fotoMNs
 Miroslav Nesrsta senior
MNs-úvod O stránke Curr. Vitae Kontakt Linky


webdesigner: self
 
  
Select Language / Vyberte jazyk English / Angličtina:
SAS Snímač uhla natočenia volantu
 
Obrázok znázorňuje princíp a využitie Hallovho javu.
 

Ak preteká polovodičovým elementom prúd I, je napätie v priečnom smere U = 0V.
Ak je však element súčasne umiestnený vo vonkajšom magnetickom poli B, dôjde vplyvom Lorentzovej sily k pôsobeniu na nosičov náboja. Majoritné nosiče vytvoria priečne elektrické pole, ktoré sa prejaví ako Hallovo napätie Uh = Rh   / d . Ic. B . sin Θ
  • Ic je vstupný prúd, Rh  je Hallova konštanta, d je hrúbka polovodičového elementu
  • B . sin Θ je zložka magnetické indukcie kolmá na smer Ic
Hallova konštanta a hrúbka sú pre daný element konštantné. Ak bude zabezpečený konštantný zdroj prúdu Ic, bude Hallovo napätie závisieť len na magnetickej indukcii a jej uhle vzhľadom ku vzorke. Pôsobenie na nosiče závisí od jej smeru. Pri smerovaní ku doštičke bude generované napätie kladné. Ak je smer pôsobenia obrátený, nosiče náboja sú smerované opačne a generované napätie bude záporné.
Realizácia čipu a jeho inštalácia s magnetom:

V technike integrovaných obvodov je na čipu integrovaný Hallov člen, diferenciálny zosilňovač a Schmidtov obvod. Tento zabezpečuje, že elektrický výstup z čipu bude už len digitálny s dvoma stavmi OFF vypnuté a ON zapnuté. Obrázok napravo ukazuje tvar čipu Hallovej sondy s magnetom, upevňovaným na snímanom objekte. 
Aplikácie Hallovho senzora:
Snímanie otáčok motorov, rýchlosti jazdy, prietoku kvapalín, indikácia smeru otáčania, riadenie otáčok DC elektromotorov, snímanie polohy v regulačnej technike a podobne.
Magnetické pole býva v týchto prípadoch vytvorené permanentnými magnetmi rôznych tvarov a vyžarovacích charakteristík. Ako príklad sú na obrázku hore uvedené najpoužívanejšie usporiadania Hallovho senzoru s magnetom: a) približovanie, b) posuv okolo, c) kruhový magnet, spolu s priebehmi závislostí magnetickej indukcie (a tým aj výstupného napätia  senzoru) na pohybu magnetu.
Kruhový magnet je segment magnetického materiálu s jedným, dvoma alebo aj viac pármi pólov N - S, magnetizovaných okolo obvodu jeho kruhu. 

Výsledky analýzy vzorky snímača SAS DELPHI používaného v Opel Vectra C
Ďalšie fotografie rozobratého SAS sú na webe  http://moje.auto.cz/kocour-easy/opel-vectra.html, vzorka bola poskytnutá na analýzu vďaka autorovi tohto jeho článku.
V SAS Opel Vectra C je aplikované usporiadanie Hallovho senzora s magnetom podľa prípadu ad c). Rotačné pohyby magnetu generujú krivku tvaru sínusovky. V uvedenom prípade c) má kruhový magnet dva páry pólov. Keď je kruhový magnet použitý v konjunkcii s Hallovým snímačom s digitálnym výstupom, pre každý pár pólov bude generovaný výstupný impulz.
Hlavné dva čipy (asi kontrolér a rozhranie na výstup) sú zaliate v asfalte a ich označenie nevidno. Hlavný integrovaný obvod môže byť zákaznícky fy DELPHI.
Zo 4 vývodov SAS  dva by mali byť napájanie 12V a kostra 0V. Zvyšné dva by mali byť rozhranie na modul CIM, v ktorom je SAS mechanicky integrovaný. Mohla by to byť dvojlinka CAN busu a výstupné dáta zo SAS by potom modul CIM mohol priamo transferovať k spolupracujúcim modulom (EHPS, ESP). Využitie priamo v CIM je pre aut. vypnutie blinkra po návrate volantu.    
Snímanie uhla natočenia volantu v SAS je čipom s Hallovou sondou. Pod vyčítaným označením 95B504 sa na webe bohužiaľ nedá tento čip s jeho katalógovým listom nájsť.    
Na fotografii, plastový diel s prevodmi ukazuje
 - vstupné koliesko poháňané ozubením na hriadeli volantu, s pružinou pre pritláčanie
 - hnacie koliesko s dutinou pre svoje 2 sondy
 - vložené koliesko prevodu
 - hnané koliesko s dutinou pre svoje 2 sondy
Na plošnom spoji vidno sondy na obvode kruhu hnacieho kolieska pri rohu naľavo, sondy na obvode kruhu hnaného kolieska v blízkosti veľkého čipu. 
Obrázok ukazuje rez hnacím kolieskom s vloženou sondou a tiež schému prevodov. Pri 10 otočení hnacieho kolieska sa cez vložené kolieso pootočí hnané koliesko o 1 otočku.  
Kruhový magnet v strede kolieska by mal byť viacpólový magnet so striedajúcimi sa pólmi S a J (napr. dvojnásobný S J S J). Pri obvode kolieska je tenký kovový krúžok z neznámého materiálu. Sondy sú na kruhu posunuté o 90 stupňov, toto usporiadanie by malo umožňovať zisťovanie smeru otáčania. 
Pri ďalšej analýze by bolo potrebné zistiť
  • konfiguráciu magnetického poľa kruhového magnetu
  • algoritmus, ktorým kontrolér čipu kalkuluje uhol natočenia volantu a celkový počet otáčok volantu
  • mechanizmus identifikácie a kalibrácie základnej polohy volantu

Táto analýza bude podľa možnosti na základe nových poznatkov upresňovaná a doplňovaná.  
Copyright © 2006, Miroslav Nesrsta senior.