Czujniki indukcyjne i hallotronowe

czujnik © Raven Media – Maciej Blum

Udostępnij:

Ważną informacją dla jednostki sterującej są aktualne obroty silnika. Znając je, komputer sterujący pracą silnika może odpowiednio wysterować zapłon i czasy otwarcia wtryskiwaczy. Aby odczytać parametry obrotów silnika i dokładne położenie wału korbowego, konieczne jest zastosowanie odpowiednich czujników.

Czujniki wału korbowego mają za zadanie odczytywać jego obroty oraz aktualną pozycję. Są zazwyczaj zamontowane w tylnej części silnika w okolicach koła zamachowego. Rozróżnia się dwa rodzaje czujników wału korbowego: czujnik indukcyjny i czujnik Halla (zwany też hallotronowym).W silnikach benzynowych oraz Diesla do określania obrotów silnika najczęściej stosuje się czujniki indukcyjne: dwuprzewodowe i trójprzewodowe. Trójstykowa wtyczka czujnika różni się od dwustykowej tym, że trzeci styk jest przeznaczony do ekranowania przewodów sygnałowych. Czujniki indukcyjne wykorzystują prawo indukcji elektromagnetycznej do tworzenia sygnału. Polega to na tym, że na wyjściu sygnałowym z czujnika przekazywane jest napięcie elektryczne proporcjonalne do szybkości zmian pola magnetycznego. Czujnik składa się z magnesu i cewki z rdzeniem ferromagnetycznym. Jeśli przed nim obraca się koło zębate wykonane z materiału ferromagnetycznego lub podobny wirnik, w cewce czujnika indukuje się napięcie o przebiegu sinusoidalnym.

WARTO WIEDZIEĆ
Przed pomiarem
Obroty i odległości są w pojazdach mierzone zazwyczaj za pomocą czujników indukcyjnych lub czujników Halla. Do przeprowadzenia poprawnej diagnozy czujników konieczna jest wiedza o typie kontrolowanego elementu. Jest to o tyle ważne, że czujnik Halla może zostać zniszczony na przykład przy pomiarze oporu omomierzem, a czujnik indukcyjny nie jest podatny na tego typu uszkodzenia. Ponadto oba te czujniki mają bardzo różne charakterystyki sygnałowe i ich prawidłowa diagnoza jest niemożliwa bez określenia typu czujnika.

Czujnik Halla

Czujnik hallotronowy w przeciwieństwie do indukcyjnego musi być zasilany, dlatego zawsze wyposażony jest w trzy przewody. W większości przypadków czujnik Halla, odpowiadający za odczyt prędkości obrotowej silnika, jest zabudowany w rozdzielaczu zapłonowym silników benzynowych. Przebiegająca przez czujnik Halla tarcza otwiera lub przymyka przepływ elektronów. Jest on  montowany na wale korbowym w miejscu, gdzie bywa umiejscowiony także czujnik indukcyjny. Na pierwszy rzut oka czujniki Halla i indukcyjne są praktycznie nie do rozróżnienia. Bez odpowiednich informacji technicznych jedynym sposobem identyfikacji rodzaju czujnika zamontowanego na wale korbowym jest odczytanie parametrów jego pracy za pomocą oscyloskopu. Czujnik Halla charakteryzuje się sygnałem o przebiegu prostokątnym, a czujnik indukcyjny – sinusoidalnym. Ponadto diagnostyka oscyloskopem pomaga w przypadku, gdy pokładowy system samodiagnozy nie potrafi rozpoznać, czy uszkodzeniu uległ przewód sygnałowy, czy sam czujnik. Stan ten można jednoznacznie określić za pomocą oscyloskopu.


TOP w kategorii




Określanie sygnałów

Czujnik Halla najczęściej pracuje pod napięciami zasilania i sygnałowym na poziomie 5 V. Czasami jest także zasilany napięciem 12 V. Prawidłowy oscylogram czujnika Halla obrazuje przebieg prostokątny, wolny od jakichkolwiek zakłóceń. Nowe rodzaje czujników Halla pracują na zasadzie różnicowej. Polega to na tym, że występują dwa elementy wzbudzające, które tworzą skoki napięcia pozwalające zoptymalizować sygnał. Między tymi dwoma elementami znajduje się magnes stały, który także działa na elementy hallotronowe czujnika.

WARTO WIEDZIEĆ
Efekt Halla
Zjawisko zostało odkryte w 1879 roku przez Edwina Halla i nazwane od jego nazwiska. To on udowodnił, że w przewodzie umieszczonym w polu magnetycznym elektrony zmieniają kierunek biegu pod wpływem tego pola. Ich bieg jest odginany prostopadle do kierunku przepływu prądu i pola magnetycznego. Powoduje to powstanie dodatkowego napięcia zwanego właśnie napięciem Halla. Ten efekt jest szczególnie silny w niektórych półprzewodnikach. Jest również wykorzystywany w technice produkcji czujników. Koło zębate z magnesami powoduje zmianę pola magnetycznego w czujniku. Ta jest wykrywana przez elektronikę sterującą i zamieniana na sygnał o charakterystyce prostokątnej. Napięcie sygnału jest o około 0,8 V niższe od napięcia zasilania. Czujniki Halla mają zazwyczaj 3 styki oznaczone następująco:
(+) – zasilanie, (0) – napięcie sygnałowe,
(-) – masa

Czujniki Halla znajdują się nie tylko w silniku. Mają one zastosowanie także jako czujniki pozycji siedzeń, położenia szyby zamykanej elektrycznie czy zwinięcia pasa bezpieczeństwa.

Szukanie usterki

Czujniki położenia wału korbowego mogą być narażone na zwarcia wewnętrzne, uszkodzenia przewodów, zwarcia zasilania i usterki mechaniczne. Uszkodzenia mechaniczne powodujące zmianę sygnału nie muszą występować w czujniku. Powodem ich pojawienia się może być uszkodzona tarcza przysłonowa. Zgubny wpływ na czujnik ma także zabrudzenie. W przypadku uszkodzenia czujnika Halla silnik zaczyna pracować w trybie awaryjnym lub przestaje pracować w ogóle. W takiej sytuacji zawsze w pamięci usterek zapisywany jest kod. Po jego odczytaniu możliwa jest identyfikacja uszkodzenia. Niezależnie od typu uszkodzenia należy także sprawdzić połączenia elektryczne, złączki, wtyczki i przewody. Korozja, zaśniedzenie lub przerwanie któregoś z nich może powodować takie same objawy. Szczególną uwagę należy zwrócić na silne zabrudzenia i korozję.

Czujnik położenia wału korbowego nie jest prosty do zdiagnozowania, jeśli nie zna się zasady jego działania. W przypadku czujników wyposażonych w trzy złącza we wtyczce praktycznie niemożliwe jest rozróżnienie czujnika indukcyjnego od hallotronowego. W tym przypadku pomocne mogą być dane producenta oraz katalog części zamiennych, w którym zazwyczaj znajdują się informacje o typie czujnika.

Ważne: dopóki nie znamy rodzaju czujnika, nie powinniśmy sprawdzać jego oporności omomierzem, ponieważ taka metoda pomiaru może doprowadzić do jego zniszczenia.

 

 

Ilustracja 3. Czujnik Halla podaje sygnał prostokątny, który może być zaokrąglony, gdy zęby koła wzbudzającego są uszkodzone lub mocno zanieczyszczone. © Archiwum „autoEXPERTA”

 

Ilustracja 3. Czujnik Halla podaje sygnał prostokątny, który może być zaokrąglony, gdy zęby koła wzbudzającego są uszkodzone lub mocno zanieczyszczone.

 

Ilustracja 4. Czujnik indukcyjny podaje sygnał zbliżony do sinusoidalnego. Jego amplituda się zmniejsza, gdy odsuwamy czujnik od koła wzbudzającego lub gdy czujnik zostanie zabrudzony. © Archiwum „autoEXPERTA”

 

Ilustracja 4. Czujnik indukcyjny podaje sygnał zbliżony do sinusoidalnego. Jego amplituda się zmniejsza, gdy odsuwamy czujnik od koła wzbudzającego lub gdy czujnik zostanie zabrudzony.

Jeśli wtyczka czujnika jest wyposażona w dwa złącza, to istnieje duże prawdopodobieństwo, że mamy do czynienia z czujnikiem indukcyjnym. W tym przypadku można bez obaw sprawdzić, czy nie ma on przebicia do masy pojazdu oraz jaki jest jego opór wewnętrzny. Jeśli utwierdziliśmy się w przekonaniu, że mamy do czynienia z czujnikiem indukcyjnym (katalog, dane producenta), to powinniśmy zmierzyć jego opór wewnętrzny. Wartością normalną jest oporność w zakresie od 200 do 1000 Ω (w zależności od położenia czujnika). Jeśli oporność jest równa 0, oznacza to, że czujnik ma zwarcie. W przypadku nieskończenie dużej oporności (zupełnego braku przejścia) mamy do czynienia z przerwanym przewodem. Sprawdzenie przebicia przewodu do masy pojazdu jest stosunkowo proste: wystarczy podłączyć omomierz do masy pojazdu i kolejno do każdego przewodu we wtyczce. Wartości oporu powinny oscylować w okolicach nieskończoności, ale bez jednoznacznego przejścia. W przypadku pomiaru sygnału za pomocą oscyloskopu – pracujący czujnik indukcyjny powinien wysyłać wyraźny i silny sygnał sinusoidalny. Zbyt mała amplituda mierzonego sygnału oznacza niewłaściwy montaż czujnika (zbyt duży odstęp od koła zębatego) lub jego zabrudzenie. 

Udostępnij:

Drukuj





Maciej Blum



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również