Что такое датчик холла в электровелосипедах

Что такое датчик PAS

Скоростью вращения мотор-колеса на электровелосипеде можно управлять по-разному. В классическом варианте запуск электромотора и регулировка скорости на двухколесном транспорте осуществляется рукояткой газа. Но на электровелосипедах может использоваться и другая система включения электродвигателя – Pedal Assist System. В странах Европы это обязательный элемент всех электрических велосипедов. В России она используется по желанию, чтобы облегчить управление электровелосипедом и сэкономить ресурс АКБ. В большинстве случаев система помощи педалям устанавливается на е-байки с предельной скоростью до 25-30 км/ч. Электромотор на таком транспорте применяется в дополнение к педалям для облегчения езды. Он выступает именно вспомогательным источником мощности, а не заменителем мышечных усилий.

Датчик PAS, что это?

Система PAS включает в себя шайбу с магнитами и датчик, срабатывающий при педалировании. Когда ездок начинает крутить педали, датчик включается в работу и реагирует на интенсивность педалирования. Он передает сигнал к контроллеру управления, который согласно полученным данным обеспечивает вращение мотор-колеса. В простейших системах частота оборотов электродвигателя не регулируется: сигнал инициирует пуск электромотора на всю мощность. Когда вращение педалей прекращается, мотор-колесо отключается. Поэтому в дополнение к системе PAS е-байки комплектуются и рукояткой газа. При такой комплектации система-ассистент выступает в роли дополнительного инструмента, инициирующего работу электромотора. Усовершенствованные системы-ассистенты имеют датчик крутящего момента. Он измеряет давление при педалировании и передает измеренное значение на контроллер. В таких моделях частота вращения электромотора зависит от интенсивности педалирования.

Преимущества использования датчика PAS

1. Дает возможность передвигаться в режиме «педали + электромотор» без применения рукоятки газа.
2. Включается в работу при начале педалирования и настраивает крутящий момент электромотора в зависимости от силы вращения педалей.
3. Обеспечивает наиболее экономичный режим езды и помогает продлить срок службы АКБ.

Поскольку наибольшая нагрузка на АКБ наблюдается при пуске электромотора с использованием рукоятки газа, то применение PAS-сенсора позволяет существенно (до 20%) сэкономить ресурс батареи.

Установка

В комплект системы-ассистента входит кольцо из металла с датчиком PAS и диск из пластика с несколькими постоянными магнитами. Система совместима с электрокомпонентами любого вольтажа. Устанавливается она быстро и просто: ее магнитное кольцо устанавливается на шатуны электровелосипеда, и привод подключается к контроллеру. Обычно монтаж производится на каретку справа, под крупную звезду.

Для этого нужно:

1. Демонтировать педаль с шатуном.
2. Отвинтить гайку, которая фиксирует вал.
3. Под нее поставить кольцо с датчиком PAS, направив его в сторону педали. Закрутить гайку.
4. На вал поместить диск с магнитами, направив их в сторону датчика. Промежуток между датчиком PAS и диском с магнитами не должен превышать 5 мм. Это важно для нормального срабатывания датчика.
5. Установить обратно шатун с педалью.
6. Подключить привод к контроллеру.

Алгоритм установки системы-ассистента может немного отличаться от описанного, т.к. он зависит от особенностей конструкции конкретной модели.

• 19 января 2021 г.
• 19674 просмотра

Отличие датчика оборотов PAS и датчика усилия педалей TorqueSensor

Система помощи педалированиюPAS – предельно простой и доступный механизм, который ставится на каретку и включает электромотор в работу при начале педалирования. Работает он благодаря датчику и нескольким постоянным магнитам. Когда велосипедист начинает крутить педали, датчик системы PASсоздает сигнал и передает его на контроллер. Тот, в свою очередь, запускает электродвигатель. Происходит это после вращения педалей на определенный угол – от 0,5 до 1,5 оборота. Когда велосипедист прекращает вращать педали, питание двигателя прекращается.

Чаще всего система PAS устанавливается на электровелосипеды в сочетании с рукояткой газа и играет второстепенную роль. Современные системы PAS используют электронный переключатель скоростных режимов, который подключается к контроллеру и обычно имеет 3 ступени. Они переключаются сенсорными кнопками на бортовом экране. Такая система не просто запускает электродвигатель на всю мощность, откликаясь на педалирование, но и позволяет выбрать подходящий режим мощности.

Датчик PAS для велосипеда – что это?

Такие датчики позволяют управлять мощностью электрического мотора при нажатии на педаль электровелосипеда, без использования ручки газа. Простейшие PASсенсоры замеряют интенсивность педалирования при помощи крепящегося к ним магнитного кольца и установленного на каретку датчика. От количества используемых магнитов зависит, сколько оборотов педалей потребуется для срабатывания PASи подачи сигнала на электромотор.

Различают:

1. Датчики системы PAS на 12 магнитов – бывают цельные и выполненные в виде 2 полуколец(устанавливаются без снятия шатунов). Установка возможна и слева, и справа, если между шатуном и кареткой есть зазор 4–5 мм. Наружный датчик подсоединяется к трубке сиденья или нижнему штырю кабельными стяжками.

2. Датчики дна 12 полюсов для монтажа на звезду. Актуальны для байков с полыми шлицевыми шатунами и наружными подшипниками, при отсутствии зазора для установки обычного магнитного кольца на каретку. Имеют вид магнитного кольца, которое ставится на внутреннюю часть ведущей звезды.

3. Мини-датчики PAS на 24 полюса. Представляют собой автономное устройство с высокой степенью чувствительности. Датчик и кольцо находятся в общем корпусе небольших размеров. Но для его установки нужно 5 мм открытой оси, причем устройство совместимо только с конусными шатунами-квадратами и стандартной кареткой.

Бывают датчики PASи других конфигураций – на 5, 8 магнитов и др.

Датчик усилия педалей TorqueSensor

Каретка для электровелосипеда с датчиком усилия TorqueSensor – это продвинутая альтернативаPAS. Она также устанавливается в педальный узел, причем обычная каретка заменяется моделью со встроенным в нее датчиком усилия педалей TorqueSensor. Поставить сенсор на традиционную каретку невозможно, т.к. ее конструкция не предусматривает такие переделки. В педальный узел помещается уже не обычный датчик старта движения, а динамометр.

Датчик усилия не считывает обороты, а замеряет прилагаемое велосипедистом усилие и, с учетом значения крутящего момента, подает соответствующий сигнал на контроллер. Чем интенсивнее велосипедист вращает педали, тем больше ему будет помогать мотор-колесо. Управляющий контроллер также должен быть совместимым с системой управления TorqueSensor.Эта технология считается более совершенной и используется на электровелосипедах премиум-класса.

Мощность мотора при использовании датчика TorqueSensor регулируется плавно, в зависимости от интенсивности педалирования. В продаже встречаются TorqueSensor под квадрат и шлицевые оси. Цена у них выше, чем у датчиков PAS, но и функционал шире. Большинство датчиков крутящего момента предназначены для кареток на 68 мм, но встречаются имодели в других размерах.

Как проверить датчики Холла в мотор-колесе?

Датчики Холла – это маленькие электронные устройства, реагирующие на магнитное поле. Именно по ним синхронный двигатель узнает, в каком положении в данный момент времени пребывает ротор, и подает напряжение на определенные фазы. Вот зачем нужны датчики Холла в мотор-колесе – они отвечают за правильное чередование фаз и обеспечивают вращение мотора. Эффект Холла используется при создании датчиков положения, устанавливаемых в редукторных и прямоприводных мотор-колесах электровелосипедов и других видов транспорта. Кроме мотор-колес, такие элементы (но только другого типа) устанавливаются в ручках газа. Они создают управляющий сигнал для контроллера. Принцип их работы заключается в создании в проводнике с током, находящемся в магнитном поле, поперечной разности потенциалов. Внешне такие датчики представляют собой компактные устройства с 3 выводами – аналоговым или цифровым и 2 выводами питания. От индуктивных датчиков они выгодно отличаются пропорциональностью выходного сигнала магнитному полю, а не скорости его изменения.

Причины и диагностика поломки датчиков положения

• значительный перегрев электромотора – выше 150–180 °С;
• механические повреждения;
• скачки напряжения;
• попадание воды внутрь корпуса электродвигателя или ручки газа.

Явным признаком поломки датчиков Холла считается подергивание МК при старте во время поворота ручки газа. Для диагностики такой неисправности достаточно вольтметра. Также для проверки работоспособности мотор-колеса, контроллера или ручки газа удобно воспользоваться диагностирующим тестером. Он позволяет продиагностировать датчики положения и обмотки, выявить имеющиеся дефекты, проверить фазовый угол и корректность переключения фаз.

Мониторинг работы ручки газа

На ручку газа от контроллера идет 3 провода:

1. «ноль» – черный;
2. питание 5 В – красный;
3. управляющий сигнал, подающийся с ручки газа на контроллер (напряжение меняется в диапазоне 0–4,2 В, в зависимости от угла поворота ручки) – зеленый.

Для проверки работоспособности датчиков Холла в ручке акселератора необходимо измерить вольтметром напряжение на красном проводе. К нему нужно подключить «+» клемму прибора, а к черному проводу – минусовую. Если в исследуемой цепи нет напряжения 5 В, причина неполадок кроется не в ручке газа. Возможно, неисправен контроллер, или на него не поступает питание, или произошел обрыв проводки, идущей от контроллера к ручке акселератора.

Если же вольтметр показывает подачу напряжения на ручку акселератора, но при ее плавном повороте напряжение на зеленом проводе отсутствует, причина неполадок кроется в неисправности, как минимум, одного из датчиков Холла или подходящих к нему проводов. Неисправные элементы подлежат замене.

Проверка датчиков Холла в мотор-колесе

Перед ремонтом мотор-колеса нужно при помощи тестера или вольтметра проверить состояние датчиков Холла. Алгоритм действий таков: подключить тестер или подать напряжение +5 В и, вращая ось мотора, понаблюдать за изменением напряжения на сигнальной ноге. Проще поддаются ремонту моторы с винтами в боковой крышке. Если же крышка имеет резьбу, открутить ее сложнее – понадобятся специальные съемники.

Если при разборке мотора окажется, что обмотки потемнели (сгорели), восстановлению он не подлежит. Если же с обмотками все в порядке, обратите внимание на провода, идущие через ось к 3 миниатюрным датчикам. Обычно они посажены на силиконовый клей в нише, совпадающей по форме с геометрий корпуса датчика.

Замена датчиков Холла

Суть ремонта сводится к замене неисправных датчиков и восстановлению провода (при необходимости). Неисправные датчики нужно заменить – извлечь из паза в статоре, удалить остатки электронного устройства и следы клея, зачистить место монтажа и установить новые элементы. Контакты нужно припаять и изолировать. Для фиксации новых датчиков можно воспользоваться эпоксидной смолой или подходящим клеем. После ремонтных работ остается проверить исправность МК.

На видео наглядно демонстрируется, как работает мотор-колесо с неисправным датчиком Холла, поясняется, как выявить нерабочий датчик и правильно заменить его.

Когда датчик Холла уже не датчик

Выход из строя датчика Холла – наиболее распространенная поломка, приводящая к неисправности hub-мотора электровелосипеда. Датчик магнитного поля, работа которого основана на эффекте Холла, позволяет организовать слежение за положением ротора двигателя и контроль частоты вращения электромотора велогибрида, передавая информацию на контроллер электровелосипеда. Располагая данными о положении ротора, управляющее устройство выдает импульсы напряжения в обмотки статора электродвигателя, тем самым обеспечивая правильное чередование фаз и вращение мотор-колеса.

Причинами выхода из строя сенсоров Холла hub-мотора могут быть повреждения механического характера, превышение номинальных рабочих параметров напряжения и тока, короткое замыкание вследствие попадания влаги, а также перегрев электродвигателя. Внешние признаки неисправности – отсутствие вращения колеса, подергивание или вибрация.

Как проверить работоспособность датчиков Холла, не разбирая мотор-колесо? Точно локализовать поломку можно при помощи вольтметра. Сначала следует убедиться в наличии питающего напряжения (~5V). После чего можно проверить работоспособность датчиков, подключая вольтметр поочередно к одному из контактов соответствующего разъема – при медленном вращении колеса рукой, напряжение будет изменяться в пределах от 0 до 5 Вольт (если элемент исправен).

Если повышения напряжения не наблюдается – вам придется разбирать hub-мотор для замены вышедших из строя деталей на заведомо исправные. Сенсоры жестко фиксируются в пазах статора мотор-колеса и при демонтаже просто выламываются из гнезд. Новые элементы также фиксируют на клей, припаивают и изолируют контакты. В современных hub-моторах чаще всего находят применение цифровые элементы типа SS41. Данные датчики обеспечивают высокую точность измерений и отличаются широким диапазоном напряжения питания (4,5-24V) и рабочих температур (от -40 до +150°С).

Существует простой способ обойтись без хлопот ремонта и замены неисправных датчиков Холла. Но такой способ устранения поломки будет стоить несколько дороже. Можно оставить в покое мотор-колесо (при том условии, что работа обмоток статора не вызывает нареканий) и просто заменить штатное устройство управления универсальным контроллером, способным полноценно работать без датчиков Холла. Существенное преимущество этого варианта в том, что замена контроллера займет гораздо меньше времени и усилий, нежели восстановление полной работоспособности мотор-колеса – ваш велогибрид снова на ходу и готов к покорению новых дорог!