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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
Radlöseerkennung/ -warnung (Audi)

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 U_R 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

I_H Hall-Strom

I_V Versorgungsstrom

U_H Hall-Spannung

U_R 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

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.

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)

mehr zum aktiven Radrehzahlsensor

siehe auch Aktive Sensoren | Induktive Sensoren |

Quellen: Hella, Bosch, Akademiebericht 2003, VW, Audi

Autor: Johannes Wiesinger

bearbeitet: 29.12.2022