یک سیستم کنترل معمولی از حسگرهای PNP استفاده می‌کند و تجسم آن آسان‌تر است. برای سیستم های قطبی مخالف، حسگر NPN تنها نوع سنسور سازگار است. درباره حسگرهای NPN، از جمله ویژگی‌ها و کاربردها بیشتر در این مقاله بیشتر بدانید.

در یک سیستم کنترل معمولی، روش اصلی ارسال سیگنال‌های ورودی به PLC این است که ابتدا دستگاه ورودی را تغذیه می‌کند، سپس پس از روشن شدن، ولتاژ کنترل را به PLC ارسال می‌کند که آن را به زمین برمی‌گرداند. این سیستم از حسگرهای «منبع» PNP استفاده می‌کند و تجسم آن آسان‌تر است. برای سیستم های قطبی مخالف، حسگر NPN تنها نوع سنسور سازگار است. دلیل و مزایای بالقوه این حسگرهای NPN ممکن است بیشتر از سردرگمی ایجاد شده باشد.

انتخاب سنسور مناسب کار آسانی نیست. نه تنها طیف گسترده‌ای از کمیت‌ها وجود دارد که باید اندازه‌گیری شوند، بلکه هر دسته شامل طیف گسترده‌ای از انواع حسگر است و ممکن است آنالوگ یا گسسته باشند. علاوه بر پیچیدگی، اکثر سنسورها ممکن است در چند انتخاب سیم کشی مختلف در دسترس باشند.

آشنایی با حسگرهای NPN

یکی از رایج ترین مشکلات در انتخاب سنسور، درک تفاوت بین سیم کشی سنسور PNP و NPN است. این سردرگمی به دلیل کمبود دانش موجود نیست – یک جستجوی سریع در اینترنت مقالات بی‌شماری را با عناوینی مانند “درک حسگرهای NPN در مقابل PNP” به دست می‌دهد.

بر اساس تجربه خودم، به دو دلیل، درک حسگرهای NPN برای من زمان بیشتری برد. ابتدا حسگرهای PNP جریان را به یک ماژول ورودی می‌رسانند و جهت جریان الکتریکی با جریان اطلاعات یکسان است. مبدلی که کمیت واقعی را اندازه گیری می کند، اطلاعاتی است که از حسگر سرچشمه می گیرد و برای پردازش دستورالعمل به ماژول می رود. کل این روند طبیعی و منطقی به نظر می رسد.

حسگر NPN اجازه می دهد تا جریان از ماژول ورودی از طریق سنسور به زمین برسد. مطمئناً هنگامی که از سخت افزار مناسب استفاده می شود به درستی عمل می کند، اما جریان مخالف است، بنابراین سردرگمی بیشتری را اضافه می کند.

دلیل دوم اینکه درک این سنسورها بیشتر طول کشید این است که می‌خواستم بدانم چرا آنها وجود دارند. سیستم‌های معمولی از حسگرهای «منبع» PNP استفاده می‌کنند. برخی از ماژول های ورودی PLC را می توان برای حسگرهای NPN یا PNP سیم کشی کرد، اما برخی فقط یک طرفه هستند. میخواستم بدونم چرا اگه یکی بیشتر پرطرفداره و کاملا کاربردیه چرا نوع دیگه هنوز موجوده و در بعضی سیستمها نصب میشه؟

قطبیت NPN

ساده ترین راه برای توصیف عملکرد یک حسگر NPN، تقسیم آن به دو قسمت است. ابتدا برق سنسور را تامین کنید. اغلب، این محدوده 10-30 ولت است، بنابراین با سیستم های 12 ولت و 24 ولت سازگار است. سیم های مناسب (معمولاً به ترتیب قهوه ای و آبی) را به منبع تغذیه وصل کنید.

سیم باقیمانده سیم سیگنال است (گاهی اوقات سیم “بار” نامیده می شود). برای این حسگر NPN، به محض روشن شدن سنسور، جریان از ماژول ورودی از طریق این سیم سیگنال عبور می کند. تنها شرط کار این است که پایه سیگنال باید بین ماژول ورودی و خود سنسور وصل شود تا مدار کامل شود.

ممکن است به تجسم حسگر به عنوان یک سوپاپ اطمینان کمک کند. اگر حالت آن قطع شده باشد، شیر چک بسته است و هیچ چیزی جریان نخواهد داشت. هنگامی که روشن می شود، شیر چک باز می شود و اجازه می دهد تا فقط به سمت سنسور جریان یابد.

سازگاری با ولتاژ چندگانه

این بخشی از سیم کشی حسگر NPN است که مزیت مشخصی را ارائه می دهد. تا زمانی که سنسور به درستی با برق تغذیه شود، هر محدوده ولتاژی را می توان به سیم بار سیگنال متصل کرد و همچنان به درستی به زمین بازگردد.

برای تجسم این مزیت، فرض کنید ماشینی دارید با 12 ولت که تمام دستگاه های ورودی/خروجی از جمله سنسورها را تغذیه می کند. این سیگنال های ورودی باید با یک PLC مجاور با ورودی های دیجیتالی که نیاز به 24 ولت دارد، کار کنند. اگر آن سنسورها از انواع استاندارد PNP بودند، 12 ولت را به PLC می‌دادند که برای ارائه سیگنال مثبت کافی نیست.

چند راه حل ممکن وجود خواهد داشت. ابتدا تمام منابع تغذیه ورودی/خروجی را با یک منبع تغذیه 24 ولت سوئیچ کنید. دوم، سیگنال 12 ولت را با مبدل DC-DC به سیگنال 24 ولت تبدیل کنید. در نهایت، می توانید یک PLC با سازگاری 12 ولتی تهیه کنید. همه این گزینه ها گران و وقت گیر به نظر می رسند.

انتخاب بهتر ممکن است استفاده از حسگرهای NPN باشد. در این سناریو، آنها همچنان با 12 ولت مناسب (در محدوده 10-30) تغذیه می شوند. 24 ولت توسط ماژول ورودی PLC “منبع” تامین می شود و از طریق سنسور به زمین سیگنال مشترک باز می گردد. این به آن واحد PLC اجازه می دهد تا با چند سنسور NPN در یک سیستم 24 ولتی درست در کنار چند سنسور NPN در این سیستم 12 ولتی کار کند.

از آنجایی که هزینه یک سنسور NPN در مقابل PNP در اکثر موارد تقریباً یکسان است، این راه حل هزینه اضافی ندارد و نصب آن زمان بیشتری را صرف نمی کند. انعطاف‌پذیری بیشتر در استفاده از ولتاژهای متعدد در کنار هم می‌تواند یک کار دشوار را از بین ببرد.