Sensor de Rotação Hall


 

O sensor de rotação do tipo Hall tem características de funcionamento muito similares ao sensor de rotação do tipo indutivo (veja em outro post aqui do blog tudo sobre o sensor de rotação indutivo).

Os sensores Hall são utilizados principalmente como:

  • sensores de velocidade do veículo;
  • sensores de rotação da árvore de manivela (virabrequim);
  • sensor de posição do eixo da borboleta de aceleração (TPS), posição da EGR, entre outros (veículos mais recentes);
  • sensores de rotação do eixo comando de válvulas (sensor de fase).

Em alguns veículos que utilizam sensores Hall na árvore de manivelas (virabrequim) ou no eixo comando de válvulas (sensor de fase), as informações de leitura do sensor podem ser (ou não) vitais para o funcionamento do motor, variando conforme o projeto do sistema.

Com a incrível Enciclopédia Automotiva Doutor-IE Online você tem acesso a esse tipo de informação, que é extremamente útil. Lá também são demonstrados testes com os componentes, além de valores de referência para consulta e informações de detalhes do sistema.

 

Princípio de funcionamento

De maneira geral, o sensor Hall possui 3 fios, sendo 2 destinados para alimentação (1 para alimentação positiva e 1 para alimentação negativa) e um para o sinal.

O sensor de rotação Hall (virabrequim) é composto por:

  • elemento sensor Hall;
  • ímã;
  • armadura (roda fônica).

Quando, entre o elemento sensor e o ímã existir a armadura, o sinal emitido pelo sensor é aproximadamente zero, ou seja, um nível de tensão baixo.

Quando, entre o elemento sensor e o ímã, existir a janela, o sinal emitido pelo sensor é mais alto, se aproximando da tensão de alimentação do sensor.

Em alguns casos pode haver tensão de sinal (saída) diferente da tensão de alimentação. Por exemplo: alimentação 12 VDC, tensão de sinal igual a 5 VDC. Consulte sua fonte de informação para fazer o correto diagnóstico.

Exemplo de sinal de onda quadrada do sensor Hall.
Exemplo de sinal de onda quadrada do sensor Hall.

Ao medir o funcionamento do sensor Hall com osciloscópio, o gráfico é de um pulso de corrente contínua de onda quadrada.

Em veículos mais modernos, com configurações diferentes para sensores Hall, quando o elemento sensor está em frente ao vão da roda fônica é apresentado um nível de tensão próximo de zero.

Elemento sensor em frente ao vão da roda fônica.
Elemento sensor em frente ao vão da roda fônica.

Já quando o elemento sensor está em frente ao dente da roda fônica, é apresentado um nível de tensão elevado.

Elemento sensor em frente ao dente da roda fônica.
Elemento sensor em frente ao dente da roda fônica.

Vamos usar o exemplo do veículo SUV Ford Ranger NGD 3.0 Diesel. Verificando o gráfico de oscilogramas referente ao sensor de rotação Hall (CKP) dentro da Enciclopédia Doutor-IE, percebe-se que o nível de tensão baixa do pulso corresponde ao vão da roda fônica. Em contrapartida, o nível de tensão alto corresponde ao dente da roda fônica.

Gráfico do osciloscópio (oscilogramas) do sensor Hall para o veículo Ford Ranger 3.0 NGD.
Gráfico do osciloscópio (oscilogramas) do sensor Hall para o veículo Ford Ranger 3.0 NGD.

Em outro exemplo de aplicação, o sensor de fase do veículo SUV Renault Master 2.5 Common Rail (2009) tem na sua engrenagem da bomba de alta pressão somente 1 dente de referência.

Correia dentada do veículo Renault Master 2.5 Common Rail (2009).
Correia dentada do veículo Renault Master 2.5 Common Rail (2009).

Verificando também o gráfico do osciloscópio para este veículo, percebe-se que, quando o elemento sensor passa pelo dente, o nível de tensão diminui (próximo a zero).

Gráfico do osciloscópio (oscilogramas) do sensor Hall para o veículo Renault Master 2.5 Common Rail (2009).
Gráfico do osciloscópio (oscilogramas) do sensor Hall para o veículo Renault Master 2.5 Common Rail (2009).

Como testar o sensor de rotação Hall?

É recomendado efetuar inicialmente o teste da alimentação do sensor.

Teste de alimentação do sensor

Realizamos o teste no veículo Audi A4 2.0 16V Turbo FSI 180cv, com injeção direta.

Audi A4 2.0 16V Turbo FSI 180cv (imagem ilustrativa).
Audi A4 2.0 16V Turbo FSI 180cv (imagem ilustrativa).

Primeiramente é verificado o diagrama elétrico (dentro da Enciclopédia Automotiva Doutor-IE Online) em busca da alimentação do sensor de fase do motor (CMP) do tipo Hall.

Com o diagrama temos a seguinte informação sobre os fios:

  • terminal 1 - fio (verde/vermelho) de alimentação positiva 5 VDC, que vem da unidade de comando (UCE);
  • terminal 2 - fio (azul/cinza) de sinal;
  • terminal 3 - fio (preto) terra do sensor.
Diagrama elétrico da Enciclopédia Automotiva Doutor-IE Online para o veículo Audi A4 2.0 16V Turbo FSI 180cv.
Diagrama elétrico da Enciclopédia Automotiva Doutor-IE Online para o veículo Audi A4 2.0 16V Turbo FSI 180cv.

Com o multímetro, deve ser medido a tensão entre os terminais 1 e 3, com resultado de aproximadamente 5 VDC. A chave de ignição deve estar ligada.

Agora vamos utilizar outro veículo, novamente a Ford Ranger 3.0 NGD.

Ford Ranger 3.0 NGD (imagem ilustrativa).
Ford Ranger 3.0 NGD (imagem ilustrativa).

De acordo com o diagrama mostrado abaixo podemos perceber que, tanto o sensor de fase do motor quanto o sensor de rotação do motor são sensores do tipo Hall.

Diagrama elétrico da Enciclopédia Automotiva Doutor-IE Online para o veículo Ford Ranger 3.0 NGD.
Diagrama elétrico da Enciclopédia Automotiva Doutor-IE Online para o veículo Ford Ranger 3.0 NGD.

Neste exemplo nos sensores de rotação e fase, o terminal 3 é alimentado pelo relé principal com tensão de bateria.

É muito importante você ter uma fonte segura de informação técnica para consulta, como a Enciclopédia Automotiva Doutor-IE Online.

O primeiro passo é testar a alimentação. Caso apresente algum defeito, é necessário avaliar o circuito. Pode ser apresentado problema no chicote, mau contato nos conectores, problema na alimentação da UCE (quando o sensor for alimentado pela UCE) ou do relé (quando o sensor for alimentado pelo relé).

Com a alimentação testada e em perfeito estado, o próximo passo é o teste do sinal do sensor.

Teste do sinal do sensor com analisador de polaridade

Como testar o sinal do sensor Hall? Um método muito comum nas oficinas é realizar o teste com um analisador de polaridade (ou caneta de polaridade). Este é um teste razoável, não sendo totalmente conclusivo.

Exemplo de caneta de polaridade.
Exemplo de caneta de polaridade.

A caneta identifica se existem pulsos de sinal do sensor, através das piscadas dos leds da caneta. Entretanto não é possível identificar se é um pulso de onda quadrada, se o pulso está com a amplitude correta, se tem alguma irregularidade no sinal, no sensor ou roda fônica.

O teste com a caneta só é conclusivo quando o sensor não emite sinal. Se o sensor estiver enviando um sinal incoerente ou incorreto, o teste não será conclusivo.

Ou seja, a caneta de polaridade permite uma análise limitada.

Teste do sinal do sensor com osciloscópio

O método mais conclusivo para análise do sinal do sensor Hall é através do Osciloscópio.

Vamos efetuar o teste no veículo Audi A4 2.0 16V Turbo FSI 180cv, já citado anteriormente. Com o carro ligado e o osciloscópio conectado no fio de sinal do sensor, é possível identificar todos os detalhes no gráfico do oscilogramas. Por exemplo:

  • Sinal de onda quadrada;
  • Amplitude do sinal, com alimentação de 5 VDC;
  • Amplitude do sinal estável, mesmo acelerando o veículo;
  • Frequência oscilando conforme a aceleração.
Gráfico do osciloscópio (oscilogramas) do sensor Hall para o veículo Audi A4 2.0 16V Turbo FSI 180cv.
Gráfico do osciloscópio (oscilogramas) do sensor Hall para o veículo Audi A4 2.0 16V Turbo FSI 180cv.

Ou seja, quando o sinal do sensor do tipo Hall é avaliado com o osciloscópio, é possível analisar todos os seus detalhes, além de ter certeza que o sensor está funcionando perfeitamente e que a roda fônica está íntegra.

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