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了解 NPN 和 PNP 传感器的电路结构

  在处置离散输出或输入时,咱们必需懂得设置装备摆设是灌电流仍是源极。这些术语是指哪一个设置装备摆设供应电源,哪一个设置装备摆设供应接地,由于二者必需一直存在。   灌电流输出供应接地,而源极输出供应电源。灌电流设置装备摆设接线不正确可能会毁坏设置装备摆设,由于您将以相同的偏向施加电流。在许多典范的操纵体系中,输入模块是源极的,输出模块是下沉的。是以,假如咱们将源输入模块连接到灌电流输出设置装备摆设,体系将精确检测输入的状况。   在咱们研讨 NPN 和 PNP 的晶体管项以前,下图表现了一个注意灌输的 PLC 输出,咱们能够看到电压将被开关关上或封闭,PLC 会将其识别为输出 ON 或 OFF。

  带灌电流 PLC 输出接线图的泉源开关

  图 1.应用电机开关供应电流(还没有晶体管)的灌电流 PLC 输出的简化版本。图片由Control Automation供应   下图表现了源极PLC输出,咱们能够看到接地或大众连贯经由过程开关而不是电源。   需求注重的是,在任何一种情况下都可以连贯统一台交换机。开关自身其实不局限于源极或下沉。

  带源PLC输出接线图的沉降开关

  图2. 应用电机开关为大众前往门路(还没有晶体管)供电的源极 PLC 输出的简化版本。图片由Control Automation供应   传感器中的 NPN 和 PNP 晶体管   3 线传感器还界说了灌电流和拉电流范例,但它们平日称为 NPN 或 PNP。负-正-负 (NPN) 等同于下沉,正-负-正 (PNP) 相当于源。   这些术语平日与传感器或继电器一路应用,用于界说设置装备摆设需求若何接线。激活后,NPN 传感器将启用接地门路(直流共回路)。假如咱们看一个有基极 (B)、发射极 (E) 和集电极 (C) 的晶体管,当基极存在足够的正电流时,电流将从集电极流向发射极。   此示例表现了当向传感器显现特定波长的光(平日为可调强度)时,NPN 光学光电传感器若何供应所需的电流。PLC供应信号线电流,传感器通电时会有大量电流流向蓝线。该模块会将其识别为“通电”或“实在”旌旗灯号。

  NPN传感器外部有甚么,或许下沉传感器外部有甚么?

  图3. NPN灌电流传感器的电路图,表现了公认的3线传感器连贯色彩和源PLC模块。图片由Control Automation供应   PNP 传感器的事情体式格局相同——当传感器被激活时,旌旗灯号端子将拥有电压;当传感器未激活时,旌旗灯号将为零伏。晶体管也是云云。关于PNP晶体管,当基极拥有足够的电流门路时,电流将从发射极流向集电极和基极。   因为传感器的性能会依据传感器是 PNP 仍是 NPN 而变迁,是以懂得您应用的传感器范例异常首要。因为晶体管的外部布局是两个相对于的二极管,假如应用谬误范例的传感器,来自PLC的电流就无奈固定。是以,假如应用谬误的传感器范例,旌旗灯号将一直表现为“false”或“low”。

  PNP 传感器外部有甚么,或许推销传感器外部有甚么?

  图4. PNP 源传感器的电路图表现了公认的 3 线传感器连贯色彩。图片由Control Automation供应   为何有NPN传感器和PNP传感器?   这一切大概看起来使人疑惑,您大概想知道为何咱们甚至有分歧范例的传感器和晶体管。有几个缘故原由,一个是地位。依据我的教训,PNP 传感器在北美很罕见,但这不是硬性划定。   在北美,没有电气平安规范划定应用 PNP 传感器;然则,请思量全部 I/O 体系。PNP 源极传感器与灌电流控制器输出模块相匹配。每一个输出端子都经由过程模块外部接地。假如电线与金属机箱打仗,则结果是端子处于非举止状况。相同,NPN传感器需求一个在每一个输出端子上都带有带电24 V电压的源极模块。假如当初有任何电线松动,就会产生接地毛病。   另外一方面,NPN 晶体管能够比等效的 PNP 器件更快地传输旌旗灯号,由于 N(负)变迁粒子的电子迁移率比硅器件中的 P(正)带电空穴快得多。是以,关于高速开关使用,如高速编码器旌旗灯号或PWM(脉宽调制)操纵,您大概需求思量NPN型I/O模块。   在许多器件中,NPN晶体管是首选的电流放大器,由于它对基极输出端的正电压做出反映。这意味着典范的控制器,如小型Arduino和近似平台,能够很容易地驱动NPN晶体管。然而,推销传感器布局的上风意味着 PNP 是许多传感器使用的首选。   对于 NPN 和 PNP 输入平安的解释   在思量大概造成危害的输入模块、平安体系或活动设置装备摆设时,咱们应当应用 PNP 输入或源式继电器连贯,由于可能会产生不测活动。这与电源侧和地侧开关的观点亲近相干。   关于NPN设置装备摆设,旌旗灯号连贯找到接地的场景将激活设置装备摆设。这意味着,假如电缆磨损并暴露出信号线,而该线刚好自行接地,则可能会产生不测活动,由于操纵活动的设置装备摆设将被绕过。当人们在里面守御和处置设置装备摆设时,可能会产生这类情形。有些人可能会争辩论,切换负极能够缩小拱形闪光并缩小触点的磨损。尽管关于大电流电路来讲多是精确的,但操纵电路平日应用低电压、~24 VDC 和低电流。

  NPN 和 PNP 输入的比拟,以及假如产生毛病(赤色虚线)大概产生的情形。

  图5. NPN 和 PNP 输入的比拟,以及假如产生毛病(赤色虚线)大概产生的情形。图片由欧姆龙自动化供应   在应用 PNP(源极)模块操纵灌电流负载的更平安版本中,接地信号线的情形将绕过负载,而不是操纵。操纵模块大概会有一些过流毁坏,但活动装配不会被激活,从而完成了更高的安全性。
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