Фазовые датчики Холла

Применение

Распределительный вал связан с коленчатым валом передачей с отношением 1:2. Его положение показывает, совершает ли двигающийся к ВМТ поршень такт сжатия или выпуска. Фазовый датчик на распределительном валу передает эту информацию блоку управления

I – ток, идущий через пластину; I_H – ток, идущий через датчик Холла; I_V

– ток питания; U_H – напряжение Холла; U_R – продольное напряжение; В –

магнитная индукция;   – угол отклонения электронов магнитным полем.

Рисунок 3.18 – Элемент датчика Холла (барьер Холла).

а – положение датчика и односледо-

вого импульсного колеса: 1 – Штекер элек-

трического подсоединения; 2 – Корпус дат-

чика; 3 – Картер двигателя; 4 – Уплотни-

тельное кольцо; 5 – Постоянный магнит; 6

– Интегральная схема Холла; 7 – Импульс-

ный диск с зубьями/сегментом (Z) и про-

пуском (L).

b – график выходного сигнала и_д:   –воздушный зазор;   – угол поворота;  _S  –

ширина сигнала; U_A  – выходное напряже-

ние.

Рисунок 3.19 – Стержневой датчик Холла (устройство).

Устройство и принцип действия

Стержневые датчики Холла

Стержневые датчики Холла (рисунок 3.19a) используют эффект Холла:

ротор 7 (импульсный диск с зубьями, секторами или отверстиями) из ферромагнитного материала вращается вместе с распределительным валом. Интегральная схема b Холла находится между ротором и постоянным магнитом 5,который создает магнитное поле. При прохождении магнитного поля поперек плоскости элемента Холла, через который проходит электрический ток,на краях элемента возникает ЭДС.

Когда зуб (Z) проходит под элементом датчика Холла, он экранирует магнитное поле. Эффект Холла возникает при прохождении под элементом Холла сегмента (L). Электроны, которые движутся под действием приложенного к элементу продольного напряжения, отклоняются на угол  (рисунок3.18).

Из-за этого возникает сигнал (напряжение Холла) в милливольтовом диапазоне, который не зависит от относительной скорости между датчиком и импульсной шайбой. Встроенный в датчик электронный чип генерирует и отправляет сигнал, имеющий на графике прямоугольную форму (рисунок3.19b).

Дифференциальный стержневой датчик Холла

Стержневые датчики, работающие по дифференциальному принципу,имеют пространственно расположенные радиальные или аксиальные элемен-ты Холла S1 и S2 (рисунок 3). Они генерируют выходные сигналы низкого и высокого уровней, поступающие от обоих элементов Холла (рисунок 3.21)Для этого необходимы двухдорожечный обтюратор с отверстиями (рисунок3.20а) или двухдорожечная импульсная шайба (рисунок З.20b). Эти датчики применяют при высоких требованиях к точности. Другими их преимуществами являются сравнительно большой диапазон воздушных зазоров и хорошая температурная компенсация.

а - аксиальное расположение (двухдорожечный обтюратор с отверстиями);b - радиальное расположение (двухдорожечная импульсная шайба);1 - штекер электрического подсоединения; 2 - корпус датчика; 3 - картер двигателя; 4 - уплотнительное кольцо; 5 - постоянный магнит; 6 - дифференциальная схема с элементами Холла S1 и S2; 7 - двухдорожечный обтюратор с отверстиями; 8 - двухдорожечная импульсная шайба; I - дорожка 1 II- дорожка 2.

Рисунок 3.20 - Дифференциальный стержневой датчик Холла.

Полудифференциальный датчик с короткозамкнутым кольцо

Технические характеристики

Полудифференциальный датчик с короткозамкнутым кольцом является позиционным датчиком перемещения или угла. Такое весьма точное и надежное устройство применяют как:

датчик перемещения — для определения величины хода рейки рядных ТНВД;

датчик угла — в механизме регулирования величины подачи распределительных ТНВД

Со сдвигом измерительного кольца изменяется магнитный поток и со-

ответственно напряжение на катушке, так как блок управления поддерживает ток постоянным.

Процессор блока управления определяет отношение выходного напряжения U_A к опорному U_Ref (рисунок 3.20). Это отношение пропорционально смещению измерительного кольца. Подъем этой характеристики определяется деформацией короткозамкнутого опорного кольца, а нулевая точка может быть отрегулирована в исходном положении измерительного кольца.

1 - Измерительная катушка; 2 - измерительное короткозамкнутое кольцо; 3 - сердечник из мягкого железа; 4 - вал-распределитель ТНВД; 5 - опорная катушка; 6 - опорное короткозамкнутое кольцо.

Рисунок 3.22 – Устройство полудифференциального датчика с короткозамкнутыми кольцами для распределительных ТНВД.

Устройство и принцип действия Датчик (рисунок 3.22 и 3.23) имеет пластинчатый сердечник из мягкомагнитного железа. Измерительная и опорная катушки укреплены на стержне этого сердечника.

Когда задаваемый блоком управления электрический ток движется по катушкам, в них возникает переменное магнитное поле. Короткозамкнутые медные кольца, окружающие сердечник из мягкого железа, экранируют это поле. Опорные короткозамкнутые кольца фиксированы, в то время как измерительное кольцо укрепляется на рейке ТНВД или на валу регулятора (соответственно, измеряется ход рейки 5 или угол поворота исполнительного механизма