PNP vs. NPN: Was unterscheidet diese Ausgänge?
In der Industrie gibt es viele verschiedene Arten von Sensoren Ausgängen. Einige sind einfach, wie z. B. diskrete Ausgänge, und andere sind komplex, wie z. B. Ethernet- oder Analogausgänge. Unabhängig von der Komplexität beginnen sie alle mit einem Sensor, der ein physikalisches Signal, z. B. Licht oder Schall, aufnimmt und mit einem elektrischen Signal oder einem Ausgang reagiert. Beide Arten von Outputs haben ihre Berechtigung. Aber wenn es um diskrete Ausgaben geht, sollten Sie einige Dinge wissen.
Diskrete Ausgänge verstehen
Es gibt zwei Haupttypen von diskreten Ausgängen: elektromechanische (EM) Relaisausgänge und Halbleiterausgänge. Beide sind diskret, d. h. sie vermitteln, dass etwas einen bestimmten Zustand hat, z. B. ein und aus, wahr oder falsch.
Elektromechanische Relaisausgänge verwenden einen mechanischen Schalter, um den Zustand des Signalflusses zu ändern. Wenn ein Elektromagnet in einem EM-Relaisausgang eingeschaltet wird, zieht der Elektromagnet einen Anker nach unten, um einen Kontakt zu schließen. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen und der Strom kann fließen. Wenn sich der Elektromagnet ausschaltet, zieht eine Feder den Anker zurück, öffnet den Kontakt und unterbricht den Stromfluss. Diese Schalter eignen sich besser zum Schalten hoher elektrischer Lasten als Halbleiterausgänge, aber die beweglichen Teile begrenzen ihre Lebensdauer und ihre Reaktionsgeschwindigkeit ist etwas langsamer als bei Halbleiterausgängen.
Die häufigsten diskreten Ausgänge sind Halbleiterausgänge. Sie sind transistorgesteuert, ein elektronischer Schalter, der den Strom ein- oder ausschaltet. Solid-State-Ausgänge kann man sich wie ein EM-Relais vorstellen, nur ohne bewegliche Teile. Sie bieten hohe Schaltgeschwindigkeiten und sind unempfindlich gegenüber Stößen und Vibrationen. Banner bietet Sensoren mit AC- und DC-Solid-State-Ausgängen an. PNP- oder NPN-Solid-State-Ausgänge sind jedoch nur bei DC-Geräten verfügbar.
Was ist also der Unterschied zwischen PNP und NPN?
Obwohl es üblich ist, Sensoren als PNP- oder NPN-Sensoren zu bezeichnen, beziehen sich die Abkürzungen eigentlich auf den im Gerät verwendeten Transistortyp. Der Unterschied zwischen PNP- und NPN-Transistoren liegt in der Konstruktion des Halbleitermaterials im Inneren des Transistors. Bei einem PNP-Transistor besteht das halbleitende Material aus drei Schichten: einer negativen (N) Schicht zwischen zwei positiven (P) Schichten: Positiv-Negativ-Positiv, oder PNP. Ein NPN-Transistor hat eine positive Schicht, die zwischen zwei negativen Schichten liegt: Negativ-Positiv-Negativ oder NPN. Trotz ihres unterschiedlichen Aufbaus haben beide Formen positive und negative Stromkabel und werden an ein Gerät angeschlossen, das als load bezeichnet wird, wie z. B. eine angeschlossene Anzeigeleuchte, ein Hub oder IO-Link-Master, eine SPS, usw.
pnp-Ausgänge
Ein PNP-Ausgang wird auch als sourcing output bezeichnet und liefert den Strom an die angeschlossene Last. Die elektrische Last wird zwischen dem Sensorausgang und der negativen (gemeinsamen) Seite des Netzteils angeschlossen. Die Ausgangsspannung ist die gleiche wie die Versorgungsspannung.
npn-Ausgänge
Da sie die Masse für die Schaltung bereitstellen, werden NPN-Ausgänge auch als sinking outputs bezeichnet. In diesem Fall wird die elektrische Last zwischen dem Sensorausgang und der positiven Seite der Spannungsversorgung angeschlossen. Die Ausgangsspannung ist ein Massesignal. Bei NPN-Ausgängen fließt der Strom entgegengesetzt zu dem von PNP-Ausgängen.
Die verschiedenen Sensorausgangstypen
Verschiedene Sensoren haben verschiedene Arten von Ausgängen. Bipolare Sensoren enthalten sowohl PNP- als auch NPN-Transistoren in einer Doppelausgangskonfiguration. Wenn Sie nicht sicher sind, welchen Ausgangstyp Sie benötigen, können Sie den einen oder den anderen anschließen. In der Regel wird jedoch nur ein Ausgang an die SPS angeschlossen.
Bei Sensoren mit komplementären Ausgängen handelt es sich entweder um PNP- oder NPN-Sensoren. Diese Geräte haben zwei Ausgangsdrähte, von denen einer offen und der andere geschlossen ist.
Ein Push-Pull-Ausgang enthält sowohl PNP- als auch NPN-Ausgangstransistoren in derselben Schaltung. Wenn der Schaltkreis eingeschaltet ist und ein PNP-Signal sendet, sendet er ein NPN-Signal, wenn er ausgeschaltet wird (und andersherum). Sensoren mit Push-Pull-Ausgang verfügen über eine Polaritätseinstellung, mit der der Benutzer wählen kann, welcher Ausgang aktiv ist, wenn der Sensor betätigt wird.
Wann werden PNP und NPN verwendet?
Je nachdem, in welchem Teil der Welt Sie sich befinden, hängt es oft davon ab, welche Art von diskreter Ausgabe Sie verwenden werden. In Asien verwenden etwa 90 Prozent der Ausgänge NPN. In Europa sind etwa 90 Prozent der Ausgaben PNP. In den Vereinigten Staaten ist das Verhältnis von NPN zu PNP etwa 60/40.
Eine SPS sucht entweder nach einem PNP- oder einem NPN-Signal. Stellen Sie also sicher, dass Sie den richtigen Sensorausgang verwenden, um das spezielle Signal zu erhalten, das die SPS für Ihre spezielle Anwendung benötigt. Diese Informationen sind in der SPS-Dokumentation und den Schaltplänen enthalten.
Wenn Sie an Ihrer nächsten Anwendung arbeiten, kontaktieren Sie die Experten von Banner Engineering für Hilfe bei der Bestimmung Ihrer spezifischen PNP- oder NPN-Ausgangsanforderungen.
