接近開關中NPN型和PNP型在現場使用中有什麼區別?

覃愛慶


接近開關在工控、自動化、機器人行業非常常用,一般配合PLC使用,可以用來控制流水線上產品的到位檢測、機器人手臂的到位檢測等。其輸出形式有NPN和PNP之分,這兩種型號的接近開關其輸出信號和接線都不同。下面分別介紹。

1 NPN型接近開關的使用方式

NPN型接近開關,其輸出部分的關鍵元器件為NPN三極管,在接入PLC時,輸出端需要接上拉電阻。在沒有到位信號時,三極管不導通,輸出端被上拉所以PLC檢測到高電平;當有到位信號時,三極管導通,輸出端輸出低電平。PLC通過判斷高低電平就可以確定是否有到位信號。接線方式如下圖所示。

2 PNP型接近開關的使用方式

PNP型接近開關,輸出部分的關鍵元器件為PNP三極管,在接入PLC時,需要在輸出端接一個下拉電阻。沒有到位信號時,三極管截止,輸出信號被下拉到GND,輸出低電平;有到位信號時,三極管導通,輸出信號為高電平。PLC通過判斷高電平和低電平即可判斷是否有到位信號。PNP型接近開關的接線方式如下圖所示。

接線開關將被測物體的到位信號轉化為高低電平輸出,從而實現了設備的自動化檢測和流水作業,在生產線、流水線非常常見,提高了自動化程度。接近開關實物圖如下圖所示。

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接近開關有NPN和PNP兩種,適用於不同的PLC輸入口

接近開關雖然有各種各樣的形狀和感應距離規格,但主要分為NPN型和PNP型兩種。NPN和PNP型的接近開關的感應和工作原理是一樣的,只是控制輸出信號的電路有差異。NPN型接近開關使用了NPN三極管做為輸出,PNP型接近開關使用了PNP三極管做為輸出。

接近開關工作原理

電感式接近開關,利用LC產生高頻振盪,當被檢測物(磁性金屬)靠近時,金屬內部產生渦流,導至高頻振盪停止。接近開關內部的整形檢波和信號處理電路會處理這種振盪和停止振盪的狀態,驅動輸出端的三極管提供開關量信號輸出。

NPN型接近開關應用

針對NPN型的接近開關,負載需要接在褐色線(VCC)和黑色線(輸出)之間,當接近開關感應到金屬時,輸出端的NPN三極管導通,負載工作。

因為NPN型接近開關的公共端為陽極,連接PLC時,需要與共陽極(公共端為V+)的輸入口連接。

PNP型接近開關應用

針對NPN型的接近開關,負載需要接在藍色線(GND)和黑色線(輸出)之間,當接近開關感應到金屬時,輸出端的PNP三極管導通,負載工作。

因為PNP型接近開關的公共端為陰極,連接PLC時,需要與共陰極(公共端為V-)的輸入口連接

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接近開關中NPN和PNP型在現場使用有什麼區別?

這個在使用過程中,看把其輸出信號送到那些地方,直接用來驅動中間繼電器線圈、信號指示燈等,這兩種類型輸出的接近開關使用沒有什麼太大區別,選用那種類型都不影響工作。

要是把輸出信號送到PLC,那麼就有區別了,要根據PLC的數字量輸入模塊的COM接近是負極共點還是正極共點具體選用那種類型的接近開關。

因為PLC數字量輸入模塊,其輸入端口一般有單端共點和雙端輸入之分,還有用的PLC類型不同,它的COM接口有光電耦合器又有正極共點和負極共點之分。

一般情況下,日本貨普遍採用正極共點,而歐美貨普遍採用負極共點。既然有正極共點和負極共點之分,那麼用接近開關的時候就看根據所用的PLC數字量輸入端口來選擇用NPN還是PNP型的接近開關。

例如,三菱PLC採用的正極共點,其COM端電源為0V,電流從數字量輸入模塊出來,因此要用低電平輸出的接近開關,即用NPN型接近開關。

例如西門子等PLC採用負極共點,其COM端為電源正極,電流從數字量輸入模塊流進去,因此要用高電平輸出接近開關,即用PNP型接近開關。

其實這兩種類型的接近開關,利用了三極管飽和、截止輸出兩種狀態。

因此這兩種輸出類型的接近開關具體分為六類。NPN-NO、NPN-NC、NPN-,NC+NO、PNP-NO、PNP-NC、PNN-,NC+NO。一般而言,均為三線制接近開關,棕色線為電源正極、藍色線為電源負極,黑色線或白色線為信號線。

這裡黑色線作為信號線,通常是常開型接近開關,白色線作為信號線,通常是常閉型接近開關。


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