Jak działa czujnik Halla i do czego służy czujnik hallotronowy

Czy wiesz, że w Twoim aucie znajduje się czujnik Halla? Wielu kierowców nie zdaje sobie z tego sprawy, choć każdy korzysta z tego urządzenia podczas codziennego użytkowania auta. Czujnik Halla ma bardzo wszechstronne zastosowanie w działaniu wielu układów samochodu. Dlatego warto poznać zasadę jego działania oraz funkcje, jakie spełnia we współczesnych pojazdach.

Na czym polega efekt Halla?

Aby zrozumieć zasadę działania czujnika Halla, najpierw warto przyjrzeć się bliżej odkryciu Edwina Halla. Był on doktorantem na wydziale fizyki Uniwersytetu im. Johna Hopkinsa. W 1879 roku przeprowadził eksperyment, którego celem było sprawdzenie działania materiału przewodzącego (złota folia) w polu magnetycznym. Zgodnie z wcześniejszymi założeniami szkockiego naukowca, Jamesa Clerka Maxwella, siła przesuwająca materiał przewodzący w obrębie pola powinna oddziaływać na sam przewodnik, a nie na prąd. Eksperyment przeprowadzony przez Halla potwierdził powyższą teorię. Dzięki temu mógł opisać zjawisko, które zostało nazwane jego nazwiskiem.

Efekt Halla to zjawisko fizyczne, które polega na powstaniu napięcia w materiale (półprzewodniku) przewodzącym prąd i znajdującym się w polu magnetycznym. W momencie, gdy pole jest skierowane poprzecznie względem półprzewodnika, przez który przepływa prąd, pojawia się różnica potencjałów. Ładunki elektryczne znajdujące się w polu są odpychane siłą Lorenza. W efekcie wytwarzane jest napięcie. Nazwiskiem naukowca określone zostało nie tylko samo zjawisko, ale także hallotron (czujnik Halla), czyli sensor lokalnego natężenia pola magnetycznego i elektrycznego.

Jak działa czujnik Halla?

Czujnik Halla jest wyposażony w specjalną przesłonę z oknami. Podczas wirowania przecina ona pole magnetyczne, co ma bezpośredni wpływ na działanie urządzenia. Hallotron jest wykonany z materiałów o właściwościach półprzewodników. Zaliczamy do nich antymonek indu czy tellurek rtęci. Urządzenie ma umieszczone prostopadle elektrody, które są odpowiedzialne za pomiar natężenia pola magnetycznego. W konsekwencji pole magnetyczne oraz przepływ elektronów wywołany działaniem półprzewodników powodują zmiany napięcia, które obserwuje się na elektrodach.

Jakie funkcje spełnia hallotron w samochodzie?

Czujnik Halla jest wykorzystywany w wielu układach współczesnych aut. Na tej liście znajdują się:

• Aparat zapłonowy

Hallotron stanowi jeden z elementów odpowiadających za inicjowanie iskry zapłonowej w układzie bezstykowym. Sensor zastępuje używany wcześniej przerywacz. Czujnik jest wyposażony w przesłonę z oknami. Ich liczba jest równa ilości cylindrów w silniku. Od wielkości przesłony zależy kąt zwarcia, który zachowuje niezmienne parametry przez cały okres eksploatacji układu zapłonowego.

• Jednostka napędowa

W silniku czujnik Halla pełni funkcję pomiarową. Pozwala na precyzyjne określenie położenia i prędkości obrotowej wałka rozrządu oraz wału korbowego. To pomaga ocenić dokładny moment, kiedy cylinder znajduje się w górnym martwym położeniu. Dzięki temu możliwe jest wyznaczenie początku sekwencji wtrysku paliwa, emisja sygnału wysterowania zaworu elektromagnetycznego w układzie wtryskowym. Działanie czujnika Halla w silniku zapobiega pojawieniu się spalania stukowego na kolejnych cylindrach.

• Układ ABS

W układzie ABS czujnik Halla służy do analizy prędkości obrotowej kół. Na tej podstawie urządzenie odczytuje moment zablokowania koła w trakcie hamowania. Następnie wysyła sygnał do jednostki sterującej ABS-u. Hallotrony umożliwiają bardzo precyzyjne określenie prędkości obrotowej kół. Nawet, kiedy auto porusza się z minimalną prędkością. Przekłada się to na precyzję działania układu zapobiegającego blokowaniu kół auta w czasie hamowania. Minimalny wpływ na dokładność pomiaru ma szczelina pomiędzy czujnikiem Halla a wirnikiem. Im mniejsza odległość, tym bardziej wiarygodny wynik analizy. W układzie ABS czujnik Halla rozpoznaje również kierunek ruchu koła pojazdu.

• System wspomagania ruszania pod górę

Wielu producentów oferuje ten układ pod nazwą Hill Holder. System wspomaga kierowcę podczas ruszania na wzniesieniu. Wykorzystywana jest tutaj funkcja rozpoznawania przez hallotron kierunku ruchu koła samochodu.

Czujnik Halla ma także wiele innych zastosowań. Hallotrony często są wykorzystywane do pomiaru następujących parametrów:

• kąt otwarcia przepustnicy,
• kąt położenia kierownicy,
• kąt pochylenia wzdłużnego nadwozia (wypoziomowanie reflektorów),
• kąt poziomu otwarcia szyb w samochodzie,
• kąt natężenia prądu,
• kąt położenia pedału gazu,
• kąt przyspieszenia.

Jakie są przyczyny awarii czujnika Halla?

Czujnik Halla nie jest bardzo awaryjnym podzespołem auta. Nawet w przypadku usterki koszt zakupu nowej części zamyka się w kwocie kilkuset złotych. Najczęstsze przyczyny awarii czujnika Halla to:

• uszkodzenie mechaniczne,
• usterka koła hallotronu,
• zerwanie połączenia urządzenia ze sterownikiem,
• zwarcie elektryczne wewnątrz urządzenia.

Jak wygląda diagnostyka modułu Halla?

Nie masz pewności co do prawidłowego działania czujnika Halla? Jego właściwa diagnostyka ma duże znaczenie, ponieważ element ten odpowiada za pracę wielu podzespołów w Twoim samochodzie. Najszybszą metodą weryfikacji jest podłączenie auta pod komputer. W pamięci jednostki sterującej silnikiem zapisują się wszystkie poważne usterki poszczególnych układów. Odczyt kodów błędów z pamięci komputera pozwala określić stan czujnika Halla. Niestety element ten nie podlega naprawie. Po wykryciu usterki konieczna jest wymiana hallotronu na nowy.

Czujnik Halla możesz także sprawdzić już po zdemontowaniu części z samochodu. Do tego celu potrzebny jest oscyloskop lub urządzenie badające przepływ prądu. Najpierw należy podłączyć aparaturę diagnostyczną do czujnika, a następnie doprowadzić zasilanie. W kolejnym kroku trzeba włączyć woltomierz i zweryfikować jego wskazania. Jeżeli przez czujnik Halla przepływa energia elektryczna, to urządzenie jest uszkodzone. W takiej sytuacji konieczna jest jego wymiana.

Jakie są objawy usterki czujnika Halla?

Czujnik Halla odpowiada za pracę wielu podzespołów w samochodzie. Usterka tego elementu może nawet uniemożliwić odpalenie pojazdu. Powodem jest brak sygnałów dotyczących obrotów jednostki napędowej. W efekcie dochodzi do wyłączenia pompy paliwowej i cewki zapłonowej.

Najczęstsze objawy uszkodzenia czujnika Halla to:

• problem z uruchomieniem ciepłego silnika,
• nierównomierna praca silnika na niskich obrotach,
• zapalenie się kontrolki „check engine”,
• spadek mocy jednostki napędowej,
• nierównomierne rozwijanie mocy przez silnik,
• włączenie trybu awaryjnego pracy sterownika rozrządu, zapłonu lub układu ABS.

Czujnik Halla to niewielki mechanizm, który ma jednak duże znaczenie dla prawidłowego działania współczesnych pojazdów. Wiele podzespołów korzysta ze wskazań hallotronu. Dlatego tak ważna jest prawidłowa diagnostyka i szybka wymiana czujnika Halla w razie jego awarii.