видно как это просто.

Все-таки проверка требует квалифицированного подхода, если вы им не обладаете, не стоит экспериментировать. Надежно и с гарантией успеха лучше обратиться к специалистам и сделать все как положено.

Пожалуй, вот так кратко, датчик Холла принцип работы и его значение вам понятны. Надеюсь, вы почерпнули минимальные полезные знания из этой статьи.

На этом разрешите откланяться и напомнить, читайте свежие и интересные публикации, появляющиеся на блоге, поможет подписка. До скорых встреч!

Что такое датчик Холла?

Датчик Холла (датчик положения) представляет собой датчик магнитного поля. Работа устройства основана на эффекте Холла. Данный эффект основан на следующем принципе: если поместить определенный проводник с постоянным током в магнитное поле, то в таком проводнике возникает поперечная разность потенциалов (напряжение Холла). Другими словами, устройство служит для измерения напряжённости магнитного поля. Сегодня датчик Холла может быть как аналоговым, так и цифровым.

Сфера применения датчиков Холла очень широка. Устройство используется в таких схемах, где требуется бесконтактное измерение силы тока. Что касается автомобилей, датчик Холла служит для измерения угла положения распределительного или коленчатого вала, а также нашел свое применение в системе зажигания, указывая на момент образования искры. 

Содержание статьи

Как работает датчик Холла

Во время своих исследований в 1879 году физик Холл выявил такой эффект, что если в магнитном поле находится пластина, на которую подается напряжение (ток протекает через пластину), тогда электроны в указанной пластине начинают отклоняться. Такое отклонение происходит перпендикулярно по отношению к тому направлению, которое имеет магнитный поток.

Также направление этого отклонения происходит в зависимости от той полярности, которую имеет магнитное поле. Получается, электроны будут иметь разную плотность на разных сторонах пластины, создавая разные потенциалы. Обнаруженное явление получило название эффект Холла.

Другими словами, Холл поместил прямоугольную полупроводниковую пластину в магнитное поле и на узкие грани такого полупроводника подал ток. В результате на широких гранях появилось напряжение. Дальнейшее развитие технологий позволило создать на основе обнаруженного эффекта компактное устройство-датчик. Главным преимуществом датчиков подобного рода выступает то, что частота срабатывания устройства не смещает момент измерения. Выходной сигнал от такого устройства всегда устойчивый, без всплесков.

Простейший датчик состоит из:

  • постоянного магнита;
  • лопасти ротора;
  • магнитопроводов;
  • пластикового корпуса;
  • электронной микросхемы;
  • контактов;

Работа устройства построена на следующей схеме: через зазор осуществляется проход металлической лопасти ротора, что позволяет шунтировать магнитный поток. Результатом становится нулевой показатель индукции на микросхеме. Выходной сигнал по отношению к массе практически равняется показателю напряжения питания.

Датчик Холла в системе зажигания является аналоговым преобразователем, который непосредственно коммутирует питание. 

Среди недостатков стоит выделить чувствительность устройства к электромагнитным помехам, которые могут возникнуть в цепи. Также наличие электронной схемы в устройстве датчика несколько снижает его надежность.

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве топливного электробензонасоса, а также о механическом решении. Из этой статьи вы узнаете о назначении, конструктивных особенностях и принципах работы данных устройств.

Аналоговые и цифровые решения

Датчики на основе эффекта Холла фиксируют разницу потенциалов. Аналоговое решение, рассмотренное выше, основано на преобразовании индукции поля в напряжение с учетом полярности и силы поля.

Принцип работы цифрового датчика состоит в фиксации присутствия или отсутствие поля. В случае достижения индукцией определенного показателя датчик отмечает наличие поля. Если индукция не соответствует необходимому показателю, тогда цифровой датчик показывает отсутствие поля. Чувствительность датчика определяется его способностью фиксировать поле при той или иной индукции. 

Цифровой датчик Холла может быть биполярным и униполярным. В первом случае срабатывание и отключение устройства происходит посредством смены полярности. Во втором случае включение происходит при появлении поля, отключается датчик в результате того, что индукция снижается.

Самостоятельная проверка устройства

Активное использование данного устройства в автомобилях означает, что при появлении определенных неисправностей или сбоев в работе ДВС может возникнуть острая необходимость проверить датчик Холла своими руками.

Перед началом работ по отсоединению разъема кабеля, который подключен к устройству, следует обязательно выключать зажигание!

Игнорирование данного правила может вывести датчик Холла из строя. Необходимо добавить, что проверка устройства при помощи контрольной лампы также недопустима.

  1. Одним из самых быстрых способов проверки является установка заведомо исправного подменного датчика на автомобиль. Если признаки неисправности после установки исчезают, тогда причина очевидна.
  2. Вторым способом, который подойдет для проверки датчика в системе зажигания, является проверка наличия искры в момент включения зажигания. Дополнительно потребуется осуществить подсоединение концов провода к нужным выходам на коммутаторе.
  3. Для максимально точной диагностики устройство лучше всего поверять при помощи осциллографа. Также в определенных условиях датчик проверяют при помощи мультиметра. Указанный мультиметр переводят в режим вольтметра, после чего подсоединяют к выходному контакту на датчике. Рабочий датчик Холла выдаст показания от 0.4 Вольт до 3-х. Если показания ниже минимального порога, тогда высока вероятность выхода датчика из строя.

Читайте также

Датчик Холла: устройство и принцип работы


Когда американский физик Эдвин Холл открывал свой эффект взаимодействия электрического тока с магнитным полем, у него и в мыслях не было, что чаще всего его фамилия станет употребляться на автомобильных рынках в России. Удивительно, но факт — самые разные люди, весьма далёкие от физики, понятия не имеющие кто такой Холл, знают, что такое датчик Холла в автомобиле, и даже одно время страдали от их дефицита.

В чём проявляется эффект Холла, и как это можно использовать в технике


Магнитное поле широко используется в автомобильной технике, несмотря на свою невидимость и неосязаемость. Даже свет, состоящий из электрических и магнитных полей, воспринимается благодаря своей электрической составляющей. Тем не менее, с помощью специальных магниточувствительных датчиков поле можно зафиксировать и даже измерить.

В основу одного из таких датчиков лёг эффект Холла, заключающийся в появлении поперечной разницы потенциалов на кристалле полупроводника, вдоль которого течёт ток. Образуется она только при помещении кристалла в магнитное поле, всё прочее пластину легированного кремния не поляризует. Это напряжение и подлежит фиксации, означая, что датчик попал в зону действия магнитного поля.

Собственно, всего этого недостаточно для использования кристалла в качестве датчика. Магнитное поле присутствует везде, надо определить его превышение над естественным фоном и помехами. Для этого к пластине подключается усилитель слабого сигнала и регулируемый пороговый элемент (компаратор). Вся схема выдаёт на выходе логический «0» по электрическому уровню, если поле есть, и логическую единицу во всех прочих случаях. Такая негативная логика обычно принята в цифровой технике. А чтобы в момент смены сигнала не наблюдалась «болтанка» выхода из-за неопределённости, устройство снабжается триггером Шмитта. Это такая схема, которая обеспечивает амплитудное запаздывание срабатывания (гистерезис), защищая от цифрового дребезга и помех в момент переключения, гарантируя одиночный крутой фронт сигнала и однозначность привязки во времени.

Устройство и принцип действия датчика

Если бы всё перечисленное выполнялось на дискретных элементах, то датчик был бы размером с магнитолу, столько же стоил, работал ненадёжно и потреблял много электроэнергии. В реальности всё устройство датчика Холла выполняется методами интегральной микроэлектроники всё на том же полупроводниковом кристалле, который с лёгкой руки деятелей из Кремниевой долины давно уже принято называть чипом.

Сам датчик миниатюрен настолько, что его размерами можно пренебречь на фоне габаритов корпуса, электрического разъёма, подводящих проводов и вспомогательного постоянного магнита. Кристалл полностью заливается пластмассой для защиты от внешних воздействий, снаружи остаётся только разъём и полюс магнита. В зависимости от назначения, датчик может иметь прорезь, внутри которой будет проходить край задающего синхронизацию реперного диска с пазами.

Принцип работы датчика Холла в автомобилях состоит в том, что при появлении в рабочей зоне изменений магнитного поля, например, прорези реперного диска вместо его цельной части, или ступеньки на шкиве, или метки на фланце распредвала, сигнал на выходе сменит своё значение с нуля на единицу или наоборот. Таким образом, электронный блок, считывающий показания датчика, узнает о наступлении определённого момента во вращении вала, например, верхней мёртвой точки поршня определённого цилиндра или любого его положения относительно этой ВМТ, нужная информация задаётся разработчиками двигателя. Это ложится в основу расчёта блоком управления двигателя таких важных данных, как момент зажигания, периодичность впрыска топлива, порядок открытия форсунок.

Разные случаи применения датчиков на эффекте Холла


Впервые такой датчик был использован на автомобилях с карбюраторными двигателями для замены контактов системы зажигания. Потом появились и другие применения магниточувствительных сенсоров.

Датчик Холла в системе зажигания карбюраторного двигателя

Классическая батарейная система зажигания действует по принципу накопления энергии в магнитном поле катушки зажигания за счёт протекания тока по её первичной обмотке с последующим резким разрыванием цепи, что вызывает рост напряжения на вторичной обмотке и искровой разряд в свече. Контакты прерывателя при этом работают в крайне тяжёлых условиях, обгорают, изнашиваются и долго не живут. К тому же их возможности ограничивают рост мощности системы, а значит и работу двигателя с дальнейшим обеднением смеси для экономии горючего.

Проблему частично решило появление электронной бесконтактной системы зажигания с прерывателем на основе датчика Холла (ДХ). Здесь уже нет обгорающих и требующих регулировки зазора контактов, имеется лишь реперный диск, вращающийся в прорези датчика. Пока мимо магнита ДХ проходит цельная стенка диска, коммутатор зажигания, представляющий собой простой усилитель тока, управляемый сигналом ДХ, отдыхает, то есть ждёт момента начала накопления энергии. По переднему фронту прорези выходной ключ коммутатора открывается, начинается накопление энергии в катушке.

Ток увеличивается не до бесконечности. Выйдя на расчётную номинальную величину порядка полутора десятков ампер, он стабилизируется, а в момент появления второго края прорези датчик срабатывает, ключ размыкается, начинается рост напряжения на обмотках катушки вплоть до пробоя искрового зазора.

Датчик Холла здесь полностью оправдывает свои способности, он очень точно и стабильно задаёт моменты срабатывания всех элементов системы, а значит и ровную работу двигателя без пропусков зажигания и детонации. Сам ДХ при этом не изнашивается, служит теоретически вечно, избавляя водителей и ремонтников от всех неприятностей классического контактного прерывателя-распределителя (трамблёра). И только бракованные детали, а также мнительность заставляли людей покупать датчики для проверки и впрок, создавая дефицит, о котором было упомянуто ранее.

В качестве датчика положение коленчатого вала (ДПКВ)

Чаще всего здесь используется простейший и надёжный индуктивный ДПКВ. Это обычная катушка с тонким проводом, намотанная на постоянный магнит. Мимо неё проходит зубчатый венец шкива коленвала, на котором один зубец отсутствует. Выходной сигнал представляет собой последовательность импульсов переменного тока, один из которых имеет увеличенную длительность и амплитуду. Компьютеру электронного блока управления двигателем (ЭБУ) не составит труда, располагая такой временной диаграммой, привязать все процессы во времени к фазам положения коленвала.

Однако некоторых разработчиков подобная простота не устраивала, возможно, им хотелось большей точности, поэтому в качестве датчика они использовали всё тот же ДХ. Принцип работы здесь такой же, зубцы задающего шкива замыкают и размыкают магнитный поток через датчик, изменяя его выходной цифровой сигнал. Получается последовательность импульсов, по форме несколько другая, но несущая в точности ту же самую информацию и выполняющая те же цели. Это основной и самый главный датчик двигателя, единственный, без которого мотор даже не заведётся, поэтому датчик Холла это то, что здесь нужно, повышенная надёжность тут очень кстати.

Выдача сигналов о положении распределительного вала


Очень хорошо датчику Холла подходит ещё одна работа, для которой он часто используется. Это синхронизация фазированного многоточечного впрыска топлива.

Вообще, системы впрыска могут быть самыми различными:

  • одноточечные, или моновпрыск, не сильно отличается от карбюратора, имеется один центральный модуль, где форсунка распыляет бензин во впускной коллектор, откуда он равномерно, или не очень, всасывается цилиндрами;
  • многоточечный, здесь на каждый цилиндр приходится своя форсунка, срабатывающая после окончания такта выпуска, чтобы подготовить смесь к впуску;
  • многоточечный фазированный, для его реализации как раз и потребуется датчик Холла.

Недостатком обычного впрыска является отсутствие его точной синхронизации с моментом начала впуска в конкретный цилиндр. Дело в том, что информация для ЭБУ приходит с датчика коленвала, а по его положению невозможно точно засечь конкретный такт в цилиндре, ведь полный цикл требует двух оборотов вала, которые с точки зрения ДПКВ абсолютно одинаковые и ничем не различаются. Поэтому впрыск будет происходить два раза за цикл, причём один раз совершенно бесполезно, на закрытый перед рабочим ходом впускной клапан.

Для совершенствования системы был применён датчик положения распредвала, разумеется, на эффекте Холла. Конструкция уже известна, дисковый репер и магнитный ДХ с выходом на ЭБУ. Теперь блок управления точно знает, как отличить ВМТ сжатия от ВМТ выпуска и каждая форсунка откроется строго в нужный момент. У бензина не будет времени, чтобы бесполезно оседать на стенках коллектора.

Как проверяют ДХ при возникновении подозрений


Устройство это очень надёжное, но абсолютной защиты от неисправности не существует. Поэтому иногда приходится проверять и эти датчики.

  1. Самое простое — подменить ДХ на заведомо исправный. Это избавит от возни со щупами, пробниками и осциллографами. А стоит датчик недорого, его всегда полезно иметь в запасе если не для замены, то именно для проверки забарахлившей системы впрыска или зажигания.
  2. Люди, знающие принцип действия датчика Холла, могут проверить его простейшими и не очень приборами. Например, щупом-пробником со светодиодом. Выход датчика представляет собой каскад с открытым коллектором. Это означает, что в положении физического нуля транзистор открыт, и если пробник включён между плюсом питания и выходом ДХ, то индикатор засветится. Перемещая репер перед полюсами датчика, можно заставить его мигать, что почти точно укажет на исправность ДХ и подсоединённых цепей проводки.
  3. Слово «почти» было употреблено в том смысле, что точно убедиться в исправности можно лишь с помощью цифрового запоминающего осциллографа, который имеется у многих диагностов как приставка к ноутбуку. С его применением можно проверить параметр, который недоступен щупам — быстродействие датчика. Фронты напряжения должны быть достаточно крутыми, что осциллограф и покажет. «Заваленный» фронт может оказаться тем самым случаем, когда датчик вроде работает, и пробник или мультиметр это подтверждают, а система сбоит и светит ошибки.

Почти все случаи, поясняющие, что такое датчик Холла в автомобиле, рассмотрены, остаётся упомянуть вполне возможное менее явное присутствие этих небольших приборов в автоэлектронике. Многие машины оснащаются достаточно мощными электродвигателями, где также для работы силовой электроники используются датчики Холла, следящие за положением ротора в магнитном поле. И даже этим, возможно, проникновение ДХ в авто не заканчивается. Компактный, надёжный и точный прибор всегда найдёт себе область работы во всё больше обрастающем электроникой современном автомобиле.

Датчик Холла, виды, устройство и принцип работы.

Датчик Холла - это датчик магнитного поля, на двигателе он фиксирует магнитные импульсы от сопряженного с ним устройства (трамблёр, распредвал) и на основе его показаний распределяется искра по цилиндрам.

Современный автомобиль может похвастаться наличием нескольких десятков датчиков. Есть датчики, контролирующие количество топлива, есть датчики, проверяющие давление в двигателе, но самым незаменимым является датчик Холла.

Впервые он был применен при строительстве автомобилей еще более 70 лет назад, и с тех пор достойной альтернативы ему не нашлось. Он продолжает использоваться, и каждый из автомобилистов наслышан о его существовании.

Что представляет собой датчик Холла и для чего он нужен в автомобиле.

Данный датчик единственный в автомобиле, который имеет собственное имя. Он назван в честь известного американского физика Эдвина Холла, который открыл особенности поведения полупроводника в магнитном поле. В техническом плане датчик Холла представляет собой простейшее магнитоэлектрическое устройство. Фактически это датчик, который фиксирует наличие магнитного поля. Принцип его действия достаточно прост, и в нем вполне можно разобраться.

Конструктивно, работает это следующим образом. Плоский проводник под напряжением помещается в магнитное поле. Под действием магнитного поля, ток смещается в одному краю проводника, таким образом возникает разница потенциалов.

В автомобиле, датчик Холла работает как обычный ключ (размыкатель и замыкатель). Магнит вращается в трамблере машины, и влияет на датчик, закрепленный стационарно. Когда датчик «чувствует» магнитное поле трамблера, он подает импульс, который вызывает искру зажигания.

Собственно, данный датчик – один из основных элементов системы зажигания автомобили. Он присутствует в любой машине вне зависимости от ее стоимости. Кроме того, он может быть использован в цифровых спидометрах и тахометрах, проверять скорость вращения передаточных колес и контролировать работу антиблокировочной системы автомобиля.

Также стоит отметить тот факт, что датчик Холла очень надежен. Сам по себе он может работать долгие годы, и чаще всего, поломка происходит из-за физического воздействия или чрезмерного загрязнения датчика. Достаточно часто, датчик Холла специально устанавливают таким образом, чтобы его можно было быстро снять и заметить. Исключение составляют лишь устройства, которые контролируют работу сложных систем автомобиля.

Виды современных датчиков Холла.

Техническая революция коснулась даже консервативного датчика Холла. Благодаря применению современных полупроводниковых материалов, устройство стало намного меньше, компактнее и надежней. В настоящее время различают аналоговые и цифровые датчики Холла.

  • Аналоговый датчик. Данное устройство с полным правом можно считать классическим, так как именно оно появилось первым. Принцип работы устройства следующий – индукция магнитного поля преобразуется в напряжение в зависимости от силы поля. Чем сильнее магнитное поле – тем больше будет напряжение. Кроме того, имеет значение расстояние, на котором находится магнит, излучающей поле. В настоящее время подобные датчики практически не используются в автомобилях, так как имеют значительные размеры и устаревшую конструкцию.
  • Цифровые датчики. Работает лишь в двух положениях (магнитное поле зафиксировано и не зафиксировано). Индукция достигается лишь в том случае, если магнитное поле превысило определённое значение. Если индукция слишком слабая, то датчик попросту не сработает. Самый распространённый тип датчика, повсеместно используется в автомобильной промышленности. В свою очередь, цифровые датчики подразделяются на униполярные и биполярные. Униполярные датчики срабатывают при нарастании магнитного поля, и выключаются, когда сила магнитного поля ослабевает. В свою очередь, биполярные датчики реагируют не на силу магнитной индукции, а на полярность. Говоря проще одна полярность включает датчик, а другая выключает его. Также, стоит отметить тот факт, что цифровой датчик Холла имеет сложную конструкцию. Используется полупроводниковый монолитный кристалл, который в случае повреждения не подлежит ремонту

Как проверить работоспособность датчика Холла?

Существует несколько способов проверки данного датчика. Каждый из них может быть использован в тех или иных обстоятельствах, и имеет право на существование.

  • Проверка с помощью тестера. Необходимо взять любой цифровой тестер, установить его в режим вольтметра, и померять напряжение на датчике Холла. Правильно работающий датчик будет показывать напряжение от 0,2 и до 3 Вольт. Если напряжение отсутствует вовсе или выше трех Вольт, то датчик вышел из строя и нуждается в срочной замене.
  • Проверка с помощью аналогично работающего устройства. Вместо датчика Холла, работоспособность которого необходимо проверить, можно подключить аналогично работающее устройство. Создать устройство, использующее в работе эффект Холла не сложно. Необходим небольшой кусок провода и колодка с распределителем. Естественно, автомобиль не может использовать такую конструкцию в течение долгого времени, но для однократной проверки этого более чем достаточно. Такая несложная проверка покажет, кроется проблема в датчике, или дело совсем не в нем.
  • Проверка с помощью нового датчика Холла. Можно установить изначально исправный датчик Холла, и таким образом решить проблему с диагностикой неисправности.

Это достаточно затратный вид ремонта, но в случае если неисправность крылась именно в датчике, это сразу решит проблему с установкой и заменой.

Датчик Холла - что это? Описание, принцип действия

Полное технически грамотное название – датчик положения на эффекте Холла.

Принцип действия этого устройства прост: помещая любой проводник с постоянным током в электромагнитное поле, в нём образуется разность потенциалов поперечного типа. Напряжение, наблюдаемое в этом проводнике, назвали в честь изобретателя – холловское.

В двигателях внутреннего сгорания датчик Холла нашёл большое применение. В распределителях зажигания на карбюраторных автомобилях он подавал сигнал момента искрообразования. Затем, на более новых моделях двигателей, его начали ставить у распределительного и коленчатого валов, где он фиксировал угол положения.

Физическое явление образования на гранях пластины напряжения открыл физик Американского Балтиморского Университета Э. Холл в 1879 году. Он поместил полупроводниковую пластину в магнитное поле и к её узким граням подвёл ток. А на широких гранях появлялось напряжение (от десятков микровольт до многих сотен милливольт).

Широкое применение устройств, с использованием эффекта Холла, началось с 1955 года. Именно в это время начали массово производиться полупроводниковые плёнки.

В семидесятых годах прошлого века начала бурно развиваться микроэлектроника. Датчик приобрёл миниатюрную форму, в котором помещался чувствительный элемент, магнит и микросхема. У него появилось три преимущества: минимизация; не изменяется момент измерения при изменении оборотов двигателя; при повороте ключа в выключателе зажигания электрический сигнал имеет определённую и стабильную величину, а не всплескообразную. Это положительный нюанс при работе в электрической сети автомобиля.

Недостатки датчика

Но у датчика Холла есть недостатки. На нём сильно сказываются электромагнитные помехи цепи питания. Также он менее надёжен магнитоэлектрического датчика и дороже его в производстве.

Работает датчик очень просто. Металлическая пластина (у бегунка или штифты распределительного и коленчатого вала) проходит через зазор датчика, шунтируется магнитный поток. На микросхеме индуктивность нулевая. Выходя из датчика, сигнал имеет большую степень и равен запитывающему напряжению.

Техническое состояние датчика Холла никогда нельзя проверять контрольной лампой. Используйте осциллограф, если он снят с автомобиля, или мультиметр – непосредственно на двигателе. При проверке отсоедините колодку с проводами, соединяющую датчик с цепью. Ключ выключателя зажигания должен быть вынут.

  • < Назад
  • Вперёд >
Датчик Холла

- как проверить его работу? | Электронные компоненты. Дистрибьютор и интернет-магазин

Hall

В большинстве популярных приложений датчики Холла используются в качестве бесконтактных переключателей. В основном для этой функции используются схемы в 3-контактных корпусах, содержащие полные схемы преобразования сигнала с двоичным выходом. Так что это не столько датчик, сколько датчик Холла .Мы можем легко проверить такую ​​систему, если знаем ее тип. Имея дело с неопознанным компонентом, мы должны иметь хотя бы минимальные знания о том, как работает датчик Холла , чтобы иметь возможность проверить его работу. В статье мы предоставляем пакет необходимой информации.

Датчик Холла - основная информация

Большинство переключателей Холла в трехконтактных корпусах TO-92 или TO-92UA имеют контакты, расположенные по следующей схеме: 1 - Vdd, 2 - земля, 3 - выход.Их нумерация такая же, как у транзистора. С датчиками SMD дела обстоят хуже, потому что здесь мы можем встретить СОТ-23, СОТ-223, СО-8 или другой специальный корпус.

Хотя корпуса SOT-23 и SOT-223 хорошо известны своими транзисторами, а нумерация выводов соответствует приведенной выше схеме расположения выводов, в других типах корпусов она может быть совершенно иной и без документации датчика Холла или по крайней мере, по знаниям производителя сложно сказать, какие ножки отвечают за питание или подключение интерфейса сенсора.

Популярность датчиков Холла, иногда называемых датчиков Холла , была обусловлена ​​объединением датчика, системы кондиционирования, триггера Шмитта и выходных усилителей в одном корпусе, что позволило использовать эти системы в промышленности в качестве детекторов магнитного поля. . Однако в такой ситуации, когда мы имеем дело с двухпозиционным выходом типа вкл / выкл, следует говорить не столько о датчике Холла, сколько о переключателе Холла, хотя и часто (не только в просторечии). , но и в каталогах производителей) эти понятия перепутаны и смешаны.

См. Датчики Холла в предложении TME

Переключатели Холла могут работать в следующих режимах:

Магнитное поле соответствующей напряженности и северной или южной полярности требуется для изменения состояния релейного выхода. Если датчик помещен в такое поле, выход датчика изменяет состояние и остается там до тех пор, пока он не будет помещен в противоположный полюс. Считается, что эти типы схем имеют выход с защелкой.

  • Униполярный положительный датчик Холла

Выход этого переключателя активируется соответственно сильным положительным магнитным полем (полюс «S») .Выход деактивируется, когда это поле отсутствует (оно достигает значения ниже порога активации).

  • Униполярный отрицательный датчик Холла

Выход этого переключателя активируется соответственно сильным отрицательным магнитным полем (полюс «N») . Выход деактивируется, когда это поле отсутствует (оно достигает значения ниже порога активации).

Как проверить работу датчика Холла?

Чтобы проверить датчик, все, что вам нужно, это знание эффекта Холла , а также источник питания или аккумулятор и сильный магнит.Во-первых, мы подаем положительное напряжение на контакт 1. Во-вторых, мы подключаем отрицательный полюс источника питания к контакту 2. Значение напряжения питания можно оценить на основе применения переключателя. В миниатюрных корпусах, предназначенных для портативных устройств, напряжение питания составляет 3 В. Напряжение более крупных, предназначенных для промышленного применения, колеблется от 5 до 12 В. К сожалению, это не правило, и если у нас нет точных данных из техпаспорта, вы должны принять во внимание, что эксперименты с напряжением питания могут повредить схему переключателя или не обеспечат ей достаточной чувствительности.

После подачи напряжения питания между свободной ногой датчика Холла и землей включить вольтметр. Теперь подходим к одному из полюсов сильного магнита под прямым углом к ​​лицевой стороне датчика. В зависимости от типа переключателя напряжение на его выходе должно резко меняться при приближении полюса «S» или «N». В случае биполярного переключателя мы добьемся этого эффекта после увеличения / уменьшения масштаба, поворота (изменения полярности) и повторного увеличения / уменьшения одного из полюсов магнита.Если напряжение колеблется, как ожидалось, переключатель, скорее всего, исправен и готов к использованию.

Использование и установка датчика Холла

После проверки работы датчика Холла можно переходить к целевому приложению. Стоит соблюдать несколько основных правил.

Выходной сигнал датчика Холла изменяется в соответствии с синусоидальным значением угла между поверхностью датчика и результирующим вектором магнитного поля.Максимальный сигнал достигается, когда силовые линии магнитного поля перпендикулярны поверхности датчика, а минимальный - когда они параллельны ей. Производитель калибрует датчики в идеальных условиях, поэтому в реальных приложениях необходимо учитывать возможные ошибки, возникающие из-за угла системы переключателей Холла по отношению к силовым линиям магнитного поля.

Также важно выбрать правильный переключатель Холла для магнита или магнит для переключателя. В некоторых приложениях, например при обнаружении вращающегося объекта, выходной сигнал может быть доступен, когда магнит только приближается к корпусу системы, а не когда он находится непосредственно под ним.

Хотя современные датчики Hall работают в очень широком диапазоне температур, это может сильно повлиять на их характеристики. При выборе переключателя Холла для применения следует обращать внимание на диапазон температур окружающей среды, в котором он может использоваться.

Также стоит обратить внимание на ограничение тока нагрузки. Не каждый переключатель Холла подходит для включения реле или контрольной лампы. Некоторые из них имеют выход с низким током нагрузки, адаптированный для питания входа микросхемы CMOS или TTL.Следует помнить, что ток нагрузки напрямую влияет на температуру конструкции переключателя и, следовательно, на его параметр чувствительности.

Корпус и его тип следует выбирать в зависимости от области применения. Материал корпуса ТО-92 датчика Холла обычно хрупкий и легко повреждается. Точно так же легко оторвать нежные поводки. Поэтому при установке схемы переключателя в приложении, особенно на длинном кабеле, необходимо убедиться, что его клеммы надежно закреплены, например, припаяв его к печатной плате или правильно прикрепив кабель к крышке.

.Датчик Холла

- что такое датчик Холла и каково его применение?

Датчик Холла, также известный как датчик на эффекте Холла, является одним из компонентов, который используется во многих отраслях промышленности. Хотя за его работой можно наблюдать ежедневно, многие люди не знают о его существовании. Как это работает? Прочтите, что такое датчик Холла.

Что такое датчик Холла?

Датчик Холла

- это датчик магнитного поля, то есть устройство в виде полупроводниковой пластины , выполненное в одной из трех форм: прямоугольной, квадратной или цилиндрической .По краям пластины расположены четыре электрода - два силовых и два напряжения.

Благодаря датчику Холла ваш ноутбук знает, когда нужно выключить экран.

Использование конкретной формы платы зависит от области применения . Прямоугольные и квадратные датчики Холла используются для измерения магнитного поля на плоских поверхностях и в открытом космосе . осевых (цилиндрических) датчиков используются для измерения внутри отверстий.

Сама полупроводниковая пластина чаще всего изготавливается из из арсенида индия или антимонида индия . Эти химические соединения характеризуются эксплуатационной стабильностью, , низкой шумовой восприимчивостью, и высокой термостойкостью.

Датчик Холла применяется, в частности, в в электронной промышленности . Он содержится во многих электронных устройствах, таких как смартфоны, планшеты и ноутбуки. также используется в автомобильной .

Объяснение эффекта Холла

История открытия эффекта Холла начинается во второй половине 19 века , когда докторант физического факультета Университета Джон Хопкинс, Эдвин Герберт Холл , решил проверить работу проводящего материала (в данном случае золотой фольги) в магнитном поле. По мнению выдающегося шотландского ученого Джеймса Клерка Максвелла, , сила, перемещающая проводящий материал в магнитном поле, должна действовать не на ток, а на проводник .

Выполненные Холлом в 1879 году экспериментов подтвердили предположений Максвелла. Это позволило исследователю описать явление , названное его именем.

См .: Датчик приближения в телефоне - как работает и что делать, если возникают проблемы?

Так что же такое эффект Холла? Это физическое явление , которое создает напряжение в электропроводящем материале (полупроводнике), который находится в магнитном поле .Когда электрический ток течет через полупроводник и магнитное поле направлено поперек него, появляется разность потенциалов . Электрические заряды в этом поле отталкиваются силой Лоренца, которая создает напряжение.

Благодаря своему опыту Эдвин Герберт Холл получил не только докторскую степень , , но и известность , благодаря которой его открытие известно как эффект Холла, а локальный датчик напряженности магнитного и электрического поля - как датчик Холла. или датчик на эффекте Холла.

Принцип действия

Как работает датчик Холла? Лучше всего показать этот на примере обычного прямоугольного датчика .

Электрический ток протекает по оси X , а магнитное поле направлено к оси , перпендикулярной оси Y . Магнитное поле действует на электрических зарядов, отталкивая их с силой Лоренца к краю полупроводниковой пластины . В результате на пластине накапливается зарядов - положительных с одной стороны и отрицательных с другой.Это создает эффект Холла (напряжение).

Проверить: преобразование текста в речь - что это такое? Все о синтезаторах речи

Для устройств, оборудованных датчиком Холла

Как мы упоминали в начале, существует многих отраслей промышленности, которые используют датчики Холла в своих устройствах. Принцип работы этого датчика, хотя это звучит сложно, иногда переводится в , простое практическое применение .

Датчик Холла в смартфоне выполняет роль датчика приближения , работающего в совместимом футляре для переноски.Такой чехол обязательно должен быть оснащен магнитом. Второй магнит находится внутри устройства. Датчик Холла в телефоне измеряет изменения силы магнитного поля . Закрытие крышки корпуса вызывает именно такое изменение, , так что экран остается пустым . Аналогично - открытие кейса включает экран. Датчик Холла в портативном компьютере работает точно так же, гаснет экран, когда люк закрыт.

Датчик на эффекте Холла , таким образом, позволяет лучше управлять энергопотреблением батареи .Экран всегда выключен, когда он не используется. Второе практическое применение датчика Холла - это возможность отображения времени в кадре соответствующего корпуса .

Проекторы по хорошей цене - см. Предложение

Датчик магнитного поля также используется производителями автомобилей . Датчик Холла используется, например, в системе ABS . Благодаря ему можно измерить скорость вращения колес . Это позволяет регулировать соответствующее тормозное усилие и уменьшать занос .Датчик Холла также используется для измерения угла наклона автомобиля при движении в гору и для помощи системе Hill Holder , которая предназначена для автоматического включения тормоза в ситуации качения. Измерение угла наклона также позволяет, среди прочего, Регулировка фар .

Датчик Холла - это функциональный датчик , о котором мало кто знает. Однако у этого невидимого друга есть много практических применений. не только расширяет функциональные возможности электронных устройств, но и является одним из ключевых компонентов систем безопасности автомобилей . Возможно, сам Эдвин Герберт Холл не думал, насколько важным будет сделанное им открытие.

.

Датчик Холла - применение и принцип работы

Сегодня практически каждый человек хочет, чтобы его дом был умным. Поэтому ищутся лучшие решения и новейшие технологии. Интеллектуальный дом - это сочетание практичной, полезной для жизни деятельности с экономией и экологией. Он состоит из целого ряда различного оборудования и устройств. Одним из наиболее часто используемых компонентов является датчик Холла. Однако, чтобы понять, как это работает, нужно знать несколько важных фактов.Поэтому в следующей статье мы остановимся на датчике холла.

Что такое датчик Холла?

Датчик Холла используется во многих машинах и устройствах. Он известен как в строительной, так и в промышленной и электронной отраслях. Что касается датчика холла - применение очень широкое. Однако, чтобы понять это, нужно знать принцип работы этого устройства.

Датчик Холла также известен как датчик Холла. Это датчик, использующий магнитное поле и ток.Работа датчика основана на эффекте Холла - отсюда и название устройства. Магнитное поле влияет на свойства полупроводников. Благодаря такому функционированию датчик Холла можно использовать во всех системах управления. Интересно, что это изобретение является самым популярным датчиком. Вместе с этим так популярен датчик температуры.

Датчик Холла - где его можно использовать?

Каждый магазин электроники предлагает оборудование, в котором используется датчик Холла.Эта технология настолько узнаваема и известна, что работает практически везде. Ознакомьтесь с предложением Эльты - магазин электроники. Датчик Холла находится в приводе CD, DVD, в мобильных телефонах, электронных игрушках для детей или в системах зажигания. Применяется не только в гражданской технике. Его широкое применение можно найти в военной или даже космической промышленности. Удивительно, что одна и та же технология настолько универсальна. Такой раствор стоит использовать, потому что, как видите, он чрезвычайно эффективен.Вы можете использовать их буквально где угодно!

Умный дом и датчик холла - где он используется?

Теперь, когда мы знаем, что такое датчик Холла, мы можем рассмотреть, где он используется в умном доме. Так что мы встретим его во всех возможных переключателях и приемниках. Технология эффекта Холла чрезвычайно обширна. Поэтому датчик можно использовать во многих устройствах для управления умным домом. Часто мы можем даже не знать, что просто используем такое оборудование.Однако теперь, когда вы знакомы с тем, как работает эффект холла, вам будет легче понять, когда вы с ним столкнетесь. Может, вы просто держите его в руке? Косвенно, но на вашем смартфоне! Фактически, все мы сталкивались с этим датчиком раньше, но многие люди не задумываются дважды о том, как он на самом деле работает.

.

Учебная часть 1

Учебная часть 1

[1] [2] [3] [4]

Принцип работы основных датчиков i типичные неисправности

Крацвки:

Резистивный датчик:

Используется для измерение температуры.

Температура:

[ по C]

Сопротивление обычно

[Ώ]

0 1630
10 1772
20 1922
30 2080
40 2245
50 2417
60 2597
70 2785
80 2980
90 3182
100 3392

Гидростатические датчики (тензодатчики)

Подробное обсуждение позже в презентации

Индуктивные датчики:

Индуктивные датчики приближения - это компоненты автоматизации, которые реагируют на вводя металл в свои рабочие зоны.Они обычно используются в системы промышленной автоматизации для точного определения положения подвижного части машин и устройств

Примеры соединений двух- и трехпроводные датчики:

90 136 Связь 3-проводной датчик: Связь 2-проводной датчик

Датчики C магнитный:

90 136

Магнитные датчики приближения Для них характерны большие расстояния срабатывания при малых габаритах. .Они обнаруживают магнитные объекты, обычно снабженные постоянными магнитами.

Магнитные датчики найти можно использовать для:

  • обнаружение объекта пластиковые стенки для контейнеров / труб,

  • обнаружение объекта в агрессивные среды через защитные стенки из пластика искусственный

  • обнаружение объектов в зонах с повышенной температурой

  • как измерительные зонды помещен в трубопровод

  • для распознавания кода позади помощь постоянных магнитов.

Установка магнитных датчиков на пальцы цилиндра пневматический с помощью адаптера

90 136

Вставляем датчик в паз адаптер и прикрутите его.

Прикручиваем собранный датчик с помощью адаптер для пальца цилиндра

Проверяем правильность сборки.

Датчики Холла

Сигнальные датчики Холла они работают, создавая выходное напряжение в ответ на индукцию магнитное, величина которого указывает на местонахождение его источника или величину обнаруженный ток. Типичные области применения этих датчиков:

  • бесщеточные двигатели постоянного тока

  • считыватели магнитных карт / там

  • линейные / угловые преобразователи

  • датчики приближения

  • датчики скорости вращения

  • измерения электроэнергии (ваттметры)

  • системы зажигания

Емкостные датчики

Емкостные датчики позволяют обнаружение как металлических, так и неметаллических предметов.Чем больше это диэлектрическая проницаемость объекта, тем больше рабочий диапазон датчика. Датчики емкостный может использоваться в следующих приложениях:

  • измерение уровня

  • обнаружение наличия предметов

  • измерение уровня больших количеств твердые

  • контроль упаковки

Оптические датчики

90 136

Бесконтактные фотоэлементы обнаруживать световые потоки, отраженные от объекта, устраняя свет внешний, а в некоторых отношениях он или передний план

Барьерный фотопроводник состоит из из передатчика и приемника, так что вы можете получить гораздо больший объем работ в отношении ближних или отражающих фотопроводников.Использование лазерных диодов обеспечивает гораздо больший диапазон при сохранение высокого разрешения. Рабочий диапазон можно значительно отрегулировать точность

Датчик вибрации

он предназначен для сигнализации наличие как жидкостей, так и сыпучих материалов

его можно проверить с помощью магнита

90 175

Датчик давления

Преобразователь давления типа PA-21 SR применяется для измерения давления в сетях водоснабжения, комплектов гидрофор, тепловые насосы, тепловые сети и др.Измерительный элемент представляет собой пьезорезистивный кремниевый сенсор, который отделен от среды Мембранный разделитель и рабочая жидкость

Типичный выход 4-20 мА

90 175

Гидростатические датчики

Измерительный элемент пьезорезистивный кремниевый сенсор, отделенный от среды мембраной разделение.Электронный усилитель стандартизации, взаимодействующий с датчиком сигнал дополнительно снабжен цепью защиты от перенапряжения, защищающей зонд от повреждений, вызванных поражением электрическим током атмосферные или силовые устройства с поддержкой

Измерение уровня зондом это реализуется с помощью простого соотношения между высотой узла жидкость и возникающее гидростатическое давление. Измеряется давление. на уровне разделительной диафрагмы погруженного зонда и относительно давления через капилляры в кабеле.

90 175

Реле давления

Найдите реле давления этой серии применяется в системах измерения давления, контроля работы двигателей насосы высокого давления, фильтры, компрессоры, пневматические и гидравлические системы управления 9000 3

Регуляторы давления могут быть оснащены ими. Более двух переключателей питаются нестабилизированным переменным током 1030 В постоянного тока. Выключатели выполняют функцию закрытия и / или открытия

На реле давления со штекером L-типа Переключатели можно настроить с помощью специального программатора

. 90 175

90 175

Применение реле давления в SUW:

90 175

Турбинные счетчики:

Расходомеры турбины могут использоваться для измерения различных жидкостей, газов и паров размеры трубы

ВЫХОДОВ:

аналоговый 4 20 мА, 2-проводный

частота, 3-х проводный 1 10000 Гц; Масштабированный низкий уровень 0 1 В, высокий уровень зависит от источника питания

импульсный, 3-проводный, масштабируемый

90 175

90 175

Тепловой массовый расходомер

Датчик расход состоит из 2-х термодатчиков одинакового размера, формы и масса.Один датчик состоит из резистивного датчика сопротивления i. нагревательный элемент. Второй датчик содержит только один резистивный датчик. Температура RTD. Датчик температуры RTD рядом с элементом Нагреватель называется датчиком RTD с активным сопротивлением. Второй резистивный датчик температуры RTD является эталонным датчиком. Так как датчик температуры активного сопротивления примыкает к датчику с элементом температура стенки этого активного датчика всегда выше, чем температура технологической среды в трубопроводе.С другой стороны, температура стен эталонный датчик RTD соответствует температуре технологической жидкости.

90 175

P Измеритель массы на липучке

90 175

Расходомеры Масса (Кориолиса)

Принцип работы основан на Форсирование и измерение амплитуды колебаний выбранных элементов расходомера. Вибрации в системе генерируются внешним осциллятором. Масса текучей среды вибрируя вместе с трубкой, реагирует на поток Кориолисовой системы перпендикулярно вектор скорости жидкости. Составляющие этих сил, перпендикулярные оси трубы, влияют на крутильный прогиб вибрирующей трубы. Таким образом возможно прямое измерение. средний массовый расход в трубопроводе. Симметричное расположение датчиков вибрации по отношению к генератору обеспечивает нулевое значение выходного сигнала при отсутствии поток. Амплитуды вибрации могут быть измерены с помощью фотоэлектрических датчиков, электромагнитный и др.. В изготовленных расходомерах сделать их независимыми. от вредных внешних вибраций обычно используются двухтрубные системы вибрирует против движения.

90 175

90 175

90 175

90 175

Преимущества :

  • высокая точность

  • прямое измерение массового расхода

  • можно использовать для измерений расход вязких, грязных жидкостей, измерения двухфазного расхода

Недостатки :

90 175

Ультразвуковые датчики

90 175

Принцип работы зонда ультразвуковой

Передатчик в сенсоре электрический. при подаче напряжения он посылает ультразвуковой импульс к поверхности продукта, который находится под напряжением частично отражает этот сигнал.Результирующее эхо достигает того же датчика, который теперь работает как направленный микрофон и преобразует его обратно в сигнал электрический. Время, прошедшее между отправкой и получением сигнала (vb звуковая волна) прямо пропорциональна расстоянию между датчик и поверхность продукта. Расстояние зависит от скорости звука c и время передачи t волны по формуле:

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

Принцип работы ультразвуковых аппаратов датчики

BD - расстояние блокировка

D - расстояние от датчик поверхности

L - ток уровень

F - уровень максимум (100% от заполнения) 9000 3

E - нулевая точка измерение (пусто; 0%)

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

а) Правильная установка; вдали от стенка резервуара, вход для среды и внутренняя арматура

90 175

б) Неправильно установка - вход в зону обнаружения.Эхо отскакивает не в том направлении, поскольку танк пусто

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

90 175

Неинвазивный расходомер

Измерение скорости волны с и под током

Датчики электромагнитные (расходомеры)

Конвертация выполняется в конвертере сигнал напряжения, наведенный в датчике потока на выходные сигналы o импульсный характер (программируемая постоянная и частота) и на стандартный диапазон токового сигнала.По закону Фарадея в путеводителе При движении в магнитном поле индуцируется электродвижущая сила. В В случае расходомера жидкость, которая там находится, движется в магнитном поле. руководство. Между электродами возникает напряжение, поэтому напряжение определяется по формуле:

U = k * B * L * V

где

k - постоянная напора

Б - магнитная индукция

L - расстояние между электродами

V - скорость потока жидкости

[1] [2] [3] [4]

.

Измерения скорости 9000 1

Скорость вращения - один из важнейших метрологических параметров, используемых при контроле, управлении и мониторинге всех машин и устройств, в работе которых используются вращающиеся элементы. Практически все современные промышленные установки оснащены системами измерения скорости вращения и / или угла поворота вращающихся элементов. В статье представлен синтетический обзор методов измерения скорости вращения в условиях эксплуатации промышленных установок.

Хотите постоянно расширять свои знания в области производства и обслуживания? Подпишитесь на нашу еженедельную информационную рассылку>

Скорость вращения - одна из основных физических величин, описывающих движение вращающихся объектов, и определяет количество вращений, выполняемых в единицу времени. Скорость вращения чаще всего выражается в оборотах в минуту (об / мин) ( об / мин, - об / мин) или в герцах, 1 / с, Гц и обозначается буквами n или f .Взаимосвязь между единицами измерения оборотов в минуту и ​​Гц представлена ​​простой взаимосвязью, которая позволяет очень быстро преобразовывать значения скорости. Скорость вращения напрямую связана с угловой скоростью, выраженной в рад / с и описывающей изменение угла поворота во времени:

Существует простая взаимосвязь между угловой скоростью ω и частотой вращения f , выраженной в Гц, которая также связывает скорость, выраженную в об / мин, следующим образом:

Часто в различных приложениях необходимо определять окружную скорость (линейную) вращающегося элемента на определенном диаметре d .В этом случае могут использоваться следующие отношения:

где: d - диаметр поворотного элемента в метрах.

Измерение частоты вращения может осуществляться как стационарными, так и переносными системами. Независимо от способа реализации, каждая система измерения скорости вращения состоит из нескольких основных функциональных элементов, которые включают в себя: измерительный преобразователь, систему сбора и обработки измеренных величин и систему вывода.

Рис. 1. Общая блок-схема системы измерения частоты вращения

.

Преобразователь сигналов предназначен для преобразования углового пути вращающегося элемента в электрическую величину (например, напряжение) или цифровую величину (последовательность импульсов). Выходные сигналы преобразователя собираются и обрабатываются для определения скорости вращения. Метод определения скорости вращения строго зависит от типа измерительного преобразователя, и определяемой величиной может быть средняя скорость вращения, мгновенная скорость вращения, угловой путь и производные.Система вывода предназначена для представления результатов, например, на дисплее, для формирования сигнала связи (цифрового или аналогового), несущего информацию о скорости вращения, и для предоставления ее через соответствующий интерфейс связи для систем управления и сбора данных, таких как ПЛК. , SCADA, DCS и т. Д. Выход также может управлять установленными предельными значениями и генерировать цифровые управляющие сигналы, останавливающие выполняемый процесс. В зависимости от технического решения измерительный преобразователь, система сбора и обработки данных и система вывода могут быть интегрированы друг с другом различными способами.Такие решения называются тахометрами, счетчиками импульсов, датчиками скорости и т. Д. На рисунке 2 показан пример портативного и стационарного (панельного) счетчика оборотов.

Рис. 2. Примеры решений (переносного и стационарного) для измерителя скорости

Системы измерения скорости вращения, помимо текущего контроля скорости вращения, также используются для контроля непрерывности работы вращающихся механизмов, управления диапазоном рабочих скоростей машин, в системах плавного регулирования скорости электроприводов, в управлении скольжением, направленном на защиту муфты от перегрузок (два датчика), измерение крутильных колебаний, диагностические испытания машин в условиях пуска и движения по инерции и многие другие приложения.

Методы измерения скорости вращения в зависимости от используемых преобразователей можно классифицировать как:

  • контактные методы - реализуются механической связью измерительного преобразователя с вращающимся объектом. В этом методе используются такие преобразователи, как: тахометрические генераторы, резольверы, тензометрические системы, импульсно-поворотные преобразователи, преобразователи кода, работа которых связана с бесконтактными методами, и другие гибридные решения.Измерения контактными методами используются в диапазоне 20-20 000 об / мин и имеют некоторые недостатки, связанные с нагрузкой на вращающуюся часть машины дополнительным сопротивлением, проскальзыванием или недостаточным давлением измерительной части измерителя в точке контакта с измерением. сложное измерение малых вращающихся элементов и помех для измерений с помощью тахометрических генераторов,
  • бесконтактных методов - с использованием оптических, электромагнитных, сравнительных и других преобразователей. Они частично лишены недостатков контактных методов, однако требуют использования соответствующих маркеров выделенного углового положения на вращающемся элементе, что также влечет за собой необходимость вмешательства в структуру исследуемого объекта и иногда вызывает ошибки измерения.

Обе группы методов используют аналоговые и цифровые преобразователи. Аналоговые преобразователи преобразуют сигнал скорости непосредственно в выходное напряжение или ток, который является непрерывной функцией измеренной скорости. Это, например, тахометрические генераторы или индукционные, вихретоковые или емкостные датчики. Цифровые методы преобразуют вращательное движение в последовательность импульсов, дифференцируя угол поворота, и генерируют дискретную выходную функцию, которая позволяет оценить скорость вращения путем подсчета количества импульсов, генерируемых в единицу времени, или измерения периода между генерируемыми импульсами.Благодаря этому системы сбора и обработки сигналов от цифровых преобразователей могут рассчитывать среднюю скорость и мгновенную скорость (рис. 3) [2].

Рис. 3. Способ измерения мгновенной и средней скорости вращения на основе цифровых сигналов, генерируемых измерительным преобразователем

.

Тахометрические генераторы

Тахометрический генератор - это один из преобразователей, которые напрямую преобразуют движение вращающейся системы в электрический сигнал, пропорциональный скорости вращения.Для измерения частоты вращения тахометрическим генератором требуется механическое соединение оси генератора с вращающимся элементом. Выходной сигнал тахометрического генератора представляет собой аналоговый сигнал, амплитуда которого пропорциональна скорости вращения и описывается следующим соотношением [4]: ​​

где: Φ - магнитный поток, n - частота вращения, c - постоянная генератора, определяющая значение напряжения на 1000 оборотов.

Помимо скорости вращения, на выходной сигнал генератора также влияют температура и нагрузка на выходной обмотке, поэтому рекомендуется подключать генераторы к системам с высоким входным сопротивлением.На практике существуют тахометрические генераторы постоянного тока с большим диапазоном измерения, допускающие различное направление вращения, а также тахометрические генераторы переменного тока. Генераторы переменного тока снабжены выпрямителем, из-за чего невозможно различить направление вращения.

Основными преимуществами использования тахометрических генераторов для измерения скорости вращения являются:

  • Немедленное измерение текущей скорости вращения,
  • высокая точность измерения,
  • - простой и точный способ получения, обработки и считывания сигнала (например,с вольтметром),
  • Короткое время реакции на изменение скорости вращения.

Использование тахометрических генераторов также имеет недостатки, связанные с:

  • Повреждение механической части генератора, вызванное, например, постепенным износом во время работы,
  • необходимость вмешательства в механическую структуру станка, чтобы выполнить точное механическое соединение генератора с вращающимся элементом,
  • требует периодических проверок и обслуживания.

Резольверы

Резольверы относятся к той же группе преобразователей, что и тахометрические генераторы. Резольвер - это небольшая двухфазная электрическая машина с обмоткой возбуждения на роторе, которая соединена с вращающимся элементом. Резольвер также называют преобразователем углового положения. Обмотка ротора питается от высокочастотного переменного тока, который создает переменное магнитное поле, индуцирующее напряжение в двух обмотках статора, смещенных на 90 ° друг от друга.Наведенные напряжения в этих обмотках пропорциональны синусу и косинусу угла поворота (θ). Каждому углу поворота присваивается уникальная пара значений синуса и косинуса. В случае вращения на 360 ° резольвер предоставляет информацию об абсолютном положении ротора. Это одно из основных преимуществ данных преобразователей по сравнению, например, с инкрементальными энкодерами [6]. Измерения углового положения вала, а также скорости вращения с помощью резольверов являются точными, а сами устройства характеризуются высокой надежностью и устойчивостью к экстремальным условиям окружающей среды и возмущениям, поэтому они широко используются в сервоприводах и используемых машинах. напримерв военной промышленности, авионике и в системах управления станками с числовым программным управлением.

Поворотно-импульсные и поворотно-кодовые преобразователи (энкодеры)

Роторно-импульсные (инкрементальные) преобразователи предназначены для измерения угловых перемещений и, следовательно, измерения как угловой, так и угловой скорости. Роторно-импульсные преобразователи вырабатывают импульсы, количество которых пропорционально углу поворота. Таким образом, измеряя угловое расстояние, пройденное за определенный период времени, можно определить скорость вращения.Использование двух смещенных относительно друг друга сигнальных выходов (A и B) позволяет определять направление вращения. Обычно используется дополнительный выходной сигнал, позволяющий определить положение преобразователя в пределах одного оборота. Доступны импульсно-вращательные преобразователи с частотой от 100 до 10 000 импульсов / об. Ключевое значение при выборе роторно-импульсного преобразователя имеет максимальная частота импульсов, которая зависит от используемого способа передачи сигнала и не превышает 250 кГц. Импульсно-поворотные преобразователи с аналоговым выходом типа sin / cos с системами интерполяции имеют более высокое разрешение.В преобразователях вращательного кода так называемые абсолютные кодеры, информация об угле поворота кодируется в виде слова с определенным количеством битов, то есть последовательности битов, определяющих точное угловое положение кодировщика. Для этого используется двоичное и так называемое двоичное кодирование. Код Грея. В абсолютных энкодерах, благодаря конструкции измерительного диска, всегда известно, в каком положении он находится [1, 6]. В частотно-импульсных преобразователях используются бесконтактные методы измерения скорости вращения на основе оптоэлектронных, магнитных и емкостных систем, описанные далее в этой статье.

Оптические датчики

Многие системы измерения скорости вращения используют для своей работы оптические датчики. Принцип работы оптического датчика основан на посылке светового луча передатчиком и получении его приемником. Оптические датчики можно разделить на две группы - датчики отражения и датчики, непосредственно реагирующие на источник излучения (так называемые системы передатчика-приемника). В первую группу входят датчики отражения, обнаруживающие излучение, отраженное от маркера, установленного на вращающемся объекте (так называемыеотражающие датчики) и датчик контраста, обнаруживающий затухание излучения, отраженного от вращающегося объекта, из-за наличия маркера, поглощающего излучение, посылаемое датчиком. В этих датчиках передатчик и приемник излучения заключены в один корпус. Датчики контраста очень часто используются в портативных оптических тахометрах. В случае системы передатчик-приемник, т.е. датчика барьера, приемник принимает луч излучения, направленный прямо на него передатчиком.Все объекты, временно расположенные между передатчиком и приемником, вызывают генерацию цифровых импульсов на выходе датчика. Решения этого типа используются, например, в оптоэлектронных энкодерах. В оптических датчиках светодиоды, работающие в инфракрасном, ближнем инфракрасном диапазоне или лазерные диоды, чаще всего используются в качестве передатчика, который генерирует источник света. Приемники представляют собой фототранзисторы, фотодиоды или светочувствительные системы с усилителями. Преимущество оптических датчиков - большой рабочий диапазон при небольшом корпусе и короткое время отклика.Оптические датчики совершенно нечувствительны к электромагнитным помехам, а благодаря компактной конструкции их можно размещать в труднодоступных местах [2, 4]. Недостатком оптических датчиков скорости вращения является их восприимчивость к загрязнениям, возникающим в промышленных условиях, поэтому в таких случаях используются магнитные датчики скорости вращения.

Рис. 4. Примеры отражательных лазерных датчиков и датчика, работающего по принципу приемопередатчика, используемых вв в оптических энкодерах

Индуктивные преобразователи

Индуктивные датчики - очень часто используемое решение из-за их широкой доступности, низкой цены и того факта, что большинство вращающихся элементов изготовлено из металлов. На рис. 5 показана суть работы индукционного датчика, заключающаяся в изменении электромагнитного поля датчика в результате перемещения металлического элемента перед его передней частью. Индуктивные датчики могут питаться от постоянного или переменного тока.При наличии лицевой стороны датчика вблизи поверхности металлического элемента индуцируются вихревые токи, которые вызывают изменения значения входного сигнала датчика, обнаруживаемого системой обработки. Существуют версии с двухпозиционным выходом и аналоговым выходом (по напряжению или по току) [3, 4]. Важным фактором, влияющим на качество измерения этого типа датчиков, является обеспечение соответствующей рабочей зоны d , которая зависит от типа материала. Номинальное значение для датчика дано для стали, но для других материалов необходимо уменьшить зону, умножив номинальное значение на поправочный коэффициент.Примерные значения поправочных коэффициентов для различных материалов следующие: сталь Ст 37 - 1,0 С; хром, никель 0,9 S; латунь 0,5S; алюминий 0,4 S; медь 0,4 S [5]. Еще один важный параметр датчиков связан с рабочей зоной, а именно с максимальной частотой переключения, которая уменьшается с увеличением рабочей зоны датчика. К преимуществам индуктивных датчиков относятся: низкая стоимость изготовления, высокая устойчивость к электромагнитным помехам и широкий диапазон рабочих температур.К недостаткам можно отнести: ограниченную возможность уменьшения габаритов при традиционной конструкции катушки, зависимость выходного сигнала от скорости вращения, чувствительность амплитуды выходного сигнала к изменению толщины воздушного зазора. Индуктивные датчики чаще всего используются для измерения скорости вращения в автомобильной и машиностроительной отраслях.

Рис. 5. Суть работы индуктивного датчика и датчика Холла и примеры коммерческих решений датчиков частоты вращения

Датчики Холла

В датчиках Холла

для своей работы используется эффект Холла, который заключается в генерировании электрического напряжения при протекании тока через полупроводник (например,арсенид индия, антимонид индия), содержащийся в магнитном поле. Это напряжение, также известное как напряжение Холла, пропорционально величине индукции магнитного поля и интенсивности протекающего тока (рис. 6). На практике элемент Холла устанавливается на металлической пластине на некотором расстоянии от постоянного (постоянного) магнита. Магнит снабжен магнитопроводом. Магнитное поле и приложенное к датчику Холла напряжение создают испытательное напряжение. Вставив экран между датчиком Холла и магнитом (изменяя сопротивление воздушного зазора), силовые линии магнитного поля замыкаются внутри магнитных сердечников, что сбрасывает сигнал измерения.В случае вращающегося объекта, например, с зубьями, будет сгенерирован сигнал шага (рис. 5).

Рис. 6. Суть эффекта Холла и примерный датчик Холла (Honeywell, серия SS4xx)

Емкостные датчики

Емкостные датчики работают аналогично магнитным датчикам. Основное отличие - возможность использования неметаллических предметов (зубчатых дисков), движущихся перед лицевой стороной датчика.В датчике для работы используется конденсатор, емкость которого изменяется, когда любой материал с диэлектрической проницаемостью, отличной от диэлектрической проницаемости воздуха, приближается к поверхности датчика. Конденсатор работает в цепи генератора. Увеличение емкости вызывает увеличение амплитуды колебаний генератора, что обнаруживается соответствующей системой обработки, состоящей из детектора, триггера и усилителя [4].

Измерения стробоскопа

Стробоскопические измерения являются бесконтактными методами и предполагают, что объект неподвижен в глазах наблюдателя, когда частота разрядов быстрой стробоскопической лампы синхронизирована со скоростью вращения объекта.Строботахометр - это устройство, основным элементом которого является лампа-вспышка с регулируемым количеством вспышек в единицу времени. В современных решениях используются светодиоды (рис. 7). Частоту мигания можно плавно регулировать путем настройки электронного генератора импульсов. Освещая вращающийся объект стробоскопом, мы регулируем частоту вспышек лампы до тех пор, пока не покажется, что объект обездвижен. Точность измерения составляет около 3% и зависит от класса точности генератора импульсов.Преимуществом этого метода является возможность измерения небольших объектов, отсутствие необходимости наклеивать светоотражающие полосы, возможность измерения без остановки станка и возможность измерения в труднодоступных местах. Недостатком метода является то, что его можно измерить только при фиксированной скорости вращения.

Рис. 7. Пример переносного строба для измерения скорости вращения [источник: www.testo.pl]

Представленные методы и приемы измерения скорости вращения не исчерпывают всех возможностей современной науки и техники.Не следует забывать, что измерение скорости можно проводить с помощью тензодатчиков, расположенных на элементах, в которых происходит растяжение из-за наличия центробежной силы. Решения этого типа можно использовать, например, в системах телеметрии. Для измерения скорости также можно использовать высокоскоростные цифровые камеры и алгоритмы обработки изображений. Кроме того, эффективным методом измерения скорости вращения может быть анализ сигнала вибрации ротора, основанный на отслеживающей фильтрации основной синхронной составляющей, связанной с вращением ротора.Очень часто преобразователи измерения скорости встраиваются на заводе в различные машины, включая двигатели и сервоприводы. Поэтому, прежде чем приступить к поиску подходящего решения, стоит начать с тщательного изучения технической и эксплуатационной документации. Во многих ситуациях измерение частоты вращения является важным вспомогательным элементом при оценке текущего технического состояния машин и устройств, поэтому в зависимости от типа машины и ее значимости в технологическом процессе стоит использовать как стационарные, так и портативные решения. .

  1. Брок С., Завирски К. Цифровое измерение скорости вращения в электроприводе . Измерения Автоматика Робототехника 2005, 1.
  2. Лукьянюк А., Валендзюк В. Измерение скорости вращения . Материалы Белостокского технологического университета, Белосток 2010.
  3. Новаковски В. Индуктивные датчики в автоматике, часть 1. Elektronika Praktyczna 2006, 4.
  4. Папшицкий И. Методы измерения скорости вращения, применяемые при динамических испытаниях шасси самолетов. Логистика 2015, 3.
  5. ak R. И все же крутится! Практическая электроника 1999, 11.
  6. Веб-сайт http://automatykab2b.pl/tematmiesiaca/2613-przetworniki-kata-obrotu-kompedium#.VwDR16wXeVk. Доступ 04.02.2016.

др. Хаб. Англ. Марек Фидали 9000 3

Силезский технологический университет, AdEnSo

.

Датчики положения коленчатого вала - виды, причины неисправностей

Датчики положения коленчатого вала служат для определения положения и числа оборотов коленчатого вала. Чаще всего их устанавливают возле маховика, рядом с зубчатым венцом. Датчики бывают двух типов: индуктивные и датчики Холла. Перед проверкой необходимо убедиться, что это за датчик.

- При вращении зубчатого колеса сигналы напряжения генерируются изменением магнитного поля - они направляются в модуль управления.На основании этого модуль рассчитывает вращение коленчатого вала и его положение. С другой стороны, эти значения используются для расчета основных данных для времени впрыска и угла опережения зажигания, - говорит Адам Климек, эксперт TEAM TOTAL.

Основными симптомами выхода из строя датчика положения коленчатого вала являются: нерегулярная работа двигателя (прерывание), остановка двигателя или запись кода ошибки.

Основными причинами выхода из строя датчика положения коленчатого вала являются: короткое замыкание провода или внутреннее короткое замыкание, обрыв провода, загрязнение опилками или механическое повреждение сигнального колеса.

Чтобы обнаружить неисправность датчика положения вала, сначала прочтите память неисправностей модуля управления. Затем убедитесь, что электрические соединения кабелей подключены правильно (без разрывов, коррозии). Обратите особое внимание на загрязнение и повреждение датчика. Непосредственно проверить датчик коленчатого вала может быть сложно, если вы не знаете точного типа. Перед началом проверки необходимо определить, индуктивный датчик это или датчик Холла.Их не всегда можно отличить оптически. Если в штекере три контакта, точный тип датчика определить невозможно. В этом случае следует использовать данные производителя и данные из каталога запасных частей. До тех пор, пока тип датчика не будет четко определен, рекомендуется прекратить использование омметра, поскольку он может вывести из строя датчик Холла.

Если датчики оснащены двухконтактным штекером, они являются индуктивными.В этом случае можно измерить внутреннее сопротивление датчика, сигнал и возможное замыкание на массу. Перед измерением отсоедините разъем и измерьте внутреннее сопротивление датчика. Если внутреннее сопротивление составляет от 200 до 1000 Ом (в зависимости от заданного значения), датчик работает правильно. 0 Ом указывает на короткое замыкание, а МОм указывает на обрыв. Проверка на короткое замыкание на массу проводится омметром - от соединительного контакта до массы автомобиля. При проверке с помощью осциллографа результирующий сигнал должен быть синусоидальным с достаточной мощностью (амплитудой).

При работе с датчиком Холла можно проверить только напряжение сигнала в форме прямоугольной волны и напряжение питания. В результате должен получиться прямоугольный сигнал в зависимости от числа оборотов двигателя. Помните, что использование омметра может вывести из строя датчик Холла.

При сборке особое внимание следует уделять правильному расстоянию датчика от сигнального колеса и его правильной установке.

.

[PDF] Отдельные датчики, изготовленные с использованием полупроводниковых технологий

1 Избранные датчики, изготовленные с использованием полупроводниковых технологий Датчик (сенсор), устройство, обрабатывающее один ...

Избранные датчики изготовлены с использованием полупроводниковых технологий. Датчик (датчик) - устройство, преобразующее одну физическую величину в другую - обычно электрическую (напряжение, ток, электрическое сопротивление). Электрические сигналы легко усилить, преобразовать в другую форму, отправить, сохранить и т. Д.На практике современный датчик состоит из части преобразователя, системы преобразования сигнала и части передачи сигнала.

1

Магнито-гальванические датчики Преобразуют магнитную энергию в электричество. Самое популярное приложение - измерение магнитного поля. Датчики на эффекте Холла - датчики, принцип действия которых основан на классическом эффекте Холла.

Эффект Холла - возникновение разности потенциалов в проводнике, в котором протекает электрический ток I, когда проводник находится в магнитном поле B, которое поперечно протекающему току.Напряжение Холла UH возникает между плоскостями, ограничивающими проводник, перпендикулярно плоскости, определяемой направлением тока I и вектором индукции магнитного поля B. 2 Оно вызвано действием силы Лоренца F на заряды, движущиеся в магнитное поле.

Эффект Холла Сила Лоренца: - скорость подъема носителей тока

На носители также действует кулоновская сила. Результирующая сила:

В состоянии равновесия сила Лоренца и кулоновская сила уравновешивают друг друга: Как правило, необходимо ввести геометрический фактор g и напряжение неравновесия:

UH = γ IB + U r

Ur - напряжение смещения, постоянное или медленно меняющееся значение для B = 0.

UH = IB / (nqd) = (RH / d) IB = γ IB для расширенного образца RH - постоянная Холла 3

Эффект Холла

Константа Холла для образца с одним символом составляет:

RH = ± r / nq

r - коэффициент, зависящий от механизма рассеяния носителей n - концентрация носителей q - элементарный заряд

Большой сигнал UH получается для образцов с высокой подвижностью носителей µ (InSb, GaAs, InAs):

EH / Ex = µBz

EH - поле Hall Ex - силовой ток поля 4

Датчики Холла - формы пластин символ эффекта Холла

CC / HC - сменные контакты CC - ток HC - голографический

Технология IC (вертикальная) Поле B по касательной к поверхности пластины 5

Хороший источник информации: http: // content.honeywell.com/sensing/prodinfo/solidstate/technical/hallbook.pdf

Галлотроны - технология

- фитинги из твердых материалов - тонкие слои - интегрированные микроструктуры: - МОП-структуры - эпитаксиальные структуры GaAs - сверхсети MBE (Molecular Beam Epitic) ) - биполярные структуры IC

Большинство выпускаемых в настоящее время серийно выпускаемых датчиков Холла производятся по технологии биполярных интегральных схем (ИС).

Изготавливаются на основе полупроводниковых материалов (чаще всего InAs, InSb), твердых материалов (Ge) и по послойной технологии.6

Галлотроны - технология

Изоляция структуры Голова от остальной системы достигается за счет наличия противоположно поляризованных p / n-переходов

Активной частью структуры является эпитаксиально нанесенный n-слой, на который изолирующие контактные площадки p и n + размыты. 7

Датчики Холла - параметры •

абсолютная чувствительность:

SA = ∂ UH / ∂ B для I = const

чувствительность к току питания:

SI = SA / I

чувствительность к напряжение.источник питания:

SU = SA / U

смещение: эквивалентное поле Bo, генерирующее напряжение смещения Uo:

B o = U o / SA

8

Галлотроны - приложения

9

Подробности: http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/solidstate/technical/hallbook.pdf

Датчики Холла - приложения Бесконтактные измерения положения

10

Датчики Холла - приложения Бесконтактные измерения положения

Дифференциальное соединение датчиков холла

частота вращения.11 Красные кружки обозначают магниты, синий кубоид - датчик на эффекте Холла

Датчики на эффекте Холла - применение Бесконтактное измерение тока Существует концентрическое магнитное поле вокруг (прямолинейного) проводника

B = μoI / (2πr),

т.е. B ~ I для r = const

Простая конструкция, хорошая линейность показаний

Высокая чувствительность достигается за счет использования магнитопровода с зазором δ ~ 1 мм, в котором размещен датчик на эффекте Холла.

12

Датчики Холла - применение Бесконтактное измерение тока Поток поля B: B  R 

NI R  R l Fe

0 r A

R 

  0 A

N - количество витков Rμ, Rδ - магнитное сопротивление (сопротивление) сердечника, слоты

Поле B в пазу: B

0 NI l Fe

r



0 NI  UH  I 

Диапазон измерения тока: 10 A - несколько кА

13

Датчики на эффекте Холла - применение Бесконтактное измерение мощности

Используется тот факт, что датчик Холла имеет свойство умножения .

Ток нагрузки iL создает поле B и измеряется, как и раньше: B ~ iL

Напряжение uL преобразуется, и генерируемый ток iin подается на датчик Холла: iin ~ uL Напряжение, отображаемое датчиком Холла: u H  g iin B  ur (t)  ku L iL  ur (t)  k pL  ur (t) Для резистивной нагрузки: u L (t)  U 0 L cos  t iL (t)  I 0 L cos  t

Используя фильтр нижних частот, мы получаем сигнал, пропорциональный средней мощности.

ur (t)  U 0 r cos  t 1 u H (t)  k  U 0 LI 0 L (1  cos 2 t)  U 0 r cos  t 2

14

Холл -сенсоры - применение Бесщеточный двигатель постоянного тока с ротором имеет встроенный постоянный магнит.Статор состоит из приводных катушек, управляемых двумя датчиками Холла. Датчики на эффекте Холла регистрируют относительное положение ротора и используют транзисторы для управления токами катушки. Токи в статоре меняются плавно. Эти двигатели обладают рядом преимуществ: • увеличенный срок службы (важен только износ подшипников) • низкий уровень шума • отсутствие искрообразования

15

Часто используются в устройствах HiFi.

Датчик Холла - пример датчика KSY 14 (Siemens, Infineon) - изготовлен из GaAs с использованием ионной имплантации

16

Источник: Constructors Club (датчик Холла): http: // www.elportal.pl/pdf/k01/12_04a.pdf

Галлотроны - практические решения Напряжение Холла - чаще всего десятки мкВ (для ферромагнитных материалов порядка 1 мВ) в поле B в диапазоне 1 гаусс (1 гаусс = 10- 4 T)

Используются усилители, например, дифференциальные с биполярными транзисторами (высокий CMRR, высокий Ku, низкий уровень шума, высокий Zwe)

Требуется стабильный ток I (регулятор)

17

!!! http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/solidstate/technical/hallbook.pdf

Датчики Холла - цифровые приложения

Счетчик импульсов

Аналоговый переключатель

Датчик подключен к делителю / 2

Переключатель (обычно без .)

18

Датчики Холла - «цифровые» приложения

Датчик направления вращения на цифровом выходе

19

Интерфейс «проводное ИЛИ»

Датчики Холла - «цифровые» приложения Обнаружение ферромагнитных элементов (например, положение на шестерня) Выходной сигнал

20

Датчики Холла - "цифровые" приложения Датчик Холла в двухпроводной системе с токовой петлей

Удаленное расположение датчика и электроники. Изменяется с 3-х проводной на 2-х проводную токовую петлю.Когда датчик обесточен, ток контура = ток питания датчика + ток утечки. При подаче питания ток контура = ток питания датчика + ток выходного транзистора. Разница тока в контуре изменяет напряжение на R2. Компаратор обнаруживает это изменение, сравнивая его с напряжением Uref.

Датчик наличия бумаги

21

Датчики Холла - «аналоговые» приложения

Типовое подключение к нагрузке «Датчики приближения»

Аналоговый датчик Холла, подключенный к компаратору 22

Датчики Холла - «аналоговые» приложения

Регулируемый ток датчик

Линейный датчик в обратной связи

Датчик уровня / наклона

Датчик температуры / давления

23

Датчики Холла - «аналоговые» приложения

Датчик скорости • Регулировка скорости • Временное регулирование двигателя • Состояние покоя обнаружение, слишком низкая, слишком высокая скорость • Определение скорости вращения диска • Элемент управления скоростью вентилятора • Сверла, подсчет бутылок, • Определение положения заслонки камеры • Датчик потока, • Тахометры

Считыватель магнитных карт

24

Холл датчики - «аналоговые» приложения

Датчик положения угол дроссельной заслонки

И действительно много-много других приложений ...

- металлодетекторы (нарушение симметрии поля в присутствии металла) - манипуляторы и механические рычаги к устройствам управления (краны, погрузчики, экскаваторы) 25 - компасы ...

Датчики Холла - преимущества • Устойчивость к погодным условиям, пыли, воде, грязи (поэтому может использоваться там, где такие методы, какоптика не работает). • Простота сборки (только для твердых тел) • Дешевый, длительный срок службы • Отсутствие движущихся частей

• Повторяемость • Широкий диапазон рабочих температур (от -40 до + 150 ° C) Измерение напряжения Холла также можно использовать для определения: - типа проводимость (электрон n или дырка p) - подвижность носителей  - концентрация носителей n - ширина полосы Eg

26

Магниторезисторы Магниторезистор показывает зависимость сопротивления от магнитного поля. Первые годы разработки магниторезисторов были связаны с использованием полупроводников, напримерInSb для B> 2 кГс.

В настоящее время магниторезистивные явления возникают в: • ферромагнитных металлах (эффект Томсона), также известном как эффект AMR (анизотропное магнитосопротивление), • слоистых магнитных структурах (GMR - эффект гигантского магнитосопротивления), • элементах магнитного туннельного перехода (MTJ), элементах AMR вошли в обиход с развитием тонкопленочных технологий. Используемые сплавы: пермаллой - сплав железа (21%) и никеля (79%), Ni Fe, материал с магнитными свойствами (т.н.«магнитная мягкость») используются для создания сердечников из никель-кобальта в трансформаторах. Этот материал отличается высокой магнитной восприимчивостью к Ni Fe Co, т.е. он легко намагничивается и размагничивается (Википедия).

Изменение сопротивления как функция магнитного поля зависит от угла направления тока с осью анизотропии магнита. (ось легкого намагничивания).

27

Магниторезисторы (MR) и датчики Холла - сравнение …… кремниевого датчика Холла и NiFe (тонкопленочного) магниторезистивного датчика.1. Технологии производства датчиков обоих типов совместимы с технологией производства интегральных схем, и могут быть изготовлены интегральные датчики. 2. Датчик MR примерно в 200 раз более чувствителен, чем датчик Холла (кремниевый). Более того - вы можете контролировать чувствительность, изменяя толщину слоя и ширину полосы. 3. Эффект Холла строго линейен, без эффектов насыщения - даже в очень сильных магнитных полях. 4. Эффект Холла возникает для полей, перпендикулярных плоскости элемента.Эффект MR возникает для полей, направленных вдоль плоскости элемента в направлении его длины. 5. Оба эффекта возникают для полей, которые неизменны во времени и могут быть использованы для построения датчиков нулевой скорости.

28

Анизотропный магниторезистор (AMR) Использует эффект анизотропного магнитосопротивления (так называемая аномалия). AMR - явление, возникающее в ферромагнитных металлах и сплавах, проявляющееся изменением сопротивления в результате изменения ориентации намагниченности материала по отношению к направлению тока, протекающего через него.Изменения электрического сопротивления происходят при гораздо более низких значениях напряженности магнитного поля, чем в случае обычного магнитосопротивления. H - вектор магнитного поля M - вектор намагниченности

Характер изменения сопротивления элемента MR в зависимости от поля зависит от угла, образованного направлением тока или тока. так называемый ось магнитной анизотропии (ось легкого намагничивания, индуцируемого в тонком слое в процессе технологического процесса).

Для квазилинейной зависимости ε = ± 45 ° 29

Магниторезистор AMR - области применения Типичные (благодаря возможности анализа поля с разрешением не менее 1 мкТл *): • измерения магнитного поля Земли, • создание электронных компасов , • магнитное обнаружение транспортных средств.

В электрических измерениях: • гальваническая развязка в системе, работающей как трансформатор постоянного тока, • преобразователь мощности, работающий как умножитель токов, • преобразование, сложение или умножение двух токовых сигналов, • бесконтактное измерение тока. Измерение механических величин: линейное перемещение и определение положения, угла и скорости вращения, давления, вибрации и ускорения, крутящего момента, формы.

Испытания материалов - позволяют проводить неразрушающий контроль ферромагнитных материалов.* Напряженность магнитного поля в ядре Земли намного больше, чем на ее поверхности. Согласно измерениям 2010 года, средняя напряженность магнитного поля во внешнем ядре составляет 25 Гаусс в 30-50 раз больше, чем на поверхности Земли.

Магниторезистор AMR - практическое решение L - направление оси анизотропии

Конструкция поля Барбера от PHILIPS.

Металлические полосы из золота или алюминия (под углом 45o) усиливают направление тока. Принцип работы датчика AMR Barber-pole: 1.Если внешнее поле Hx = 0, тонкий слой намагничивается по направлению к полосе (из-за эффекта анизотропии, индуцированной в процессе изготовления слоя). 2. Измеряемое поле Hx направлено перпендикулярно оси полосы (в плоскости слоя) и вызывает вращение вектора намагниченности. 3. Изменение сопротивления ΔR / R зависит от угла ϑ между a) направлением вектора намагниченности и направлением b) тока:

4.

Из-за ориентации полос под углом 45o примерно линейная характеристика датчика получена.

a)

b)

Барбер-полюсный датчик, мостовой датчик (компенсация постоянной составляющей R) 31 http://www.tumanski.x.pl/czujnikipola.pdf

Магниторезистор AMR - практическое решение Характеристики Датчик Барбер-поля примерно линейный (в определенном диапазоне).

Коэффициент магнитосопротивления Δρ / ρ для типичного тонкого слоя пермаллоя (81/19 NiFe) составляет приблизительно 2%. http://www.tumanski.x.pl/czujnikipola.pdf

32

Гигантское магнитосопротивление GMR (гигантское магнитосопротивление) Это резкое падение сопротивления в присутствии магнитного поля в многослойной структуре, где магнитные слои (Fe, Co) разделены немагнитными слоями (Cu, Ag) (Байбич, 1988).1. В исходном состоянии (при Hx = 0) оба слоя намагничены антипараллельно (за счет взаимодействия слоев). 2. Помещение датчика в магнитное поле приводит к параллельному намагничиванию обоих слоев. 3. Переход от антипараллельного намагничивания к параллельному намагничиванию сопровождается большим изменением сопротивления - даже порядка нескольких сотен%.

Рассеяние электрона в зависимости от направления спина относительно вектора намагниченности M a - спин вверх, b - спин вниз 33 http: // www.research.ibm.com/research/gmr.html

GMR - спиновой клапан Состояние начальной антипараллельной намагниченности возникает «естественным образом» в магниторезисторах, в которых прокладка очень тонкая - в несколько атомов. Затем в результате сцепления между двумя слоями они намагничиваются антипараллельно (в структурах такого типа впервые обнаружено явление ГМС). Недостаток: сильносвязанные слои требуют гораздо более высоких значений магнитного поля, чтобы преодолеть эту связь. Поэтому такие датчики имели низкую чувствительность.Спиновый клапан  толщина прокладки была увеличена, а антипараллельное намагничивание достигается за счет нанесения на один из слоев дополнительного антимагничивающего слоя из антиферромагнетика (обычно FeMn). Второй слой - мягкий магнит (например, NiFe), намагничивается небольшим полем. Прокладка из меди предотвращает магнитную связь между слоями. Изменение R: от нескольких до нескольких%, но происходит при значениях поля примерно в десять раз меньших, чем в случае классических датчиков GMR.

Характеристики обработки Конструкция датчика спинового типа

34

GMR - спиновой клапан Сверхрешетка создается на практике - такая система, как: магнитный слой / немагнитный слой повторяется много раз (например,100)

Характеристики сверхрешетки GMR [Co (1,1 нм) Cu (0,9 нм)] · 100

Относительное изменение сопротивления в зависимости от напряженности магнитного поля

Создание структуры в виде так называемой спиновой клапан обеспечивает чувствительность к небольшим магнитным полям.

35

GMR - спиновой клапан

M = f (H)

R = f (H) 36 IBM Almaden Res. Центр

http://web.phys.tue.nl/fileadmin/tn/de_faculteit/capaciteitsgroepen/FM/FNA/Students _Education / Lectures_Courses / Coehoorn_Lecture-Notes-SVs-Part1-final.pdf

Магнитный туннельный переход MTJ

IBM Almaden Res. Центр. Поле для перемагничивания намного меньше, чем у спиновых клапанов.

1. Два феромагнитных электрода разделены слоем туннельного изолятора (например, Al2O3). 2. Ток течет перпендикулярно переходу. 3. Низкое сопротивление возникает при антипараллельной ориентации свободного (верхнего) и закрепленного (нижнего) слоев. 4. Размагничивание верхнего слоя (полем внешнего тока) до параллельной ориентации вызывает сопротивление (несколько%).

Чувствительность сравнима с датчиками AMR, но дорогой MTJ (потому что дорогая технология! Тонкий изолятор толщиной в несколько атомных слоев).

37

Пример датчика MTJ

Структура датчика низкого магнитного поля STJ-001. Активная площадь (эллипс) 4x2 мкм. Основа: квадрат, длина стороны 1,27 мм и толщина 300 мкм.

Он имеет 4 контакта для подключения проводов, которые позволяют измерять сопротивление датчика по 4 точкам. Чувствительность STJ-001: 5 нТл (10,000раз меньше поля земли). 38

Micro Magnetics: http://www.micromagnetics.com/docs/STJ-001_TMR_mintage_microsensor.pdf

Пример датчика MTJ - изолятор MgO Свободный слой

Изолятор

Фиксированный слой Схематическая структура слоев магнитного туннельного перехода на основе MgO датчик 39

Micro Magnetics: http://www.micromagnetics.com/pdfs/mtj.pdf

Применение датчиков MR Считывающая головка в дисководе • Первая головка датчика MR - 1970• Головки чтения с ленты, IBM –1985 • В настоящее время все головки жестких дисков используют компоненты чтения MR.

Принцип действия магниторезистивной считывающей головки. Важны изменения потока в направлении, перпендикулярном поверхности носителя. 40

Применение датчиков MR Наиболее важное применение: головки для считывания информации (заменены ранее использовавшимися индукционными головками). Преимущества (по отношению к индукционным головкам): • независимость сигнала от скорости источника магнитного поля, • более высокая чувствительность (возможность использования дисков с большей плотностью записи).Недостаток: они не могут записывать информацию.

Источник: http://layer.uci.agh.edu.pl/T.Stobiecki/

1. Информация хранится в «магнитных» битах, т.е. конкретный смысл вектора намагниченности битовой области означает «1», а фраза обратная эквивалентна логическому «0». 2. Вращающийся диск заставляет головку GMR последовательно подвергаться воздействию правильно направленных магнитных полей от последовательных областей долота. 3. Таким образом, свободный слой элемента GMR может подвергаться намагничиванию, и, таким образом, его сопротивление изменяется.4. Регистрируя ток, протекающий через элемент GMR, мы можем воссоздать закодированную информацию. Современные считывающие головки этого типа позволяют считывать информацию с плотностью записи от 41 до 100 Гбит / дюйм2.

Запись информации на жесткий диск - индукционная головка

Источник: http://layer.uci.agh.edu.pl/T.Stobiecki/

1. Для записи данных используется тонкопленочная индукционная головка (ее микроскопическая катушка насчитывает около 10 катушек). 2. Когда данные записываются на жесткий диск, специальная электронная схема посылает электрические импульсы на катушку.3. Таким образом индуцируется магнитное поле, которое повторно намагничивает локальную область на диске, 42 устанавливая соответствующее битовое значение.

Применение датчиков MR. Головки дисководов: чтение и запись

http://pclt.sites.yale.edu/hard-disks-and-dvd-drives

IBM Almaden Res. Центр

43 Стоит посмотреть! - анимации: http://www.research.ibm.com/research/demos/gmr/index.html

Применение датчиков MR • Бесконтактные измерения постоянного и переменного тока, преобразование постоянных токов • Обнаружение изменений положения и вращение магнитных материалов • Цифровой бусолес (указывающий направление магнитного поля Земли)

• Считыватели кредитных и телефонных карт • Определение формы монет в монетоприемных машинах • Выявление дефектов сборки и дефектов в полупроводниковых структурах • Мониторинг дорожного движения • Датчики механических величин: перемещения, вращения, вибрации и т. Д..

• Обнаружение движущихся транспортных средств • MRAM

44 Датчики магнитного поля на основе технологии гигантского магнитосопротивления (GMR): приложения для измерения электрического тока, датчики 2009, 9, 7919-7942

Приложения MRAM (магнитное ОЗУ) - магнитные не- энергозависимая память с произвольной записью MRAM: 1. Ток, протекающий по программным линиям, генерирует магнитные поля 2. Для программирования бита ВСЕГО магнитных полей обеих линий

Характеристики

MRAM: • Энергонезависимая • Бесконечное количество записей без потребления • Быстрая запись (даже несколько нс) • Низкая энергия записи • Неразрушающее чтение

Чтение MRAM: ток течет через бит, обнаруживается изменение сопротивления бита

http: // balashree.blogspot.com/2011/02/magnetoresistive-random-access-memory.html

45

Применение датчиков MR Система идентификации монет

Вихревые токи индуцируются в поле катушки во время движения монеты. Измеряется фазовый сдвиг между сигналом катушки и магниторезистора, который характерен для данного типа монеты и не зависит от скорости движения монеты. 46

Применение датчиков MR Система ABS с датчиками MR

В случае тенденции к заносу электронная и гидравлическая системы воздействуют на соответствующие тормоза.

47

Применение датчиков MR Применение магниторезисторов MTJ

Неинвазивная диагностика в полупроводниковой и электронной промышленности.

Получено изображение магнитного поля - эффект протекания тока в системе.

дефекты соединений в микроструктурах http://www.micromagnetics.com

48

Применение датчиков MR Применение магниторезисторов MTJ Обнаружение дефектов конструкции / сборки

http: //www.micromagnetics.com / image_library.html

49

Дополнительные приложения: http://www.memsindustrygroup.org/files/public/April2010.htm

Применение датчиков МРТ Медицинское применение

Эндоскопическая капсула после глотания (Given Imaging) "Smart Таблетка »

50

http://www.memsindustrygroup.org/files/public/April2010.htm

Применение датчиков MR Мобильные устройства - электронный компас

Современные смартфоны с GPS имеют 3-осевые кремниевые магнитометры, напримерApple iPHone 3GS, Nokia N97 и N900, Motorola Droid, Google Nexus 1. Компас работает с программным обеспечением в реальном времени, которое отображает информацию о сцене, наблюдаемой камерой телефона (LAYAR: www.layar.com) 51

http: / / www. memsindustrygroup.org/files/public/April2010.htm

Приложения MR-датчиков Автомобильная промышленность

52

http://www.memsindustrygroup.org/files/public/April2010.htm

Приложения MR-датчиков Автомобильная промышленность Датчики скорости (например,коленчатый вал, распредвал) должны быть точными. Индуктивные датчики не подходят, потому что они не могут выполнять измерения в нулевом положении (без вращения), и вам нужна высокая скорость для высокой точности. Датчики Холла (также AMR и GMR) также измеряют «ноль». Сигнализация положения турбонагнетателей, клапанов рециркуляции выхлопных газов (EGR), положения дроссельной заслонки и т. Д.

Датчик Холла используется для индикации положения механической коробки передач при неподвижном автомобиле.

Рынок магнитных датчиков с 2006 по 2013 (iSuppli) 53

http: // www.memsindustrygroup.org/files/public/April2010.htm

.

Смотрите также

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf