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Sensoren

Kfz-Elektrik

Hallgeber / Hall Sensor

Hallgeber: Einsatzmöglichkeiten, Funktion, Ausfall, Prüfung (mit Video) des Hallsensors

 

Einsatzmöglichkeiten  von Hallgebern

  • als Nockenwellensensor in Koordination mit dem Kurbelwellensensor den ersten Zylinder genau definieren (Einspritzbeginnberechnung Otto oder Pumpe-Düse, Klopfregelung)
  • Zündanlagen TSZ-h und TZ-h 
  • Getriebeausgangsdrehzahl 
  • aktiver Drehzahlsensor in ABS-Bremsanlagen
  • ...
 

Funktion am Beispiel des Nockenwellensensors

Mit der Nockenwelle dreht sich ein Rotor aus ferromagnetischem Material. Der Hall-IC befindet sich zwischen Rotor und einem Dauermagneten, der ein Magnetfeld senkrecht zum Hall-Element liefert. Passiert nun z.B. ein Zahn (Schranke) das stromdurchflossene Sensorelement (Halbleiterplättchen) des Stabsensors, verändert er die Feldstärke des Magnetfeldes senkrecht zum Hall-Element. 

Somit werden die Elektronen, die von einer an das Element angelegten Längsspannung UR getrieben werden, senkrecht zur Stromrichtung stärker abgelenkt. Dadurch entsteht die Hall-Spannung, die im Millivoltbereich liegt. 

Sie ist unabhängig von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Sensor und dem Rotor. Die integrierte Auswerteelektronik im Hall-IC bereitet das Signal auf und gibt es als Rechtecksignal aus. Oder einfacher formuliert: durch die Rotation des Zahnkranzes ändert sich die Hall-Spannung des im Sensorkopf befindlichen Hall-IC. 

Diese sich ändernde Spannung wird an das Steuergerät geleitet und dort ausgewertet, um die erforderlichen Daten festzuhalten.

Hallsensor Element

Hallsensor Aufbau

I           Plättchenstrom    

IH         Hall-Strom  

IV         Versorgungsstrom

UH        Hall-Spannung

UR        Längsspannung      

B         magnetische Induktion  

a         Ablenkung der Elektronen                                         
            durch das Magnetfeld        

a         Positionierung von Sensor und Einspurimpulsrad

b         Ausgangssignalverlauf UA

1         Elektrischer Anschluss

2          Sensorgehäuse 

3          Motorgehäuse

4          Dichtring 

5          Dauermagnet

6          Hall-IC 

7          Impulsrad mit Zahn/Segment (Z) und Lücke (L)

a         Luftspalt

j           Drehwinkel

 
Nockenwellensensor

Der Geber für die Nockenwellendrehzahl bei der PumpeDüse von VW ist ein Hallgeber.

Er tastet sieben Zähne bei einem Vierzylinder-Motor ab, das am Nockenwellenzahnrad befestigt ist. 

 

Nockenwellensensor

Jedes Mal, wenn ein Zahn am Hallgeber vorbeidreht, entsteht eine Hallspannung, die an das Motorsteuergerät weitergeleitet wird. 

Das Signal vom Hallgeber dient dem Motorsteuergerät zur Erkennung der Zylinder.  Bei Signalausfall benutzt das Steuergerät das Signal des Gebers für Motordrehzahl

Signalbild Hallgeber

Hallsensor Signal

Weil die Zähne in unterschiedlichen Abständen voneinander entfernt sind, treten die Hallspannungen in verschiedenen Zeitabständen auf. Daraus erkennt das Motorsteuergerät die Zylinder und kann das richtige Ventil für Pumpe-Düse ansteuern.

 

Auswirkungen bei Ausfall

Ein defekter NW-Sensor könnte sich so bemerkbar machen:

  • ein Fehlercode wird gesetzt
  • die Motorkontrolleuchte (MIL) leuchtet
  • das Steuergerät befindet sich im Notlaufprogramm

Ursachen:

  • mechanische Beschädigung
  • Geberrad gebrochen, Zähne beschädigt
  • Kurzschluss
  • Unterbrochene Verbindung

Fehlersuche:

  • Fehlerspeicher auslesen
  • Sensor Sichtprüfung
  • Anschlüsse auf Bruch, Korrosion und richtige Verbindung prüfen

Elektrische Prüfungen:

  • Anschlussleitung mit dem Ohmmeter auf Durchgang prüfen (Stecker an Steuergerät und Sensor abgezogen) Schaltplan erforderlich! Sollwert: nahe 0 Ohm
  • Anschlussleitung mit dem Ohmmeter auf Masseschluss prüfen (Steuergerätstecker abgezogen) zwischen Sensorstecker und Masse; Sollwert > 30 MOhm
  • Versorgungsspannung des Hallsensors prüfen (Steuergerät angesteckt, Zündung ein) Sollwert: 5V
  • Signalspannung prüfen mit dem Oszilloskop (Motor läuft)

Video zur Prüfung passiver und aktiver Drehzahlsensoren wie Induktivgeber und Hallgeber

Die Schüler der Klasse Karo 10 vom OSZ Lausitz zeigen die Überprüfung passiver und aktiver Raddrehzahlsensoren am Opel Corsa B und Mercedes CLK 320. Die Arbeitsschritte werden durch die Schüler selbst erklärt. Das Video zeigt ein nichtkommerzielles Medienprojekt der Abteilung 3 des OSZ Lausitz in Lauchhammer.

 

siehe auch Aktive Sensoren | Induktive Sensoren |

Quellen: Hella, Bosch, Akademiebericht 2003, VW.


Autor: Johannes Wiesinger

bearbeitet: 19.02.2015
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