Ефект на Хол и приложението му в колата

Наскоро говорихме на нашия уебсайт за устройството и принципа на действие на дистрибутора – прекъсвач-разпределител на запалването. Днес разпределителят практически не се използва; вместо това са инсталирани много по-малки и по-надеждни безконтактни системи за запалване, чиято работа се основава на ефекта на Хол. Какво е това – нека се опитаме да го разберем в тази статия.

В контактните системи за разпределение на запалването механичен плъзгач, който се върти с ротора, е отговорен за прехвърляне на заряд към всяка от свещите. Ясно е, че механичната система по дефиниция не може да служи дълго време поради редица причини:

  • износване на елементи от триене;
  • изгаряне на контакти под въздействието на електрически ток и високи температури;
  • появата на люфт, поради което е необходимо постоянно да се регулира ъгълът на разпределение на запалването или напълно да се смени разпределителят.

Дизайнерите и инженерите обаче постоянно търсят начини за оптимизация, затова решиха да се запитат: как иначе може да се разпредели зарядът между свещите, без да се прибягва до механични устройства. Техният избор падна върху ефекта на Хол.

Едуин Хол през 1879 г. обръща внимание на интересен феномен – ако електрически ток се движи през проводник, тогава магнитно поле ще повлияе на посоката на неговото движение. С прости думи, електроните ще се движат перпендикулярно на магнитното поле, съответно в различни краища на този полупроводник ще бъде възможно да се създаде потенциална разлика. Като влияем върху посоката на магнитното поле, можем да кажем в кои краища на даден проводник ще се натрупа електрическият импулс.

Ясно е, че сме дали грубо обобщение на същността на този ефект. В учебниците по физика е описано подробно как различните характеристики ще повлияят на стойността на потенциала:

  • Сила на Лоренц – силата, с която магнитното поле въздейства върху един електрон;
  • плътност на тока;
  • концентрация на носители на заряд;
  • сила на електрическото поле.

Въз основа на всички тези данни е получена константата на Хол, която определя как ще се държи потокът на електрони в различни метали.

Заслужава да се отбележи, че ефектът на Хол не намира практическо приложение в онези далечни времена на 19 век, тъй като хората все още не са се научили как да създават или магнитни полета с необходимата сила, или постоянен ток, или дори по-тънки проводници. Тоест, в онези времена чисто теоретичен проблем е отворил възможности на физиците да разберат по-добре структурата на света и неговите закони.

Ефект на Хол и приложението му в колата

Приложение

Днес ситуацията се е променила коренно и този ефект се използва в различни сфери на живота:

  • електроника;
  • радио електроника;
  • моторно строителство;
  • индустрия и така нататък.

Например, ако изтеглите приложение като "Компас" на вашия смартфон или вече сте го инсталирали, тогава стрелката винаги ще сочи към Северния полюс именно поради ефекта на магнитното поле на Земята върху потока на заредените частици . Но тъй като Vodi.su е портал, посветен на автомобилните теми, ние сме по-заинтересовани да приложим ефекта върху автомобилите.

Например можем да кажем, че сензорите, които регистрират скоростта на въртене на коляновия вал или колелата на автомобил, също работят върху ефекта на Хол.

Но основната област на приложението му е запалителната система и тук могат да се разграничат няколко етапа:

  • използването на датчик на Хол като част от разпределителя, където той действа като плъзгач, тоест той разпределя импулса към контактите на различни свещи;
  • сензорът на Hall се използва заедно с бобини за запалване – няма разпределител, като такъв, има само една намотка с двойна намотка и сензор, с изходящи проводници с високо напрежение към всяка свещ;
  • напълно безконтактна система – всяка свещ има своя запалителна бобина.

Е, в най-модерните автомобили необходимостта от използване на датчик на Хол като разпределител на запалването изчезва напълно, например в електронната система електронният блок за управление отговаря за разпределението на заряда, който получава сигнали от сензорите за положение на коляновия вал и разпределителния вал . Тези сензори обаче работят въз основа на ефекта на Хол.

Подобен...