PNP vs NPN: cosa differenzia queste uscite?

Esistono due tipi principali di uscite discrete: le uscite a relè elettromeccanico (EM) e le uscite a stato solido. Entrambi sono discreti e comunicano che qualcosa è in uno stato o in un altro, ad esempio acceso e spento, vero o falso.

Le uscite a relè elettromeccaniche utilizzano un interruttore meccanico per cambiare lo stato del flusso del segnale. Quando un elettromagnete si attiva in un'uscita a relè EM, l'elettromagnete tira verso il basso un'armatura per chiudere un contatto. In questo modo si completa un circuito e si permette il passaggio della corrente. Quando l'elettromagnete si spegne, una molla tira indietro l'armatura, aprendo il contatto e interrompendo il flusso di corrente. Questi interruttori sono più adatti a commutare carichi elettrici elevati rispetto alle uscite a stato solido, ma le parti mobili ne limitano la durata e hanno una velocità di risposta leggermente inferiore rispetto alle uscite a stato solido.

Le uscite discrete più comuni sono a stato solido. Sono azionati da un transistor, un interruttore elettronico che attiva o disattiva la corrente. Le uscite a stato solido sono simili a un relè EM, ma senza parti in movimento. Offrono velocità di commutazione elevate e tollerano urti e vibrazioni. Banner offre sensori con uscite a stato solido sia in CA che in CC. Tuttavia, le uscite a stato solido PNP o NPN sono disponibili solo sui dispositivi CC. 

Sebbene sia comune riferirsi ai sensori come PNP o NPN, le abbreviazioni si riferiscono in realtà al tipo di transistor utilizzato nel dispositivo. La differenza tra PNP e NPN consiste nella costruzione del materiale semiconduttore presente all'interno del transistor. In un transistor PNP, il materiale semiconduttore è costituito da tre strati: uno strato negativo (N) tra due strati positivi (P): Positivo-Negativo-Positivo, o PNP. Allo stesso modo, un transistor NPN ha uno strato positivo racchiuso tra due strati negativi: Negativo-Positivo-Negativo, o NPN. Nonostante la diversa costruzione, entrambe le forme hanno cavi di alimentazione positivi e negativi e sono collegate a un dispositivo chiamato carico, come una spia luminosa collegata, un hub o un master IO-Link, un PLC, ecc. 

Chiamata anche sourcing uscita, un'uscita PNP fornisce la corrente al carico collegato. Il carico elettrico è collegato tra l'uscita del sensore e il lato negativo (comune) dell'alimentazione. La tensione di uscita è uguale alla tensione di alimentazione.

Poiché forniscono la massa al circuito, le uscite NPN sono note anche come uscite sinking. In questo caso, il carico elettrico è collegato tra l'uscita del sensore e il lato positivo dell'alimentazione. La tensione di uscita è un segnale di terra. Nelle uscite NPN, la corrente scorre in modo opposto a quella delle uscite PNP.

I diversi sensori avranno diversi tipi di uscite. I sensori bipolari contengono transistor PNP e NPN in una configurazione a doppia uscita. Se non si è sicuri del tipo di uscita necessaria, è possibile collegare uno o l'altro. In genere, tuttavia, solo un'uscita è collegata al PLC.

I sensori con uscite complementari saranno PNP o NPN. Questi dispositivi hanno due fili di uscita, uno aperto e l'altro chiuso.

Un'uscita push-pull contiene sia transistor di uscita PNP che NPN sullo stesso circuito. Se il circuito è acceso e invia un segnale PNP, quando è spento invierà un segnale NPN (e viceversa). I sensori con uscita push-pull hanno un'impostazione di polarità che consente all'utente di scegliere quale uscita è attiva quando il sensore si attiva.

A seconda della zona del mondo in cui ci si trova, spesso si determina il tipo di uscita discreta da utilizzare. In Asia, circa il 90% delle uscite utilizza NPN. In Europa, circa il 90% delle uscite sono PNP. Negli Stati Uniti, la ripartizione tra NPN e PNP è di circa 60/40.

Un PLC cercherà un segnale PNP o NPN, quindi assicuratevi di utilizzare l'uscita del sensore corretta per corrispondere al segnale particolare richiesto dal PLC per la vostra applicazione specifica. Queste informazioni sono contenute nella documentazione del PLC e negli schemi di cablaggio.

Quando lavorate alla vostra prossima applicazione, contattate gli esperti di Banner Engineering per avere assistenza nel determinare le vostre specifiche esigenze di uscita PNP o NPN.