Датчиците на Хол са едно от малкото изобретения, които са допринесли много в екологичен аспект за намаляване на вредните емисии от парникови газове. Най-съществен принос, датчиците на Хол имат в автомобилната индустрия - прилагането им е позволило да се направят по-икономични двигатели с вътрешно горене, благодарение на по прецизното управление на изгарянето на горивната смес.
Така също изборетяването на датчиците на Хол е позволило да се икономисат десетки хиляди тона мед годишно, от която иначе се изработват разнообразни индуктивни датчици. Другите му предимства са неговата висока надеждност и малки размери. Недостатъкът му е, че изисква постоянно захранване с ток по време на работа и сравнително високата му цена.
Датчиците на Хол се базират на т.н ефект на Хол - който най-лесно може да се обясни с помощта на следната картинка. В квадратна пластинка през която протича постоянен електрически ток, възниква разлика в потенциалите на страните на пластинката, на които не се подава електрически ток. Тази потенциална разлика се улавя от електроника, усилва се и е правопропорционална на напрегността на външното магнитно поле, обикновено създавано от магнит или електромагнит.
Всички индустриални датчици на Хол имат една и съща аналогична конструкция на "пластинката" - обикновено полупроводник с големина под 1 квадратен милиметър. Според вида на електрониката те вече биват: Линейни, Ключове и Тригерни.
Линейните датчици на Хол имат изходен сигнал (при правилно захранване с постоянно напржение - 9..15 V, рядко 4.5..6V )- напрежение правопропорционално на интензитета на приложеното магнитно поле. Изходният сигнал се обикновено се изменя от 0V - ако липсва външно магнитно поле, до типичен корпус на датчик на хол за универсални приложениятакъв с големина на захранващото напрежение, ако външното магнитно поле е с интензитет равен или по-голям от този за който датчика на Хол е проектиран. Електрониката на този тип датчици на Хол, освен вграденият стабилизатор на напрежение представлява прост аналог на операционен усилвател. Линейните датчици на Хол се използват за прецизни безконтактни измервания на положение или преместване. Типични приложения в автомобилната индустрия, роботехниката и т.н са безконтактни измервания на ъгъл, височина, линейно преместване, като за източник на магнитно поле обикновено се използва постоянен магнит, покрит с пластмасов кожух.
Срещат се и конструкции на датчици на Хол, в които постоянният магнит е вграден, а интензитета на магнитното поле се променя чрез преминаване на външна пластинка през процеп на датчика. Датчика на Хол има луфтова конструкция. От едната страна на хлабината е разположен полупроводник, по който при включено запалване протича ток, а от другата страна - постоянен магнит. В луфта на датчика се намира стоманен цилиндричен екран с прорези. При въртене на екрана , когато прорезите му се намират в луфта на датчика, магнитният поток въздейства с протичащия през полупроводника ток. Създават се управляващи импулси на датчика на Хол, които се подават в комутатор. В него те се преобразуват в импулси на тока в първичната намотка на бобината.
Съществуват и линейни датчици на Хол, които представляват механични конструкции, комбиниращи магнитопровод и обикновен датчик на Хол, без вграден магнит. Магнитопровода в този случай "доставя" магнитното поле до датчика. Линейните датчици на Хол обикновено са оформени в пластмасов корпус с три или четири крака.
Датчиците на Хол - ключове, са линейни датчици на Хол с променена електроника. След операционният усилвател е монтиран тригер на Шмид - устройство даващо на изхода си логическа единица (високо напрежение), ако магнитното поле надвиши определен праг и логическа нула (ниско напрежение), ако то е под този праг. Тези видове датчици на Хол намират най-често приложение при измерване на обороти или положение на въртящ се вал или като крайни изключватели.
Типично тяхно приложение е във вентилаторите на компютрите, където играят ролята на четки или в автомобилната индустрия - като датчик на положението на коляновият вал или в запалителната система на автомобила. Този тип датчици се обикновено предлагат на пазара като самостоятелен полупроводников прибор, във корпус оформен във вид на букса или пръстеновиден тип.
Този тип датчици на Хол имат параметър наречен хистерезис - интензитета за включване на датчика е различен от този за неговото изключване, като обикновено този за изключване е малко по-малък.
Тригерните датчици на Хол са разновидност на датчиците на Хол - ключове. Те имат изходен сигнал логическа единица на изхода си, щом магнитното поле надвиши определен интензитет. За разлика от датчиците ключове, те не се връщат във състояние логическа нула, щом интензитета на магнитното поле спадне, докато не се спре захранването на датчика.
Сред основните преимущества на датчиците на Хол спрямо индуктивните, са бързодействието и надежността. Сам по себе си датчика на Хол почти не старее - променя му се леко чувствителността. Като всеки прибор направен от метал или полупроводник, датчика на Хол променя параметрите си при промяна на температурата. За щастие, температурна компенсация се налага само при прецизните линейни датчици.
Датчиците на Хол - ключове, тези които обикновено са масово изполваните в автомобилната индустрия за датчик на маховика и за датчик на положението на делкото обикновено имат на изхода си и транзистор с отворен колектор, като емитера на транзистора е свързан на маса. При датчици по-старо поколение, този транзистор не е защитен от пренапрежение и датчика няма в себе си монтирани филтрови кондензатори, което е причина за по-честите дефекти на тези два датчика.
Самият датчикна Хол индустриално изпълнение не може да се ремонтира, защото дори и да не е покрит със смола, транзистора му е монтиран на подложката заедно с пластината, играеща роля на датчик на хол, като същевременно служи и за радиатор.
Типична повреда на такъв датчик на Хол е поведение на автомобила в който без значение дали на място или в движение двигателя гасне. След това автомобила понякога пали веднага, но по-често няма палене, докато не поизстине - около 10-15 мин. В този случай спойки вътре в датчика с течение на времето са влошили качеството си и при загряване на датчика или механични вибрации започват да дават лош контакт.
Проверка годността на датчика на Хол може да се извърши и с обикновен волтметър.
При годен датчик на Хол, волтметъра включен за измерване на постоянното напрежение и подключен към изхода на датчика, според оборотите на вала на датчик - разпределителя трябва рязко да се променят показанията на волтметъра, например 0,4V до напрежение не повече от 3V по- малко от захранващото напрежение.
Типичен датчик на Хол има приблизителните електрически параметри:
- Максимален изходен ток: до 20 mA.
- Интензитет на магнитното поле за включване: 20 до 200 G (гауса).
- Интензитет на магнитното поле за изключване: 20 до 400 G (гауса).
- Захранващо напрежение: от 3.8 до 30 V
- Консумация на датчика: 10 m/A
- Работна температура: -40 -:- 150 градуса Целзий.
За някои видове пластмасови корпуси тази максимална работна температура е ограничена до 80 или 100 градуса.
За приложения в автомобилната индустрия, в случаите когато става въпрос за датчик на маховика или датчика на запалването, в болшинството случаи датчиците са взаимозаменяеми, въпреки противното мнение. Затрудненията при замяната идват от различният корпус за монтаж (диаметър) и форма, както и от чувствителността на датчика и интензитета на постоянният магнит.
В повечето случаи е достатъчно леко да се коригира ъгъла на изпреварване (ако е възможно), да е провери дали съвпадат максималните изходни токове и е напълно възможно скъп марков датчик да бъде заменен с до 10 пъти по-евтин, тъй като цените на западните марки автомобили и джипове - WW, Ауди, Мерцедес, БМВ, Опел, Тойота, Мазда, Мицубиши, Рено, Пежо, Ситроен, са доста по-високи от цените на които са свикнали нашите потребители. Силно препоръчително е замяната да бъде извършена от специалист.