Czujnik Halla – co to jest i jak działa? Objawy usterki i rozwiązania

Czujniki Halla są wykorzystywane do pomiaru natężenia pola elektromagnetycznego. Badają sposób, w jaki energia elektryczna przepływa przez półprzewodnik. Efekt przynosi wiele korzyści i ma szerokie zastosowanie w motoryzacji. Gdzie można spotkać taki czujnik? I czy jest awaryjny?

Spis treści:

• Jak działa czujnik Halla?
• Na czym polega zastosowanie czujników Halla w samochodzie?
• Jakie są objawy usterki czujnika Halla w silniku?
• Jak sprawdzić czujnik Halla?
• Ile kosztuje naprawa awarii hallotronu?

W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że hallotron to nic innego, jak czujnik sensor lokalnego natężenia pola magnetycznego i elektrycznego. Jego nazwa nie jest przypadkowa. Wzięła się od nazwiska wynalazcy tego efektu, a więc Edwina Halla. To on bazując na wcześniejszych odkryciach Jamesa Clerka Maxwella, potwierdził eksperymentalnie fakt, że siła przesuwająca materiał przewodzący znajdujący się w polu magnetycznym, oddziałuje na przewodnik, a nie na prąd. Ta zasada działania okazała się niezwykle cenna.

Jak działa czujnik Halla?

Czujnik wykorzystuje efekt Halla i powstanie napięcia Halla. Po umieszczeniu półprzewodnika w polu magnetycznym i w sytuacji, w której pole jest skierowane poprzecznie do niego, pojawia się różnica potencjałów. Ładunki tworzone w ten sposób i odpychane siłą Lorenza, odpowiadają za powstanie napięcia w półprzewodniku.

Czujnik Halla wykorzystuje powyższy mechanizm w praktyce. Z technicznego punktu widzenia stanowi natomiast element wyposażony w przesłonę z oknami. Osłona w czasie pracy czujnika wiruje. W ten sposób przecina pole magnetyczne. Przepływ elektronów wywołany działaniem półprzewodników powoduje zmiany napięcia, które obserwuje się na elektrodach. To w tym momencie odbywają się pomiary.

W tym schemacie kluczowy jest sposób wykonania czujnika. Powstaje z materiałów o właściwościach półprzewodników. Mowa m.in. o antymonku indu czy tellurku rtęci.

Na czym polega zastosowanie czujników Halla w samochodzie?

Zastosowanie efektu Halla jest naprawdę szerokie. Jest używany do monitorowania pracy wielu podzespołów w twoim samochodzie. Praca sondy może bowiem zostać wykorzystana m.in. w:

• układzie zapłonowym. Był wykorzystywany do wyzwalania iskry zapłonowej w układzie bezstykowym. To od wielkości przesłony zależy kąt zwarcia zapłonu i tym samym to on decyduje o dostarczeniu iskry do cylindra. Od tego mechanizmu producenci jednak odchodzą.
• mechanizmach sterujących pracą silnika. To jego sygnał odgrywa rolę czujnika położenia i prędkości obrotowej wału korbowego oraz wału rozrządu. Dzięki temu sterownik jednostki napędowej wie np., że pierwszy cylinder znajduje się w górnym martwym położeniu. To on także bada kąt otwarcia przepustnicy, pozycję pedału gazu czy przyspieszenie.
• systemach trakcyjnych. Czujnik w tym przypadku jest wykorzystywany w układzie ABS oraz w układzie występującym pod nazwą Hill Holder. Jest wykorzystywany również przez system ASR. Służy do pomiaru prędkości obrotowej kół oraz kierunku prędkości obrotowej koła.
• układzie kierowniczym. Przekazuje jednostce sterującej informacje dotyczące kąta skrętu kierownicy.
• układzie oświetlenia pojazdu. To on bada kąt pochylenia wzdłużnego samochodu i na tej podstawie decyduje o regulacji położenia reflektorów.
• układach komfortowych. Może bowiem sprawdzać kąt poziomu otwarcia szyb w samochodzie.

Jakie są objawy usterki czujnika Halla w silniku?

Czujnik Halla co do zasady jest niezwykle prosty. Powinien zatem zachować prawidłowe parametry przez cały okres eksploatacji układu zapłonowego czy też innych obwodów w pojeździe. Tak często się jednak nie dzieje. Powód? Mechanizm okazuje się wrażliwy na uszkodzenia. Może mieć problem z przewodem zasilający lub zareagować na przegrzanie się jednostki napędowej. Poza tym zdarzają się usterki kół czujnika czy braki połączenia ze sterownikiem.

Objawy awarii czujnika Halla będą zróżnicowane. Wszystko zależy bowiem od tego, jaką konkretnie funkcję będzie pełnił w samochodzie. Kierowca może zwrócić uwagę na:

• kody błędów z pamięci komputera sterującego. Czasami mogą oznaczać zaświecenie się w aucie kontrolki check engine na tablicy zegarów.
• nierówną pracę jednostki napędowej na wolnych obrotach, spadek jej mocy czy też brak możliwości rozruchu silnika w sytuacji, w której motor jest nagrzany.
• wadliwą pracę układu ABS lub pojawienie się kontrolki sygnalizującej awarię układu abs.
• problemy z poziomowaniem reflektorów ksenonowych czy LED-owych.

Szczególnie drażliwe są usterki dotyczące czujnika Halla w układzie wału korbowego lub wałka rozrządu albo ABS. W pierwszym przypadku nieprawidłowe odczyty decydują często o ograniczeniu wtrysku paliwa do cylindrów w silniku i odcięciu cewek zapłonowych. W skrajnym przypadku usterka może też doprowadzić do spalania stukowego. Jeżeli chodzi o układ zapobiegający blokowaniu się kół, awaria spowoduje rozpoczęcie hamowania pulsacyjnego jeszcze przed momentem zablokowania koła.

Jak sprawdzić czujnik Halla?

Do badania czujnika Halla służą dwie metody. Pierwsza i zdecydowanie prostsza mówi o diagnostyce komputerowej. Wystarczy diagnoskopem skomunikować się ze sterownikiem danego obwodu w pojeździe. Odczytane błędy mogą wskazywać na uszkodzenie tej właśnie sondy. W drugim przypadku mechanik musi wymontować czujnik z samochodu. Następnie powinien sprawdzić w nim przepływ prądu za pomocą oscyloskopu.

Ile kosztuje naprawa awarii hallotronu?

Czujnik Halla na ogół nie jest drogim elementem. Jego ceny startują już od 20 do 30 zł. Choć dużo zależy od stopnia zaawansowania konstrukcji pojazdu i jego zastosowania. Bo na rynku można znaleźć również sondy wycenione na 300 czy 400 zł. Jeżeli chodzi o koszt robocizny, ten w dużej mierze zależy od tego, gdzie znajduje się czujnik Halla i jak trudna będzie diagnostyka uszkodzenia. Czasami mechanik policzy za swoją pracę 20, a czasami 300 czy 400 zł.

Bardzo ważne jest to, że mechanik nie powinien pochopnie podejmować decyzji mówiącej o tym, że konieczna jest wymiana czujnika. Powody przemawiające za tym są dwa. Pierwszy jest taki, że czasami sonda ma problem z przepływem prądu lub wysyłaniem sygnałów do jednostki sterującej. W takim przypadku wystarczy tanio naprawić jej przewód.

Drugi jest taki, że przedwczesna wymiana podzespołu na nowy może nie mieć sensu do momentu, w którym diagnostyka nie wykazała źródła usterki. Bez znalezienia przyczyny i wyeliminowania jej mechanik nie będzie miał pewności, że uszkodzenie czujnika Halla nie powróci krótko po wizycie auta w warsztacie i wymianie części na nową.