Các nguyên tắc cơ bản về cảm biến công nghiệp - NPN vs PNP là gì?

Sự khác biệt giữa PNP và NPN là gì? Và tại sao mọi người nên quan tâm? Nếu bạn bị nhầm lẫn PNP và NPN, thì hy vọng bài này sẽ làm sáng tỏ sự khác biệt giữa chúng. Trong bài viết này, chúng ta đề cập đến cấu trúc bóng bán dẫn của cảm biến và chất bán dẫn loại p hay loại n.

Khi nói đến việc nối dây một cảm biến, bạn có thể nghĩ chữ “N” là “Cực âm” (Negative) và “P” là “Cực dương” (Positive). Đối với cảm biến, một thiết bị NPN là một thiết bị có thể chuyển đổi sang cực âm của mạch trong khi thiết bị PNP chuyển sang cực dương.


Hình tham khảo cách đấu dây cho cảm biến sensor NPN và PNP như thế nào
 

Câu hỏi tiếp theo là hỏi, bạn muốn dòng điện chảy hướng nào?

Cảm biến PNP đôi khi được gọi là "sourcing sensors" bởi vì chúng phát nguồn năng lượng dương cho đầu ra. Cảm biến NPN đôi khi được gọi là "sinking sensors" vì chúng chìm xuống đất đầu ra.


Sinking and Sourcing

Thuật ngữ "tải" xác định thiết bị cảm biến. Tải có thể là đèn, van khí nén, rơ le hoặc đầu vào PLC.


PNP 3-wire và NPN 3-wire Standard diagram
 

Chi tiết bổ sung

Các loại đầu ra điện rời rạc - Phần lớn các cảm biến được sử dụng ngày nay sử dụng các đầu ra trạng thái rắn, không phải các rơle cơ học


Cấu tạo của cảm biến trước kia và ngày nay

Hình vẽ dưới đây cho thấy 2 dây điện cho cảm biến và 2 cho công tắc. Hầu hết các cảm biến chỉ sử dụng 3 dây bằng cách có một dây làm nhiệm vụ kép, mang cả tín hiệu điện và đầu ra. Điều này tương tự như một phòng tắm chỉ có một dòng nước chăm sóc cho cả bồn rửa và nhà vệ sinh như trái ngược với từng dòng riêng biệt. Các cảm biến rời rạc trạng thái rắn hoạt động tương tự như một công tắc, nhưng dòng điện chỉ chảy theo một hướng. Thiết bị trạng thái rắn là đáng tin cậy, tiết kiệm, nhỏ và nhanh. Hạn chế duy nhất là, bạn phải biết hướng chảy của dòng điện. NPN và PNP là các thuật ngữ kỹ thuật cho loại bóng bán dẫn được sử dụng để chuyển đổi đầu ra. Loại bóng bán dẫn xác định hướng chảy của dòng điện.


Sensor electronic
 

Sự khác nhau khi đấu nối dây của một cảm biến 3 dây kiểu PNP và NPN là gì?

Hầu hết các cảm biến tiệm cận công nghiệp (cảm ứng Inductive, điện dung Capacitive, siêu âm Ultrasonic và quang điện Photo-electric) đều là trạng thái rắn.

Thuật ngữ trạng thái rắn đề cập đến loại thành phần được sử dụng trong cảm biến. Các thành phần điện tử trạng thái rắn như bóng bán dẫn được sử dụng để chuyển đổi đầu ra của cảm biến khi phát hiện một vật thể.

Hai loại cảm biến 3 dây cụ thể có sẵn; PNP và NPN. Sự khác biệt là kết quả của thiết kế mạch bên trong và loại bóng bán dẫn được sử dụng.

Một điểm quan trọng cần quan sát là PNP và NPN không liên quan đến việc cảm biến thường mở (N/O) hay thường đóng (N/C), tức là cảm biến PNP có thể là N/O hoặc N/C NPN có thể là N/O hoặc N/C không.
 

Vậy tại sao lại là hai loại?

Việc lựa chọn một câu cảm biến PNP hay cảm biến NPN được xác định bởi bản chất của mạch mà thiết bị được sử dụng. Khi được sử dụng trong mạch điều khiển kiểu rơle truyền thống, thông thường có thể sử dụng loại cảm biến PNP hoặc cảm biến NPN như hình dưới đây. Cảm biến PNP có xu hướng được sử dụng phổ biến hơn.

Mạch điều khiển loại rơle truyền thống;


Cách đấu dây cho cảm biến PNP 3 dây


Cách đấu dây cho cảm biến NPN 3 dây
 

Sử dụng với bộ điều khiển logic lập trình (PLC)

Khi chọn cảm biến được sử dụng với PLC, điều quan trọng là cảm biến phù hợp với loại thẻ đầu vào PLC sẽ được sử dụng.

Hai loại thẻ đầu vào tồn tại, những loại dòng 'chìm - sink' (còn được gọi là logic dương) và những dòng 'phát nguồn - source' (còn được gọi là logic âm). Điều đáng nói, trong khi các thuật ngữ chìm-sink/phát nguồn - source và logic dương/âm được biết đến trong một số ngành, chúng không phải lúc nào cũng được sử dụng phổ biến. Do đó, điều quan trọng là phải xác định loại cảm biến được sử dụng với thẻ PLC dựa trên tài liệu và/hoặc sơ đồ nối dây của nhà sản xuất PLC.

Phổ biến nhất ở Châu Âu là loại đầu vào 'chìm', chúng sẽ được sử dụng với cảm biến PNP như hình dưới đây. Ít phổ biến hơn ngày nay là thẻ đầu vào 'phát nguồn', chúng phổ biến ở châu Á và yêu cầu loại cảm biến NPN để hoạt động chính xác. Nhiều thẻ đầu vào PLC hiện đại có thể được cấu hình và có dây để được 'chìm' hoặc 'phát nguồn' mặc dù nó thường đòi hỏi tất cả các đầu vào trên một thẻ đầu vào cụ thể được cấu hình giống nhau.


Kiểu đấu nối dây cho cảm biến PNP 3 dây


 

Video clip Làm thế nào để đấu nối dây của cảm biến DC rời rạc 2 dây vào PLC

   
 

Video clip Làm thế nào để đấu nối dây của cảm biến DC rời rạc 3 dây vào PLC