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 U_холла 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 U_ДТ, 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.

2. 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

3. 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.

Датчик Холла на ВАЗ 2108: принцип действия, замена

Электронная система зажигания, установленная в автомобилях ВАЗ 2108-09, по своему принципу работы является переходным вариантом от кулачковой контактной системы к полностью электронному зажиганию, в котором отсутствуют движущиеся механические детали. По своим рабочим характеристикам такая схема зажигания тоже находится посередине между старой и новой системами, обладая своими, присущими только ей недостатками. Эти недостатки несколько влияют на надежность работы зажигания, нужно периодически обращать внимание на то, в каком состоянии находится коммутатор и датчик Холла ВАЗ восьмой и девятой моделей.
Вернуться к оглавлению

Описание принципа действия датчика

Система электронного зажигания «восьмерки» состоит из таких элементов, как:

1. Главный распределитель системы зажигания, в котором установлен фотоэлектрический датчик, фиксирующий положение распределительного вала (датчик Холла).
2. Катушка высокого напряжения.
3. Электронный блок управления — коммутатор.
4. Провода высокого напряжения.

Катушка высокого напряжения имеет две обмотки. Первичная включена в цепь с аккумуляторной батареей через коммутатор, реле и замок зажигания, при этом цепь постоянно замкнута. Когда в одном из цилиндров приближается момент зажигания и поршень находится близко к верхней мертвой точке, датчик Холла, установленный на одной оси с распределительным валом, фиксирует этот момент и сигнализирует о нем на коммутатор. Следует оговориться, что в более современных схемах эту функцию выполняет датчик положения коленвала.

В современных схемах датчик положения коленвала выполняет функцию датчика холла

Коммутатор, получив импульс, разрывает цепь первичной обмотки катушки. При этом во вторичной обмотке, которая имеет гораздо большее количество витков, чем первичная, генерируется электромагнитный импульс высокого напряжения. Он подается снова в распределитель зажигания через один провод высокого напряжения, попадая на центральный контакт бегунка. Последний передает импульс на один из четырех цилиндров, в котором требуется поджечь топливную смесь. После прохождения цикла коммутатор восстанавливает цепь первичной обмотки катушки и дожидается следующего сигнала от датчика Холла.

Как можно понять из принципа работы схемы, фотоэлектрический регистратор Холла ВАЗ 2108 является ключевым элементом схемы, без его нормальной работы искрового разряда на свечах зажигания не будет. Поэтому в случае такой неисправности автомобиля, как исчезновение искры, нужно сразу же проверять работу двух элементов: коммутатора и фотоэлектрического датчика. В первых «восьмерках» и «девятках» чаще всего выходил из строя именно коммутатор по причине несовершенной конструкции.

Поскольку впоследствии эта проблема была устранена, то главной причиной отказа системы зажигания обычно является неисправность регистратора. Последний не поддается ремонту, и в случае некорректной работы необходима замена датчика Холла.

Вернуться к оглавлению

Как поменять неисправный элемент?

Датчик холла в разобранном виде

Данная операция достаточно проста, инструментов требуется минимум: две отвертки (плоская и крестовая) и круглогубцы. Замена датчика Холла производится при снятом распределителе, его придется полностью разобрать, а делать это на автомобиле проблематично. Порядок проведения работ следующий:

1. Открутить и снять с распределителя крышку с проводами высокого напряжения и убрать их в сторону.
2. Вытащить резиновую заглушку из смотрового окошка маховика двигателя, поворачивая коленчатый вал ключом, совместить отметку на маховике с прорезью. При этом бегунок трамблера будет повернут в сторону контакта первого цилиндра на его крышке. Затем открутить болты крепления распределителя, отсоединить разъем и снять его с двигателя.
3. Снять бегунок с вала, это делается вручную с небольшим усилием, после чего удалить круглый пластмассовый пыльник.
4. Разъем, к которому присоединяются внешние провода, откручивается плоской отверткой, после чего он вынимается из своего гнезда. Теперь можно открутить и металлическую пластину, которая крепится двумя винтами.
5. Далее нужно отсоединить вакуумный корректор. В проеме около пластины видна его тяга, которая зафиксирована стопорным шплинтом. Последний удаляют круглогубцами, корпус корректора откручивают и отсоединяют его от трамблера.
6. Металлический зажим, который держит проводки внутри трамблера, нужно аккуратно разогнуть, чтобы можно было эти провода извлечь. Теперь ничего не мешает вытащить саму пластину вместе с проводами, которая была откручена ранее. Именно с другой стороны этой пластины установлен на двух винтах датчик Холла. Его следует открутить плоской отверткой и вместо него поставить новый.
7. Сборка производится в обратном порядке. При установке на свое место распределителя зажигания следует убедиться, что бегунок повернут своим контактом в сторону первого цилиндра, после чего трамблер можно прикручивать. В конце поставить крышку и запустить двигатель. На этом замена датчика Холла на «восьмерке» закончена.

Если все сделано правильно, проблем с пуском мотора не возникнет. В случае когда двигатель не запускается, нужно еще раз проверить совпадение меток и правильную установку распределителя зажигания: возможно, вы перепутали цилиндры и поставили бегунок не в ту сторону. При этом не забудьте поставить в смотровое окошко на двигателе резиновую заглушку, чтоб через него на маховик не попадала грязь.

Стоимость фотоэлектрического датчика Холла невелика.

Поэтому владельцам «восьмерок» и «девяток» с такой системой зажигания рекомендуется возить его с собой, поскольку этот элемент может выйти из строя в самый неподходящий момент.

Датчик Холла ВАЗ 2108 — устройство и эксплуатация

Автор статьи
16 июня 2014

Одна из наиболее популярных систем зажигания – бесконтактная (сокращенно – БСЗ). Преимущество ее в том, что в процессе распределения искры между цилиндрами отсутствуют контактные прерыватели.

Если сравнить обслуживание таких элементов зажигания, как датчик Холла ВАЗ 2108 и контактной группы более ранней «классики», то становится понятным, что в первом случае имеются некоторые преимущества, например, отпадает надобность в регулировании зазора. Плюс, ко всему этому можно добавить отсутствие нагара – верного спутника контактной системы зажигания.

Принцип действия датчика основан на использовании эффекта, открытом в 1879 году ученым Э. Холлом. Изначально этот эффект применялся лишь при изучении электропроводности металлов и полупроводников. Позже стали использовать и в автомобилях, в частности для обеспечения работы системы зажигания.

На ВАЗ 2108 применяется бесконтактная система зажигания, в ее состав входят:

1. Датчик Холла;
2. Электронный коммутатор;
3. Высоковольтная катушка;
4. Свечи зажигания;
5. Высоковольтные провода;
6. Распределитель зажигания (в него встроен датчик Холла, бегунок с помехоподавительным резистором и вакуумная система опережения зажигания).

Принцип работы БСЗ ВАЗ 2108

Внутри распределителя зажигания вращается центробежный регулятор цилиндрической формы, который имеет следующие функции и особенности:

• Распределяет искру согласно работе цилиндров;
• Определяет момент зажигания;
• Устанавливается в одном положении на распределительный вал, поэтому шансов ошибиться при сборке невозможно.

Напротив него, в корпусе трамблера, расположен датчик Холла. При вращении пластины с прорезями в трамблере, датчик видит наличие металла и его отсутствие. При наличии металла в области чувствительности возникает скачок напряжения. Это напряжение по управляющему проводу поступает к электронному коммутатору, который усиливает этот сигнал и подает на высоковольтную катушку. Катушка обеспечивает повышение напряжения с 12 Вольт до нескольких тысяч (примерно 24 000 Вольт). От нее по высоковольтному проводу напряжение поступает к распределителю, в котором при помощи бегунка оно расходится по цилиндрам.

Проверяем датчик Холла

Для проверки потребуется вольтметр со шкалой до пятнадцати Вольт. Если же надобность проверки возникла в «полевых условиях», то можно воспользоваться любой лампочкой на 12 В (мощностью пару Ватт, не стоит использовать более сильные). Предварительно следует снять распределитель зажигания, открутив ключом на десять гайки крепления распределителя к двигателю.

Вольтметр (или лампочку) подключаем к проводам: на ВАЗ 2108 «плюс» к зеленому (этот провод выдает сигнал на коммутатор), «минус» – к бело-черному. В случае с лампой подключение не имеет значения. После этого медленно проворачиваем валик распределителя. При этом напряжение должно изменяться от минимального (порядка 0,4 Вольт) до максимального (не более 10 Вольт). Соответственно, если для проверки используется лампочка, то она должна тухнуть полностью (при минимальном напряжении) и гореть не в полный накал (при возрастании).

Если при прокручивании трамблера ВАЗ 2108 не происходит скачков напряжения, или нет прерывания (понижения напряжения), то датчик Холла неисправен и подлежит замене. Для этого необходимо разобрать полностью распределитель. В процессе сборки же ошибиться с установкой всех элементов невозможно.

Ремонт и эксплуатация датчика Холла

На ВАЗ 2108, как и на других автомобилях, датчик является полностью необслуживаемым и при неисправностях ремонту не подлежит. Исключение – обрыв соединительных проводов или нарушение их изоляции. Правда, для обеспечения безотказной работы требуется соблюсти некоторые условия:

• Самое важное – обеспечение допустимого осевого люфта вакуумного регулятора. Если этот параметр будет выше дозволенного, то датчик Холла будет подвергаться трению металлической пластины, что в итоге приведет к потере работоспособности и замене датчика.
• Изначально следует закрепить в корпусе распределителя датчик таким образом, чтобы провода не подвергались постороннему воздействию.

Обеспечить максимальную герметизацию узла (исключить попадание на датчик Холла масла от распределительного вала; исключить наличие трущихся деталей во избежание образования металлической стружки).

---

«Лайки» в соц. сетях:

Читайте также: