産業分野では、さまざまな種類のセンサー出力があります。ディスクリート出力のように単純なものもあれば、イーサネットやアナログ出力のように複雑なものもあります。 複雑さの度合いにかかわらず、これらはすべて、センサーが光や音などの物理的な信号を受け取り、電気信号、つまり出力として応答することから始まります。どちらの出力にもそれぞれの用途があります。しかし、ディスクリート出力について論じる際には、知っておくべき点がいくつかあります。.
離散出力の理解
ディスクリート出力には、主に2つの種類があります。それは、電気機械式（EM）リレー出力とソリッドステート出力です。どちらもディスクリート出力であり、オン／オフや真／偽といった、ある状態か別の状態かを伝達します。.
電気機械式リレー出力は、機械式スイッチを使用して信号の流れの状態を切り替えます。EMリレー出力において電磁石が通電すると、電磁石がアーマチュアを引き下げて接点を閉じます。これにより回路が閉じ、電流が流れるようになります。 電磁石がオフになると、バネがアーマチュアを引き戻し、接点を開いて電流の流れを遮断します。これらのスイッチは、ソリッドステート出力に比べて高負荷の電気負荷の切り替えに適していますが、可動部品があるため寿命が限られており、ソリッドステート出力に比べて応答速度が若干遅くなります。.
最も一般的なディスクリート出力はソリッドステート出力です。これらはトランジスタ駆動式で、電流をオンまたはオフにする電子スイッチです。 ソリッドステート出力は、可動部品のない電磁リレーのようなものと考えることができます。高速なスイッチング速度を実現し、衝撃や振動にも強いという特徴があります。Banner社は、ACおよびDCのソリッドステート出力を備えたセンサーを提供しています。ただし、PNPまたはNPNのソリッドステート出力は、DCデバイスでのみ利用可能です。.
では、PNPとNPNの違いは何でしょうか？
センサーをPNPやNPNと呼ぶことは一般的ですが、これらの略語は実際にはそのデバイスに使用されているトランジスタのタイプを指しています。PNPとNPNの違いは、トランジスタ内部にある半導体材料の構造にあります。 PNPトランジスタでは、半導体材料は3つの層で構成されています。2つの正（P）層の間に1つの負（N）層があり、これは「正-負-正（Positive-Negative-Positive）」、つまりPNPを表します。同様に、NPNトランジスタでは、2つの負層の間に1つの正層が挟まれています。 負-正-負、すなわちNPNとなります。構造は異なりますが、どちらのタイプも正極と負極の電源端子を有しており、接続されたインジケータランプ、ハブ、IO-Linkマスター、PLCなどの「負荷」と呼ばれるデバイスに接続されます。.
PNP出力
「ソーシング出力」とも呼ばれるPNP出力は、接続された負荷に電流を供給します。電気的負荷は、センサーの出力と電源のマイナス（共通）極の間に接続されます。出力電圧は電源電圧と同じです。.
NPN出力
NPN出力は回路にグランドを供給するため、「シンキング出力」とも呼ばれます。この場合、電気的負荷はセンサーの出力と電源のプラス極の間に接続されます。出力電圧はグランド信号となります。NPN出力では、電流の流れ方向がPNP出力とは逆になります。.
さまざまなセンサーの出力タイプ
センサーの種類によって、出力形式も異なります。バイポーラセンサーは、デュアル出力構成でPNPトランジスタとNPNトランジスタの両方を備えています。どの出力形式が必要か分からない場合は、どちらか一方を接続すれば問題ありません。ただし、通常、PLCに接続されるのは片方の出力のみです。.
相補出力を持つセンサーは、PNP型またはNPN型のいずれかになります。これらのデバイスには2本の出力線が備わっており、一方はオープン、もう一方はクローズドとなっています。.
プッシュプル出力は、同じ回路上にPNP出力トランジスタとNPN出力トランジスタの両方を備えています。回路がオン状態でPNP信号を出力している場合、オフ状態になるとNPN信号を出力します（その逆も同様です）。 プッシュプル出力を持つセンサーには極性設定があり、ユーザーはセンサーが作動した際、どちらの出力をアクティブにするかを選択できます。.
PNPとNPNをいつ使うか
世界のどの地域にいるかによって、どのようなタイプのディスクリート出力を使うかが決まることがよくあります。アジアでは、出力の約90％がNPN型です。ヨーロッパでは、出力の約90％がPNP型です。米国では、NPN型とPNP型の割合がおよそ60対40となっています。.
PLCはPNP信号またはNPN信号のいずれかを検知するため、特定の用途においてPLCが要求する信号に合わせて、正しいセンサー出力を使用していることを確認してください。この情報は、PLCの取扱説明書や配線図に記載されています。.
次回のアプリケーション開発の際には、, Langir Engineeringの専門家にお問い合わせください お客様の具体的なPNPまたはNPN出力の要件を特定するためのサポートをご提供いたします。.
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この記事は、Banner（bannerengineering.com）が当初公開した技術情報を基にしています。.
