تفاوت سنسور PNP و NPN

سنسور هایی که خروجی دیجیتالی دارند دو مدل هستند: رله ای یا ترانزیستوری. خروجی سنسور های رله ای یک رله هست که قطع و وصل میشود. اما خروجی سنسور های ترانزیستوری سه حالت  NPN، PNP و (ترکیبی) Totem poleمیتواند داشته باشد. در این مقاله، نحوه کار خروجی‌های ترانزیستوری PNP و NPN را توضیح میدهیم و تفاوت‌های آن‌ها را بررسی میکنیم.

تفاوت سنسور PNP  و NPN

تفاوت اصلی سنسورهای PNP و NPN در نوع سیگنال خروجی و نحوه جریان‌دهی آن‌ها به ورودی سیستم کنترلی است؛ سنسور PNP در زمان فعال شدن ولتاژ مثبت را به ورودی PLC ارسال می‌کند و به همین دلیل خروجی آن منبع تغذیه‌کننده جریان محسوب می‌شود، در حالی که سنسور NPN در حالت تحریک، خروجی را به منفی یا زمین وصل می‌کند و جریان را به سمت خود می‌کشد. به بیان ساده، در سنسور PNP ورودی PLC با دریافت مثبت فعال می‌شود؛ اما در سنسور NPN ورودی با اتصال به منفی تحریک می‌گردد، به همین علت سنسورهای PNP معمولاً با ورودی‌های سینک و سنسورهای NPN با ورودی‌های سورس استفاده می‌شوند. این تفاوت باعث می‌شود انتخاب بین PNP و NPN کاملاً وابسته به نوع ورودی PLC، استانداردهای صنعتی باشد.

در ادامه انواع خروجی های ترانزیستوری و سنسور های NPN و PNP را کاملا بررسی می کنیم.

خروجی های ترانزیستوری

خروجی ترانزیستوری نوعی خروجی در PLC است که به‌ جای رله از ترانزیستور برای قطع و وصل استفاده می‌کند و سیگنال را به‌ صورت الکترونیکی سوئیچ می‌کند.

این خروجی سرعت سوئیچینگ بالاتری دارد و برای کاربردهای سریع مثل شمارش پالس و کنترل دقیق مناسب‌تر است.

بررسی سنسور های PNP  

سنسور PNP یکی از پرکاربردترین انواع سنسورها در اتوماسیون صنعتی و سیستم‌های مبتنی بر PLC است که وظیفه آن تشخیص وضعیت‌هایی مانند حضور جسم، موقعیت، فاصله، یا حرکت و ارسال سیگنال الکتریکی متناسب به ورودی کنترلر می‌باشد. واژه PNP در اصل به ساختار ترانزیستوری داخلی این سنسور اشاره دارد و نشان می‌دهد که خروجی سنسور از نوع  ولتاژ مثبت است. به بیان ساده، زمانی که سنسور فعال می‌شود، ولتاژ مثبت را به ورودی PLC ارسال می‌کند و همین ویژگی، مبنای اصلی تفاوت آن با سنسورهای NPN است.

سیم بندی سنسور های PNP

سیم ‌بندی سنسور PNP به‌گونه‌ای انجام می‌شود که خروجی سنسور ولتاژ مثبت را به ورودی PLC یا مدار کنترلی ارسال کند .در اغلب سنسورهای PNP سه سیم وجود دارد که بر اساس استاندارد رنگ‌بندی صنعتی، سیم قهوه‌ای به ولتاژ مثبت تغذیه (معمولاً ۲۴ ولت DC)، سیم آبی به منفی یا صفر ولت و سیم مشکی به عنوان خروجی سنسور متصل می‌شود. برای اتصال صحیح به  PLC، سیم مشکی به یکی از ورودی‌های دیجیتال PLC وصل می‌گردد و ترمینال مشترک ورودی‌ها (COM) باید به منفی منبع تغذیه متصل باشد تا ورودی PLC از نوع سینک عمل کند. در این حالت، زمانی که سنسور جسم را تشخیص می‌دهد، خروجی آن ولتاژ مثبت را از طریق سیم مشکی به ورودی PLC اعمال می‌کند و با برگشت جریان از مسیر COM به منفی، ورودی فعال می‌شود.

اگر سیم ‌بندی به‌ درستی انجام نشود، مثلاً COM به مثبت وصل شود یا منفی مشترک نداشته باشد، سنسور هرچند سالم باشد، سیگنال آن توسط PLC تشخیص داده نخواهد شد.

بررسی سنسور های NPN 

در سنسورهای NPN، پایه‌ ی مشترک معمولاً به ولتاژ منفی (مثلاً زمین) متصل می‌شود. این سنسورها وقتی تحریک می‌شوند، به‌ جای ارسال ولتاژ مثبت، ولتاژ منفی یا صفر را به خروجی ارسال می‌کنند.

عملکرد سنسور های NPN در PLC

در سنسورهای NPN، وقتی که جسمی در محدوده سنسور قرار می‌گیرد و سنسور تحریک می‌شود، ترانزیستور NPN فعال شده و مدار خروجی را به زمین متصل می‌کند.

وقتی میگوییم سنسور NPN است؛ یعنی ولتاژ مثبت از پی ال سی(SOURCE) در سنسور (SINK) ریخته میشود؛ پس پی ال سی به ولتاژ مثبت (منبع) نیاز دارد.

سیم بندی سنسورهایNPN 

زمانیکه یک سنسور NPN یا همان SINK داریم، اتصال و سیم بندی آن به پی ال سی باید به شکل SOURCE باشد. فرض کنید یک سنسور سه سیمه داریم(مثبت، منفی و فرمان) و میخواهیم آن را به ورودی دیجیتال پی ال سی وصل کنیم. ابتدا + و – سنسور را چون جریان زیادی نمیکشند میتوانیم به منبع داخلی PLC متصل کنیم.

سیم سیگنال سنسور را به یکی از ورودی های دیجیتال وصل میکنیم و چون اتصال به صورت سورس است COM پی ال سی را از مثبت منبع تغذیه میگیریم.

نتیجه گیری و جمع بندی

در این مقاله به بررسی خروجی‌های ترانزیستوری در سیستم‌های کنترلی پرداختیم و نقش آن‌ها را در عملکرد سنسورها توضیح دادیم. سپس سنسورهای PNP و NPN را به‌صورت جداگانه معرفی کردیم و نحوه عملکرد و سیم‌بندی هرکدام را به‌طور کامل مورد بررسی قرار دادیم. در ادامه تفاوت‌های اساسی بین این دو نوع سنسور از نظر ساختار الکتریکی و ارتباط با ورودی‌های PLC بیان شد.