PNP vs NPN : Qu'est-ce qui différencie ces sorties ?
Dans le monde industriel, il existe de nombreux types de capteurs sorties. Certaines sont simples, comme les sorties discrètes, et d'autres sont complexes, comme les sorties Ethernet ou analogiques. Quel que soit leur niveau de complexité, ils commencent tous par un capteur qui reçoit un signal physique, tel que la lumière ou le son, et qui répond par un signal électrique, ou sortie. Les deux types de sorties ont leur utilité. Mais lorsqu'il s'agit de sorties discrètes, il y a quelques points à connaître.
Comprendre les sorties discrètes
Il existe deux types principaux de sorties discrètes : les sorties de relais électromécaniques (EM) et les sorties à semi-conducteurs. Les deux sont discrets, c'est-à-dire qu'ils communiquent quelque chose qui se trouve dans un état ou dans un autre, comme on et off, vrai ou faux.
Les sorties de relais électromécaniques utilisent un commutateur mécanique pour modifier l'état du flux de signaux. Lorsqu'un électro-aimant s'active dans une sortie de relais EM, l'électro-aimant tire une armature vers le bas pour fermer un contact. Le circuit est ainsi bouclé et le courant peut circuler. Lorsque l'électroaimant s'éteint, un ressort tire l'armature vers l'arrière, ouvrant le contact et interrompant le flux de courant. Ces commutateurs sont plus performants que les sorties à semi-conducteurs pour la commutation de charges électriques élevées, mais les pièces mobiles limitent leur durée de vie et leur vitesse de réponse est légèrement inférieure à celle des sorties à semi-conducteurs.
Les sorties discrètes les plus courantes sont à semi-conducteurs. Ils sont pilotés par un transistor, un interrupteur électronique qui active ou désactive le courant. Les sorties à semi-conducteurs sont comparables à un relais EM, mais sans pièces mobiles. Ils offrent des vitesses de commutation rapides et sont tolérants aux chocs et aux vibrations. Banner propose des détecteurs avec des sorties à semi-conducteurs en courant alternatif et continu. Toutefois, les sorties à semi-conducteurs PNP ou NPN ne sont disponibles que sur les appareils à courant continu.
Quelle est donc la différence entre PNP et NPN ?
Bien qu'il soit courant d'appeler les capteurs PNP ou NPN, ces abréviations se réfèrent en fait au type de transistor utilisé dans l'appareil. La différence entre PNP et NPN réside dans la construction du matériau semi-conducteur qui se trouve à l'intérieur du transistor. Dans un transistor PNP, le matériau semi-conducteur est constitué de trois couches : une couche négative (N) entre deux couches positives (P) : Positive-Negative-Positive, ou PNP. De même, un transistor NPN comporte une couche positive prise en sandwich entre deux couches négatives : NPN (Negative-Positive-Negative). Malgré leur construction différente, les deux formes ont des fils d'alimentation positifs et négatifs et sont connectées à un dispositif appelé load, tel qu'un voyant lumineux, un concentrateur ou IO-Link master, PLC, etc.
Sorties PNP
Également appelée sourcing output, une sortie PNP fournit le courant à la charge connectée. La charge électrique est connectée entre la sortie du capteur et le côté négatif (commun) de l'alimentation. La tension de sortie est identique à la tension d'alimentation.
Sorties NPN
Parce qu'elles fournissent la masse au circuit, les sorties NPN sont également connues sous le nom de sinking outputs. Dans ce cas, la charge électrique est connectée entre la sortie du capteur et le côté positif de l'alimentation. La tension de sortie est un signal de masse. Dans les sorties NPN, le courant circule à l'inverse des sorties PNP.
Les différents types de sortie de capteur
Différents capteurs auront différents types de sorties. Les capteurs bipolaires contiennent des transistors PNP et NPN dans une configuration à double sortie. Si vous n'êtes pas sûr du type de sortie dont vous avez besoin, vous pouvez connecter l'un ou l'autre. Cependant, une seule sortie est généralement connectée à l'automate.
Les capteurs à sorties complémentaires seront soit PNP, soit NPN. Ces dispositifs ont deux fils de sortie, l'un étant ouvert et l'autre fermé.
Une sortie push-pull contient des transistors de sortie PNP et NPN sur le même circuit. Si le circuit est sous tension et envoie un signal PNP, il enverra un signal NPN lorsqu'il sera éteint (et vice-versa). Les capteurs à sortie push-pull ont un réglage de polarité qui permet à l'utilisateur de choisir la sortie active lorsque le capteur agit.
Quand utiliser PNP et NPN
Le type de sortie discrète à utiliser dépend souvent de la région du monde où l'on se trouve. En Asie, environ 90 % des sorties utilisent des NPN. En Europe, environ 90 % des sorties sont des PNP. Aux États-Unis, la répartition entre NPN et PNP est d'environ 60/40.
Un automate programmable recherchera un signal PNP ou NPN. Veillez donc à utiliser la bonne sortie de capteur pour correspondre au signal particulier dont l'automate a besoin pour votre application spécifique. Ces informations figurent dans la documentation de l'automate et dans les schémas de câblage.
Lorsque vous travaillez sur votre prochaine application, contactez les experts de Banner Engineering pour vous aider à déterminer vos besoins spécifiques en sorties PNP ou NPN.
