大多數工業接近感測器(電感式、電容式、超音波式和光電式)都是固態的。
「固態」一詞指的是感測器內部使用的元件類型。電晶體或 MOSFET 等固態電子元件用於在偵測到物體時切換感測器的輸出。
三線感測器有兩種具體類型:PNP 和 NPN。它們的區別在於內部電路設計和所用電晶體的類型。需要注意的關鍵一點是,PNP 和 NPN 與感測器是常開(N/O)還是常閉(N/C)無關,也就是說,PNP 感測器可以是常開或常閉,NPN 感測器也可以是常開或常閉。
請注意,本文的主題是專門討論感測器 PNP/NPN 輸出的接線,而不是詳細介紹電晶體技術。PNP 連接到正電源,電流從正電源流經感測器並返回到地。NPN 連接到地面,當啟動時,允許電流從負載流到地面,這可以看作是「吸收」電流。
為什麼有兩種類型?
選擇 PNP 感測器還是 NPN 感測器取決於設備所用電路的性質。在傳統的繼電器控制電路中,通常可以使用 PNP 或 NPN 類型的感測器,如下所示。 PNP 感測器通常更常用。
接線
傳統的繼電器控制電路:
與可編程邏輯控制器(PLC)搭配使用。
選擇與 PLC 配合使用的感測器時,請務必確保感測器與要使用的 PLC 輸入卡類型相符。
輸入卡有兩種類型:一種是「流入」電流(也稱為正邏輯),另一種是「拉」電流(也稱為負邏輯)。值得一提的是,雖然「流入電流/拉電流」和「正邏輯/負邏輯」在某些行業中廣為人知,但它們並非總是常用術語。因此,根據 PLC 製造商的文件和/或接線圖,確定與 PLC 卡配合使用的感測器類型非常重要。
在歐洲,最常見的是「流入電流」類型的輸入,這些輸入卡將與 PNP 感測器配合使用,如下所示。如今,「拉電流」類型的輸入卡已不太常見,這些輸入卡在亞洲很流行,需要 NPN 類型的感測器才能正常運作。許多現代 PLC 輸入卡可以配置和接線為「汲極」或「源極」,但通常需要將特定輸入卡上的所有輸入配置為相同。
注意:下圖中的虛線是可選的,根據您的硬體/設置,可能需要或不需要。需要注意的關鍵線是實心紅線、黑線和藍線。
來源 - Schneider Electric 常見問題 - 描述感測器的三線連接時,PNP 和 NPN 之間有什麼區別?
PNP 輸出
PNP 輸出也稱為源極輸出,它為連接的負載提供電流。電氣負載連接在感測器輸出和電源負極(公共端)之間。輸出電壓與電源電壓相同。
NPN 輸出
由於 NPN 輸出為電路提供接地,因此也稱為汲極輸出。在這種情況下,電氣負載連接在感測器輸出和電源正極之間。輸出電壓為接地訊號。 NPN 輸出的電流流向與 PNP 輸出相反。
不同的感測器輸出類型
不同的感測器具有不同的輸出類型。雙極感測器包含 PNP 和 NPN 電晶體,採用雙輸出配置。如果您不確定需要哪種輸出類型,可以連接其中一種。但通常只有一個輸出連接到 PLC。
互補輸出的感測器為 PNP 或 NPN 輸出。這些設備有兩根輸出線,一條為開路,另一根為閉合。
推挽輸出在同一電路中同時包含 PNP 和 NPN 輸出電晶體。如果電路導通並發送 PNP 訊號,則在關閉時將發送 NPN 訊號(反之亦然)。推挽輸出的感測器具有極性設置,允許使用者選擇感測器啟動時哪個輸出有效。
何時使用 PNP 和 NPN
您所在地區的不同通常決定了您使用的離散輸出類型。在亞洲,大約 90% 的輸出使用 NPN。在歐洲,大約 90% 的產出是 PNP。在美國,NPN 和 PNP 的比例約為 60/40。
PLC 會接收 PNP 或 NPN 訊號,因此請確保使用正確的感測器輸出,以符合 PLC 在您的特定應用中所需的特定訊號。這些資訊將在 PLC 文件和接線圖中提供。
來源 - Banner Engineering - PNP 與 NPN:這些輸出的區別
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