Что лучше датчик холла или геркон
GPSGuru.org
Форум для пользователей систем мониторинга автотранспорта
Вы не вошли. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
Почему мы используем в расходомерах датчики Холла, а не герконы?
Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться
Сообщения 7
1 Тема от Mechatronica 2017-06-04 12:05:42 (изменено: Mechatronica, 2017-06-05 12:41:56)
Тема: Почему мы используем в расходомерах датчики Холла, а не герконы?
Датчик Холла — датчик магнитного поля. В отличие от геркона, имеет непрерывную характеристику сигнала в зависимости от величины магнитного поля. Использовать непрерывность можно, например, для определения направления движения проходящего мимо датчика магнита. Таким образом для расходомера можно создать алгоритм компенсации неравномерностей течения топлива, которые заставляют измерительное кольцо двигаться в обратную сторону. (В датчиках расхода, построенных на герконах, они ложно учитываются как нормальный поток). На практике такой алгоритм построить сложно, но наши исследований по амплитуде и частоте пульсаций потока в топливной системе автомобилей позволили создать стенд для имитации неравномерностей потока. Дальнейшие исследования показали, что для надежной работы расходомера на датчике Холла, одного датчика недостаточно и было принято решение применить 3 датчика Холла. Это усложнило алгоритмы, но позволило избавится от целого ряда проблем и сделать систему универсальной.
Датчик Холла, как и геркон, регистрирует воздействие внешнего магнитного поля и расходомеры с такими датчиками не могут производить измерения при поднесении к нему сильного магнита. Это в теории. На практике ситуация следующая: геркон может показать только 2 состояния – есть воздействие магнитного поля или его нет и блокировать его работу даже относительно слабым внешним магнитом не составляет труда. Сигнал же с датчика Холла несет информацию о напряженности магнитного поля и воздействие на него даже сильным редкоземельным магнитом только смещает сигнал, что легко компенсируется алгоритмически и не нарушает работоспособности расходомера.
Сложность алгоритмов и обеспечение необходимого быстродействия обусловили применение в расходомерах ЗАО «Мехатроника» быстродействующих 32 разрядных микроконтроллеров с ядром ARM работающих на частоте 72 МГц. Микроконтроллеры семейства STM32 компании ST, являются не только высокопроизводительными, но и очень надежными, помехоустойчивыми решениями, что еще больше повысило надежность расходомеров.
Высокая устойчивость датчиков Холла к помехам бортовой сети автомобиля, и их высокая перегрузочная способность позволила создать на их базе линейку дешёвых расходомеров без цифровой обработки сигнала. Производство расходомеров на герконах без цифровой обработки сигнала, из-за явления дребезга его контактов и слабой защищенности от внешнего магнитного воздействия, было прекращено.
По сравнению с герконом датчик Холла имеет такой недостаток как высокое энергопотребление, что делает невозможным работу расходомера от встроенной батарейки. Поэтому, линейки автономных расходомеров Direct A и Delta A все же используют детектор на герконе.
2 Ответ от Mechatronica 2017-06-04 12:10:46 (изменено: Mechatronica, 2017-06-04 12:11:59)
Re: Почему мы используем в расходомерах датчики Холла, а не герконы?
Некоторые наши покупатели получают вот такой опус, составленный одним из известных производителей похожей продукции:
Попробуем вытащить глобус из совы и спасти несчастное животное.
3 Ответ от Mechatronica 2017-06-04 12:24:37
Re: Почему мы используем в расходомерах датчики Холла, а не герконы?
Это в теории. На практике такой алгоритм построить сложно, поскольку не существуют исследований по амплитуде и частоте гидроударов в топливной системе автомобиля. соответственно невозможно создать стенд для имитации гидроударов. То есть проверить и отладить алгоритм не на чем. отладка на конкретном автомобиле даст алгоритм фильтрации именно на этом автомобиле, который не будет актуален для другого.
4 Ответ от Mechatronica 2017-06-04 12:28:30 (изменено: Mechatronica, 2017-06-04 12:28:44)
Re: Почему мы используем в расходомерах датчики Холла, а не герконы?
Датчик Холла, как и геркон, подвержен воздействию внешнего магнитного поля и расходомер с таким датчиком не может производить измерения при поднесении к нему сильного магнита.
Формально верно, но если для геркона «сильным» магнитом является тот, которым водитель крепит бумаги в кабине, то для датчика Холла это магнит на сотню килограмм подъемной силы. А его достаточно сложно потом «отодрать» от двигателя 
5 Ответ от Mechatronica 2017-06-04 12:34:35
Re: Почему мы используем в расходомерах датчики Холла, а не герконы?
По сравнению с герконом датчик Холла имеет два недостатка: 1. Чувствительность к помехам в бортовой сети автомобиля. Следствием является снижение точности вследствие искажений сигнала а также выход датчика из строя.
Ведущие производители автокомпонентов в шоке. Десятки лет в автомобилях применяются неправильные датчики Холла. Безусловно, датчики ABS должны быть основаны на высоконадежных герконах, ведь лучше заменить пару раз выработавший свой ресурс геркон, чем переживать постоянно за возможные искажения сигнала
6 Ответ от Mechatronica 2017-06-04 12:37:16
Re: Почему мы используем в расходомерах датчики Холла, а не герконы?
Высокое энергопотребление датчика Холла делает невозможным работу расходомера в отсутствие питания, от встроенной батарейки.
7 Ответ от Mechatronica 2017-06-04 12:45:03 (изменено: Mechatronica, 2017-06-04 12:46:28)
Re: Почему мы используем в расходомерах датчики Холла, а не герконы?
Этот кусок текста содержит хаотические тезисы для запугивания потребителей и не имеет никакого отношения к датчикам Холла.
Во флеш-память записываются только энергонезависимые счетчики. Это базовый функционал всех расходомеров ВСЕХ производителей. При выключении питания (не зажигания) не происходит ничего нового – благодаря 3-м датчикам Холла нет необходимости накапливать в памяти какие-либо значения, которые могут потеряться. Мы просто определяем направление потока и все. Последние 2 предложения нам сложно прокомментировать – там выражена мысль, что если программисты неквалифицированые, то будут проблемы. С этим тезисом сложно спорить
Что такое датчик Холла: принцип работы, устройство и способы проверки на работоспособность
Датчики – преобразователи одной физической величины в другую (обычно, в электрическую) широко распространены в бытовой и промышленной технике. Без них очень трудно, а то и невозможно, измерять, оцифровывать и обрабатывать такие технологические параметры, как давление и расход (газа или жидкости), температуру, уровень, напряженность магнитного или электрического полей и т.д. Одним из широко распространенных датчиков является датчик Холла – они используется как в быту (начиная со смартфонов или ноутбуков), так и в самой сложной промышленной технике.
Эффект Холла — принцип работы
Эффект Холла — принцип работыЭтот эффект открыт в 1879 году американским физиком Эдвином Холлом и назван его именем. Суть явления состоит в том, что если взять металлическую пластину и пропустить через неё электрический ток (в направлении АВ на рисунке), а потом подействовать на пластину магнитным полем, например, создаваемым постоянным магнитом, то в направлении, перпендикулярном прохождению тока (CD на рисунке), возникнет разность потенциалов.
Этот эффект возникает за счет силы Лоренца, воздействующей на движущиеся заряды и смещающей их в направлении, перпендикулярном направлению движения. В итоге на краях пластины возникает разность потенциалов, которую можно измерить или применить для срабатывания исполнительных механизмов (предварительно усилив). Эта разность зависит:
Явление названо в честь его открывателя – эффектом Холла.
Виды и устройство датчиков Холла
Открытому ещё в позапрошлом веке эффекту нашлось практическое применение. На его основе строят датчики магнитного поля. Их достоинство состоит в том, что они не имеют подвижных и трущихся элементов (в отличие от герконов), поэтому их надежность намного выше. По принципу чувствительности промышленные датчики Холла делятся на:
Разность потенциалов, создаваемая при воздействии магнитного поля на движущиеся заряды, составляет единицы, в лучшем случае десятки микровольт. Для практического применения этого мало, разность потенциалов надо усилить. Эти усилители встраивают прямо в корпус датчиков, и по типу усилителя устройства делятся на два класса.
Применение датчиков Холла
Самое распространенное применение датчика Холла в быту – бесконтактные системы зажигания автомобиля. Их преимущество – отсутствие механических контактных групп. Это означает отсутствие износа, подгорания контактов, риска механической поломки.
Система распределения содержит пластину с выступами, приводимую во вращение от коленвала двигателя, постоянный магнит и собственно датчик Холла. При вращении пластины выступы в строго определенный момент, определяемый положением коленвала, попадают в зазор между датчиком и магнитом, изменяя параметры магнитного поля. Датчик формирует импульсы, синхронизированные с вращением коленчатого вала, которые регулируют подачу напряжения на высоковольтную катушку в необходимые моменты времени. Также датчики магнитного поля в автомобиле служат для распознавания положения коленвала.
Другое использование магниточувствительных датчиков – определение положения роторов электродвигателей. Релейный элемент крепится на статоре мотора и срабатывает при прохождении полюса. На этом принципе можно построить счетчик оборотов или измеритель частоты вращения.
Устройства, построенные на эффекте Холла, применяются в ноутбуках или мобильных устройствах – как индикатор закрытого положения крышки. При срабатывании датчика компьютер переходит в режим сна или выключается. А в смартфонах одна из функций датчика, реагирующего на магнитное поле Земли – организация работы электронного компаса.
Аналоговые датчики Холла применяются в измерительных приборах – там, где надо оценить уровень магнитного поля. Незаменимы они при бесконтактном измерении силы тока в проводнике. Как известно, при прохождении тока по проводнику, вокруг него возникает магнитное поле. Его напряженность зависит от силы тока. Если ток переменный, то поле можно измерить другими способами (например, трансформатором тока), а вот при постоянном токе без датчика Холла не обойтись. На таком принципе работают токоизмерительные клещи постоянного тока.
Самое же экзотическое применение эффекта Холла – построение на его принципе двигателей ионных ракет.
Как проверить датчика Холла на работоспособность
Для проверки датчика можно собрать несложную схему, для которой, кроме самого датчика, понадобятся:
Если светодиода нет, то вместо него (и токоограничивающего резистора) можно использовать мультиметр (цифровой или стрелочный) в режиме измерения напряжения.
К источнику питания особых требований не предъявляется – токи в схеме совсем небольшие. Его напряжение должно быть в пределах напряжения питания проверяемого датчика. Светодиод подключается анодом к плюсу источника напряжения, катодом к выходу проверяемого устройства, так как датчик обычно выполняется с открытым коллектором (но лучше проверить по даташиту).
Порядок проверки зависит от типа тестируемого устройства.
Аналоговые датчики проверяются по той же методике, что и цифровые, но напряжение на выходе должно меняться не скачком, а плавно по мере возрастания магнитной силы (например, приближения постоянного магнита или увеличения тока в обмотке электромагнита).
С практической стороны интересен вопрос, как проверить датчик Холла, установленный в системе бесконтактного зажигания автомобиля. Для этого надо снять разъем с датчика и собрать указанную схему прямо на штырьках.
Здесь также светодиод можно заменить мультиметром. Проворачивая коленвал автомобиля вручную, можно наблюдать периодические вспышки LED или изменения выходного напряжения от нуля до приблизительно напряжения бортсети авто. Альтернативный способ проверки в гаражных условиях – временная замена устройства на заведомо исправный запасной датчик.
Датчик Холла нашел широкое применение в бытовой и промышленной технике. Проверить его на исправность несложно, если есть понимание принципа его работы.
Что такое герконовый датчик и где он применяется?
Что такое термистор, их разновидности, принцип работы и способы проверки на работоспособность
Что такое компаратор напряжения и для чего он нужен
Как работает микросхема TL431, схемы включения, описание характеристик и проверка на работоспособность
Как подключить и настроить датчик движения для управления освещением: электрические схемы подключения и настройка датчика
Что такое диодный мост, принцип его работы и схема подключения
Датчики Холла и принципы их применения
Датчик Холла (тока, фаз) фиксирует колебания магнитных полей, особенно, возникающих с токами, и их напряженность, что затребовано в чрезвычайно большом спектре приборов для мониторинга положения их узлов. В смартфоне датчики тока обеспечивают работу компаса, «умных» чехлов. В автомобилях измеряют угол распредвалов, коленвалов, момент искрения зажигания, параметры вращения колес, приближение к объектам. Все чаще фазные сенсоры устанавливают вместо геркона. Рассмотрим, что такое датчик Холла, как устроен и типы с описанием где используются.
Основные сведения
Начнем с базовой информации: где находится датчик Холла, что это такое, для чего он нужен. «Голый» датчик — это небольшой измеритель (сенсор, обнаружитель), почти всегда черный (цвет зависит от предпочтений производителя), размером в несколько миллиметров. Автомобильные изделия имеют сравнительно большой пластиковый защитный короб, «фишку» с кабелем с разъемом подключения.
Сенсор фаз осуществляет мониторинг магнитных полей, их параметров (напряженности), при этом выдает заданные алгоритмы работы (смыкание контактов и пр.).
Рассматриваемым сенсорам присвоили наименование от фамилии ученого Холла, открывшего, что разность потенциалов (холловского напряжения) возникает, если в поле помещают объекты с постоянными токами.
Автомобильный сенсор тока находится в трамблере — узле для подключения свечей, он скрыт пластиковой фишкой с тремя проводами и разъемом под них. На иных приборах он может размещаться где угодно. Обычно на печатных платах — это крошечная черная коробочка стандартно на 3, реже — на 4 ножках. Линейные Hall sensor напоминают микросхему. Изделие также определяют по маркировке, обозначения есть в справочниках радиодеталей, (распространенные S41, 41F, U18, 3144, 44E, 49E).
При токовом течении в одном направлении электроны отклоняются в проводниках, размещенных перпендикулярно к полю. Участки их имеют неравномерную плотность частиц, это и есть разность потенциалов, фиксируемая датчиком Холла. Становится возможным анализ напряжения под прямым углом к току.
Есть также Hall effect sensor упрощенный как, например, в смартфонах: только с функцией подтверждения наличия магнитных явлений, напряженность не анализируется. На базе узла, включающего датчик и магнитомер, телефон снабжается опцией компаса.
Как функционирует
Принцип работы, использования датчика Холла:
Где применяются
Датчики фаз начали устанавливаться в конструкции около 75 лет после их изобретения, когда появились доступные технологии создания полупроводниковых пленочных материалов.
Характерные области применение датчиков Холла:
В смартфоне
Датчик холла в смартфоне применяются для таких целей:
Опишем, для чего нужен датчик холла в смартфоне на обложке. При отдалении магнита с обнаружителя идет импульс на активацию табло, когда ближе — на отключение. Разновидность таких чехлов — отдельный вид изделия, именуемый обычно Smart Case. Есть и дополнительные функции, принцип действия их такой: если применяется обложка без окошек около дисплея, то посредством обнаружителя отключается экран, когда он закрыт, при открытии — автоматическая активация. При наличии окошек инициируется переключение содержимого на табло. На видимой области — часы и пр., на всем дисплее — вся информация.
Не все смартфоны имею описанное усовершенствование, а также не всегда производители указывают его в перечне опций, поэтому нужно уточнять этот параметр. Но если в рекомендуемых аксессуарах есть отметка о таковых подходящих из категории Smart Case, то данная опция присутствует.
Типы датчиков Холла
Разновидности рассмотрим для удобства таблицей:
Где и зачем используются аналоговые приборы:
Достоинства и недостатки
Плюсы:
Минусы:
В автомобилях
На транспорт датчики Холла стали ставить с 70–80 годов прошлого столетия, когда начали внедрять электрозажигание вместо контактного. Принцип функционирования: вал мотора вращается с прохождением его крыльчатки по корпусным прорезям, что фиксирует обнаружитель, посылающий команду коммутатору, который и отпирает транзистор, подающий напряжение на элемент зажигания с обмоткой. Последний создает высокий вольтаж для свечи.
Конструкция
Коробочка, «фишка» с тремя контактами, три жилы и разъем подключения – это классическое устройство автомобильных Hall effect sensor. На разных моделях отличаются лишь мелочи. Такую конструкцию, учитывая нюансы обслуживаемых объектов, можно рассматривать как общий образец.
Датчик холла, устройство, схема:
Есть такие достоинства датчиков тока для зажиганий электронного типа:
Подключение больших электронагрузок
На выходе мощность датчика Холла очень низкая (10–20 мА), вследствие этого он напрямую контролировать высокие электронагрузки не может. Проблему решают достаточно просто: подключение делают с добавлением к устройству NPN-транзистора, через него стекает ток к выходу. Указанная деталь выступает приемником, когда она насыщенная, то активируется как переключатель. Транзистор заземляет выходной контакт, таким образом, замыкая его при повышении плотности потока выставленных значений для «вкл.».
Есть различные конфигурации транзисторного переключателя, но главное – устройством обеспечивается 2-тактный выход, позволяющий потреблять нужный ток для контроля больших нагрузок.
Поломки датчика тока
Частые поломки и признаки неисправности датчика Холла:
Неисправный сенсор может замыкать на корпус, провоцируя проблемы с зажиганием.
Недостаток диагностики состоит в том, что перечисленные симптомы могут быть характерными и при поломках других узлов. Обстоятельство отчасти сглаживается методами не слишком сложными, под силу пользователям с элементарными познаниями в технике.
Проверка датчика Холла
Есть несколько вариантов, как проверить датчик Холла, как проанализировать функциональность. Выбирают самый доступный способ или подходящий под сложившиеся условия — все методы действенные
Надо знать, как датчик Холла выглядит, проверка также подразумевает, знание, как устроена распиновка.
Имитация наличия
Процедура самая быстрая, подходит, когда питание на электрозажигании есть, но искры нет.
Проверка мультиметром
Проверка датчика холла мультиметром популярная, дает возможность определить, исправна ли сама цепь питания в изделии.
Как проверить тестером датчик холла на ВАЗ:
Для проверки, нет ли обрыва на цепи, ставят на тестере режим «прозвонки». Один щуп к контакту на фишке, второй — к соответствующей ножке сенсора. Данным способом проверяют только жилы кабеля, а не само внутреннее устройство сенсора. Обрыва нет — зуммер (если есть такая опция) и скачок цифр близко к нулю (0,001 и тому подобное); есть обрыв — 1.
Варианты схем проверки мультиметром и вольтметром:
Замена рабочим экземпляром
Можно поставить рабочее изделие, если есть запасное, или одолжить его. Если проблема осталась, то старый экземпляр сломан, но желательно в поломке удостовериться полностью и вставить его еще раз, предварительно почистив контакты.
Сложный метод
Данная процедура как проверить датчик Холла сложнее предыдущих, но, если есть средние познания в электротехнике применить ее просто. Суть: проверить, есть ли сопротивление.
Для реализации необходимо сделать несложный узел. Собирают схему со светодиодом, резистором (1 кОм), батарейкой «крона» (9 В). Для понимания достаточно графической схемы:
Датчик Холла машины своими руками со вспомогательным приспособлением проверяют так:
На большинстве автомобилей датчики Холла проверяются максимально похоже, как описано.
Замена
Рассмотрим, как эталонную процедуру замены датчика холла ВАЗ. Процесс элементарный даже для начинающих автолюбителей.
Порядок как заменить датчик Холла:
Схема подключения в автомобиле как таковая отсутствует, так как датчик имеет кабель питания со штекером, то есть распиновка уже есть, а фишка снабжена «защитой от дурака», ключами (выступами), делающими невозможным неправильную установку. На коробочке обнаружителя есть отверстия под болты для посадочного места.
В других устройствах Hall effect sensor припаивается согласно расположению ножек и контактов под них на плате. Если взять «голый» датчик, впрочем, и если есть корпус, расположение контактов аналогичное. Нужную ножку для припаивания на плату определяют просто, как на нижеуказанной схеме.
Ремонт
В ремонте датчиков Холла смысла нет, так как затраты на это превысят его стоимость, которая в границах 3–5$.
Если ради интереса кто-то захочет заняться починкой, то это можно попробовать сделать для автомобильных изделий, но ремонт будет касаться не самой сердцевины сенсора, а «фишки» и кабеля: часто сгорает конденсатор, его и провода можно перепаять. Причина неисправности может крыться в закисших контактах, их зачищают.