Датчик Холла — назначение, принцип действия

На примере датчика Холла, применяемого в бесконтактной системе зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099.
Датчик Холла предназначен для определения искрового момента в системе бесконтактного зажигания (BCG) автомобиля.

Принцип работы датчика Холла

Принцип действия датчика основан на эффекте Холла, когда магнитное поле проводника изменяется при прохождении через него специального экрана с прорезями.

На практике это выглядит так: датчик Холла автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 установлен на опорной плите распределителя и состоит из двух частей — магнита и элемента Холла с усилителем. Напряжение на датчик Холла подается от переключателя (вывод 5) по красному проводу тока. «Земля» также исходит от переключателя: черный и белый провод от контакта 3. Магнит создает магнитное поле, элемент Холла принимает его, создает напряжение, которое усиливает усилитель, и через зеленый импульс напряжение подается на переключатель. (вывод 6).

Для изменения магнитного поля используется щит с четырьмя прорезями, который вращается при проходе вала распределителя зажигания (трамблера) между магнитом и приемной частью датчика Холла. Когда прорезь экрана проходит через канавку датчика, магнитное поле имеет определенное значение, и в результате датчик подает на переключатель электрический ток определенного напряжения (9–12 В). Когда зуб экрана проходит через канавку датчика, магнитное поле экранируется и не попадает в приемник датчика, при этом напряжение, подаваемое на переключатель, падает (0-0,5 В).

В результате выключатель отключает подводимый к катушке зажигания электрический ток, магнитное поле внутри него сильно сжимается и, проходя по виткам обмотки, создает ЭДС 22-25 кВ (ток высокого напряжения). Ток через бронепровода идет к распределителю, а затем к свечам зажигания, создавая разряд, воспламеняющий топливную смесь. Прохождение каждого из четырех зубцов экрана в паз датчика соответствует такту сжатия в одном из четырех цилиндров двигателя.

Примечания и дополнения

— Принцип работы многих других автомобильных датчиков основан на эффекте Холла, например датчик скорости впрыска ВАЗ 21083, 21093, 21099.

Еще статьи про автомобильные датчики ВАЗ 2108, 2109, 21099

Датчик Холла — один из важнейших элементов системы бесконтактного зажигания бензиновых двигателей. Малейшая неисправность этой детали приводит к серьезным сбоям в работе двигателя. Поэтому во избежание ошибок диагностики важно знать, как проверить датчик Холла и, при необходимости, иметь возможность его заменить.

Мы разделили этот материал на две части: теоретическую (назначение, устройство и принцип действия датчика Холла) и практическую — признаки неисправности, методы испытаний и способы замены.

В конце статьи посмотрите видеоурок, как самостоятельно заменить датчик Холла.

И прежде чем проверять датчик Холла на наличие неисправностей, давайте разберемся с его назначением и принципами работы.

Что такое датчик Холла и как он работает

Датчик Холла (он же датчик положения распределительного вала) — один из основных элементов распределителя (переключателя-распределителя). Он расположен рядом с валом распределителя, на котором закреплена магнитопроводящая пластина, похожая на корону. В пластине столько же пазов, сколько цилиндров в двигателе. Также внутри датчика находится постоянный магнит.

Принцип работы датчика Холла следующий: при вращении вала металлические лопасти попеременно проходят через прорезь в датчике. В результате генерируется импульсное напряжение, которое через переключатель поступает на катушку зажигания и, преобразовавшись в высокое напряжение, подается на свечи зажигания.

Датчик Холла имеет три вывода:

• вы подключаетесь к «массе»,
• ко второму подойдет плюс с напряжением около 6В,
• с третьего вывода преобразованный импульсный сигнал поступает на переключатель.

Схема электрооборудования ВАЗ 21083

1- блок-фара; 2- электродвигатели очистителей фар; 3- противотуманные фары; 4- выключатель подкапотной лампы; 5- звуковой сигнал; 6- электродвигатель вентилятора системы охлаждения двигателя; 7- датчик включения электродвигателя вентилятора; 8- датчик износа колодок передних тормозов; 9- генератор; 10- электромагнитный клапан включения омыва фар; 11- электромагнитный клапан включения омыва заднего стекла; 12- электромагнитный клапан включения омыва ветрового стекла; 13- электродвигатель омывателя стекла; 14- датчик контрольной лампы давления масла; 15- датчик уровня масла; 16- датчик уровня омывающей жидкости; 17- датчик расхода топлива; 18- электромагнитный клапан карбюратора; 19- концевой выключатель карбюратора; 20- реле включения стартера; 21- свечи зажигания; 22- датчик-распределитель зажигания; 23- датчик скорости автомобиля; 24- блок управления электромагнитным клапаном карбюратора; 25- колодка диагностики; 26- катушка зажигания; 27- выключатель света заднего хода; 28- датчик указателя температуры охлаждающей жидкости; 29- стартер; 30- датчик верхней мертвой точки 1-го цилиндра; 31- коммутатор; 32- аккумуляторная батарея; 33- датчик уровня охлаждающей жидкости; 34- реле включения противотуманных фар; 35- датчик уровня тормозной жидкости; 36- монтажный блок; 37- штепсельная розетка для переносной лампы; 38- блок управления блокировкой замков дверей; 39- подкапотная лампа; 40- электродвигатель очистителя ветрового стекла; 41- лампа освещения вещевого ящика; 42- электродвигатель вентилятора отопителя; 43- дополнительный резистор электродвигателя отопителя; 44- переключатель вентилятора отопителя; 45- лампа подсветки отопителя; 46- моторедукторы электростеклоподъемников передних дверей; 47- моторедукторы блокировки замков дверей; 48- выключатель зажигания; 49- переключатель электростеклоподъемника правой двери; 50- переключатель электростеклоподъемника левой двери; 51- реле зажигания; 52- подрулевой переключатель; 53- маршрутный компьютер; 54- прикуриватель; 55- регулятор освещения приборов; 56- выключатель контрольной лампы стояночного тормоза; 57- выключатель стоп-сигнала; 58- контрольная лампа включения обогрева заднего стекла; 59- выключатель обогрева заднего стекла; 60- выключатель противотуманных фар; 61- контрольная лампа включения противотуманных фар; 62- контрольная лампа включения заднего противотуманного света; 63- выключатель заднего противотуманного света; 64- боковые указатели поворота; 65- выключатель плафона на стойках дверей; 66- предохранитель цепи противотуманного света; 67- выключатель наружнего освещения; 68- комбинация приборов VAZ 2108; 69- выключатель контрольной лампы воздушной заслонки карбюратора; 70- выключатель аварийной сигнализации; 71- плафон; 72- разъем для подключения к плафону индивидуального освещения; 73- задние фонари; 74- фонарь освещения номерного знака; 75- электродвигатель очистителя заднего стекла; 76- элемент обогрева заднего стекла; 77- датчик указателя уровня и резерва топлива.

Порядок нумерации штекеров в колодках: А – монтажного блока, комбинации приборов, подрулевого переключателя, выключателя зажигания и очистителя ветрового стекла; Б – очистителей фар и заднего стекла; В – датчика скорости и расхода топлива и в датчике-распределителе зажигания; Г – моторедукторов электростеклоподъемников и моторедукторов блокировки замков дверей.

Полноразмерная схема:

Признаки неисправности датчика Холла

Неисправности датчика Холла проявляются по-разному. Даже опытный техник не всегда сразу определит причину неисправности двигателя.

Вот некоторые из наиболее частых симптомов:

1. Двигатель плохо заводится или вообще не заводится.
2. На холостом ходу бывают перебои и рывки в работе двигателя.
3. Автомобиль может трястись при движении на более высоких оборотах.
4. Силовой агрегат блокируется во время движения.

Если появляется какой-либо из этих сигналов, сначала необходимо проверить работоспособность датчика Холла.

Также не следует исключать из поля зрения другие неисправности системы зажигания, обнаруженные в автомобилях.

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 датчик Холла

Простой способ проверить датчик положения распредвала (Холла) показан в следующем видео.

Проверить работу датчика Холла можно несколькими способами. Каждый автомобилист сможет выбрать для себя наиболее подходящий вариант:

1. Получите исправный датчик на тестирование у соседа или при сносе автомобиля и установите его на место «родного». Если проблемы с двигателем исчезнут, вам нужно будет приобрести новую деталь.
2. С помощью тестера можно измерить напряжение на выходе датчика. В исправном устройстве напряжение будет варьироваться от 0,4В до 11В.
3. Вы можете создать имитацию датчика Холла. Для этого снимаем с трамблера трехконтактный блок. Затем включают зажигание и соединяют куском провода выводы 3 и 6 выключателя. Появление искры свидетельствует о выходе из строя датчика.

Если после осмотра обнаружится, что датчик Холла неисправен, его необходимо заменить новым.

Модификации автомобиля

ВАЗ-2108. Базовая модель автомобиля, на нее устанавливался карбюраторный двигатель объемом 1,3 литра, оснащалась как 4-х, так и 5-ступенчатой коробкой передач.

ВАЗ-21081. Модификация автомобиля с дефорсированным двигателем объёмом 1.1 литра и 4-х ступенчатой коробкой передач.

ВАЗ-21083. Модификация автомобиля с карбюраторным двигателем объёмом 1.5 литра. На данный автомобиль устанавливали 5-ступенчатую коробку передач.

ВАЗ-21083-00. Модификация автомобиля ВАЗ-21083 в стандартной комплектации, индекс такой длины начали присваивать с 2001 года.

ВАЗ-21083-01. Модификация автомобиля ВАЗ-21083 в комплектации «норма».

ВАЗ-21083-02. Модификация автомобиля ВАЗ-21083 в комплектации «люкс».

ВАЗ-21083-20. Модификация ВАЗ-21083, но с инжекторным, 1.5 литровым двигателем. На автомобиль устанавливалась 5-ступенчатая коробка передач.

ВАЗ-21083-21. Как и предыдущая модель, но в комплектации «норма».

ВАЗ-21083-22. Модификация автомобиля ВАЗ-21083 с инжекторным двигателем и 5-ступенчатой коробкой передач в комплектации «люкс».

ВАЗ-21083-37. Спортивная модель с инжекторным двигателем объёмом 1.5 литра и 5-ступенчатой коробкой передач. Разработана для участия в НГС «Кубок Лада»

ВАЗ-210834 «Тарзан». Прототип полноприводного внедорожника, разработанный в 1998 году на основе модели 21083. Автомобиль делался следующим образом, на раму автомобиля ВАЗ-21213 «Нива», на которую уже были установлены подвеска, рулевое управление, двигатель, коробка передач и раздатка посадили кузов от ВАЗ-21083. Места стыка рамы с кузовом закрыли пластиковыми накладками, которые похожи на пороги. Так же были увеличены колесные арки, на которые поставили накладки, изменились бамперы.

ВАЗ-21084. Опытно-промышленная партия автомобилей с двигателем увеличенного объема 1,6 литра. Это был двигатель ВАЗ-21083, но с увеличенным по высоте блоком на 1,2 миллиметра, в котором была несколько изменена головка и установлены новый коленчатый и распределительные валы. Так же была видоизменена поршневая, новые поршни были обрезаны на 1,8 миллиметра по высоте, а их диаметр составлял 82 миллиметра.

ВАЗ-21085. Модификация с инжекторным 16-клапанным двигателем от ВАЗ-2112 объёмом 1500 см3 и мощностью 92 лошадиные силы. Автомобиль комплектовался 5-ступенчатой коробкой передач.

ВАЗ-21086. Экспортная ВАЗ-2108 с правым рулем для стран с левосторонним движением.

ВАЗ-21087. Экспортная дефорсированная модификация ВАЗ-21081 для стран с левосторонним движением.

ВАЗ-21088. Экспортная модификация модели ВАЗ-21083 с правым рулем.

ВАЗ-2108-91. Модифицированная «восьмерка» с двухсекционным роторно-поршневым двигателем ВАЗ-415, объемом 1,3 литра и мощностью 140 лошадиных сил.

ВАЗ-2108 ИКС. Разработка данной модификации началась в 1985 году по заказу Аэрофлота. Всего было выпущено 10 автомобилей, которые были предназначены для измерения коэффициента сцепления взлетно-посадочной полосы. На основе полученной информации прогнозируется дистанция торможения воздушных судов, а в случае мокрой взлетно-посадочной полосы – и скорости начала аквапланирования. Данные этих замеров диспетчер передает на борт самолёта, заходящего на посадку.

Замена датчика Холла

Заменить датчик Холла несложно. С этой работой своими руками сможет справиться даже начинающий автолюбитель.

На видео ниже достаточно подробно показан процесс замены датчика в распределителе автомобиля УАЗ.

Обычно замена датчика Холла состоит из нескольких этапов:

• Первым делом с автомобиля снимается трамблер.
• Затем снимается крышка распределителя и совмещается метка ГРМ с меткой коленвала.
• Запомнив расположение распределителя, необходимо открутить крепеж гаечным ключом.
• Если есть зажимы и колпачки, их также следует удалить.
• Вал вытаскивается из распределителя.
• Осталось отсоединить клеммы датчика Холла и открутить.
• Вытаскивая регулятор, через образовавшуюся щель аккуратно удаляется неисправная деталь.
• Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности.

Проверка работоспособности датчика Холла позволяет гораздо больше, чем просто определить причину отказа двигателя. Благодаря несложным приемам водитель сэкономит время на ремонте, а также исключит ненужную трату денег.

Расположение

В автомобилях ВАЗ 2109 с карбюратором датчик Холла отвечает за замыкание и размыкание контактной группы. Когда оконный экран вращается, на устройство отправляется сигнал, который преобразуется в электрический. Через переключатель сигнал передается на катушку зажигания, где преобразуется в электрический разряд, то есть искру.

В автомобиле с карбюратором датчик находится на распределителе зажигания под пылезащитным кожухом. Он крепится к опорной плите двумя винтами или заклепками, в зависимости от типа клапана.

Схема реле и предохранителей 2108

Блок реле и предохранителей расположен под капотом, в отсеке перед ветровым стеклом с левой стороны.

Блок предохранителей 2114-3722010-18

K1-реле включения очистителей фар VAZ 2108; K2-реле-прерыватель указателей поворота и аварийной сигнализации; K3-реле стеклоочистителя ветрового окна; K4-реле контроля исправности ламп; K5-реле включения стеклоподъемников; K6 — реле включения звуковых сигналов; K7-реле включения электрообогрева заднего стекла; K8-реле включения дальнего света фар; K9-реле включения ближнего света фар; F1-F16 — плавкие предохранители.

Блок предохранителей 2114-3722010-60

K1 — Реле включения очистителей фар, K2 — Реле-прерыватель указателей поворота и аварийной сигнализации, K3 — Реле очистителя ветрового стекла, K4 — Реле контроля исправности ламп стоп-сигнала и габаритных огней, K5 — Реле включения стеклоподъёмников, K6 — Реле включения звукового сигнала, K7 — Реле включения обогрева заднего стекла, K8 — Реле включения дальнего света фар, K9 — Реле включения ближнего света фар, F1 — F16 — Плавкие предохранители VAZ 2108, F1 — F20 — Запасные предохранители.

Признаки неисправности

При неисправном датчике Холла у двигателя ВАЗ 2109 возникают следующие проблемы:

• не запускается силовой агрегат;
• перебои в работе двигателя на разных режимах: рывки, нарушение плавности пути;
• отсутствие или нарушение минимума;
• двигатель внезапно останавливается;
• потеря мощности.

Моторный отсек ВАЗ 2109

Способы устранения неисправностей

Для устранения неисправности в карбюраторе необходимо точно установить, что причина неисправности — неисправный прибор. Для этого необходимо проверить датчик Холла на ВАЗ 2109.

Как проверить старый?

Есть несколько способов проверить работоспособность датчика Холла:

1. Самый простой способ — установить новый вместо старого. Если машина заводится, проблема решается, если нет, то нужно искать причину неисправности в других компонентах системы зажигания.
2. Измерьте выходное напряжение тестером. При исправном устройстве значение должно быть в пределах от 0,4 до 11 вольт.
3. Имитация работы устройства: снимается трехконтактный замок, включается зажигание, совмещены третий и шестой выходы. Если искра гаснет, это свидетельствует о неисправности устройства.

Тестовое устройство

Есть еще один проверенный способ проверки без использования вольтметра.

Это требует:

• подключить вывод катушки к свече зажигания;
• соединить провод на свече зажигания с массой;
• снимаем каретку с датчиком и подсоединяем разъем;
• включить зажигание;
• используйте отвертку, чтобы обойти проверяемое устройство, если свеча зажигания появилась на свече зажигания, устройство в хорошем состоянии.

Если при проверке была обнаружена неисправность регулятора, необходимо заменить датчик Холла ВАЗ 2109.

Новое устройство для замены

Типы и сфера применения

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

• Аналоговые, использующие принцип преобразования магнитной индукции в напряжение. То есть, полярность, и величина напряжения напрямую зависят от характеристик магнитного поля. На текущий момент этот тип приборов, в основном, применяется в измерительной технике (например, в качестве, датчиков тока, вибрации, угла поворота).

  
  Датчики тока, использующие эффект Холла, могут измерять как переменный, так и постоянный ток

• Цифровые. В отличие от предыдущего типа датчик имеет всего два устойчивых положения, сигнализирующих о наличии или отсутствии магнитного поля. То есть, срабатывание происходит в том случае, когда интенсивность магнитного поля достигла определенной величины. Именно этот тип устройств применяется в автомобильной технике в качестве датчика скорости, фазы, положения распределительного, а также коленчатого вала и т.д.

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

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

Пример использования аналогового элемента

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

Упрощенная схема датчика тока на основе эффекта Холла

Обозначения:

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

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

Процесс замены

Не знаете, как заменить свое устройство? — Для процедуры необходим набор инструментов.

Для замены необходимо демонтировать распределитель из группы дополнительного оборудования:

• для начала нужно отсоединить отрицательную клемму от АКБ;
• затем следует отсоединить бронепровода от распределителя, а также отсоединить шланг от вакуумного корректора;
• затем нужно снять газовый кабель и отложить в сторону;
• открутив гайку крепления кронштейна, удерживающего провода, его необходимо снять со шпильки и отодвинуть, чтобы он не мешал;
• затем на корпусе привода вспомогательных агрегатов и распределителе нанесите отметку в виде прямой для установки предыдущего момента зажигания при переустановке;
• затем нужно отсоединить колодку с проводами;
• сняв колпачок с отверстия в раструбе сцепления, повернуть маховик отверткой так, чтобы поршень первого цилиндра занял положение ВМТ;
• теперь, открутив две крепежные гайки, можно разобрать трамблер.

Сам процесс замены датчика Холла на ВАЗ состоит из следующих этапов:

1. Сначала откручиваем крышку трамблера.
2. Затем снимите ползунок, слегка потянув его вверх.
3. Далее нужно разобрать пылезащитный чехол.
4. Открутив крепежный болт, нужно достать заглушку.
5. Далее откручиваются болты, удерживающие пластину датчика.
6. После откручивания болтов крепления вакуумного корректора и снятия стопорного кольца необходимо разобрать корректор и шток.
7. Открыв зажим, вы должны достать провода.

Разблокируйте зажим и извлеките провода

После замены устройства необходимо проверить работу карбюратора ВАЗ 2109.