Приора датчик холла: Датчик холостого хода ВАЗ 2112, 2170 Приора, 1119 Калина Hofer HF750381 купить

Проверка датчика Холла 2110

Датчик Холла 2110 является капризным механизмом, определить поломку которого порой бывает сложно даже профессионалам своего дела. Его выход из строя может проявляться по – разному, есть несколько симптомов, которые могут указать на проблему лишь косвенно. Рассмотрим некоторые из них:

• мотор отказывается запускаться;
• обороты «плавают» на холостом ходу;
• когда владелец добавляет оборотов, машина начинает характерно дергаться;
• двигатель глохнет без причины и плохо заводится в дальнейшем.

Эти признаки указывают на необходимость проверить датчик Холла. Один из самых простых способов проверить датчик – установить исправный (желательно новый) и подключить. Если после снятия ваше устройство не работает, пора приобретать новую деталь. Проверить работу датчика можно мультиметром – выставьте на устройстве нужный вам режим измерения напряжения, протестируйте показатели и наблюдайте. Показатели исправного устройства варьируются от 0, 5 до 12 В. Еще один вариант совершить проверку – снять с трамблера колодку и включить зажигание. Взять кусок провода и попробовать замкнуть контакты  2 и 3 на колодке. При появлении искры можно сделать вывод, что датчик не работает.

Датчик холла или по-другому датчик положения распределительного вала является составляющей электронной системы управления двигателем современного инжекторного двигателя, в том числе и ваз-2110.

Как выполнить проверку

1. Снимите распределитель зажигания(трамблер) с автомобиля.
2. Соберите схему, показанную на фото. Напряжение питания должно быть 8–14 В. Вольтметр должен быть с пределом измерения не менее 15 В и внутренним сопротивлением не менее 100 кОм. Медленно поворачивайте валик распределителя зажигания. При этом вольтметр должен показывать резкое изменение напряжения от минимального (не более 0,4 В) до максимального. Максимальное напряжение не должно отличаться от напряжения питания менее чем на 3 В. 

Датчик фаз 2110, 21102. Замена датчика фаз

Замена приемной трубы глушителя ВАЗ-2110

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

ВАЗ 2170 | Проверка датчика Холла

2.14.5. Проверка датчика Холла

Проверка наличия наряжения

Проверка работы

Датчик Холла ВАЗ 2110 исследуем прибор

В конце ХIХ столетия американский изобретатель Э.Г. Холл, преподававший в приватном балтиморском университете Johns Hopkins University, стал первооткрывателем уникального гальвомагнитного явления, состоящего в следующем. Когда в магнитное поле помещают квадратную пластину из полупроводника и к концам подводят электроток, то на боковых стенках возникает холловское напряжение от 10 мкВ до 0,1 В. Но физико-техническое использование данного эффекта невольно оттянулось на 75 лет, до начала производственного выпуска полупроводниковых пленок с требуемыми характеристиками.

На сегодня магнитоэлектрические преобразователи на базе этого эффекта довольно широко используются в автомобилестроении, и ВАЗ 2110 – не исключение. Датчик Холла представляет собой контролирующий прибор, способный изменять выходное напряжение электродвигателя в результате перемены магнитного поля. Эффект Холла позволяет коммутировать близкие контакты, позиционировать, определять скорость и передавать командные импульсы.

Принцип датчика Холла состоит в том, что он функционирует в качестве аналогового преобразователя, напрямую отдавая питание. Подключение электрической энергии производится в результате использования проводникового коммутатора, который в дальнейшем исполняет роль магнитного излучателя. При возникновении замыкания данный прибор может использоваться для замера тока без разрыва цепи. Он интегрируется с магнитным сердечником, окружающим проводник.

Работа датчика Холла заключается в непосредственном контролировании интенсивности оборота колес и осей, к примеру, для осуществления скорого запуска ДВС, тахометра и противоблокировочной системы тормозов. Он также применяется в бесщеточных силовых агрегатах постоянного тока для вычисления местоположения постоянного магнита.

В процессе оборота пластинчатой части с зазорами в трамблере, холловский прибор фиксирует наличие металлического элемента и его отсутствие. При прохождении стальной роторной лопасти через зазор, магнитное поле шунтируется, и индукционная величина на микросхеме стоит на нулевой отметке. Однако сигнальный импульс на контактах преобразователя относительно «массы» обладает повышенным уровнем, равным разности потенциалов.

Данный скачок напряжения по электрическому контуру направляется к электрокоммутатору, усиливающему сигнальный импульс и подающему его на высоковольтную катушку. Последняя способствует увеличению напряжения с 12 В до 24 тыс. В, которое по высоковольтному контуру подходит к распределителю, где за счет бегункового механизма распределяется по цилиндрам.

Такой датчик имеет ряд неоспоримых преимуществ:

1. Небольшие размеры.
2. Перемена частотности срабатывания (количество оборотов электродвигателя) не оказывает смещения момента измерения.
3. Электрический импульс от преобразователя обладает квадратной формой,  при подсоединении он мгновенно набирает некоторую постоянную величину, не имеет всплесков. Для контроля работы электроники это значительный плюс.
4. Отсутствие необходимости регулировать зазор.
5. Нет нагара – традиционного дефекта контактной системы зажигания.
6. Способствует увеличению производительности электродвигателя.
7. Обеспечивает стабильное ускорение транспортного средства.
8. Предохраняет от возникновения аварийных ситуаций.

Среди недостатков датчика Холла ВАЗ 2110 инжектор следует выделить следующие:

1. Высокая чувствительность к электромагнитным помехам, которые традиционно образуются в цепи и требуют соблюдения обязательных мер предосторожности.
2. Высокая стоимость по сравнению с магнитоэлектрическим вариантом.
3. Меньшая надежность в отличие от магнитоэлектрического из-за наличия электронной схемы.

Для проверки исправности такого устройства необходим вольтметр на 15 В. В непредвиденных случаях его можно заменить обычной 2-Ваттовой лампочкой на 12 В. Заранее следует подготовить распределитель зажигания. Воспользовавшись несложной схемой датчика Холла, нужно вольтметр/лампочку присоединить к проводам.

После этого не спеша прокручивается ось распределителя, в процессе чего напряжение на шкале меняется от наименьшего (около полувольта) до наибольшего (до 10 В). Когда проверка осуществляется с использованием лампочки, она должна менять световую интенсивность от полного затухания (при низком напряжении) до яркого накала (при увеличении разности потенциалов).

Когда в процессе проворачивания трамблера нет скачкообразного изменения напряжения, то замена датчика Холла ВАЗ 2110 неизбежна вследствие его неисправного состояния. На ВАЗовских автомобилях такой прибор в случае поломки восстановлению не подлежит. Исключение представляет отделение контактов или повреждение изоляции.

Условиями исправной долговечной работы прибора являются:

• соблюдение оптимального осевого люфта вакуумрегулятора. В случае превышения данного параметра устройство будет тереться о стальную пластину;
• прочное закрепление прибора в кожухе распределителя, обеспечивающее отсутствие посторонних контактов;
• качественная герметизация во избежание проникновения на преобразователь масла от распредвала;
• исключение трущихся элементов.

Небольшая работоспособность требует регулярной и своевременной замены датчика Холла, поэтому автовладельцы должны обладать навыками по его проверке, а также иметь в наличии новый экземпляр.

Замена датчика положения коленвала на приоре

Добро пожаловать!
Датчик положения колевала – работает по принципу датчика холла которая применяется в трамблёрах, в карбюраторных системах впрыска, по сути они практически по работоспособность и не отличаются, просто в карбюраторном автомобиле всё делает датчик, трамблёр, коммутатор, катушка зажигания и так далее, а в инжекторе чисто датчик и ЭБУ за работой двигателя следят, кстати благодаря этому датчику, ЭБУ понимает в какой именно момент нужно воспламенять топливо-воздушную смесь, за счёт чего двигатель нормально работает без перебоев (Т.е., он за систему зажигания отвечает и если вдруг датчик выйдет из строя, то машина будет ехать либо с перебоями, либо вообще заглохнет).

Примечание!
Чтобы заменить датчик положения коленчатого вала, нужно: Минимум времени, вороток с накидной головкой (Если его нет, то накидной ключ Вам будет в помощь), а так же специальный прибор, под названием мульти-метр с функцией омметра!

Краткое содержание:

Где находится датчик положения коленвала?
Не важно какой двигатель у Вас установлен, 8 клапанный, 16 клапанный, движок от ВАЗ 2114, от Калины, всё равно на всех них датчик положения коленвала (Сокращённо ДПКВ) располагается в одном и том же месте (Указан красной стрелкой), рядом с ним находится масляный фильтр ещё (Чтобы Вам легче искалось, он указан синей стрелкой), сам же датчик к крышке масляного насоса болтом прикручен (На крышке выступ кронштейн есть, но это только на ПП так, на заднем же приводе данный датчик на крышки привода распредвала установлен) а его основная часть на шкив коленвала смотрит, за счёт шкива и за счёт датчика двигатель то и работает, если Вам интересен принцип работы ДПКВ по подробней, то в этом случае изучите статью: «Интересная информация про датчик положения коленчатого вала», в этой статье всё подробно расписано.

Когда нужно менять датчик положения коленвала?
Машина не заводится, самая частая проблема которая появляется после выхода из строя данного датчика, поэтому рекомендуем всегда новый датчик в запасе возить, а то мало ли что произойдёт с ним и потом Вы будете стоять на дороге и ждать пока Вам новый датчик не привезут, но кроме этого, если датчик ещё будет работать но будет сильно загрязнён (Он же со временем загрязняется, потому что стоит в самом низу движка), то машина то заводится всё же будет, но плохая работа на холостом ходу двигателю обеспечена, а так же потеря мощности мотора, рывки, значительное увеличение расхода топлива и сильный дым из выхлопной трубы, все эти симптомы указывают на неисправность датчика (Или на его сильную загрязнённость), но сразу бежать в автомагазин и покупать этот датчик не нужно, Вам стоит снять старый и при помощи омметра его проверить (Проверка делается очень легко и не займёт у Вам больше минуты), первым делом датчик снимается конечно же, потом берётся прибор и его выводы подключаются к разъёму датчика (см. фото ниже) после подключения, прибор должен будет выдать сопротивление от 500 и до 700 Ом, если прибор наоборот мало покажет, то значит в обмотки датчика произошло межвитковое замыкание и он подлежит замене, а если прибор слишком много покажет или вообще бесконечность выдаст как это на фото ниже показано, то в контактах которые находятся внутри датчика нарушился контакт или произошёл обрыв в катушки, в этом случае датчик тоже подлежит замене.

Примечание!
Если так оказалось что с датчиком всё в порядке а симптомы которые указали мы выше присутствуют, тогда попытайтесь очистить датчик от грязи, очищать его можно как тряпкой, так и другими специальными средствами (Некоторые люди WD-40 его очищают, она хорошо удаляет въевшуюся грязь, но только если грязь поверхностная будет, то и обычной тряпочки хватит).

Как заменить датчик положения колевала на ВАЗ 2170-ВАЗ 2172?

Примечание!
Новый датчик покупайте только после того как старый снимите, потому что обязательно на маркировку взглянуть нужно будет и сверяясь по ней, покупать уже новый датчик, не в коем случае не берите датчик от совершенно другого движка (ВАЗ 2114 например), они все разные, у них идёт разная длинна и кстати, учитывайте тот факт что новый датчик должен быть точно такой же длинны которой обладает у Вас и старый датчик и после установки, у кончика датчика и зубьев у маховика коленвала должно расстояние быть в пределах 1±0,2 мм (Вить если впритык датчик к зубьям встанет, то при запуски движка они его просто на просто размолотят, а если далеко, т.е., датчик короткий, то просто не будет сигнала и автомобиль так же не заведётся)!

1. Снимается датчик легко, точно так же и ставится, чтобы его снять достаточно будет просто колодку с проводами отсоединить от него (см. маленькое фото, там она за счёт фиксатора держится, его отогнуть придётся) и после этого выкрутить болт крепления (см. большое фото), когда операция будет проделана, выньте датчик и обязательно зачистите поверхность от пыли и грязи на которой стоит он сам и всё, можете устанавливать новый, либо же очищенный от пыли и грязи датчик, на своё законное место.

Дополнительный видео-ролик:
Подробно посмотрите процесс замены датчика, на видео-ролике, потому что когда это видишь всё наглядно, гораздо лучше всё запоминается и появляется гарантия того, что работу Вы без ошибок произведёте.

Признаки неисправности датчика распредвала, проверка ДПРВ и его замена

Проблемы в работе ДПРВ могут серьёзно угрожать безопасности водителя и пассажиров. Представьте ситуацию: вы едете в плотном потоке крупного города, и вдруг двигатель резко теряет мощность, что приводит к значительному снижению скорости движения вашего автомобиля. Очень часто всё заканчивается ДТП, поскольку едущий сзади водитель попросту не успевает среагировать.

Ещё один вариант – во время движения двигатель глохнет, отключается гидроусилитель руля, из-за чего вы не можете вписаться в резкий поворот. Ситуация печальная и такое действительно происходит. В иных ситуациях вы просто выходите из дома, чтобы отправиться на работу, а двигатель вообще не запускается.

В этой статье будут рассмотрены основные признаки неисправности ДПРВ. Также вы узнаете, где расположен датчик распредвала, и как проверить его самостоятельно. Но для начала попробуем разобраться в том, для чего он вообще нужен.

Что такое ДПРВ (датчик положения распределительного вала)?

Головка блока цилиндров силового агрегата содержит 1-2 распределительных вала. Они оснащены специальными лопастями, отвечающими за управление впускными и выпускными клапанами. Также в блоке установлен коленчатый вал, который приводит в движение распредвал посредством шестерней, ремня привода газораспределительного механизма (ГРМ) или цепи ГРМ.

Для определения рабочего цилиндра ЭБУ двигателя анализирует положение поворота распредвала по отношению к текущей позиции коленвала. Именно эту информацию сообщает ДПРВ. Блок управления использует полученные данные для коррекции работы топливных форсунок и искрообразования. А это значит, что от работоспособности датчика распредвала зависит экономия топлива, эффективность работы мотора и уровень вредных выбросов.

Сегодня автомобили оснащаются ДПРВ двух разновидностей – электромагнитные (индуктивные) и датчики Холла. Датчики применяются для передачи сигнала на блок управления ДВС.

Индуктивный датчик вырабатывает сигнал переменного тока, его легко идентифицировать по двум проводам. А вот датчику Холла для создания сигнала необходимо дополнительное питание, поэтому к нему идёт ещё один провод (всего три).

Важно! Датчик положения распредвала функционирует в гармонии с датчиком положения коленвала.

Проблемы, которые может создать неисправный датчик распредвала

Неисправности ДПРВ могут привести к появлению различных проблем. Всё зависит от конкретного автомобиля и поломки самого датчика. Наиболее часто автомобилисты упоминают следующие признаки неисправности датчика распредвала:

• Блокировка трансмисии на одной скорости. Для снятия блокировки приходится глушить и снова запускать двигатель. Явление может проявляться через определенные промежутки времени.
• Существенное снижение мощности двигателя. К примеру, часто автомобиль невозможно разогнать выше 55-60 км/ч.
• Двигатель может внезапно заглохнуть.
• Если сбои ДПРВ начинаются на ходу, автомобиль может дергаться, при этом мощность двигателя заметно падает.
• Пропуски зажигания, затрудненный запуск или захлебывание двигателя, плохая динамика.
• Иногда вышедший из строя датчик положения распределительного вала попросту блокирует образование искры, поэтому машину вообще не удается завести.

Что приводит к сбоям в работе ДПРВ

Как и любой элемент автомобиля, датчик распредвала в определенный момент перестаёт работать. Например, это происходит в результате износа внутренней части или провода. В зависимости от типа используемого датчика различаются и проблемы в работе двигателя. Как только «мозги» автомобиля обнаружат сбой в работе ДПРВ, на панели приборов загорится значок Check Engine, а в памяти блока управления сохранится диагностический код неисправности. Это упростит поиск проблемы в дальнейшем.

Ошибки датчика распредвала (коды)

Расположение ДПРВ

Расположение датчика положения распределительного вала зависит от конкретного двигателя. Как правило, он находится где-то в области головки блока цилиндров. Необходимо осмотреть верхнюю часть цепи или ремня привода ГРМ либо обратить внимание на заднюю часть ГБЦ. Некоторые производители «прячут» ДПРВ в специальных отсеках. Иногда силовой агрегат автомобиля может быть оснащен не одним, а несколькими датчиками.

Если визуальный осмотр не принёс никаких результатов, советуем изучить инструкцию по эксплуатации вашего автомобиля. Если печатного издания под рукой нет, поищите информацию о расположении датчика распредвала через интернет.

Устранение неполадок ДПРВ

Если на панели уже загорелся индикатор Check Engine (он может светиться не постоянно, а появляться периодически), необходимо просто считать код неисправности с помощью диагностического устройства. Если у вас нет такого прибора и купить его невозможно, необходимо обратиться к специалистам.

После получения точного кода неисправности и его расшифровки, мы рекомендуем выполнить несколько несложных тестов. Не всегда наличие одного из перечисленных выше кодов неисправности ДПРВ свидетельствуют о том, что датчик обязательно подлежит замене. Иногда источником проблемы является повреждение проводки, разъема и т.д. Такие неполадки вполне реально устранить своими силами.

Но для проверки работоспособности самого датчика положения распредвала необходимо выполнить несколько действий. Конечно, сигнал сложно проверить, не имея специального оборудования. Но базовую информацию предоставит проверка датчика распредвала мультиметром.

Сначала визуально проверьте, в каком состоянии находится разъем датчика и провода, которые к нему идут. Убедитесь в том, что там нет грязи, масла или ржавчины, которые могут создавать перебои. Проверьте провода на отсутствие повреждений. Иногда проблемы создают переломанные провода, плохие контакты или дефекты изоляционного слоя, вызванные воздействием повышенных температур. Провода ДПРВ не должны контактировать с высоковольтными проводами системы зажигания.

После этого берём в руки цифровой мультиметр, он «умеет» проверять значение переменного и постоянного тока (AC и DC, соответственно). Но вам заранее необходимо получить информацию о том, какими должны быть эти показатели для используемого на вашем авто датчика.

В некоторых датчиках разъемы устроены так, что вы можете подключить к ним дополнительные провода для считывания данных мультиметром.

Если это невозможно, попробуйте отключить разъем ДПРВ и подключить тонкие медные провода к каждой клемме разъема. После этого установите разъем на место, чтобы из его корпуса торчали два провода.

Ещё один вариант – пробить каждый из проводов иглой или булавкой (делайте всё аккуратно, чтобы не замкнуть провода!). После такой диагностики поврежденные участки изоляции следует хорошо замотать изолентой, чтобы внутрь не попадала влага.

Проверка двухпроводного датчика положения распредвала:

• Если в авто используется электромагнитный ДПРВ, переведите мультиметр в режим AC.
• Другой человек должен включить зажигание, провернув ключ в замке, не запуская при этом двигатель.
• В цепи должно появиться напряжение. Один из щупов мультиметра соедините с «землей» (любой металлический компонент двигателя), а второй по очереди подключайте к проводам датчика распредвала. Отсутствие тока на всех проводах свидетельствует о проблеме в проводке, которая идёт к датчику.
• Попросите человека в машине запустить двигатель.
• Прикоснитесь одним щупом мультиметра к одному проводу разъема ДПРВ, а вторым – к другому. На экране прибора появятся значения, которые следует сравнить с рабочими показаниями, приведенными в инструкции по эксплуатации авто. Как правило, показатели на экране меняются в пределах 0,3-1 вольта.
• Отсутствие сигнала свидетельствует о неисправности датчика распредвала.

Проверка трехпроводного ДПРВ:

• Идентифицируйте провод питания, «земли» и сигнальный провод (воспользуйтесь инструкцией по ремонту), после чего проверьте целостность проводки, которая идет к датчику. Мультиметр надо перевести в режим DC.
• Другой человек должен включить зажигание, не запуская мотор.
• Черный щуп мультиметра соединяем с «землей» (любая металлическая деталь двигателя), а красный – с проводом питания ДПРВ. Полученные результаты следует сравнить с данными с инструкции по эксплуатации.
• Помощник должен запустить двигатель.
• Дотроньтесь красным щупом мультиметра к сигнальному проводу ДПРВ, а черный щуп соедините с проводом заземления. В случае неисправности датчика напряжение будет ниже заявленного в руководстве по ремонту. Иногда мультиметр вообще ничего не показывает, что также свидетельствует о выходе из строя датчика.
• Снимите ДПРВ и проверьте элемент на наличие механических повреждений или загрязнений.

Ниже опубликовано видео, которое наглядно демонстрирует, как вы можете проводить такие испытания. В некоторых случаях электрическая цепь исправна, датчик во время тестов также выдает правильные показания. Возникает вопрос о том, почему же появляются ошибки и проблемы в работе двигателя? Иногда причины связаны с другими компонентами двигателя. Ошибки могут появляться из-за ослабленного ремня ГРМ или неисправности его натяжителя. Из-за этого ДПРВ будет передавать неправильный сигнал.

Тестирование датчика положения распределительного вала

Стоимость и замена датчика распредвала

Если результаты тестов окончательно убедили вас в том, что ДПРВ неисправен, его необходимо заменить. На многих автомобилях поменять датчик очень просто. Всё сводится к отключению электрического разъема, откручиванию лишь одного крепёжного болта, вытаскиванию старого и установке нового датчика. На других авто приходится попутно снимать несколько компонентов двигателя, иначе получить доступ к датчику не удастся. Для оценки возможности самостоятельной замены ДПРВ мы советуем изучить соответствующий пункт руководства по ремонту конкретного автомобиля. Стоимость датчика распредвала обычно составляет в пределах 30-100 долларов.

Итоги

В начале статьи мы упоминали неприятные последствия, к которым может привести поломка ДПРВ. Если вы обнаружили хотя бы один из признаков неисправностей датчика положения распределительного вала, советуем как можно быстрее диагностировать проблему. В противном случае вы можете просто встать посреди дороги. Начните со считывания кодов неисправностей, хранящихся в памяти ЭБУ и, при необходимости, проверьте сам датчик. Теперь вы уже знаете, как это делать с помощью обычного цифрового мультиметра. Очень часто решить проблему можно своими руками, не расходуя лишних денег на диагностику и замену.

признаки неисправности и порядок действий

Датчики есть в разных системах автомобилей и созданы они для того, чтобы сообщать электронной системе управления двигателем об изменении параметров работы.

В системе зажигания тоже присутствует чувствительный элемент, называемый датчиком Холла.

Для чего нужен

Датчик Холла применяется для определения углового положения коленчатого и распределительного валов двигателя. Встречается это устройство в таких автомобилях как AUDI, Volkswagen Golf и Passat, BMW, Suzuki, Opel, оснащённых бесконтактной системой зажигания.

В устаревшей контактной системе зажигания этот элемент применяется в качестве составной части трамблера (распределителя зажигания).

То есть, такая деталь есть в любом современном автомобиле, включая и многие проверенные годами модели, например, ВАЗ («2108», «2109», «1111») и  ГАЗ-24-10. В соответствии с показаниями этого прибора подаётся ток на свечи зажигания в цилиндрах.

Как работает

Принцип работы датчика Холла основан на эффекте увеличения напряжения в поперечном сечении проводника, помещённого в магнитное поле. В момент зажигания изменяется электродвижущая сила, что заставляет датчик-распределитель посылать сигналы на коммутатор и свечи зажигания.

Современный датчик Холла представляет собой устройство, улавливающее изменение магнитного поля при вращении распределительного вала. Для того, чтобы сенсор сработал, нужно определённое значение магнитной индукции. В таком виде как сейчас это устройство существует с 1980-х годов. В российской технике импульсный датчик применяется начиная с ВАЗ-2105.

Каким образом это происходит? На валу прерывателя-распределителя установлена специальная пластинка, имеющая вид короны. Особенность пластины – наличие прорезей (обычно их количество совпадает  с числом цилиндров в двигателе). В самом датчике распредвала установлен постоянный магнит.

В начале вращения  распределительного вала металлические лопатки  пересекают пространство около датчика, что порождает импульс тока, направленного к катушке зажигания, где оно преобразуется в более высокое и вызывает искрообразование на свечах, которые поджигают топливовоздушную смесь. С ростом числа оборотов распредвала растёт и частота импульсов от датчика, это обеспечивает соблюдение нормального цикла работы ДВС.

Явление, описанное выше, было открыто физиком Эдвином Холлом задолго до появления серийных автомобилей, но успешно применяется в автомобилестроении и сейчас. Это очень надёжная деталь, которая выходит из строя обычно из-за накопления на нём пыли и грязи.

Датчик положения распредвала имеет три контакта, один из которых связан с «массой», второй соединён с плюсовым проводом АКБ, а третий — с коммутатором системы зажигания.

Признаки неисправности датчика Холла

На неисправность датчика распределителя зажигания обычно указывают такие признаки:

• двигатель заводится дольше обычного либо совсем не заводится;
• резко изменяется число оборотов коленчатого вала, мотор работает рывками, в том числе и на холостом ходу;
• двигатель самопроизвольно останавливается, глохнет.

Как проверить

Есть несколько способов проверки датчика Холла, основанных на принципе его работы и доступных для применения в условиях личного гаража.

Видео — проверка системы зажигания с датчиком Холла:

Во-первых, можно взять полностью исправный прибор с другого автомобиля и поставить в свой. Если мотор после этого работает лучше, методом исключения можно предположить, что ваш датчик Холла неисправен.

Во-вторых, можно снять датчик с машины и подключить к нему мультиметр таким образом, чтобы плюсовой контакт тестера был подключён к сигнальному выходу датчика, а минусовой – к общему. Диапазон измерения напряжения задаётся в пределах  12 вольт. У исправного датчика тестер покажет значение не более 11 вольт.

Третий способ наиболее достоверен и выполняется при помощи самодельного индикатора напряжения из светодиода и последовательно соединенного резистора на 1 кОм, который подключается на место датчика Холла, имитируя его работу.

Можно сделать ещё проще: снять колодку проводов с датчика, включить зажигание и соединить между собой третий и шестой выходы. Если в результате появилась искра, то  устройство неисправно.

Как быть, если под рукой не оказалось мультиметра? Можно проверить прибор, применив следующий алгоритм действий:

1. Снимите жгут проводов трамблера.
2. Возьмите старый компьютерный вентилятор из системного блока (кулер процессора).
3. У кулера есть два провода белый и красный). Подсоедините их к колодке датчика в трамблере. Если всё хорошо, при включении зажигания вентилятор будет крутиться.  Этот метод аналогичен способу проверки датчика зажигания при помощи светодиода, о котором говорилось выше.  Такая проверка может указать на другие уязвимости системы зажигания, помимо распределителя.

Видео — как проверить датчик Холла с помощью компьютерного вентилятора:

На автомобилях серии ВАЗ при отсутствии каких-либо приборов можно поступить иначе. Достаньте одну из свечей зажигания и положите её на мотор. Включите зажигание и проверьте есть ли ток на катушке. Отсоедините центральный провод распределителя зажигания и подведите его к главному тормозному цилиндру между патрубками тормозов.

Далее отдельно взятым куском провода соедините центральный контакт трамблера с минусовой клеммой автомобильного аккумулятора. Если при этом видна искра между тормозным цилиндром и подведённым к нему проводом распределителя, значит, датчик Холла отслужил свой срок.

Самостоятельная замена датчика

При замене датчика зажигания алгоритм действий может отличаться в зависимости от того, на каком автомобиле выполняется операция. Для примера мы разберём ситуацию с выходом из строя датчика Холла на  ВАЗ-2108.

Для того, чтобы добраться до вышедшего из строя элемента, понадобятся плоская и крестовидная отвёртки, а также пассатижи. С помощью этого простого набора инструментов нужно снять с автомобиля распределитель зажигания, внутри которого расположен датчик Холла. Пошаговый алгоритм выглядит так:

• отсоединяется минусовой провод аккумулятора;
• снимаются высоковольтные провода с крышки распределителя зажигания;
• отсоедините шланг вакуум-корректора;
• снимите трамблер, открутив удерживающие его гайки.
• выставьте метку газораспределительного механизма относительно положения коленчатого вала;
• разберите трамблер, вытащите из него вал;
• снимите с трамблера клеммы датчика Холла и сам датчик.

Как искать неисправности в системе зажигания

При проверке датчика Холла и других компонентов системы зажигания на исправность нужно чётко представлять последовательность своих действий и их возможные результаты. Главное помнить одно важнейшее правило: неисправности нужно искать по цепочке от аккумулятора и до катушки зажигания.

Видео — устройство, позволяющее проверить работу датчика Холла:

Первым делом проверяются аккумуляторная батарея и генератор, для чего подойдёт стандартный мультиметр. Затем нужно посмотреть в каком состоянии находятся предохранители в центральном коммутаторе, уделив особое внимание тем, которые носят номера 13, 21, 25, 27, 28 и 32.

Потом сделайте визуальный осмотр проводов и их соединений, контактов, разъёмов, штекеров.

В процессе этой работы большинство неисправностей может устранить даже автомобилист, не имеющий ни малейших навыков механика. В последнюю очередь проверяются датчик Холла и катушка зажигания.

Если разрядился аккумулятор в машине что делать в первую очередь и на что следует обратить внимание.

Когда заметили грыжу на шине можно ли продолжать ездить в этом случае.

Зачем нужен лонжерон в автомобиле https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/to-i-remont/lonzheron-avtomobilya.html  и почему его повреждение очень опасно.

Видео — как проверить датчик Холла:

Может заинтересовать:

Сканер для самостоятельной диагностики автомобиля

Добавить свою рекламу

Сравнить стоимость ОСАГО для своего авто

Добавить свою рекламу

Выбрать видеорегистратор: незаменимый гаджет для водителя

Добавить свою рекламу

Некоторые водители предпочитают видеорегистратор в виде зеркала

Добавить свою рекламу

как проверить, симптомы неисправности, где находится

Датчик холостого хода, который также принято называть регулятором, выполняет задачу по стабилизации работы двигателя на холостом ходу. Он располагается неподалеку от датчика, контролирующего положение дроссельной заслонки. Датчик является довольно надежным, и его выход из строя – это большая редкость. Тем не менее, такая проблема может возникнуть, и водитель должен знать, как проверить датчик холостого хода самостоятельно и убедиться, что проблемы в неправильной работе двигателя неподвижной машины связаны именно с его выходом из строя.

Симптомы неисправности датчика холостого хода

При выходе из строя датчика холостого хода водителя об этом оповестит лампочка Check Engine («Проверьте двигатель»). Однако если она загорелась и автомобиль имеет проблемы при работе на холостом ходу, это вовсе не значит, что неисправность однозначно связана с датчиком. Без проверки регулятора сложно точно сказать, исправен он или нет.

Можно выделить ряд признаков, которые являются «маяками», что в работе датчика холостого хода имеются проблемы:

• Автомобиль глохнет на холостом ходу или у него «плавают» обороты;
• Чтобы двигатель работал без сбоев, ему требуется значительное время на прогрев;
• При переводе рычага коробки передач в нейтральное положение, двигатель глохнет.

Описанные выше проблемы возникают из-за недостатка или избытка воздуха, подаваемого в двигатель при работе на холостых оборотах. Однако не только датчик холостого хода может вызывать подобные симптомы, именно поэтому его необходимо диагностировать, перед тем как подбирать новый на замену.

Как проверить датчик холостого хода самостоятельно

Проверить самостоятельно датчик холостого хода довольно просто, и основной проблемой является его предварительный демонтаж. Первым делом следует определить, где находится датчик холостого хода. Чаще всего ориентиром при его поиске должен служить датчик положения дроссельной заслонки. Если обнаружить при осмотре двигателя регулятор холостого хода не получилось, следует обратиться к технической документации по конкретной модели автомобиля.

Когда датчик холостого хода будет снят с двигателя, можно приступать к его диагностике:

1. Подсоедините к датчику провода;
2. Положите на иглу регулятора палец;
3. Попросите помощника включить зажигание двигателя;
4. Если при старте мотора (в момент поступления на датчик напряжения) вы почувствовали, что конусная игла регулятора сдвинулась, значит, датчик исправен. Когда никаких толчков зафиксировано не было, это говорит о выходе датчика из строя.

Еще одним способом проверки датчика холостого хода является диагностика сопротивления дроссельного узла. Необходимо проверить сопротивление обмоток при помощи мультиметра. Если результат находится в диапазоне от 50 до 55 Ом, то датчик исправен.

Обратите внимание: Часто водители после проверок, приведенных выше, делают вывод, что датчик холостого хода неисправен, но это не всегда так. Нужно проверить не только сам регулятор, но и цепь подачи на него управляющих сигналов (питающую датчик). Убедитесь, что на клеммах соединительной колодки при старте зажигания напряжение находится на уровне в 12 Вольт. Если оно меньше, вероятнее всего проблема связана с разряженным аккумулятором. Когда напряжение полностью отсутствует, виновен в этом управляющий блок или проводка.

Загрязнение датчика холостого хода

Часто причиной неправильной работы регулятора холостого хода является его загрязнение. В такой ситуации можно заменить датчик (стоимость которого невелика) или очистить его. Очистка датчика холостого хода проходит в два этапа:

1. Специальным средством (например, которое используется для очистки карбюратора) нужно смочить ватную палочку и ею очистить контакты датчика. Делать это необходимо осторожно, чтобы не повредить их;
2. Остальные детали регулятора можно очистить механическим путем с использованием обозначенного выше средства. Смочите им, например, зубную щетку и аккуратно прочистите иглу, шток, пружину, удаляя накопившуюся грязь.

Обратите внимание: При очистке датчика холостого хода рекомендуется также почистить дроссельную заслонку.

Загрузка…

Переключатель на эффекте Холла

| Основные сведения о переключателе с фиксацией

Основы ИС с фиксатором на эффекте Холла

Скачать PDF версию

Существует четыре основных категории ИС на эффекте Холла, которые обеспечивают цифровой выход: униполярные переключатели, биполярные переключатели, многополюсные переключатели и защелки.Переключатели с защелкой описаны в этой инструкции по применению. Аналогичные примечания по применению униполярных переключателей, биполярных переключателей и омниполярных переключателей представлены на веб-сайте Allegro ™.

ИС датчика Холла с фиксацией, часто называемые «защелками», представляют собой переключатели Холла с цифровым выходом, которые фиксируют состояния выхода. Защелки аналогичны биполярным переключателям, имеют положительный B _OP и отрицательный B _RP , но обеспечивают жесткий контроль над поведением переключения. Защелки требуют для работы как положительного, так и отрицательного магнитного поля.Магнит, создающий магнитное поле южной полярности (положительное) достаточной силы (плотность магнитного потока), заставит устройство переключиться во включенное состояние. Когда устройство включается, оно фиксирует состояние и остается включенным, даже если магнитное поле удалено, до тех пор, пока не появится магнитное поле северной полярности (отрицательное) достаточной силы. Когда отображается отрицательное поле, устройство выключено. Он фиксирует измененное состояние и остается выключенным, даже если магнитное поле удалено, до тех пор, пока снова не появится достаточно сильное магнитное поле южной полярности (положительное).

Приложения для определения положения вращающегося вала показаны на рисунке 1. Несколько магнитов объединены в простую структуру, называемую «кольцевым магнитом», которая включает в себя чередующиеся зоны противоположной магнитной полярности. Корпус ИС, расположенный рядом с каждым кольцевым магнитом, представляет собой защелку Холла. Когда вал вращается, магнитные зоны перемещаются мимо устройства Холла. Устройство подвергается воздействию ближайшего магнитного поля и включается, когда южное поле противоположно, и выключается, когда северное поле противоположно.Обратите внимание, что лицевая сторона устройства обращена к кольцевому магниту.

Рис. 1. Приложения с двумя защелками и кольцевыми магнитами. Кольцевые магниты имеют чередующиеся зоны полярности N (север) и S (юг), которые вращаются мимо устройств Холла, заставляя их включаться и выключаться.

Термины магнитной точки переключения

Следующие термины используются для определения точек перехода или точек переключения работы переключателя Холла:

Рисунок 2.Эффект Холла относится к измеряемому напряжению, присутствующему при воздействии на приложенный ток перпендикулярного магнитного поля.

• B — Символ плотности магнитного потока, свойства магнитного поля, используемого для определения точек переключения устройства Холла. Измеряется в гауссах (G) или теслах (T). Преобразование составляет 1 G = 0,1 мТл.

  B может иметь северную или южную полярность, поэтому полезно иметь в виду алгебраическое соглашение, согласно которому B указывается как отрицательное значение для магнитных полей северной полярности и как положительное значение для магнитных полей южной полярности.Это соглашение позволяет арифметически сравнивать значения северной и южной полярности, где относительная напряженность поля указывается абсолютным значением B, а знак указывает полярность поля. Например, поле — 100 G (север) и поле 100 G (юг) имеют эквивалентную напряженность, но противоположную полярность. Точно так же поле — 100 Гс сильнее, чем поле — 50 Гс.

• B _OP — Магнитная точка срабатывания; уровень усиливающегося магнитного поля, при котором включается прибор Холла.Результирующее состояние выхода устройства зависит от электронной конструкции отдельного устройства.
• B _RP — Магнитная точка срабатывания; уровень ослабляющего магнитного поля, при котором выключается устройство Холла (или для некоторых типов устройств Холла, уровень усиливающегося отрицательного поля, заданный положительным B _OP ). Результирующее состояние выхода устройства зависит от электронной конструкции отдельного устройства.
• B _HYS — Магнитный гистерезис точки переключения.Передаточная функция устройства Холла разработана с таким смещением между точками переключения, чтобы отфильтровать небольшие колебания магнитного поля, которые могут возникнуть в результате механической вибрации или электромагнитного шума в приложении. B _HYS = | B _OP — B _RP |.

Типичный режим работы

Точки переключения ИС датчиков с фиксацией симметричны относительно уровня нейтрального поля, B = 0 G, как показано на рисунке 3. Точки переключения находятся при одинаковой напряженности поля, но с противоположной полярностью.Например, если точка срабатывания, B _OP , составляет 85 G (положительное значение, указывающее на южную полярность), точка срабатывания, B _RP , составляет -85 G (отрицательное значение, указывающее на северную полярность). Фиксация последнего состояния предотвращает переключение устройств при воздействии слабых полей.

Переключатель с фиксацией включается в сильном поле южной полярности, и результирующий выходной сигнал имеет низкий логический уровень (при напряжении насыщения выходного транзистора, V _{OUT (sat)} , обычно <200 мВ).Переключатель с фиксацией выключается в сильном поле северной полярности, и результирующий выходной сигнал имеет высокий логический уровень (до полного напряжения питания, V _CC ). Поскольку коммутируемое состояние зафиксировано, эти устройства не переключаются, пока магнитное поле находится в диапазоне гистерезиса точки переключения, между B _OP и B _RP . Поскольку точка 0 G должна быть пересечена, прежде чем произойдет переключение в любом направлении, диапазон гистерезиса относительно шире, чем для других типов переключателей Холла.

Рисунок 3. Выходные характеристики фиксирующего переключателя. Выход устройства переключается на низкий логический уровень при наличии сильного поля южной полярности и переключается на высокий логический уровень в сильном поле северной полярности. В слабом поле защелка не меняет состояние выхода.

Хотя устройство может включаться с плотностью магнитного потока на любом уровне, для объяснения рисунка 3 начните с крайнего левого угла, где магнитный поток (B на горизонтальной оси) меньше положительного значения, чем B _RP или B _OP .Здесь устройство выключено, а выходное напряжение (V _OUT , по вертикальной оси) высокое.

Следуя стрелкам вправо, магнитное поле становится все более положительным. Когда поле более положительное, чем B _OP , устройство включается. Это приводит к изменению выходного напряжения на противоположное, низкое.

В то время как магнитное поле остается более положительным, чем у B _RP , устройство остается включенным, а выходное состояние остается неизменным.Это верно, даже если B становится немного менее положительным, чем B _OP , в пределах встроенной зоны гистерезиса переключения, B _HYS .

Следуя стрелкам влево, магнитное поле становится менее положительным, а затем более отрицательным. Когда магнитное поле снова упадет ниже B _RP , устройство выключится. Это заставляет вывод вернуться в исходное состояние.

Магниты

Можно использовать отдельные магниты для обеспечения двух противоположных магнитных полярностей, однако обычно более экономически выгодно использовать материал кольцевого или полосового магнита.Кольцевые и ленточные магниты намагничиваются чередующимися полюсами с заданным интервалом. Кольцевой магнит представляет собой узел в форме тороида или диска (см. Рисунок 1) с чередующимися полюсами, намагниченными в радиальном или осевом направлении. Полосовой магнит — это плоская полоса с чередующимися магнитными полюсами. Кольцевые магниты доступны из различных материалов, включая керамику, редкоземельные и гибкие материалы. В магнитных лентах почти всегда используются гибкие материалы, такие как связующее из нитрилового каучука, содержащее ориентированный феррит бария, или более энергоемкие редкоземельные материалы.

Кольцевые магниты обычно указываются как имеющие несколько полюсов, в то время как полосковые магниты обычно указываются в количестве полюсов на дюйм. Четырехполюсный кольцевой магнит содержит два северных и два южных чередующихся полюса (N-S-N-S), в то время как полосовой магнит 11 полюсов на дюйм имеет чередующиеся полюса, разнесенные на 0,0909 дюйма. центры. Производители магнитов предлагают различные варианты расположения полюсов.

Подтягивающий резистор

Подтягивающий резистор должен быть подключен между плюсом питания и выходным контактом (см. Рисунок 4).Стандартные значения подтягивающих резисторов составляют от 1 до 10 кОм. Минимальное подтягивающее сопротивление зависит от максимального выходного тока микросхемы датчика (тока стока) и фактического напряжения питания. 20 мА — типичный максимальный выходной ток, и в этом случае минимальный подтягивающий ток будет составлять _CC / 0,020 А. В тех случаях, когда потребление тока вызывает беспокойство, подтягивающее сопротивление может составлять от 50 до 100. кОм. Внимание: при больших значениях подтягивания можно вызвать внешние токи утечки на землю, которые достаточно высоки, чтобы снизить выходное напряжение, даже когда устройство отключено от магнитного поля.Это не проблема устройства, а скорее утечка, которая возникает в проводниках между подтягивающим резистором и выходным контактом ИС датчика. В крайнем случае, это может привести к падению выходного напряжения ИС датчика настолько, что будет препятствовать правильной работе внешней логики.

Рисунок 4. Типовая схема применения.

Использование байпасных конденсаторов

Расположение байпасных конденсаторов показано на рисунке 4. В общем:

• Для конструкций без стабилизации измельчителя — рекомендуется значение 0.Конденсатор 01 мкФ следует разместить на выводах и выводах заземления, а также между выводами питания и заземления.
• Для схем со стабилизацией прерывателя — конденсатор 0,1 мкФ должен быть помещен между контактами питания и заземления, а конденсатор 0,01 мкФ рекомендуется между контактами выхода и заземления.

Состояние при включении питания

Защелка включается в допустимом состоянии только в том случае, если напряженность магнитного поля превышает B _OP или B _RP при подаче питания.Если напряженность магнитного поля находится в диапазоне гистерезиса, то есть между B _OP и B _RP , устройство может сначала принять либо включенное, либо выключенное состояние, а затем достичь правильного состояния при первом отклонении от точки переключения. Устройства могут быть спроектированы с логикой включения питания, которая отключает устройство до тех пор, пока не будет достигнута точка переключения.

Время включения

Время включения в некоторой степени зависит от конструкции устройства. Микросхемы цифровых выходных датчиков, такие как фиксирующее устройство, достигают стабильности при первоначальном включении в следующие моменты времени.

По сути, это означает, что до истечения этого времени после подачи питания выход устройства может быть не в правильном состоянии, но по истечении этого времени выход устройства гарантированно будет в правильном состоянии.

Рассеиваемая мощность

Общая рассеиваемая мощность складывается из двух факторов:

• Мощность, потребляемая интегральной схемой датчика, без учета мощности, рассеиваемой на выходе. Это значение в _CC раз больше тока питания. V _CC — напряжение питания устройства, а ток питания указан в паспорте. Например, при V _CC = 12 В и токе питания = 9 мА. Рассеиваемая мощность = 12 × 0,009 или 108 мВт.
• Мощность, потребляемая на выходном транзисторе.Это значение в _{(on) (sat)} раз превышает выходной ток (установленный подтягивающим резистором). Если V _{(on) (sat)} составляет 0,4 В (наихудший случай), а выходной ток составляет 20 мА (часто наихудший случай), рассеиваемая мощность составляет 0,4 × 0,02 = 8 мВт. Как видите, из-за очень низкого напряжения насыщения мощность, рассеиваемая на выходе, не вызывает большого беспокойства.

Общая рассеиваемая мощность для этого примера составляет 108 + 8 = 116 мВт. Отнесите это число к таблице снижения номинальных характеристик в техническом описании рассматриваемого блока и проверьте, нужно ли снизить максимально допустимую рабочую температуру.

Часто задаваемые вопросы

В: Как сориентировать магниты?

A: полюса магнита ориентированы на фирменную лицевую сторону устройства. На фирменном лице вы найдете идентификационную маркировку устройства, например частичный номер детали или код даты.

Q: Можно ли поднести магнит к тыльной стороне устройства?

A: Да, однако имейте это в виду: если полюса магнита остаются ориентированными в одном направлении, то ориентация магнитного поля через устройство остается неизменной по сравнению с подходом с передней стороны (например, если южный полюс был ближе к устройству при подходе с передней стороны, то северный полюс был бы ближе к устройству при подходе с обратной стороны).Тогда северный полюс будет генерировать положительное поле относительно элемента Холла, а южный полюс будет генерировать отрицательное поле.

Q: Есть ли компромиссы при приближении к задней стороне устройства?

А: Да. Сигнал «чище» доступен при приближении с лицевой стороны упаковки, поскольку элемент Холла расположен ближе к лицевой стороне (фирменная грань упаковки), чем к тыльной стороне. Например, для пакета «UA» чип с элементом Холла находится на 0,50 мм внутри фирменной поверхности корпуса, и, следовательно, приблизительно 1.02 мм от тыльной стороны. (Расстояние от фирменной грани до элемента Холла называется «глубиной активной зоны».)

В: Может ли очень большое поле повредить устройство на эффекте Холла?

A: Нет. Очень большое поле не повредит устройство Allegro с эффектом Холла, и такое поле не добавит дополнительного гистерезиса (кроме расчетного гистерезиса).

В: Зачем мне устройство, стабилизированное чоппером?

A: ИС датчиков, стабилизированных прерывателем, обеспечивают большую чувствительность с более жестко контролируемыми точками переключения, чем конструкции без прерывания.Это также может позволить более высокие рабочие температуры. В большинстве новых конструкций устройств используется рубленый элемент Холла.

Предлагаемые устройства

Стандартные защелки Allegro перечислены в руководствах по выбору на веб-сайте компании в разделе «Защелки на эффекте Холла / биполярные переключатели».

Защелки с низким энергопотреблением перечислены в Переключатели / защелки Micropower.

Возможные приложения

• Определение скорости
• Энкодер
• Считая оборотов
• Расходомер
• Бесщеточная коммутация двигателя
• Коммутация мотора люка / стеклоподъемника с защитой от защемления

Замечания по применению для связанных типов устройств

Ссылка: AN296067

Наноразмерные графеновые датчики Холла для создания магнитных изображений окружающей среды с высоким разрешением

Датчики магнитного поля используются для самых разных целей, включая, но не ограничиваясь: биодатчики, приборы и калибровка процесса, а также высокоточные карты магнитного поля, такие как сканирующая зондовая микроскопия Холла (SHPM) и магнитная сенсептометрия ^1,2,3,4,5 .Хотя существует множество различных подходов к магнитному зондированию, датчики на эффекте Холла часто используются из-за их высокой чувствительности к магнитному полю, количественного линейного отклика, неинвазивных характеристик и универсальности изготовления. Это позволяет использовать их в ряде приложений, где другие полуколичественные и потенциально инвазивные типы датчиков, такие как кантилеверы для магнитно-силовой микроскопии (MFM), могут не соответствовать требованиям ⁶ . Они также гораздо более компактны и просты в использовании, чем недавно разработанный магнитный микроскоп с центром с вакансиями азота (NV) с алмазным покрытием, который требует точного изготовления монокристаллического алмаза с NV-центром на вершине наконечника АСМ, а также дополнительных лазеров и микроволнового излучения. возбуждение ⁷ .Изготовление зондов Холла на основе проводов наноразмерной ширины позволяет реализовать приложения для картографирования с высоким пространственным разрешением. Это требование становится все более востребованным из-за быстрой миниатюризации современных технологий, например, магнитных носителей информации сверхвысокой плотности или запоминающих устройств с магнитной стенкой домена. Однако такие зонды имеют гораздо более широкий спектр потенциальных применений для визуализации, включая комбинированную топографическую и магнитную визуализацию с высоким разрешением вихрей в сверхпроводниках и доменов / доменных стенок в ферромагнитных пленках на основе SHPM со сканирующей туннельной микроскопией (STM) или атомно-силовой микроскопией (AFM). ) слежение за поверхностью.За счет добавления катушек возбуждения поля они также могут использоваться для выполнения высоколокальной магнитной восприимчивости.

Для достижения более высокого пространственного разрешения для этих приложений меньшего масштаба активная область датчика Холла должна быть уменьшена при сохранении достаточно низких минимально обнаруживаемых полей. В таблице 1 мы суммируем характеристики ранее заявленных датчиков Холла, включая предполагаемое пространственное разрешение, которое датчик будет иметь в приложениях магнитной визуализации.

Таблица 1 Сравнение предыдущих архитектур зондов Холла при комнатной температуре и низких частотах измерения.

Зонды на основе гетероструктур GaAs являются предпочтительным материалом для низкотемпературной визуализации, но, как показано в таблице 1, их электронные свойства нежелательно ухудшаются при комнатной температуре. ⁸ . Кроме того, эффекты краевого истощения очень затрудняют создание устройств с подходящим высоким пространственным разрешением порядка сотен нанометров или ниже, при этом не было продемонстрировано никаких крестов Холла ниже 100 нм ⁸ . Высококачественный эпитаксиальный рост зондов на основе InSb является сложной задачей, и активные слои обычно расположены на ≥50 нм ниже поверхности эпитаксиального слоя ¹ .Об устройстве сообщается в исх. ¹ также был изготовлен из пленки InSb толщиной 320 нм, оставляя мало возможностей для дальнейшего уменьшения размера ^1,9 . Это вредно для таких приложений, как SHPM, где активный слой должен располагаться как можно ближе к поверхности образца для достижения максимального пространственного разрешения. Висмутовые зонды продемонстрировали разумное разрешение 300 К, однако они страдают плохой химической и механической стабильностью, а воспроизводимый рост пленок Bi затрудняет ^10,11 , что делает их непригодными для продолжительной работы в условиях окружающей среды.

Напротив, низкая плотность носителей графена, устойчивость к наноразмерному рассеянию, механическая и химическая стабильность и его уникальная зонная структура, благодаря которой безмассовые фермионы Дирака демонстрируют чрезвычайно высокую подвижность при комнатной температуре, делают его идеальным соперником для наноразмерных зондов Холла с высоким разрешением ¹² . Будучи атомарно тонким, он также позволяет активному зонду максимально приближаться к исследуемым образцам, обеспечивая картирование с очень высоким пространственным разрешением. Что касается более обычного производства устройств Холла на основе графена, химическое осаждение из паровой фазы (CVD) является многообещающим методом роста для масштабируемого изготовления больших массивов датчиков ^13,14 .Кроме того, после переноса на подходящую изолирующую подложку графен становится гораздо более легким материалом для создания рисунка в наномасштабе, чем альтернативные материалы зондов Холла; Литографическая маска может быть легко использована для переноса картины холла с крестообразным рисунком путем травления в простой плазме O ₂ . Монослойный CVD-графен теперь легко доступен и является очевидным выбором для масштабируемого производства датчиков Холла на основе графена ¹⁵ . В сочетании с диэлектриком с обратным затвором, таким как SiO ₂ , плотность и тип носителей также можно настраивать, что позволяет использовать дополнительный «инструмент» для оптимизации минимально обнаруживаемых полей, который ранее не был доступен.

Графеновые датчики Холла микрометрового размера были тщательно изучены в последние годы, показав впечатляющие показатели качества, при этом некоторые из наиболее известных датчиков показаны в таблице 1. Однако исследования датчиков Холла с наноразмерными активными областями, т. Е. < О ширине проволоки 1 мкм, необходимой для получения магнитных изображений с высоким пространственным разрешением, не сообщалось ^16,17,18,19 . Исследования подвижности графеновых устройств с наноразмерными размерами показали снижение с ~ 3000 см ² / Vs для зондов больше 100 нм до <200 см ² / Vs для зондов меньше 20 нм.Быстрое снижение подвижности из-за рассеяния на краях имеет тенденцию наступать ниже 60 нм ²⁰ .

Тем не менее, мы демонстрируем, что показатели качества наносенсоров на основе CVD-графена значительно превосходят показатели на основе конкурирующих материалов с гораздо большими размерами. Мы изучили влияние ширины проволоки w на минимальное обнаруживаемое поле, B _min , и систематически исследовали влияние увеличения токов возбуждения и изменения плотности носителей и типа носителей.Эти критические переменные ранее либо игнорировались, либо исследования дали неубедительные результаты ^16,17,18,19 . Мы устанавливаем практические ограничения для наноразмерных датчиков Холла CVD и устанавливаем оптимальные условия измерения для реальных приложений визуализации с высоким пространственным разрешением.

Оценка минимального обнаруживаемого поля

Напряжение Холла наших датчиков содержит несколько собственных источников шума с различными характеристическими частотными зависимостями.На низких частотах преобладает «шум 1 / f», плотность мощности которого обратно пропорциональна частоте измерения. Происхождение 1 / f-шума в графеновых устройствах Холла было предметом нескольких экспериментальных исследований ^21,22,23 , и широко признано, что он возникает из-за «обменного шума», вызванного, например, захватом и высвобождением носителей. на ловушках в диэлектрике затвора SiO ₂ , приводящем к флуктуациям плотности носителей, n ²⁴ . Второй вклад возникает из-за «конфигурационного шума» из-за перегруппировки соседних захваченных зарядов, которые изменяют потенциальный ландшафт беспорядка, приводя к флуктуациям подвижности носителей, µ ^24,25 .Однако по мере увеличения частоты измерения мощность 1 / f-шума падает ниже частотно-независимой мощности шума Джонсона в характерном шумовом углу, схематически изображенном на рис. 1. Последний возникает из-за термически возбужденного движения носителей заряда внутри датчик, а его величина зависит от сопротивления выводов напряжения Холла.

Рисунок 1

Схематическая частотная зависимость мощности шума в устройствах Холла с экстраполированными линиями, показывающими поведение шума Джонсона и шума 1 / f ниже и выше угла шума 1 / f.{2} \ alpha} {AFfn}, $$

(1)

, где I _H — ток возбуждения, ρ _xx — продольное удельное сопротивление, α — безразмерная константа (ожидается, что она будет порядка 10 ⁻³ ), — это площадь бесконтактной поверхности, F, — геометрический коэффициент (~ 1 для креста с используемым здесь соотношением сторон 5: 1) и f — частота измерения.{J} = 4 {R} _ {vv} {k} _ {B} T, $$

(2)

, где R _vv — сопротивление между контактами напряжения Холла, а T — температура. Сравнивая уравнения (1) и (2), мы видим, что 1 / f-шум сильно зависит от тока датчика Холла, I _H , в то время как шум Джонсона не зависит от него. Следовательно, положение угла 1 / f (и доминирующий шумовой механизм) изменяется в зависимости от тока образца, переходя к более высоким частотам по мере увеличения тока.Как следствие, минимальное обнаруживаемое поле при фиксированной частоте измерения будет сильно зависеть от плотности тока и может быть определено как

$$ {B} _ {min} = \ frac {\ sqrt {{S} _ {Q} \ Дельта f}} {{R} _ {H} {I} _ {H}}, $$

(3)

, где Δf — ширина полосы измерения, а R _H — коэффициент Холла, определяемый по формуле

$$ {R} _ {H} = \ frac {1} {nq} = \ frac {1} { {I} _ {H}} \ frac {\ delta {V} _ {H}} {\ delta B}. $$

(4)

Здесь В _H — измеренное напряжение Холла, а B — приложенное магнитное поле.{J} = \ frac {1} {{I} _ {H}} \ sqrt {\ frac {n} {\ mu}} \ sqrt {\ frac {4le {k} _ {B} T \ Delta f} {w}}, $$

(6)

, где l — длина, а w — ширина контактов напряжения Холла, как показано на вставке рис. 1.

На практике хорошо установлено, что подвижность носителей в графене CVD неявно зависит от носителя. плотность, n ²⁷ . Предполагая, что µ ~ 1/ n ^η , мы находим следующие предельные зависимости от плотности несущих, тока и частоты в обоих пределах.{(\ eta /2+0.5)}}{{I}_{H}}.$$

(8)

На практике, аппроксимируя кривые крутизны для всех наших устройств, мы находим η ~ 0,6, предполагая, что рассеяние на нейтральных примесях является доминирующим в наших структурах ²⁸ . Следовательно, мы ожидаем, что коэффициент плотности носителей будет находиться где-то между предельными значениями ~ 0,1 и ~ 0,8, в то время как коэффициент холловского тока будет находиться между 0 и -1.

Датчики на эффекте Холла

Автор Chris Francis

Магнитные датчики — это, как правило, датчики на эффекте Холла (названные в честь Эдвина Холла, открывшего этот эффект в 1879 году), с помощью которых можно измерить небольшую разность напряжений на проводнике с током, протекающим через него, при приложении перпендикулярного магнитного поля.Они доступны в виде небольших интегрированных решений с сигнальными или несколькими выходами, а также аналоговыми или цифровыми выходами. Магнитное поле обычно исходит от магнита. Хотя магнитное поле Земли можно обнаружить, оно обычно нежелательно и может доставлять неудобства. По этой причине используются сильные магниты и датчики Холла с низкой чувствительностью.

Линейка Allegro Microsystems A139x является примером одноосевого линейного выходного датчика с аналоговым выходом.

Различные версии имеют разную чувствительность, давая выходную мощность, пропорциональную магнитному полю.Влияние магнитного поля Земли будет небольшим — чувствительность составляет всего до 10 мВ / Гаусс, а магнитное поле Земли никогда не превышает 1 Гаусс на поверхности Земли. Они предназначены для использования с приложенным магнитом. Помните, что направление магнитного поля очень важно. При использовании одноосного датчика Холла максимальная чувствительность будет, когда магнитное поле перпендикулярно току. Если магнитное поле соответствует току, вы ничего не обнаружите.Кроме того, будет присутствовать небольшой сигнал в зависимости от ориентации устройства из-за магнитного поля Земли.

Многокоординатный датчик подаст сигнал независимо от ориентации магнитного поля, и вы сможете определить ориентацию магнитного поля. Вышеупомянутый Infineon TLV493D является одним из примеров трехмерного магнитного датчика. Он имеет интерфейс I²C и очень низкое потребление тока, всего 10 мкА при работе. В то время как ток потребления серии A139x на уровне 3.Для сравнения, 2 мА кажутся очень высокими, устройство Infineon уже стробирует датчик на частоте 10 Гц для экономии энергии. Во время измерения TLV493D будет потреблять 3,7 мА. С датчиком Холла обнаруживаемое напряжение пропорционально протекающему току, поэтому трудно достичь сверхнизкого энергопотребления. Хотя сигнал может быть усилен, если вы начнете с очень слабого сигнала, у вас будет больше проблем со смещениями и шумом, поэтому датчики обычно полагаются на стробирование датчика для снижения энергопотребления.В любом случае это типичная практика проектирования оборудования с батарейным питанием.

Одно из применений магнитных датчиков — бесконтактные датчики положения. Элемент управления, такой как джойстик или ручка со встроенным магнитом, может подавать линейный (или поворотный) сигнал управления. Альтернативой поворотному управлению может быть оптический энкодер, хотя они, как правило, имеют квадратурный выход, который требует постоянного контроля выходов для обнаружения движения. Также поворотные энкодеры для пользовательских элементов управления обычно не являются абсолютными, хотя они могут иметь нулевой индекс положения.Ток, потребляемый оптическим энкодером, часто бывает довольно высоким, и, если вы хотите использовать инкрементальный импульс, нужно быть очень осторожным, если вы хотите стробировать его, не рискуя пропустить импульсы. Примером поворотного оптического энкодера может быть серия Bourns EN, но они дороги. Управление на основе магнитного датчика может быть крошечным, при этом устройства часто имеют диаметр всего 2 или 3 мм. Вам нужен крошечный магнит и система для удержания и перемещения магнита, поэтому это не полное решение по сравнению с оптическим кодировщиком, который требует стандартной ручки управления.Однако магнитные датчики дешевы — часто менее 1 доллара.

Некоторые датчики Холла на самом деле являются переключателями, например, серия Allegro Microsystems A122x. Имеют выход с открытым стоком и разные версии с разными порогами переключения. Они «защелкиваются», поэтому при включении с помощью северного полюса им нужен такой же сильный южный полюс, чтобы выключить их, что делает их пригодными только для определенных приложений.

Устройства более общего назначения — это серия Allegro A110x, которым не требуется противоположная полярность для их отключения, но у них есть гистерезис для предотвращения дребезга на выходе.Их можно использовать там, где вы хотите определить, открыто или закрыто что-то, например дверь холодильника.

Другой класс датчиков Холла используется для обнаружения зубьев шестерен для измерения скорости двигателей и для автомобильных датчиков ABS, таких как Allegro ATS642LSH. В них встроен магнит, чтобы можно было обнаружить проходящий черный металл, поскольку он нарушает магнитное поле, достигающее датчика Холла.

AMS AG в Германии производит линейку магнитных датчиков для измерения углового и линейного положения.Также продаются магниты, которые включают в себя многополюсные магнитные ленты, такие как AS5000-MS20-150. Этот магнит имеет длину 300 мм и 150 полюсов, что делает возможным создание длинных линейных датчиков.

iC-Haus, также в Германии, производит ряд микросхем магнитных энкодеров и интерполяторов, которые будут выполнять интерполяцию синуса / косинуса до 16 бит для создания энкодеров с очень высоким разрешением. Простой датчик Холла, кажется, нашел множество применений.

InAs и GaAs датчики Холла

Характеристики датчика Холла на основе InAs и GaAs

• Доступно несколько корпусов
• Опции для обеспечения высокой стабильности или чувствительности
• Совместимость с гауссметрами Lake Shore серии 400

Присоединение дискретных датчиков Холла к гауссметрам Lake Shore

Lake Shore предоставляет кабельные сборки, содержащие необходимую электронную память (EEPROM) для связи датчика Холла InAs с гауссметром.Это позволяет пользователям собирать датчик Холла в труднодоступном месте до установки гауссметра. Фигура
ниже показана общая конфигурация кабеля. Хотя этот метод удобен, он обеспечивает менее чем оптимальную производительность. Из-за сложностей, связанных с правильной калибровкой, пользователь несет ответственность за точность измерения. Зонд полностью откалиброван
на берегу озера всегда предлагается.

Применимы определенные ограничения чувствительности датчика Холла:
—Чувствительность между 5.5 и 10,5 мВ / кГс при управляющем токе 100 мА.
—Чувствительность от 0,55 до 1,05 мВ / кГ при контрольном токе 100 мА.

Для моделей 475, 455 и 425 гауссметров

Доступны кабели 1,8 м (6 футов) и 6,1 м (20 футов).

Модели 475, 455 и 425 предлагают удобство программирования с передней панели. Внешний компьютер не требуется. Серийный номер датчика Холла и одноточечная чувствительность вводятся напрямую с клавиатуры.

Для традиционных гауссметров моделей 460, 450 и 421

Подключение дискретных датчиков Холла к этим приборам больше не поддерживается.Свяжитесь со службой поддержки для постоянной поддержки этих инструментов.

Поперечные устройства обычно тонкие и имеют прямоугольную форму. Они успешно применяются в зазорах магнитных цепей, измерениях поверхности и общих измерениях открытого поля.

Осевые датчики в основном имеют цилиндрическую форму. Их приложения включают измерения центрального отверстия кольцевого магнита, соленоидов, обнаружение поверхностного поля и общее измерение поля.Физические размеры см. На иллюстрациях отдельных датчиков Холла.

Использование датчика Холла

Датчик Холла — это 4-проводное устройство. Провода управляющего тока (I _C ) обычно подключаются к источнику тока, такому как Lake Shore Model 121. Модель 121 обеспечивает несколько фиксированных значений тока, совместимых с различными датчиками Холла.

Нажмите для увеличения

Внимание: Не превышайте максимальный непрерывный управляющий ток, указанный в технических характеристиках.

Выводы напряжения Холла могут быть подключены непосредственно к считывающему устройству, например к вольтметру с высоким импедансом, или могут быть подключены к электронной схеме для усиления или согласования. Уровни сигналов устройства будут в диапазоне от микровольт до сотен.
милливольт.

Вход датчика Холла не изолирован от его выхода. Фактически, уровни импеданса порядка входного сопротивления — это все, что обычно существует между двумя портами. Чтобы предотвратить ошибочные пути тока, которые могут вызвать большие ошибочные напряжения, ток
источник питания должен быть изолирован от выходного дисплея или последующей электроники.

Датчики Холла в движении

Датчики на эффекте Холла существуют уже давно. Хотя ранние биполярные версии хорошо распознавали магнетизм, у них было несколько недостатков. Во-первых, они не могли контролировать свой ответ, потому что у них не было схемы исправления ошибок. Еще одним недостатком было то, что на них воздействовали температура и напряжение, которые часто меняли показания выходного напряжения. К тому же они были дорогими в производстве, и не было экономии на масштабе, чтобы снизить стоимость.

Это было около двадцати лет назад. Новые производственные методы и методы исправления ошибок превратили датчики Холла в элегантные и точные переключатели, которые могут многое предложить разработчикам движения. И стоимость снизилась до такой степени, что технология экономична практически для любого приложения, требующего измерения скорости, направления, положения и силы тока.

Изменение направления

Типичный датчик на эффекте Холла состоит из чувствительной ячейки (пластины Холла) и операционного усилителя.В присутствии магнитного поля ячейка Холла производит небольшое напряжение, которое усиливается операционным усилителем. В идеале при снятии поля выходное напряжение стремится к нулю. Однако как элемент Холла, так и операционный усилитель могут создавать значительные напряжения смещения, которые будут изменять фактический отклик.

На ранних этапах производства и сборки часто не удавалось устранить эти ошибки смещения, и во многих случаях они играли роль в их создании. Процессы изготовления пластин — такие как нагрев и охлаждение, осаждение тонких пленок, распиловка, установка матрицы, инкапсуляция и обрезка свинца — способствовали пьезорезистивным эффектам и резистивным изменениям, что, в свою очередь, приводило к ошибкам, исправление которых на более позднем этапе было дорогостоящим.

Подрезка была наиболее распространенным методом коррекции смещения. К сожалению, методы подстройки и обширные испытания, необходимые для проверки исправления, плюс низкий выход чипа составили около 50% стоимости датчиков на эффекте Холла.

Но это было до CMOS. Основное преимущество КМОП-технологии состоит в том, что она уменьшает размер сенсоров. В зависимости от конструкции размер матрицы может составлять всего 1 мм ² .

CMOS также упрощает создание коммутаторов. Это было важным развитием, потому что большинство схем исправления ошибок основано на технологии переключения.Комбинация меньшего размера кристалла и переключателя CMOS также означала, что датчики Холла были более стабильными в более широком диапазоне температур.

Сегодня, благодаря CMOS, датчики Холла включают в себя стабилизацию прерывателя и квадратурное переключение для уменьшения ошибок смещения. Стабилизация прерывателя используется для уменьшения ошибок смещения входного сигнала на операционном усилителе и является преимуществом как для цифровых, так и для линейных (аналоговых) датчиков Холла. Квадратурная схема предполагает активное переключение направления тока через элементы Холла.Комбинированный эффект обоих методов — улучшение дрейфа точки переключения, а также ошибок усиления и смещения на порядок.

Как и в случае с другими электронными устройствами, новые методы цифрового проектирования также помогают датчикам Холла. Схемотехника сокращает количество внешних компонентов, необходимых для реализации определенных функций. Недавно инженеры воспользовались этой возможностью для разработки программируемых датчиков Холла. Теперь можно иметь датчики с определяемой пользователем чувствительностью и смещением.

Совсем недавно инженеры разработали логические системы 3 В, которые делают датчики Холла совместимыми с новейшими процессорами класса Pentium.

Дальность срабатывания

Переключатели Холла

обычно имеют интегральную схему Холла, магнит и средства перемещения магнита или магнитного поля. Операция проста. Переключатель находится в положении ВКЛ, при наличии поля и ВЫКЛ, , когда поле удалено. Конструкторы могут точно установить точку срабатывания и точку срабатывания, а также дифференциал.

Точка срабатывания — это когда плотность магнитного потока включает датчик на , позволяя току течь от выхода к земле. И наоборот, точка срабатывания — это то место, где плотность магнитного потока выключает датчик . Абсолютная разница между ними называется гистерезисом. Его цель — исключить ложное срабатывание, которое может быть вызвано незначительными отклонениями входного сигнала, электрическим шумом и механической вибрацией.

В зависимости от того, как дизайнеры используют эти характеристики, они могут решать широкий спектр задач обнаружения движения.

Продолжить на странице 2

Например, в конструкции , скользящей мимо , магнит изменяет поле с высокой на низкую величину в пределах небольшого диапазона движения. Бесконтактный переключатель работает аналогичным образом, но требует большего движения, чтобы магнитное поле было расположено близко к чувствительной поверхности. Напряженность поля максимальна, когда магнит находится напротив передней стороны переключателя, и экспоненциально уменьшается по мере удаления магнита.

Выключатель прерывания состоит из микросхемы Холла с фиксированным положением, обращенной к фиксированному магниту.Между ними перемещается лопасть из черного металла, шунтируя или уменьшая магнитное поле, чтобы выключить переключатель .

Поворотный переключатель прерывания имеет аналогичную настройку. А вот зубчатое кольцо служит для прерывания магнитного поля. В промежутке в кольце поток усиливается, что включает переключатель в положение «ВКЛ» . С помощью этого дизайна вы можете определять скорость или положение вращающихся объектов.

Поворотные ползунковые версии измеряют скорость вращения, синхронизируя ее с положением.Чип Холла активируется вращающимся магнитом с чередованием северного и южного полюсов. Когда южный полюс проходит мимо микросхемы, она включает на . При прохождении северного полюса микросхема выключает .

Приступаем к работе

Датчики Холла

могут удовлетворить широкий спектр потребностей. В движении их можно использовать для определения уровня, положения, ускорения и вибрации.

Один из способов — подвесить магнит на маятнике так, чтобы он мог свободно перемещаться в плоскости X-Y. В ровном и стабильном состоянии северный полюс магнита обращен к переключателю, переводя его в состояние OFF .Любое движение перемещает магнит таким образом, что южный полюс проходит над лицевой стороной датчика, поворачивая его ON .

При использовании в сочетании с электромагнитом переключатели Холла образуют эффективные изолированные устройства измерения тока, которые могут защитить компоненты от повреждений в результате перегрева. Микросхема помещается между ферритовым тороидным сердечником с прорезями и запускает индикатор, реле или сигнал неисправности логического уровня. Изменяя количество обмоток и программные коды, вы можете определять ток от 100 мА до 500 А.Программируемые линейные датчики хорошо подходят для этого приложения.

Один полный оборот катушки вокруг сердечника при токе 1 А создаст плотность потока около 0,6 мТл на переключателе Холла. Основываясь на этой характеристике, вы можете превратить переключатель Холла в простой индикатор или ограничитель тока, отрегулировав количество витков катушки вокруг сердечника и добавив простую схему.

Возможность измерения изменения магнитного потока полезна для определения скорости и положения вращающихся объектов, таких как зубья шестерни из черных металлов.Там вы поместите датчик рядом с шестерней и расположите его так, чтобы он был обращен к магниту. Когда зубцы проходят перед датчиком, в воздушном зазоре изменяется плотность потока, и датчик включается, и выключается, . Обработка сигнала преобразует сигнал от элемента Холла в цифровое значение для вывода.

Хотя датчики Холла могут быстро переключать состояния, существуют ограничения на то, насколько быстро они могут реагировать на изменения скорости. При очень жестких требованиях по времени, например, в приложениях для определения положения кривошипа, может наблюдаться потеря точности.

Датчики Холла

также широко используются в бесщеточных двигателях постоянного тока. Они устраняют трение, электрические шумы и потери мощности, характерные для других типов механической коммутации. Поскольку новые версии по сути являются цифровыми, они легко взаимодействуют с цифровыми схемами.

Краткая история Залов

Первое поколение интегральных схем Холла в 1970-х годах имело погрешности смещения, прежде всего в пластине Холла. В конструкциях второго поколения предполагалось, что пьезорезистивные погрешности симметричны в соседних частях кремния, и что погрешность в одной пластине может быть компенсирована равной и противоположной погрешностью из соседней пластины.

Большинство выключателей Холла, произведенных с 1985 года по настоящее время, соединяют от 4 до 16 пластин параллельно. Однако активная подстройка на датчике все еще требуется для удаления остаточных пьезорезистивных ошибок и смещения операционного усилителя. Однако резистивная подстройка не устраняет большие ошибки смещения, вызванные плохо определенными температурными коэффициентами, возникающими из-за несоответствия между резисторами на кристалле и напряжением, вызывающим смещение.

Методы автоматического обнуления, используемые в других электрических компонентах, были слишком дороги для разработок Холла.Поэтому дизайнеры обратились к другим техникам.

Квадратурное переключение, либо электронное, либо переключение силовых и сигнальных контактов через передаточные вентили CMOS, доказало, что оно может устранить смещение напряжения на пластине Холла. При стабилизации прерывателя входные и выходные контакты переключаются синхронно, так что смещение операционного усилителя по существу становится сигналом переменного тока, который зависит от усиленного входного напряжения. В модифицированном виде смещение легко удаляется с помощью фильтра нижних частот.

Квадратурное переключение, несмотря на свои преимущества, требует большого количества компонентов схемы, что в предшествующем уровне техники было экономически нецелесообразным.Потребовалась разработка CMOS с небольшими функциями, чтобы сделать логические вентили, переключатели и другие активные компоненты на небольшой площади кристалла по низкой цене практичным.

Чад Пепин (Chad Pepin) — старший инженер по сенсорным приложениям в Melexis Inc., Конкорд, штат Нью-Хэмпшир.

(PDF) Проектирование, интеграция и анализ поведения датчиков на эффекте Холла

J. Sens. Actuator Netw. 2013, 2

97

Ссылки

1. Ramsden, E.Датчики на эффекте Холла — теория и приложения, 2-е изд .; Elsevier: Amsterdam,

The Netherlands, 2006.

2. Paun, M.A .; Sallese, J.M .; Каял, М. Температурные аспекты датчиков Холла

Поведение чувствительности, связанной с током. В материалах 19-й Международной конференции IEEE

по электронике, схемам и системам (ICECS), Севилья, Испания, 9–12 декабря 2012 г.

3. Paun, M.A .; Sallese, J.M .; Каял, М. Исследование влияния температуры на работу датчиков эффекта Холла

с использованием модели контура с сосредоточенными параметрами.В материалах 11-й конференции IEEE Sensors

, Тайбэй, Тайвань, 28–31 октября 2012 г.

4. Paun, M.A .; Sallese, J.M .; Каял, М. Анализ конкретных параметров КМОП-сенсоров на эффекте Холла

различной геометрии. В трудах 19-й Международной конференции по смешанному проектированию интегральных схем и систем (MIXDES)

, Варшава, Польша, 23–26 мая 2012 г .;

с. 335–339.

5. Paun, M.A .; Sallese, J.M .; Каял, М. Влияние геометрии на работу устройств на эффекте Холла.

UPB Sci. Бык. Сер. А 2010, 72, 257–271.

6. Paun, M.A .; Sallese, J.M .; Каял М. Влияние геометрических параметров на датчики эффекта Холла

Смещение и дрейф. В материалах 7-й конференции Ph.D. Исследования в области микроэлектроники

и электроники (PRIME), Мадонна ди Кампильо, Тренто, Италия, 3–7 июля 2011 г., стр. 145–148.

7. Попович, Р.С. Устройства на эффекте Холла, 2-е изд .; Издательство Института Физики: Бристоль, Великобритания, 2004.

8.Верснель, В. Анализ симметричной пластинки Холла с конечными контактами. J. Appl. Phys. 1981, 52,

4659–4666.

9. Paun, M.A .; Sallese, J.M .; Каял, М. Анализ смещения и дрейфа датчиков Холла.

Влияние геометрических параметров. Копать. J. Nanomater. Биос. 2012, 7, 883–891.

10. Пастре, М .; Kayal, M .; Бланшар, Х. Аналоговый интерфейс датчика Холла для измерения тока с непрерывной калибровкой усиления

. IEEE Sens. J. 2007, 7, 860–867.

11. Madec, M .; Kammerer, J.-B .; Hebrard, L .; Lallement, C. Усовершенствованная компактная модель крестообразного датчика Холла CMOS

с учетом смещения и температурного эффекта. Аналог. Интегр. Схема.

Сигнал. 2012, 73, 719–730.

12. Paun, M.A .; Sallese, J.M .; Каял, М. Исследование характеристик датчиков на эффекте Холла с использованием трехмерного моделирования

. В материалах 18-й Международной конференции по смешанному проектированию интегральных схем и систем (MIXDES)

, Гливице, Польша, 16–18 июня 2011 г.,

с.450–455.

13. Инструменты Synopsys TCAD. Доступно в Интернете: http://www.synopsys.com/Tools/TCAD (по состоянию на 31

января 2013 г.).

© 2013 авторы; лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе

, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution

(http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/).

Основы измерения эффекта Холла

Эффект Холла, обнаруженный и описанный Эдвином Гербертом Холлом в 1879 году, возникает, когда небольшое напряжение появляется на проводнике в присутствии магнитного поля.Поле перпендикулярно электрическому току в проводнике и линиям магнитного потока, которые, в свою очередь, перпендикулярны друг другу, насколько это возможно в трехмерном пространстве.

Отношение индуцированного электрического поля к произведению плотности тока и приложенного магнитного поля известно как коэффициент Холла.

Датчики Холла часто встраиваются в ферритовые кольца для измерения тока в проводнике. Использование кольца может значительно уменьшить обнаружение полей рассеяния, поскольку внешние магнитные поля компенсируются через кольцо, не создавая остаточного магнитного потока.

Датчик на эффекте Холла использует это явление. Он реагирует на изменения в магнитной среде и способен выводить информацию, касающуюся силы магнитного поля, а также своего собственного расстояния и положения относительно этого магнитного поля.

Чаще всего датчик на эффекте Холла представляет собой тонкую прямоугольную пластину из полупроводникового материала P-типа. Близкое магнитное поле вызывает магнитный поток, который заставляет носители заряда, электроны и дырки мигрировать к противоположным сторонам полупроводника.Суть в том, что на устройстве есть разница напряжений. Когда рядом с полупроводниковым материалом нет магнитного поля, носители заряда (электроны, дырки или ионы) движутся по прямым линиям при перемещении от одного столкновения к другому.

Однако в присутствии магнитного поля эти носители движутся по искривленной траектории. В результате они накапливаются на двух противоположных сторонах плиты. Из-за этих концентраций на материале появляется небольшая, но ощутимая разница напряжений, перпендикулярная разнице напряжений, прикладываемых источником питания.Это напряжение можно измерить и откалибровать, чтобы указать наличие и положение магнитного поля. В качестве датчика устройство имеет множество приложений и широко используется.

В большинстве реализаций южный магнитный полюс достаточной величины заставляет датчик эффекта Холла выдавать так называемое напряжение Холла. Он прямо пропорционален силе близлежащего магнитного поля. Обычно напряжение Холла невелико, в диапазоне микровольт. Но этого уровня достаточно, чтобы запустить интегрированное усиление, чтобы производить полезные электрические сигналы.

Обычно датчик Холла применяется на выходе серводвигателя, чтобы предоставлять информацию о скорости и положении, что позволяет осуществлять управление с обратной связью. Датчик на эффекте Холла может быть изготовлен в виде герметичного блока, обеспечивающего высокую устойчивость к вибрации, теплу, влаге и любым загрязнениям, которые могут присутствовать во враждебной среде.