In de industriële wereld bestaan er veel verschillende soorten sensoruitgangen. Sommige zijn eenvoudig, zoals discrete uitgangen, en andere zijn complex, zoals Ethernet- of analoge uitgangen. Ongeacht de complexiteit begint het allemaal met een sensor die een fysiek signaal, zoals licht of geluid, registreert en daarop reageert met een elektrisch signaal, oftewel een uitgangssignaal. Beide soorten uitgangen hebben hun nut. Maar als het gaat om discrete uitgangen, zijn er een paar dingen die u moet weten.
Inzicht in discrete uitgangen
Er zijn twee hoofdtypen discrete uitgangen: elektromechanische (EM) relaisuitgangen en halfgeleideruitgangen. Beide zijn discreet, wat betekent dat ze aangeven of iets zich in de ene of de andere toestand bevindt, zoals aan of uit, waar of onwaar.
Bij elektromechanische relaisuitgangen wordt een mechanische schakelaar gebruikt om de toestand van de signaalstroom te wijzigen. Wanneer een elektromagneet in een elektromechanische relaisuitgang wordt ingeschakeld, trekt de elektromagneet een anker naar beneden om een contact te sluiten. Hierdoor wordt een stroomkring gesloten en kan de stroom vloeien. Wanneer de elektromagneet wordt uitgeschakeld, trekt een veer het anker terug, waardoor het contact wordt geopend en de stroomtoevoer wordt onderbroken. Deze schakelaars zijn beter geschikt voor het schakelen van hoge elektrische belastingen dan halfgeleideruitgangen, maar de bewegende onderdelen beperken hun levensduur en ze hebben een iets tragere reactiesnelheid in vergelijking met halfgeleideruitgangen.
De meest voorkomende discrete uitgangen zijn halfgeleideruitgangen. Deze worden aangestuurd door transistors, een elektronische schakelaar die de stroom in- of uitschakelt. U kunt halfgeleideruitgangen zien als een soort elektromagnetisch relais, maar dan zonder bewegende onderdelen. Ze bieden hoge schakelsnelheden en zijn bestand tegen schokken en trillingen. Banner biedt sensoren met zowel AC- als DC-halfgeleideruitgangen. PNP- of NPN-halfgeleideruitgangen zijn echter alleen beschikbaar op DC-apparaten.
Wat is dan het verschil tussen PNP en NPN?
Hoewel sensoren vaak worden aangeduid als PNP of NPN, verwijzen deze afkortingen in feite naar het type transistor dat in het apparaat wordt gebruikt. Het verschil tussen PNP en NPN zit hem in de opbouw van het halfgeleidermateriaal in de transistor. In een PNP-transistor bestaat het halfgeleidende materiaal uit drie lagen: een negatieve (N) laag tussen twee positieve (P) lagen: Positief-Negatief-Positief, oftewel PNP. Op dezelfde manier heeft een NPN-transistor een positieve laag die ingeklemd zit tussen twee negatieve lagen: Negatief-Positief-Negatief, oftewel NPN. Ondanks hun verschillende opbouw hebben beide vormen positieve en negatieve voedingsaansluitingen en zijn ze aangesloten op een apparaat dat de ‘belasting’ wordt genoemd, zoals een aangesloten indicatielampje, hub of IO-Link-master, PLC, enz.
PNP-uitgangen
Een PNP-uitgang, ook wel ‘sourcing-uitgang’ genoemd, levert stroom aan de aangesloten belasting. De elektrische belasting wordt aangesloten tussen de sensoruitgang en de negatieve (gemeenschappelijke) pool van de voeding. De uitgangsspanning is gelijk aan de voedingsspanning.
NPN-uitgangen
Omdat ze de aarding van het circuit verzorgen, worden NPN-uitgangen ook wel ‘sinking’-uitgangen genoemd. In dit geval wordt de elektrische belasting aangesloten tussen de sensoruitgang en de pluspool van de voeding. De uitgangsspanning is een aardingssignaal. Bij NPN-uitgangen stroomt de stroom in tegengestelde richting ten opzichte van PNP-uitgangen.
De verschillende soorten sensoruitgangen
Verschillende sensoren hebben verschillende soorten uitgangen. Bipolaire sensoren bevatten zowel PNP- als NPN-transistors in een configuratie met dubbele uitgang. Als je niet zeker weet welk type uitgang je nodig hebt, kun je de ene of de andere aansluiten. Meestal wordt echter slechts één uitgang op de PLC aangesloten.
Sensoren met complementaire uitgangen zijn ofwel PNP ofwel NPN. Deze apparaten hebben twee uitgangsdraden, waarvan de ene open is en de andere gesloten.
Een push-pull-uitgang bevat zowel PNP- als NPN-uitgangstransistoren in hetzelfde circuit. Als het circuit is ingeschakeld en een PNP-signaal afgeeft, zal het een NPN-signaal afgeven wanneer het wordt uitgeschakeld (en omgekeerd). Sensoren met een push-pull-uitgang hebben een polariteitsinstelling waarmee de gebruiker kan kiezen welke uitgang actief is wanneer de sensor wordt geactiveerd.
Wanneer gebruik je PNP en NPN?
Het hangt vaak af van het deel van de wereld waar je je bevindt, welk type discrete uitgang je zult gebruiken. In Azië maakt ongeveer 90 procent van de uitgangen gebruik van NPN. In Europa is ongeveer 90 procent van de uitgangen PNP. In de Verenigde Staten is de verhouding tussen NPN en PNP ongeveer 60/40.
Een PLC verwacht een PNP- of een NPN-signaal; zorg er dus voor dat u de juiste sensoruitgang gebruikt die overeenkomt met het signaal dat de PLC voor uw specifieke toepassing nodig heeft. Deze informatie vindt u in de documentatie van de PLC en in de bedradingsschema’s.
Wanneer je aan je volgende applicatie werkt, neem contact op met de experts van Langir Engineering om u te helpen bij het bepalen van uw specifieke behoeften op het gebied van PNP- of NPN-uitgangen.
Download de handleiding voor capacitieve schakelaars van Langir (PDF)
Dit artikel is gebaseerd op technische informatie die oorspronkelijk door Banner (bannerengineering.com) is gepubliceerd.
