Схема подключения датчика холла к тахометру

Обновлено: 18.05.2024

Датчики являются важной частью многих радиоэлектронных проектов. Они способны преобразовывать данные об окружающей среде в цифровые данные, которые затем могут быть обработаны с помощью электронных схем. Существует много различных датчиков, существенно отличающихся по принципу действия. В этой статье мы рассмотрим подключение датчика Холла к плате Arduino. Этот датчик способен обнаруживать присутствие магнита и определять его полюс.

Вы можете спросить для чего нужно обнаруживать присутствие магнита. На самом деле существует очень много разнообразных устройств, в которых применяются датчики Холла: в измерителях скорости транспортных средств или любых вращающихся механизмов, в бесщёточных электродвигателях постоянного тока для определения позиции ротора и переключения в соответствии с этим катушки статора и т.д. Число применений датчика Холла очень велико. На нашем сайте вы можете посмотреть следующие проекты, в которых был использован датчик Холла:

В данном проекте мы будем использовать прерывания для обнаружения магнита вблизи датчика Холла и на основании этого зажигать светодиод. Подход с использованием прерываний при работе с датчиком Холла является наиболее часто используемым в схемах с микроконтроллерами потому что в большинстве применений датчиков Холла требуется считывание данных незамедлительно и с высокой скоростью.

Необходимые компоненты

Плата Arduino (любой версии) (купить на AliExpress).
Датчик Холла (любой, но только цифровой) (купить на AliExpress).
Резистор 1 кОм (купить на AliExpress).
Резистор 10 кОм (купить на AliExpress).
Светодиод (купить на AliExpress).
Соединительные провода.

Что такое эффект Холла

Эффект Холла можно рассмотреть с точки зрения движения зарядов (заряженных частиц) в магнитном поле. Чтобы понять на практике как это происходит подсоединим батарею к проводнику как показано на рисунке ниже. Электрический ток (i) в этом случае начнет протекать по проводнику от положительного контакта батареи к ее отрицательному контакту.

Но поток электронов (e-) в этом случае будет направлен в противоположном направлении, то есть от отрицательного контакта батареи к ее положительному контакту. В этот момент времени если мы измерим напряжение (разность потенциалов) на концах проводника (поперек его) как показано на рисунке ниже, то оно будет равно нулю.

Теперь создадим магнитное поле над проводником как показано на следующем рисунке.

Работа схемы

Схема устройства представлена на следующем рисунке.

Как вы можете видеть, схема очень проста. Но, к сожалению начинающие радиолюбители иногда путают расположение контактов (распиновку) датчика Холла. Поместите датчик Холла перед собой таким образом, чтобы вы смотрели на ту его сторону, на которой есть буквы, тогда первый контакт слева будет Vcc (напряжение постоянного тока), затем будет контакт земли и затем сигнальный контакт.

Поскольку, как мы уже говорили, мы будем использовать прерывания при работе с датчиком Холла, поэтому в нашей схеме его сигнальный контакт подключен к контакту 2 платы Arduino, который может быть использован в качестве входа для внешнего прерывания INT0. Светодиод подключен к контакту 3 и будет зажигаться всякий раз при обнаружении датчиком Холла магнита. Собранное устройство на макетной плате будет выглядеть примерно следующим образом.

Объяснение программы для Arduino

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы рассмотрим его наиболее важные фрагменты.

Мы задействуем в плате Arduino один контакт для ввода данных (к нему подключен датчик Холла) и один для вывода данных (к нему подключен светодиод). На контакте, к которому подключен датчик Холла, мы будем использовать прерывание. Поэтому внутри функции setup нам необходимо инициализировать эти контакты и сконфигурировать контакт 2 таким образом, чтобы на нем можно было использовать прерывания.

Тахометр

Тахометр - устройство, предназначенное для измерения частоты вращения моторов, валов, а также других механизмов. Устройство, устанавливаемое на приборную панель, используется уже более ста лет.

Тахометр — это устройство для измерения частоты вращения двигателей, валов, др. механизмов. В транспортной технике тахометр используется уже более ста лет. Как правило, его устанавливают на приборную панель. Устройство индицирует частоту вращения двигателя внутреннего сгорания во время его работы. В современных автомобилях, оснащенных электронными системами управления двигателей, он устанавливается не всегда. Однако показания тахометра позволяют выбрать наиболее подходящий режим движения. В некоторых случаях это позволяет сэкономить топливо либо, наоборот, перейти к более агрессивному стилю езды. Поэтому опытные автолюбители, профессиональные водители часто самостоятельно устанавливают приборные панели с тахометрами.

Рассмотрим, каким образом произвести самостоятельное подключение тахометра.

Тахометр

Принцип действия тахометра

В настоящее время различают тахометры:

Механические. К механическому тахометру информация о частоте вращения двигателя поступает с помощью вращающегося тросика, механически связанного с коленчатым валом двигателя. Сейчас такие устройства в автомобилях уже практически не применяются;
Электромеханические. Принцип действия электромеханических тахометров основан на преобразовании электрических импульсов с датчиков, установленных на двигателе либо с других электронных устройств. Эти сигналы преобразуются в магнитные импульсы, отклоняющие стрелку измерительного устройства подобно стрелочному вольтметру;
Цифровые. Цифровые тахометры применяют в составе современных компьютеризированных панелей и управляются программно-техническими средствами. Самостоятельная установка тахометра такого типа практически невозможна.

Способы включения тахометра

Информацию о частоте вращения двигателя внутреннего сгорания можно считать с:

генератора;
датчика частоты вращения коленчатого вала;
датчика частоты вращения распределительного вала;
импульса управления катушкой зажигания.

Генераторы некоторых автомобилей (например, Volkswagen T4) имеют дополнительный вывод переменного напряжения, частота которого зависит от частоты вращения двигателя. В этих машинах сигнал на тахометр подается из этой точки.

Нерационально менять генератор только для установки тахометра.

Схема подключения тахометра

Датчики частоты вращения коленчатого и распределительного вала работают на электромагнитном принципе. На более ранних автомобилях устанавливались датчики, использующие эффект Холла. В любом случае электрический импульс, вырабатываемый этими устройствами, имеет амплитуду не более 5В, их внутреннее сопротивление не менее 200 Ом. Для того чтобы осуществить подключение тахометра к этим датчикам, необходим дополнительный усилитель. Эффективнее всего использовать более мощный импульс, приходящий к катушке зажигания.

Система зажигания бензиновых двигателей

Управление процессами зажигания двигателей может быть организовано несколькими методами:

Трамблерный с одной катушкой зажигания;
Бестрамблерный со сдвоенной (тройной, четверной в зависимости от количества цилиндров, деленных на 2) катушкой зажигания;
Индивидуальный (на каждую свечу зажигания).

Во всех случаях на катушку поступает мощный импульс амплитудой 12В с прерывателя (для автомобилей до 90-х годов), транзисторного коммутатора или непосредственно с блока управления двигателя. Именно из этой точки и следует брать сигнал на тахометр.

Техническое решение

Следующей, более сложной задачей является электрическое соединение узлов. В качестве проводника следует взять многожильный медный провод сечением не менее 2 кв.мм. с полихлорвиниловой изоляцией.

Точки соединений провода к катушке зажигания зачищают, производят механическую скрутку, пропаивают и тщательно изолируют. Укладывают провод вдоль любых электрических жгутов, используя пластмассовые хомутки, в сторону перегородки отсека двигателя возле приборной панели. Ввести проводник внутрь пассажирского отсека можно рядом с любым жгутом электрических соединений. Для этого проще воспользоваться упругой струной. Наконец, соединяют проводник с сигнальным выводом тахометра. В некоторых автомобилях, предусматривающих модификации с тахометром и без него, можно просто поменять приборную панель, найти штатный проводник и подключить его к катушке зажигания.

Испытание, регулировка тахометра

Если автомобиль оборудован бестрамблерной или индивидуальной системой зажигания, подключение тахометра можно произвести к любой катушке. В этом случае показания скорости вращения двигателя (количество оборотов в минуту) будут неадекватными, так как на трамбленое зажигание импульс подается каждый такт, индивидуальное – в четыре раза реже. Однако можно градуировать измерительную шкалу по-новому.

На первом этапе испытаний заводят двигатель, проверяют работоспособность системы (отклонение стрелки на холостых оборотах). Как правило, частота оборотов в этом режиме находится в пределах 800 – 1000 об/мин.

Далее регулируют уровень показаний. Если стрелка тахометра отклоняется незначительно, можно между сигнальным проводом и массой автомобиля включить дополнительный конденсатор емкостью около 1 мкФ. Наоборот, если стрелка зашкаливает, в разрыв сигнальной цепи включить переменное сопротивление около 1 кОм и масштабировать сигнал.

Следующий этап – ходовые испытания. На заведенном двигателе достигают предельных оборотов. Стрелка тахометра не должна выходить в красную зону. В противном случае регулировку осуществляют вновь. Перед началом эксплуатации еще раз проверяют надежность соединений и изоляции. И помните, дополнительное оборудование – новые проблемы.

Тахометр автомобиля является важным элементом контроля технических параметров. В статье дано описание — как подключить тахометр на ВАЗ-2109 с карбюраторным двигателем.

Также будут рассмотрены неисправности этого устройства, способы их устранения, схема подключения в электрическую цепь автомобиля.

Назначение

Тахометр служит для визуального контроля количества оборотов силового агрегата, как на холостом ходу, так и во время движения при разных скоростных диапазонах. Водителю удобно контролировать количество оборотов при переключении механической коробки передач, если играет музыка или поврежден глушитель. Кроме контроля оборотов, при помощи тахометра очень легко настроить карбюратор машины. Автолюбителю достаточно настроить карбюратор на положение тахометра в пределах 800 оборотов в минуту.

Принцип работы

Работает система по следующему принципу:

Катушка зажигания получает электрическое напряжение и выравнивает его, преобразуя напряжение величиной до 35 тысяч вольт.
Трамблер автомобиля преобразует напряжение в импульсный ток за счет контактного способа подачи напряжения.
Эти сигналы подаются на импульсный контакт тахометра.
В задней части устройства находится катушка индуктивности, которая в зависимости от величины напряжения импульсного тока, создает магнитное поле. Создаваемое магнитное поле и отклоняет стрелку прибора за счет движения самой катушки.

На карбюраторных автомобилях трамблером создается ровно 2 электрических импульса за полный оборот коленчатого вала на силовых агрегатах с 4 поршнями. Это стоит учитывать, так как установка прибора с 6 цилиндрового автомобиля внесет большой процент погрешности в измерение количества оборотов.

Система очень простая и является аналоговой. На ее работу не оказывают влияния различные датчики или сторонние компоненты цепи. Но и эта система не лишена своих изъянов. Далее будут описаны основные неисправности тахометра ВАЗ-2109.

Неисправности

Основная неисправность, которой подвержен тахометр ВАЗ-2109, это нарушение в электрической цепи питания. Симптомом поломки часто является скачущая стрелка прибора. Причины неисправности следующие:

Наличие короткого замыкания в цепи катушки зажигания.
Неправильное распределение искры коммутатором.
Пробой изоляции или обрыв центрального провода.
Недостаточный заряд аккумулятора.

Все эти неисправности требуют проверки для устранения проблем в работе тахометра.

Проверка

Проверка системы подсчета оборотов должна выполняться поочередно. Начинать ее лучше с проверки катушки зажигания, именно она отвечает за работу этого устройства в первую очередь.

Катушка

Данный элемент является катушкой индуктивности. Ее задача преобразовать электрическое напряжение в импульс определенной величины и значения. На элементе 2 контакта.

Для проверки катушки понадобится мультиметр. Проверка проводится следующим образом:

При наличии более низких данных, устройство можно признать неисправным. Далее проверяется вторичная обмотка.

Любые отклонения считаются неисправностью. Далее проверяется наличие короткого замыкания:

Проверка напряжения

Напряжение играет большую роль для системы зажигания. Для проверки стоит завести двигатель. Далее необходимо:

Трамблер

Также важный элемент. От него тахометр и получает электрические импульсы. Контакторы могут быль электронными и механическими. Проверка механического устройства сводится к чистке самого контакта и установке зазора между прерывателем. При прокручивании стартера на контактах должна возникнуть искра.

Электронный контактор — это датчик Холла. Во время вращения хвостовика, образуются электрические импульсы. Проверить устройство очень просто:

Датчик должен выдавать напряжение от 4 до 15 вольт, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Конденсатор

Этот элемент отвечает за выравнивание напряжения в цепи. Проверить его просто. Достаточно включить контрольную лампочку в цепь между конденсатором и катушкой зажигания.

При включенном зажигании, лампочка не должна загореться. Если это произошло, то конденсатор придется заменить.

Провода

Провода, которые распределяют искру на свечи, также часто являются причиной коротких замыканий. Их можно проверить тестером. Но проблема в том, что таким образом проверяется только целостность жил провода.

На пробитие с корпусом проверку можно провести следующим образом:

Завести силовой агрегат.
Немного приоткрыть капот автомобиля.
В приглушенном свете очень легко увидеть искру, которая пробивает изоляцию проводов на корпус.

Все неисправные провода нужно заменить.

Предохранитель

Их необходимо проверить на целостность внутренней перемычки. Это можно сделать визуально, или используя тестер в режиме прозвонки. Предохранители имеют номинал 10 ампер. Замену нужно проводить строго на точный аналог.

Тахометр

Далее будет описана схема подключения тахометра на ВАЗ-2109 с карбюраторной системой впрыска топлива.

Подключение

Подключение тахометра автомобиля ВАЗ-2109 можно провести в независимости от модели этой машины. Подключение будет выполнено идентично для автомобиля с высокой и низкой панелью. Процесс подключения следующий:

Лучше подобрать 3 провода разных цветов, так проще будет подключать их концы под капотом.

В подкапотном пространстве подключение проводится следующим образом:

Если подключение прибора проводилось для автомобиля с низкой панелью, то нужно установить тахометр в любом удобном месте. Для таких автомобилей можно установить устройство подсчета оборотов двигателя электронного и механического типа. Перед покупкой, нужно убедиться, что тахометр подойдет для работы с 4 цилиндровым силовым агрегатом. Электронное устройство нужно подбирать простого типа, которое не предназначено для взаимодействия с бортовым компьютером, так как на данной модели авто его просто нет.

Заключение

Нет ничего сложного в самостоятельном подключении тахометра в цепь автомобиля ВАЗ-2109 карбюраторного типа. Главное четко следовать инструкции. Многие автолюбители, подключают это устройства в цепь с генератором. Делать этого нельзя. Такая схема подключения свойственна для дизельных агрегатов. На работу тахометра, при таком подключении, будет влиять способность генератора выдавать заряд и величина натяжения ремня. При пробое диодного моста тахометр моментально выйдет из строя.

Схема датчиков холла

В автомобильных системах существует большое количество устройств, несущих массу пользы. К их числу относится датчик Холла (ДХ), контролирующий искрообразование в системе зажигания и применяющийся в других автосистемах. Попробуем разобрать, как этот преобразователь импульса подключается к коммутатору.

ДХ и их функция

ДХ порой называют шпионами, и это в корне верно. Они предоставляют самую важную информацию о том или ином процессе, а на основе ее принимаются решения о том либо ином действии.

Данные, собираемые ДХ, передаются не водителю на приборную панель, как было в одно время, а непосредственно на коммутатор в БСЗ (бесконтактная система зажигания).

Схема коммутатор+датчик холла

Все автодатчики классифицируются по определяющему параметру. ДХ в автомобильных системах немало, в их число входит датчик массового расхода горючего, регулятор положения валов и т. д.

О принципе действия ДХ было написано очень много и подробно. Останавливаться на этом мы не будем, а лишь напомним читателям, что гальваномагнитное явление или эффект Холла было открыто в конце позапрошлого века. Зато сегодня на основе этого прибора взлетают в космос ракеты, поднимается ввысь самолет, безупречно работает система зажигания автомобиля и т. д.

Коммутатор: обзор БСЗ

Если с ДХ все понятно, то какие же функции выполняет коммутатор? Этот прибор представляет собой электрокомпонент, обеспечивающий работу БСЗ. Для лучшего понимания функций коммутатора, рекомендуется подробнее рассмотреть БСЗ и ее схему.

Коммутатор и распределитель

Как известно, в автомобилях принято внедрять 3 системы зажигания – контактная, бесконтактная и микропроцессорная. В первой из них – КСЗ, применяется транзистор, система считается уже устаревшей, и встречается редко.

Транзисторы имеются и в БСЗ, но функционируют они по другой схеме. Несмотря на то, что БСЗ тоже имеет немало минусов, по сравнению с КСЗ она смотрится гораздо надежнее.

МСЗ (микропроцессорная) же по сравнению с БСЗ имеет немало плюсов, так как позволяет контролировать практически все параметры автомотора. А в БСЗ этого делать не получается, да и в инжекторных ДВС система без контактов выглядит несколько блекло.

Схема зажигания и датчик холла

Одним из явных недостатков БСЗ является несоответствие с новыми, более требовательными мерами по поддержке ЭКО. А вот МСЗ позволяет уменьшать количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ.

Среди основных элементов БСЗ выделяются свечи. Они устанавливаются в ГБЦ, и служат для воспламенения горючей смеси. Однако лишь с помощью свечей мотор функционировать не сможет. Тут нужен контроль положения коленвала, что позволит определить расположение поршней в цилиндрах.

На помощь приходит ДХ, функционирующий на известном эффекте. Размещен он внутри трамблера, выдает импульс, поступающий непосредственно на коммутатор.

Основы функционирования коммутатора

Рассмотрим функционирование коммутатора более подробно:

этот компонент системы зажигания служит для усиления импульса до 12 В и последующей передачи в катушку;
коммутатор в принципе – лишь простой усилитель, который аналогичен сборке на полевых транзисторах;
в виде импульса, дающего толчок к действию, коммутатор БСЗ использует сигнал с ДХ;
в коммутаторе происходит усиление напряжения, а также его последующая подача на катушку зажигания.

Что касается самой схемы коммутатора, то она достаточно проста. С другой стороны, самостоятельное изготовление схемы в некоторых радиоклубах приветствуется, хотя найти ее в готовом виде намного проще.

Главное – это суметь обеспечить правильную установку коммутатора и подключение к ДХ, иначе функционирование устройства окажется неправильным.

Автомобильный коммутатор зажигания с выходами

Немаловажное значение для эффективной работы коммутатора имеют транзисторы. Их следует подбирать в соответствии с параметрами, используя надежную тестовую аппаратуру.

Интересный момент. Коммутатор автомобиля Ваз состоит из 1 основного компонента – контроллера. Предназначен он для внедрения в БСЗ, несложен и позволяет подключать тахометр, установленный в приборной панели автомашины.

Соединение (подключение)

Коммутатор позволяет самостоятельно подключать его, однако может понадобиться замена штатной проводки. Дело в том, что придется учитывать назначение всех выводов, расположенных на колодке коммутатора. Без этого будет невозможно провести качественное подключение, да и риска вывести его из стоя не будет.

1-й вывод коммутатора является выходом усиленного сигнала. Его следует подключить к катушке зажигания на плюсовой выход (второй контакт катушки, это минус).
2-й и 3-й выводы коммутатора соединены между собой и служат для подключения с массой.
4-й вывод служит для соединения с АКБ.
5-й вывод – служит для питания (на нем постоянно 12 В).
6-й вывод – удел датчик холла. Именно через него осуществляется подключение коммутатора с ДХ.

Проверка

Чтобы исключить порчу коммутатора и избежать нестабильной работы системы зажигания, рекомендуется проверять элемент. В данном случае, наиболее легким вариантом станет использование заведомо исправного узла. А если такого нет под рукой, то проверить коммутатор удастся простой лампочкой.

Вот, что надо сделать:

соединить лампу с минусом АКБ;
соединить другой вывод лампы с 1-м выходом коммутатора, откуда поступает усиленный импульс.

Устройство считается полностью исправным, если лампа загорается. В противном случае, коммутатор неисправен.

Дабы получить еще более точную информацию, рекомендуется применять уже приборы сложнее, чем лампочка. Например, осциллограф, мультиметр и т. д.

Еще один вариант проверки автомобильного коммутатора подразумевает наличие имитатора. Он функционирует полностью на осциллографическом методе. Для точной диагностики рабочести коммутатора, на вход имитатора подается импульс со скважностью 3 и частотой 33-100 Гц.

Принцип работы коммутатора

Такие параметры как раз соответствуют вращению коленвала 4-цилиндрового мотора, работающего на оборотах 500-1500 об/мин. Скважность импульсов имитатора должна изменяться, как только изменится частота вращения коленвала.

Имитатор – полностью контрольно-измерительное устройство, не способное заменить коммутатор в работе. Однако он эффективно проверит его работу.

Если все установлено правильно, коммутатор исправен, то остается лишь грамотно все отрегулировать, настроить систему. Одним из важнейших этапов настройки является выставление меток. Делается это по причине синхронной работы газораспределения и поршневой группы двигателя.

Особых сложностей при настройке системы, как правило, не возникает. Тем более, касается это отечественных машин, в которых схемы зажигания выполнены как мощно проще: трамблер выставляется лишь в одном фаворе, коммутатор дополнительным настройкам не подвергается.

Регулировка простой системы зажигания осуществляется так:

ДХ отключается от питания;
на его минус-вывод подается напряжение (плюс);
между плюсовым и с сигнальным выходами подключается индикатор (светодиод), одновременно с ним идет подключение сопротивления в 2 кОм;
плюс ДХ соединяется с кузовом автомобиля (массой);
основа распределителя вращается по часовой, медленно и не спеша.

Искомым моментом станет свечение диода. Тут надо перестать вращать трамблер, и зафиксировать его в нужном положении.

Признаками неисправного или неправильно установленного коммутатора являются следующие моменты:

Неисправный коммутатор неспособен посылать в катушку соответствующее напряжение, без которого двигатель не заводится.

Тестер для измерений

Существует ряд неисправностей, при которых на коммутатор не поступает импульс, но это уже проблемы датчика Холла.

Чтобы удостовериться в том, что причиной неисправности является вовсе не коммутатор, а ДХ, следует измерить напряжение на выходе датчика. Если последний исправен, то при проворачивании ключом маховика коленвала, вызывается резкое изменение на шкале прибора (в пределах 0,2 В-12 В).

Более подробно это выглядит так: если ДХ рабочий, то низкий порог его чувствительности не должен превышать значение в 4 В, а высокий порог – быть ниже 9 В.

Коммутатор дает много преимуществ в системе зажигания БСЗ. Он позволяет повысить мощность ДВС, уменьшить расход горючего, увеличить надежность функционирования ДВС. Но самое главное – это неусыпный контроль и своевременная настройка системы.

Читайте также: