31/12/2023

Cảm biến HALL Trong xe đạp điện

1) Tổng quan về cảm biến Hall

Cảm biến Hall là một linh kiện điện tử làm việc dựa trên hiệu ứng từ tính có cấu trúc chắc chắn, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, tuổi thọ cao, dễ lắp đặt, tiêu thụ điện năng thấp, tần số cao, chống rung, chống bụi, dầu, hơi nước, khói…ô nhiễm hoặc ăn mòn. Hall có độ tiếp xúc và độ tuyến tính cao, khả năng làm việc chính xác và làm việc trong môi trường có phạm vi nhiệt độ rộng -55° đến 150. Cảm biến Hall được sử dụng trong tay ga và động cơ xe điện và ứng dụng ngoài luồng thì rất nhiều. Cảm biến Hall được thể hiện như trong Hình 2-13.

2) Nguyên lý hiệu ứng Hall

Cảm biến Hall hoạt động dựa trên nguyên tắc hiệu ứng Hall. Hiệu ứng Hall là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi áp dụng một từ trường vuông góc lên một thanh Hall đang có dòng điện chạy qua.

Cảm biến Hall có rất nhiều ứng dụng trong thực tế như bạn có thể ứng dụng loại cảm biến này để đếm sản phẩm, lắp vào cánh cửa để phát hiện kẻ trộm mở cửa đột nhập vào nhà hay bạn có thể gắn cảm biến Hall vào khung xe sau đó gắn một nam châm vào bánh xe để đo tốc độ di chuyển… Hình 2-14: Ứng dụng đếm vòng quay của xe và quy đổi ra tốc độ.

3) Phân loại cảm biến Hall thường được sử dụng

Theo phân chia chức năng, các cảm Hall được sử dụng trong xe đạp điện được chia thành hai loại cụ thể là cảm biến Hall dạng xung và cảm biến Hall tuyến tính.

Khi cường độ của từ trường tại bề mặt của phần tử Hall thay đổi tuyến tính thì đầu ra tuyến tính thay đổi theo từ 0 đến 4.3V (nếu nguồn điện là 5V). Các linh kiện điện tử cảm biến Hall tuyến tính là 49E, UGN3501 và UGN3503… Nó thường được sử dụng trên tay cầm điều khiển tốc độ (tay ga xe điện)

Động cơ không chổi than thường có ba cảm biến Hall dạng xung với đầu ra thay đổi từ 0 đến 5V (nếu nguồn điện là 5V). Các cảm biến hiệu ứng trường thường được sử dụng trong các động cơ không chổi than bao gồm 3144, AH41, AH61, AH512, AH3114, AH3175, A3144EU… Phổ biến trên thị trường là 3144 hoặc AH3144.

Cảm biến Hall tuyến tính sử dụng cho tay ga xe điện thông thường là 49E, UGN3502, UGN3503, SS496B, KB3503.

Còn đối với cảm biến Hall được sử dụng cho PASS 1:1 bao gồm EW-732, SS40, SS41 và US1881.

4) Chức năng cảm biến HALL

Hình dạng của cảm biến Hall tương tự như một transistor, có ba chân: một là tín hiệu đầu ra để điều khiển tốc độ, một là cực dương của nguồn điện và đầu còn lại là cực âm. Cảm biến Hall được thể hiện như Hình 2-15: Chân cảm biến Hall

5) Xác định chân hoặc dây cảm biến Hall trong thực tế.

(1) Phương pháp phán đoán trực quan: Đặt cảm biến lên bề mặt phẳng sao cho mặt chữ trên bề mặt cảm biến ở trên thì chân phía bên trái cảm biến là nguồn cấp dương 5V, chân giữa là chân 0V cuối cùng là chân còn lại phía bên phải là chân SIGNAL (chân tín hiệu) được thể hiện cụ thể như Hình 2-15.

(2) Đánh giá từ màu sắc của dây điện: Cảm biến Hall cho xe đạp điện thường quy ước màu dây như sau đỏ chính là chân 5V, đen là chân 0V và dây còn lại xanh lá hoặc xanh dương là dây tín hiệu (có thể màu khác tùy hãng sản xuất). Được thể hiện như Hình 2-16: Dây tín hiệu tay ga

Trong động cơ không chổi than có 5 đường cấp cho cảm biến Hall được nối với bo điều khiển: Đường dây màu đen là đường 0V, đường dây màu đỏ là dương nguồn 5V, còn lại 3 dây xanh lá, xanh biển, vàng tương ứng là ba dây tín hiệu. Được thể hiện như Hình 2-17: Dây cảm biến động cơ.

6) Kỹ thuật kiểm tra cảm biến Hall.

(1) Kiểm tra Hall động cơ bằng đồng hồ DIGITAL Victor VC890C+

Trong quá trình sửa xe đạp điện nói chung cũng như xe điện nói riêng thì thợ sửa sẽ hay gặp phải bệnh động cơ ga giật giật hoặc quay vài vòng rồi tắt…Thì có thể một trong ba cảm biến Hall động cơ chết hoặc dò. Để kiểm tra cảm biến Hall sống hay chết ta có thể sử dụng một trong các phương pháp sau:

➤ Phương pháp thứ nhất : Kiểm tra cảm biến bằng bo TEST

➤ Phương pháp 2 : Sử dụng đồng hồ DIGITAL hiệu Victor VC890 (đo nguội): Đầu tiên chuyển thang đo về thang đo Điốt sau đó que đỏ đo tại chân 5V và que đen đo tại chân 0V của cảm biến Hall kết quả hiện “1.482V” (nhỏ hơn hoặc lớn hơn một chút tùy loại cảm biến) và đảo que đo là “.0L”. Tiếp tục que đỏ đồng hồ đo tại chân 0V que đen đồng hồ đo tại chân Signal (xanh lá) kết quả hiện “0.650V” (nhỏ hơn hoặc lớn hơn một chút tùy loại cảm biến) và đảo que đo là “0L”. Như vậy cảm biến tại chân xanh lá tốt và với cách đo như thế lần lượt ta đo với cảm biến tại chân tín hiệu vàng và xanh nước biển để xác định 2 cảm biến Hall tại chân vàng và xanh nước biển còn tốt hay không?

➤ Phương pháp 3 – Đo nóng (đo điện áp) : Mở khóa điện của xe lúc này sẽ có 1 nguồn cấp từ bo lên cảm biến động cơ. Đặt đồng hồ thang 20V DC que đỏ vào dây đỏ giắc cảm biến +5V, que đen vào dây đen giắc cảm biến động cơ 0V (không rút giắc tay ga ra khỏi bo điều khiển) giá trị đo được 4 ~ 5. 5V (thường ~5V) . Sau đó que đen vẫn giữ nguyên ở vị trí dây đen OV còn que đỏ đồng hồ dí vào 1 trong 3 dây xanh lá, vàng, xanh nước biển (dây tín hiệu). Kết hợp với vần nhẹ cho động cơ quay đồng thời quan sát đồng hồ giá trị điện áp đo được 0V sẽ nhảy sang giá trị mới là 5V. Nếu tiếp nhẹ cho động cơ quay giá trị điện áp hiển thị từ 5V sẽ trở về giá trị OV và cứ thay đổi như thế khi vần động cơ quay. Đến đây có thể kết luận cảm biến tại vị trí que đỏ đang đo tốt. Ngược lại không lên điện áp hoặc lên thấp có thể kết luận cảm biến tại vị trí đang đo hỏng. Cũng với phương pháp đo đó với 2 dây tín hiệu cảm biến HALL còn lại là có thể kết luận 1 trong 3 con cảm biến hall của động cơ còn tốt hay đã hỏng. (Khuyến khích áp dụng phương pháp này trong sửa chữa thực tế)

(2) Kiểm tra Hall tay ga bằng đồng hồ DIGITAL Victor VC890C+

➤ Phương pháp đo nguội (đo không có nguồn điện): Đầu tiên chuyển thang đo về thang đo Điốt sau đó que đỏ đo tại chân 5V và que đen đo tại chân 0V của cảm biến Hall kết quả hiện “1.075V” (Giá trị đo nhỏ hơn hoặc lớn hơn một chút tùy loại cảm biến) và đảo que đo là “0.587V” (Giá trị đo nhỏ hơn hoặc lớn hơn một chút tùy loại cảm biến). Tiếp tục que đỏ đồng hồ đo tại chân 0V que đen đồng hồ đo tại chân Signal kết quả hiệt “0.656V” và đảo que đo là “1.638V” (Giá trị đo nhỏ hơn hoặc lớn hơn một chút tùy loại cảm biến)

Như vậy để kiểm tra cảm biến Hall các bạn dùng nấc thang đo Điốt để có kết luận chính xác nhất vì đo ở thang điện trở có những trường hợp cảm biến bị dò (chưa chết hẳn). Sẽ gây ra những hiện tượng xe đi chập chờn Hình 2-18: Đo cảm biến Hall.

➤ Phương pháp đo nóng (đo điện áp) : Mở khóa điện của xe lúc này sẽ có 1 nguồn cấp từ bo lên cảm biến tay ga. Đặt đồng hồ thang 20V DC que đỏ vào dây đỏ tay ga +5V, que đen vào dây đen tay ga OV (không rút giắc tay ga ra khỏi bo) giá trị đo được 4 ~ 5. 5V (thường 4.3V) . Sau đó que đen vẫn giữ nguyên ở vị trí dây đen OV còn que đỏ đồng hồ dí vào dây xanh lá (dây tín hiệu), kết hợp với vặt ga và quan sát đồng hồ giá trị điện áp đo được 1 ~ 4. 3V (thực tế thường 0.8 ~ 3.7V) thì có thể kết luận tay ga tốt. Ngược lại không lên điện áp hoặc lên thấp là tay ga hỏng. (Khuyến khích áp dụng phương pháp này trong sửa chữa thực tế).