Датчики Холла: принцип работы, типы, применение, как проверить

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

Устройство и принцип работы

Конструкция контроллера состоит из следующих деталей:

• магнит;
• ротор;
• микросхема;
• корпус из пластмассы;
• выводы;
• магнитопроводы.

Работа датчика основывается на эффекте Холла. Принцип действия элемента заключается в следующем:

1. На роторе находятся четыре зубца, которые вращаются во время работы двигателя.
2. Постоянно считываются импульсы.
3. Полученная информация в виде сигнала отправляется на коммутатор.
4. Импульс поступает на установленную катушку.
5. Усиленное напряжение в 22–25 кВ подается на свечи.

Тип функционирования не отличается сложностью.

Описание принципа действия датчика

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

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

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

В современных схемах датчик положения коленвала выполняет функцию датчика холла

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

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

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

Схема подключения

На рисунке представлена принципиальный электрический рисунок для ВАЗ 2108 и 2109 с распиновкой контактов.

Работа системы зажигания осуществляется следующим образом:

1. По проводу напряжение на датчик передается от переключателя через красный провод.
2. Магнитом создается поле.
3. К коммутатору подается импульс через зеленый провод.

С помощью элемента Холла регулируется напряжение, направленное на высоковольтную катушку.

Датчик Холла на авто ВАЗ 2108

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

Признаки неисправности

С течением времени прибор приходит в негодность. Распознать это можно по следующим признакам:

• двигатель плохо работает или глохнет;
• мотор не держит холостой ход;
• наблюдается детонация автомобиля;
• в процессе движения движок сам выключается.

Не всегда неполадки носят серьезный характер. Иногда причиной является простое окисление контактов. Достаточно их пошевелить, чтобы работа двигателя восстановилась. Такие симптомы проявляются из-за ослабления крепежа датчика. Для этого его необходимо подтянуть. Случается, что причина лежит в коротком замыкании проводки.

Назначение ДХ в системе зажигания автомобиля

Разобравшись с принципом действия элемента Холла, рассмотрим, как используется данный датчик в системе бесконтактного зажигания линейки автомобилей ВАЗ. Для этого обратимся к рисунку 5.

Рис. 5. Принцип устройства СБЗ

Обозначения:

• А – датчик.
• B – магнит.
• С – пластина из магнитопроводящего материала (количество выступов соответствует числу цилиндров).

Алгоритм работы такой схемы выгладит следующим образом:

• При вращении вала прерывателя-распределителя (движущемуся синхронно коленвалу) один из выступов магнитопроводящей пластины занимает позицию между датчиком и магнитом.
• В результате этого действия изменяется напряженность магнитного поля, что вызывает срабатывание ДХ. Он посылает электрический импульс коммутатору, управляющему катушкой зажигания.
• В Катушке генерируется напряжение, необходимое для формирования искры.

Казалось бы, ничего сложного, но искра должна появиться именно в определенный момент. Если она сформируется раньше или позже, это вызовет сбой в работе двигателя, вплоть до его полной остановки.

Проявление неисправности и возможные причины

Нарушения в работе ДХ можно обнаружить по следующим косвенным признакам:

• Происходит резкое увеличение потребления топлива. Это связано с тем, что впрыск топливно-воздушной смеси производится более одного раза за один цикл вращения коленвала.
• Проявление нестабильной работы двигателя. Автомобиль может начать «дергаться», происходит резкое замедление. В некоторых случаях не удается развить скорость более 50-60 км.ч. Двигатель «глохнет» в процессе работы.
• Иногда выход из строя датчика может привести к фиксации коробки передач, без возможности ее переключения (в некоторых моделях импортных авто). Для исправления ситуации требуется перезапуск мотора. При регулярных подобных случаях можно уверенно констатировать выход из строят ДП.
• Нередко поломка может проявиться в виде исчезновения искры зажигания, что, соответственно, повлечет за собой невозможность запуска мотора.
• В системе самодиагностики могут наблюдаться регулярные сбои, например, загореться индикатор проверки двигателя, когда он на холостом ходу, а при повышении оборотов лампочка гаснет.

Совсем не обязательно, что перечисленные факторы вызваны выходом из строя ДП. Высока вероятность того, неисправность вызвана другими причинами, а именно:

• попаданием мусора или других посторонних предметов на корпус ДП;
• произошел обрыв сигнального провода;
• в разъем ДП попала вода;
• сигнальный провод замкнулся с «массой» или бортовой сетью;
• порвалась экранирующая оболочка на всем жгуте или отдельных проводах;
• повреждение проводов, подающих питание к ДП;
• перепутана полярность напряжения, поступающего на датчик;
• проблемы с высоковольтной цепью системы зажигания;
• проблемы с блоком управления;
• неправильно выставлен зазор между ДП и магнитопроводящей пластиной;
• возможно, причина кроется в высокой амплитуде торцевого биения шестеренки распределительного вала.

Как проверить

При подозрениях на неисправность датчика, его диагностику можно провести так:

1. С помощью исправного элемента. От основного датчика отключается питание и подключается к новому прибору. Затем вынимается центральный провод зажигания и укладывается на металлическую поверхность. Делается это с целью визуальной фиксации искры. Включается зажигание. Для имитации работы экрана рядом с магнитом совершаются движения тонким металлическим предметом. Если заметно появление искры, значит, родной датчик был неисправен.
2. С применением прибора мультиметра. Сначала он переводится в режим работы вольтметра. Подключаются провода измерителя к элементу. При движении металлическим предметом внутри датчика будет происходить имитация работы экрана. Если прибор будет показывать изменение напряжения в пределах от 0.4 В до 11 В, значит, элемент исправен.
3. С помощью создания имитации нового датчика. От элемента отсоединяется питание. Вынимается центральный провод трамблера, который помещается на массу с целью наблюдения за искрой. На следующем этапе замыкаются контакты «3» и «6» и наблюдается за появлением искры. Неисправность датчика подтверждается в случае ее проскальзывания.

Если такая проверка указала на поломку, то элемент нужно выбросить и установить новый.

Замена

Когда проверка показала неисправность датчика, то для снятия необходимо подготовить ключ на 10 мм, и отвертку. Этапы процедуры:

1. От устройства отключается питание.
2. С автомобиля демонтируется трамблер.
3. Прибор относится на верстак и с него снимается крышка.
4. Осторожно демонтируется пыльник с бегунком.
5. Откручивается винт штекера.
6. Снимаются винты опорной пластины.
7. Демонтируется вакуумный корректор. Для этого выкручиваются 2 винта.
8. Достаются все провода.
9. Вынимается датчик вместе с опорной пластиной.
10. Устанавливается новый элемент, и монтаж проводится в обратном порядке.

В процессе проведения замены все внутреннее пространство трамблера необходимо тщательно очистить от грязи. Как и при промывке карбюратора для этого используется ацетон.

Где установлен

Датчик холла размещён внутри распределителя зажигания (трамблёра). Магнитный элемент закреплён на опорной пластине, под пыльником бегунка, двумя винтами. От него отходят 3 провода: красный, зелёный и чёрный (плюсовой, импульсный, минусовой) и соединяются с колодкой, которая на выходе из корпуса трамблёра закреплена на 1 винт. Цоколёвка (распиновка) проводов именно в таком порядке.

Цены

Для ВАЗ 2108–2109 оригинальный номер прибора Холла — продукт с артикулом 21080-3706800-00. Если его не окажется в наличии — обратите внимание на аналоги. Возможные варианты представлены в таблице.

Артикул	Организация производитель	Цена в руб
21080-3706800-00 (оригинал)	LADA	590
21080370680082 (аналог)	АВТОВАЗ	240
GLSS133 (аналог)	GALLANT	230
21080370680000 (аналог)	АВТОЭЛЕКТРОНИКА	195
21080370680001 (аналог)	АВТОВАЗ	190
RK02008 (аналог)	РЕМКОМ	150

Представленные аналоги являются качественной продукцией, которую можно устанавливать на автомобиль.