홀 센서 : 작동 원리, 유형, 적용, 확인 방법

현대 자동차의 모든 시스템을 효율적으로 작동하기 위해 제조업체는 기계 요소에 비해 더 많은 이점을 가진 다양한 전자 장치를 차량에 장착합니다.

각 센서는 기계의 다양한 구성 요소 작동의 안정성을 위해 매우 중요합니다. 홀 센서의 기능을 고려하십시오 : 유형, 주요 오작동, 작동 원리 및 적용 위치.

자동차의 홀 센서 란?

홀 센서는 전자기 작동 원리를 가진 작은 장치입니다. 소비에트 자동차 산업의 오래된 자동차에서도 이러한 센서를 사용할 수 있으며 가솔린 엔진의 작동을 제어합니다. 장치가 오작동하면 엔진은 기껏해야 안정성을 잃게됩니다.

그들은 점화 시스템의 작동, 가스 분배 메커니즘의 위상 분포 및 기타에 사용됩니다. 센서 고장과 관련된 오작동을 이해하려면 그 구조와 작동 원리를 이해해야합니다.

자동차의 홀 센서는 무엇입니까?

자동차의 다른 부분에서 자기장을 기록하고 측정하려면 자동차의 홀 센서가 필요합니다. HH의 주요 용도는 점화 시스템입니다.

이 장치를 사용하면 비접촉 방식으로 특정 매개 변수를 결정할 수 있습니다. 센서는 스위치 또는 ECU로가는 전기 충격을 생성합니다. 또한 이러한 장치는 신호를 보내 전류를 생성하여 촛불에 스파크를 생성합니다.

일의 원리에 대해 간단히

이 장치의 작동 원리는 미국 물리학 자 E.G.에 의해 1879 년에 발견되었습니다. 홀. 반도체 웨이퍼가 영구 자석의 자기장 영역에 들어가면 작은 전류가 생성됩니다.

자기장이 종료 된 후에는 전류가 생성되지 않습니다. 자석의 영향을 차단하는 것은 자석과 반도체 웨이퍼 사이에있는 강철 스크린의 슬롯을 통해 발생합니다.

어디에 있으며 어떻게 생겼습니까?

홀 효과는 다음과 같은 많은 차량 시스템에서 적용되었습니다.

• 크랭크 샤프트의 위치를 ​​결정합니다 (첫 번째 실린더의 피스톤이 압축 행정의 상사 점에있을 때).
• 캠 축의 위치를 ​​결정합니다 (최신 내연 기관의 일부 모델에서 가스 분배 메커니즘의 밸브 개방을 동기화하기 위해).
• 점화 시스템 차단기에서 (분배기에서);
• 회전 속도계에서.

모터 샤프트의 회전 과정에서 센서는 저전압 전류가 생성되어 스위칭 장치에 공급되는 치아 슬롯의 크기에 반응합니다. 점화 코일에 들어가면 신호가 고전압으로 변환되어 실린더에서 스파크를 생성하는 데 필요합니다. 크랭크 축 위치 센서에 결함이 있으면 엔진을 시동 할 수 없습니다.

비접촉식 점화 시스템의 차단기에 유사한 센서가 있습니다. 트리거되면 점화 코일의 권선이 전환되어 XNUMX 차 권선에서 전하를 생성하고 XNUMX 차 권선에서 방전 할 수 있습니다.

아래 사진은 센서의 모양과 일부 차량에 설치된 위치를 보여줍니다.

유통 업체에서

크랭크 샤프트 센서

캠축 센서

타코미터 센서

전기 모터의 홀 센서

장치

간단한 홀 센서 장치는 다음으로 구성됩니다.

• 영구 자석. 저전압 전류가 생성되는 반도체에 작용하는 자기장을 생성합니다.
• 자기 회로. 이 요소는 자기장의 작용을 감지하고 전류를 생성합니다.
• 회전 로터. 슬롯이있는 금속 곡면 플레이트입니다. 주 장치의 샤프트가 회전하면 로터 블레이드가 막대에 대한 자석의 효과를 교대로 차단하여 내부에 충격을 생성합니다.
• 플라스틱 인클로저.

유형 및 범위

모든 홀 센서는 두 가지 범주로 나뉩니다. 첫 번째 범주는 디지털이고 두 번째 범주는 아날로그입니다. 이러한 장치는 자동차 산업을 비롯한 다양한 산업에서 성공적으로 사용됩니다. 이 센서의 가장 간단한 예는 DPKV(회전할 때 크랭크축의 위치를 ​​측정함)입니다.

아날로그 홀 센서 요소

다른 산업에서는 유사한 장치가 예를 들어 세탁기에 사용됩니다(세탁물은 전체 드럼의 회전 속도에 따라 무게가 가중됨). 이러한 장치의 또 다른 일반적인 응용 프로그램은 컴퓨터 키보드입니다(작은 자석은 키 뒷면에 있고 센서 자체는 탄성 폴리머 재료 아래에 설치됨).

전문 전기 기술자는 비접촉으로 케이블의 전류 세기를 측정할 때 홀 센서가 설치된 특수 장치를 사용합니다. 이 장치는 전선이 생성하는 자기장의 세기에 반응하여 전류의 세기에 해당하는 값을 제공합니다. 자기 소용돌이.

자동차 산업에서 홀 센서는 다양한 시스템에 통합됩니다. 예를 들어, 전기 자동차에서 이러한 장치는 배터리 충전을 모니터링합니다. 크랭크 샤프트 위치, 스로틀 밸브, 휠 속도 등 - 이 모든 매개변수와 기타 여러 매개변수는 홀 센서에 의해 결정됩니다.

선형(아날로그) 홀 센서

이러한 센서에서 전압은 자기장의 강도에 직접적으로 의존합니다. 즉, 센서가 자기장에 가까울수록 출력 전압이 높아집니다. 이러한 유형의 장치에는 슈미트 트리거와 스위칭 출력 트랜지스터가 없습니다. 그 전압은 연산 증폭기에서 직접 가져옵니다.

아날로그 홀 효과 센서의 출력 전압은 영구 자석 또는 전자석에 의해 생성될 수 있습니다. 그것은 또한 판의 두께와 이 판을 통해 흐르는 전류의 강도에 달려 있습니다.

논리에 따르면 자기장이 증가함에 따라 센서의 출력 전압이 무기한 증가할 수 있습니다. 실제로는 그렇지 않습니다. 센서의 출력 전압은 공급 전압에 의해 제한됩니다. 센서 양단의 피크 출력 전압을 포화 전압이라고 합니다. 이 피크에 도달하면 자속 밀도를 계속 증가시키는 것은 무의미합니다.

예를 들어, 전류 클램프는 이 원리에 따라 작동하며, 이를 통해 전선 자체와 접촉하지 않고 도체의 전압을 측정합니다. 선형 홀 센서는 자기장 밀도를 측정하는 장치에도 사용됩니다. 이러한 장치는 전도성 요소와 직접 접촉할 필요가 없기 때문에 사용하기에 안전합니다.

아날로그 소자 사용 예

아래 그림은 전류 강도를 측정하고 홀 효과의 원리에 따라 작동하는 센서의 간단한 회로를 보여줍니다.

A - 지휘자; B - 오픈 마그네틱 링; С - 아날로그 홀 센서; D - 신호 증폭기

이러한 전류 센서는 매우 간단하게 작동합니다. 도체에 전류가 가해지면 주위에 자기장이 생성됩니다. 센서는 이 필드의 극성과 밀도를 캡처합니다. 또한이 값에 해당하는 전압이 센서에 형성되어 증폭기에 공급 된 다음 표시기에 공급됩니다.

디지털 홀 센서

아날로그 장치는 자기장의 강도에 따라 트리거됩니다. 높을수록 센서에 더 많은 전압이 가해집니다. 다양한 제어 장치에 전자 장치가 도입된 이후 홀 센서는 논리적 요소를 획득했습니다.

디지털 홀 센서 요소

장치는 자기장의 존재를 감지하거나 감지하지 못합니다. 첫 번째 경우에는 논리 장치가 되고 신호는 액추에이터 또는 제어 장치로 전송됩니다. 두 번째 경우(크지만 한계 임계값, 자기장에 도달하지 않는 경우에도)에서 장치는 논리적 XNUMX이라고 하는 아무 것도 기록하지 않습니다.

차례로, 디지털 장치는 단극 및 양극 유형입니다. 그들의 차이점이 무엇인지 간단히 살펴 보겠습니다.

단극

단극 변형의 경우 한 극성의 자기장이 나타날 때 트리거됩니다. 반대 극성의 자석을 센서에 가져오면 장치가 전혀 반응하지 않습니다. 장치의 비활성화는 자기장의 강도가 감소하거나 완전히 사라질 때 발생합니다.

필요한 측정 단위는 자기장의 강도가 최대인 순간에 장치에서 발행됩니다. 이 임계값에 도달할 때까지 장치는 0 값을 표시합니다. 자기장 유도가 작으면 장치가 이를 수정할 수 없으므로 XNUMX 값을 표시합니다. 장치의 측정 정확도에 영향을 미치는 또 다른 요소는 자기장으로부터의 거리입니다.

양극성

바이폴라 변형의 경우 전자석이 특정 극을 생성하면 소자가 활성화되고 반대 극이 인가되면 비활성화된다. 센서가 켜져 있는 상태에서 자석을 제거하면 장치가 꺼지지 않습니다.

자동차 점화 시스템에서 HH 지정

홀 센서는 비접촉 점화 시스템에 사용됩니다. 그들에서이 요소는 차단기 슬라이더 대신 설치되어 점화 코일의 XNUMX 차 권선을 끕니다. 아래 그림은 VAZ 제품군의 자동차에 사용되는 홀 센서의 예를 보여줍니다.

A - 홀 센서; B - 영구 자석; 자석의 자유로운 효과를 덮는 판으로

보다 현대적인 점화 시스템에서 홀 센서는 크랭크 샤프트의 위치를 ​​결정하는 데만 사용됩니다. 이러한 센서를 크랭크축 위치 센서라고 합니다. 작동 원리는 기존 홀 센서와 동일합니다.

XNUMX차 권선의 차단 및 고전압 펄스의 분배에 대해서만 이미 엔진의 특성에 맞게 프로그래밍된 전자 제어 장치의 책임입니다. ECU는 점화 타이밍을 변경하여 전원 장치의 다양한 작동 모드에 적응할 수 있습니다(구 모델의 접촉 및 비접촉 시스템에서는 이 기능이 진공 조절기에 할당됨).

홀 센서로 점화

이전 모델의 비접촉식 점화 시스템(이러한 자동차의 온보드 시스템에는 전자 제어 장치가 장착되어 있지 않음)에서 센서는 다음 순서로 작동합니다.

1. 분배기 샤프트가 회전합니다(캠 샤프트에 연결됨).
2. 샤프트에 고정된 플레이트는 홀 센서와 자석 사이에 있습니다.
3. 플레이트에는 슬롯이 있습니다.
4. 플레이트가 회전하여 자석 사이에 자유 공간이 형성되면 자기장의 영향으로 센서에 전압이 발생합니다.
5. 출력 전압은 스위치에 공급되어 점화 코일의 권선 간에 스위칭을 제공합니다.
6. XNUMX차 권선이 꺼지면 XNUMX차 권선에서 고전압 펄스가 생성되어 분배기(분배기)로 들어가 특정 점화 플러그로 갑니다.

간단한 작동 방식에도 불구하고 비접촉 점화 시스템은 각 양초에 적절한 시간에 불꽃이 나타나도록 완벽하게 조정되어야 합니다. 그렇지 않으면 모터가 불안정하게 작동하거나 전혀 시작되지 않습니다.

자동차 홀 센서의 장점

특히 미세 조정이 필요한 시스템에서 전자 요소의 도입으로 엔지니어는 기계적으로 제어되는 시스템에 비해 시스템을 더 안정적으로 만들 수 있습니다. 비접촉식 점화 시스템이 그 예입니다.

홀 효과 센서에는 몇 가지 중요한 장점이 있습니다.

1. 컴팩트합니다.
2. 자동차의 모든 부분에 절대적으로 설치할 수 있으며 경우에 따라 메커니즘 자체에 직접 설치할 수도 있습니다(예: 유통업체).
3. 예를 들어 접점 점화 시스템 차단기와 같이 접점이 타지 않도록 기계적 요소가 없습니다.
4. 전자 펄스는 샤프트의 회전 속도에 관계없이 자기장의 변화에 ​​훨씬 더 효과적으로 반응합니다.
5. 신뢰성 외에도이 장치는 모터의 다양한 작동 모드에서 안정적인 전기 신호를 제공합니다.

그러나 이 장치에는 다음과 같은 중요한 단점도 있습니다.

• 모든 전자기 장치의 가장 큰 적은 간섭입니다. 어떤 엔진에도 많이 있습니다.
• 기존의 전자기 센서와 비교할 때 이 장치는 훨씬 더 비쌉니다.
• 그 성능은 전기 회로의 유형에 영향을 받습니다.

홀 센서 애플리케이션

우리가 말했듯이 홀 원리 장치는 자동차에만 사용되는 것이 아닙니다. 다음은 홀 효과 센서가 가능하거나 필요한 산업 중 일부입니다.

선형 센서 애플리케이션

선형 유형 센서는 다음 위치에서 찾을 수 있습니다.

• 비접촉 방식으로 전류 강도를 결정하는 장치;
• 타코미터;
• 진동 레벨 센서;
• 강자성 센서;
• 회전 각도를 결정하는 센서;
• 비접촉 전위차계;
• DC 브러시리스 모터;
• 작동 물질 유량 센서;
• 작동 메커니즘의 위치를 ​​결정하는 감지기.

디지털 센서의 응용

디지털 모델의 경우 다음에서 사용됩니다.

• 회전 주파수를 결정하는 센서;
• 동기화 장치;
• 자동차의 점화 시스템 센서;
• 작동 메커니즘 요소의 위치 센서;
• 펄스 카운터;
• 밸브의 위치를 ​​결정하는 센서;
• 도어 잠금 장치;
• 작업 물질 소비 미터;
• 근접 센서;
• 비접촉 릴레이;
• 일부 프린터 모델에서는 용지의 존재 또는 위치를 감지하는 센서로 사용됩니다.

어떤 오작동이있을 수 있습니까?

다음은 메인 홀 센서 오작동 및 시각적 증상에 대한 표입니다.

부조:	어떻게 나타나나요?
센서는 크랭크 샤프트가 전체 사이클을 거치는 것보다 더 자주 트리거됩니다.	연료 소비 증가 (연료와 같은 다른 시스템이 제대로 작동하는 동안)
장치는 매번 트리거되거나 주기적으로 완전히 꺼집니다.	자동차가 움직이는 동안 엔진이 멈출 수 있고 자동차가 떨리고 엔진 출력이 떨어지며 60km / h보다 빠르게 자동차를 가속하는 것은 불가능합니다.
홀 센서 오작동	최신 세대의 일부 외국 자동차에서는 기어 레버가 차단됩니다.
크랭크 축 위치 센서가 고장났습니다.	모터를 시작할 수 없습니다
홀 센서가 주요 요소 인 전기 시스템의 오류	대시 보드에서 특정 장치 (예 : 유휴 속도의 엔진)의자가 진단 시스템의 오류 표시등이 켜지지 만 엔진이 속도를 올리면 사라집니다.

센서 자체는 수리가 가능하지만 고장난 것처럼 느껴지는 경우가 많습니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

• 센서의 먼지;
• 단선 (하나 이상);
• 접촉부에 습기가 있습니다.
• 단락 (수분 또는 절연 손상으로 인해 신호선이 접지로 단락 됨)
• 케이블 절연 또는 스크린 위반;
• 센서가 올바르게 연결되지 않았습니다 (극성이 반전 됨).
• 고전압 전선 문제;
• 자동 제어 장치 위반;
• 센서 요소와 제어 부품 사이의 거리가 잘못 설정되었습니다.

센서 확인

센서에 결함이 있는지 확인하려면 교체하기 전에 검사를 수행해야합니다. 문제가 실제로 센서에 있는지 여부와 상관없이 문제를 진단하는 가장 쉬운 방법은 오실로스코프에서 진단을 실행하는 것입니다. 이 장치는 오작동을 감지 할뿐만 아니라 장치의 임박한 고장을 나타냅니다.

모든 운전자가 이러한 절차를 수행 할 기회가있는 것은 아니기 때문에 센서를 진단하는 더 저렴한 방법이 있습니다.

멀티 미터로 진단

먼저 멀티 미터가 DC 전류 측정 모드 (20V 용 스위치)로 설정됩니다. 절차는 다음 순서로 수행됩니다.

• 외장 와이어가 분배기에서 분리됩니다. 진단 결과 실수로 차를 시동하지 않도록 질량에 연결됩니다.
• 점화가 활성화되었습니다 (키가 끝까지 돌렸지 만 엔진을 시동하지 마십시오).
• 커넥터가 분배기에서 제거됩니다.
• 멀티 미터의 음의 접점은 자동차 (본체)의 질량에 연결됩니다.
• 센서 커넥터에는 11,37 개의 핀이 있습니다. 멀티 미터의 양극 접점은 각각 개별적으로 연결됩니다. 첫 번째 접점은 12V (또는 최대 12V)의 값을 표시해야하며 두 번째 접점도 0V 영역에 표시되어야하며 세 번째 접점은 XNUMX이어야합니다.

다음으로 센서가 작동 중인지 확인합니다. 이렇게하려면 다음을 수행해야합니다.

• 와이어 입구 측면에서 금속 핀 (예 : 작은 못)이 커넥터에 삽입되어 서로 닿지 않습니다. 하나는 중앙 접점에 삽입되고 다른 하나는 음극 와이어 (일반적으로 흰색)에 삽입됩니다.
• 커넥터는 센서 위로 미끄러집니다.
• 점화가 켜집니다 (하지만 엔진을 시동하지 않습니다).
• 테스터의 마이너스 접점을 마이너스 (흰색 와이어)에 고정하고 플러스 접점을 중앙 핀에 고정합니다. 작동 센서는 약 11,2V의 판독 값을 제공합니다.
• 이제 조수는 스타터로 크랭크 샤프트를 여러 번 크랭크해야합니다. 멀티 미터 판독 값이 변동됩니다. 최소값과 최대 값을 기록하십시오. 하단 바는 0,4V를 초과하지 않아야하며 상단 바는 9V 아래로 떨어지지 않아야합니다. 이 경우 센서는 서비스 가능한 것으로 간주 될 수 있습니다.

저항 테스트

저항을 측정하려면 저항 (1kΩ), 다이오드 램프 및 전선이 필요합니다. 저항은 전구의 다리에 납땜되고 와이어가 연결됩니다. 두 번째 와이어는 전구의 두 번째 다리에 고정됩니다.

검사는 다음 순서로 수행됩니다.

• 분배기 덮개를 제거하고 분배기 자체의 블록과 접점을 분리하십시오.
• 테스터는 단자 1과 3에 연결되어 있습니다. 점화를 활성화하면 디스플레이에 10-12V 범위의 값이 표시되어야합니다.
• 같은 방식으로 저항이있는 전구가 분배기에 연결됩니다. 극성이 정확하면 컨트롤이 켜집니다.
• 그 후 세 번째 단자의 전선이 두 번째 단자에 연결됩니다. 그런 다음 조수가 스타터의 도움으로 모터를 돌립니다.
• 깜박이는 표시등은 작동하는 센서를 나타냅니다. 그렇지 않으면 교체해야합니다.

시뮬레이션 된 홀 컨트롤러 생성

이 방법을 사용하면 스파크가없는 상태에서 홀 센서를 진단 할 수 있습니다. 접점이있는 스트립은 분배기에서 분리됩니다. 점화가 활성화됩니다. 작은 와이어는 센서의 출력 접점을 서로 연결합니다. 이것은 임펄스를 생성 한 일종의 홀 센서 시뮬레이터입니다. 동시에 중앙 케이블에 스파크가 발생하면 센서가 고장난 것이므로 교체해야합니다.

문제 해결

자신의 손으로 홀 센서를 수리하려면 먼저 소위 논리 구성 요소를 구입해야합니다. 센서의 모델 및 유형에 따라 선택할 수 있습니다.

수리 자체는 다음과 같이 수행됩니다.

• 드릴로 몸체 중앙에 구멍이 생깁니다.
• 사무용 칼을 사용하여 이전 구성 요소의 전선을 절단 한 후 회로에 연결할 새로운 전선을 위해 홈을 만듭니다.
• 새 구성 요소가 하우징에 삽입되고 이전 핀에 연결됩니다. 하나의 접점에 저항이있는 제어 다이오드 램프를 사용하여 연결의 정확성을 확인할 수 있습니다. 자석의 영향이 없으면 빛이 꺼져 야합니다. 이것이 발생하지 않으면 극성을 변경해야합니다.
• 새 접점은 장치 블록에 납땜해야합니다.
• 작업이 올바르게 수행되었는지 확인하려면 위의 방법을 사용하여 새 센서를 진단해야합니다.
• 마지막으로 하우징을 밀봉해야합니다. 이렇게하려면 장치가 종종 고온에 노출되기 때문에 내열성 접착제를 사용하는 것이 좋습니다.
• 컨트롤러는 역순으로 조립됩니다.

센서를 손으로 교체하는 방법은 무엇입니까?

모든 자동차 애호가가 수동으로 센서를 수리 할 시간이있는 것은 아닙니다. 그들이 새 것을 구입하여 이전 대신 설치하는 것이 더 쉽습니다. 이 절차는 다음과 같이 수행됩니다.

• 우선 배터리에서 단자를 제거해야합니다.
• 분배기가 제거되고 전선이있는 블록이 분리됩니다.
• 분배기의 덮개가 제거됩니다.
• 장치를 완전히 분해하기 전에 밸브 자체의 위치를 ​​기억하는 것이 중요합니다. 타이밍 표시와 크랭크 샤프트를 결합해야합니다.
• 분배기 샤프트가 제거됩니다.
• 홀 센서 자체가 분리되었습니다.
• 이전 센서 대신 새 센서가 설치됩니다.
• 블록은 역순으로 조립됩니다.

최신 센서는 수명이 길기 때문에 빈번한 장치 교체가 필요하지 않습니다. 점화 시스템을 정비 할 때이 추적 장치에도주의를 기울여야합니다.

관련 동영상

결론적으로 자동차의 홀 센서 작동 원리와 장치에 대한 자세한 개요는 다음과 같습니다.

홀 센서란? 작동 방식 및 배열 방식

질의 응답 :

홀 센서란? 자기장의 유무에 따라 반응하는 장치입니다. 광 센서는 광전지에 대한 광선의 충격에 반응하는 유사한 작동 원리를 가지고 있습니다.

홀 센서는 어디에 사용됩니까? 자동차에서 이 센서는 바퀴나 특정 샤프트의 속도를 감지하는 데 사용됩니다. 또한이 센서는 다른 시스템의 동기화를 위해 특정 샤프트의 위치를 ​​결정하는 것이 중요한 시스템에 설치됩니다. 이것의 예는 크랭크샤프트와 캠샤프트 센서입니다.

홀센서는 어떻게 확인하나요? 센서를 확인하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 예를 들어, 점화 시스템에 전원이 공급되고 스파크 플러그가 스파크를 방출하지 않는 경우 비접촉 분배기가 있는 기계에서 분배기 덮개가 제거되고 플러그 블록이 제거됩니다. 그런 다음 자동차의 시동을 켜고 접점 2와 3을 닫습니다.고압 전선은 접지 근처에 유지해야합니다. 이때 불꽃이 나타나야 합니다. 불꽃이 있지만 센서가 연결되었을 때 불꽃이 없으면 교체해야 합니다. 두 번째 방법은 센서의 출력 전압을 측정하는 것입니다. 양호한 상태에서 이 표시기는 0.4~11V 범위에 있어야 합니다. 세 번째 방법은 기존 센서 대신 알려진 작동 아날로그를 넣는 것입니다. 시스템이 작동하면 문제는 센서에 있는 것입니다.