Nel mondo industriale esistono molti tipi diversi di uscite dei sensori. Alcune sono semplici, come le uscite discrete, mentre altre sono complesse, come quelle Ethernet o analogiche. Indipendentemente dal livello di complessità, tutte partono da un sensore che rileva un segnale fisico, come la luce o il suono, e risponde con un segnale elettrico, ovvero un'uscita. Entrambi i tipi di uscite hanno i loro utilizzi. Tuttavia, quando si parla di uscite discrete, ci sono alcune cose che è bene sapere.
Comprendere gli output discreti
Esistono due tipi principali di uscite discrete: le uscite a relè elettromeccaniche (EM) e le uscite a stato solido. Entrambe sono discrete, ovvero indicano uno stato o l'altro, come ad esempio acceso o spento, vero o falso.
Le uscite a relè elettromeccaniche utilizzano un interruttore meccanico per modificare lo stato del flusso del segnale. Quando un elettromagnete si attiva in un’uscita a relè elettromeccanico, l’elettromagnete spinge verso il basso un’armatura per chiudere un contatto. Ciò completa un circuito e consente il passaggio della corrente. Quando l’elettromagnete si disattiva, una molla riporta indietro l’armatura, aprendo il contatto e interrompendo il flusso di corrente. Questi interruttori sono più adatti a commutare carichi elettrici elevati rispetto alle uscite a stato solido, ma le parti mobili ne limitano la durata e presentano una velocità di risposta leggermente inferiore rispetto alle uscite a stato solido.
Le uscite discrete più comuni sono quelle a stato solido. Sono azionate da transistor, ovvero un interruttore elettronico che attiva o disattiva la corrente. Si può pensare alle uscite a stato solido come a un relè elettromagnetico, ma senza parti mobili. Offrono velocità di commutazione elevate e sono resistenti agli urti e alle vibrazioni. Banner offre sensori con uscite a stato solido sia in corrente alternata (AC) che in corrente continua (DC). Tuttavia, le uscite a stato solido PNP o NPN sono disponibili solo sui dispositivi in corrente continua (DC).
Allora, qual è la differenza tra PNP e NPN?
Sebbene sia comune riferirsi ai sensori come PNP o NPN, queste abbreviazioni si riferiscono in realtà al tipo di transistor utilizzato nel dispositivo. La differenza tra PNP e NPN sta nella struttura del materiale semiconduttore presente all’interno del transistor. In un transistor PNP, il materiale semiconduttore è costituito da tre strati: uno strato negativo (N) tra due strati positivi (P): Positivo-Negativo-Positivo, ovvero PNP. Analogamente, un transistor NPN presenta uno strato positivo racchiuso tra due strati negativi: Negativo-Positivo-Negativo, ovvero NPN. Nonostante la diversa struttura, entrambe le forme dispongono di terminali di alimentazione positivi e negativi e sono collegate a un dispositivo denominato “carico”, come ad esempio una spia luminosa collegata, un hub o un master IO-Link, un PLC, ecc.
Uscite PNP
Conosciuta anche come uscita di alimentazione, un'uscita PNP fornisce corrente al carico collegato. Il carico elettrico è collegato tra l'uscita del sensore e il polo negativo (comune) dell'alimentatore. La tensione di uscita è uguale alla tensione di alimentazione.
Uscite NPN
Poiché forniscono la massa al circuito, le uscite NPN sono note anche come uscite "sinking". In questo caso, il carico elettrico è collegato tra l'uscita del sensore e il polo positivo dell'alimentatore. La tensione di uscita è un segnale di massa. Nelle uscite NPN, la corrente scorre in direzione opposta rispetto a quella delle uscite PNP.
I diversi tipi di uscita dei sensori
Sensori diversi presentano tipi di uscite diversi. I sensori bipolari contengono sia transistor PNP che NPN in una configurazione a doppia uscita. Se non si è sicuri del tipo di uscita necessario, è possibile collegare l'uno o l'altro. Tuttavia, in genere al PLC viene collegata una sola uscita.
I sensori con uscite complementari possono essere di tipo PNP o NPN. Questi dispositivi dispongono di due fili di uscita: uno è aperto e l’altro è chiuso.
Un'uscita push-pull comprende transistor di uscita sia PNP che NPN nello stesso circuito. Se il circuito è attivo e invia un segnale PNP, quando viene disattivato invierà un segnale NPN (e viceversa). I sensori con uscita push-pull dispongono di un'impostazione di polarità che consente all'utente di scegliere quale uscita sia attiva quando il sensore si attiva.
Quando utilizzare PNP e NPN
La scelta del tipo di uscita discreta da utilizzare dipende spesso dalla regione del mondo in cui ci si trova. In Asia, circa il 90% delle uscite è di tipo NPN. In Europa, circa il 90% delle uscite è di tipo PNP. Negli Stati Uniti, la ripartizione tra NPN e PNP è di circa 60/40.
Un PLC richiede un segnale PNP o NPN, quindi assicurati di utilizzare l'uscita corretta del sensore in modo che corrisponda al segnale specifico richiesto dal PLC per la tua applicazione. Queste informazioni sono riportate nella documentazione del PLC e negli schemi di cablaggio.
Quando lavorerai alla tua prossima applicazione, contatta gli esperti di Langir Engineering per ricevere assistenza nel determinare le vostre specifiche esigenze in termini di uscita PNP o NPN.
Scarica la guida agli interruttori capacitivi di Langir (PDF)
Questo articolo si basa su informazioni tecniche originariamente pubblicate da Banner (bannerengineering.com).
