Tín hiệu về vị trí tay ga cho ta biết mức độ mở của bướm ga trong quá trình xe vận hành. Trong quá trình vận hành xe trên đường, khi người lái tăng hoặc giảm ga, sự thay đổi độ mở bướm ga sẽ quyết định tới tốc độ của xe. Tốc độ và sự ổn định tốc độ của xe trong quá trình vận hành quyết định tới tính kinh tế nhiên liệu, mà yếu tố ảnh hưởng trực tiếp ở đây chính là quá trình tăng giảm ga của người lái. Quá trình tăng giảm ga của người lái không tuân theo một quy luật nhất định hay phụ thuộc vào cung đường chạy thí nghiệm, mà có thể thay đổi phụ thuộc nhiều yếu tố như: kỹ năng vận hành, điều kiện tâm lý, điều kiện đường xá, điều kiện môi trường xung quanh… Việc thu thập
dữ liệu về vị trí tay ga trong quá trình vận hành, với điều kiện xe thí nghiệm chạy trên một cung đường cố định cho phép có thể tính toán được.
Việc thu thập tín hiệu về vị trí tay ga được thực hiện bằng một cảm biến kiểu Hall. Cảm biến kiểu Hall có tác dụng như một bộ biến đổi giá trị điện áp đầu ra tương ứng với sự thay đổi từ trường. Cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng Hall. Hiệu ứng Hall là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi áp dụng một từ trường vuông góc lên một bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn (hoặc các chấy dẫn điện nói chung – thanh Hall) đang có dòng điện chạy qua. Khi đó, sẽ xuất hiện một hiệu điện thế (hiệu điện thế Hall) sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh Hall.
Hình 2.31: Hiệu ứng Hall
Hiệu ứng được giải thích dựa vào bản chất của dòng điện chạy trong vật liệu dẫn điện. Dòng điện này chính là sự chuyển động của các điện tích. Khi chạy qua từ trường, các điện tích chịu lực Lorentz và bị đẩy về một trong hai phía của thanh Hall, tùy theo điện tích chuyển động đó mang điện tích âm hay dương. Sự tập chung các điện tích về một phía tạo nên sự tích điện trái dấu ở hai mặt của thanh Hall gây ra hiệu điện thế Hall. Tỷ số giữa hiệu điện thế Hall và dọng điện chạy qua thanh Hall gọi là điện trở Hall, đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall. Hiệu ứng Hall được khám phá bởi Edwin Harbert Hall vào năm 1879. Hình 2.31 thể hiện nguyên lý hiệu ứng Hall.
Dựa trên nguyên lý của hiệu ứng Hall ta có thể sử dụng cảm biến kiểu Hall để đo vị trí của tay ga theo sự biến thiên từ trường. Hình 2.32 là sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến kiểu Hall sử dụng để đo vị trí tay ga.
Điện áp cung cấp cho cảm biến là điện áp một chiều +5V, đầu OUT chính là tín hiệu điện áp ra của cảm biến. Điện áp này thay đổi tùy theo vị trí của cảm biến trong từ trường. Khi thay đổi vị trí của tay ga (vành tròn) thì vị trí của cảm biến Hall trong từ trường sẽ thay đổi, và điện áp đầu ra của cảm biến sẽ thay đổi trong một dải giá trị nhất định. Giá trị điện áp này sẽ được đưa vào một bộ chuyển đổi ADC của vi điều khiển trung tâm và lưu trữ vào thẻ nhớ. Dựa vào giá trị điện áp thay đổi đọc được sẽ biết được vị trí tay ga tương ứng trong các trường hợp xe chuyển động trên đường.
Hình 2.33: Bố trí cảm biến vị trí tay ga trên xe