PNP ir NPN artumo jutikliai, svarbūs automatikos ir valdymo sistemų komponentai, pirmiausia skiriasi savo išvesties konfigūracija ir laidais: PNP jutikliai įjungti tiekia srovę, o NPN jutikliai ją praleidžia.
PNP ir NPN jutikliai
PNP ir NPN jutikliai, dar vadinami atitinkamai šaltinio ir krintančio šaltinio jutikliais, yra du skirtingi pramonėje naudojami artumo jutiklių tipai. Pagrindinis skirtumas yra jų vidinės grandinės konstrukcija ir tranzistorių tipai. PNP jutikliai suveikus perduoda aukšto lygio signalą, prijungdami signalinį gnybtą prie teigiamo maitinimo šaltinio, o NPN jutikliai suveikus perduoda žemo lygio arba įžeminimo signalą. Šis esminis skirtumas turi įtakos šių jutiklių sąveikai su valdymo sistemomis ir lemia jų suderinamumą su įvairiais įvesties įrenginiais.
Išvesties ir laidų skirtumai
PNP ir NPN artumo jutiklių išvesties ir laidų konfigūracijos yra labai svarbios jų funkcionalumui ir integravimui į valdymo sistemas. PNP jutikliai, dažnai vadinami "šaltinio jutikliais", suveikę duoda teigiamą išėjimo įtampą. Tai reiškia, kad jie tiekia srovę iš teigiamo maitinimo šaltinio į apkrovą, todėl idealiai tinka tais atvejais, kai įvesties įrenginiui įjungti reikalingas teigiamas signalas.
Priešingai, NPN jutikliai, vadinamieji "krintantys jutikliai", veikia taip, kad suveikus jutikliui perduodamas įžeminimo signalas. Šie jutikliai nuskandina srovę iš apkrovos į neigiamą maitinimo šaltinį, veiksmingai užbaigdami grandinę ir sujungdami išėjimą su žeme.
Atitinkamai skiriasi šių tipų jutiklių laidų konfigūracijos:
- PNP jutikliai paprastai turi tris laidus:
- Rudos spalvos: Prijungta prie teigiamo maitinimo šaltinio
- Mėlyna: Prijungtas prie neigiamo maitinimo šaltinio
- Juodos spalvos: Išėjimo signalo laidas (įjungus perjungiamas į teigiamą)
- NPN jutikliai taip pat naudoja trijų laidų konfigūraciją:
- Rudos spalvos: Prijungta prie teigiamo maitinimo šaltinio
- Mėlyna: Prijungtas prie neigiamo maitinimo šaltinio
- Juodos spalvos: Išėjimo signalo laidas (įjungus perjungiamas į neigiamą)
Šis esminis išvesties ir laidų skirtumas turi įtakos šių jutiklių sąveikai su valdymo prietaisais. Pavyzdžiui, jungiant prie programuojamo loginio valdiklio (PLC), įvesties kortelė turi būti nustatyta taip, kad atitiktų konkretų jutiklio tipą. PNP jutikliams reikia, kad PLC įvestis būtų sukonfigūruota kaip krintanti įvestis, o NPN jutikliams reikia konfigūruoti maitinančią įvestį.
Suprasti šiuos išvesties ir laidų skirtumus yra labai svarbu inžinieriams ir technikams projektuojant ir diegiant automatizavimo sistemas, užtikrinant tinkamą jutiklių parinkimą ir sklandžią integraciją su valdymo prietaisais.
Regioninės naudojimo pirmenybės
Regionuose PNP ir NPN jutikliai labai skiriasi:
- Šiaurės Amerikoje daugiausia naudojami PNP jutikliai dėl jų suderinamumo su daugeliu PLC įėjimų, kuriuose numatoma šaltinio konfigūracija.
- Azijoje ir Europoje, ypač automobiliuose, plačiai naudojami NPN jutikliai, kuriuose vyrauja nusileidžiančios jungtys.
Šias regionines preferencijas lemia istorinė pramonės praktika ir esamų valdymo sistemų suderinamumas, todėl įvairiose pasaulio dalyse renkamasi iš šaltinio (PNP) ir iš krintančio (NPN) jutiklio tipų.
Valdymo sistemų suderinamumas
PNP ir NPN jutiklių pasirinkimą dažnai lemia specifiniai naudojamos valdymo sistemos reikalavimai. Sistemoms, skirtoms įėjimams, kurie yra įprasti daugelyje Europos PLC, geriau tinka NPN jutikliai. Ir atvirkščiai, valdymo sistemoms, kurioms reikia maitinančių įėjimų, naudingi PNP jutikliai. Šis suderinamumo aspektas yra labai svarbus siekiant užtikrinti optimalų veikimą ir sklandų integravimą į automatikos programas. Rinkdamiesi jutiklio tipą, inžinieriai turi atidžiai įvertinti valdymo įrenginių įvesties specifikacijas, kad būtų išlaikytas sistemos vientisumas ir funkcionalumas.
Jutiklio pasirinkimo poveikis sistemos dizainui
Pasirinkimas tarp PNP ir NPN artumo jutiklių daro didelę įtaką bendram sistemos dizainui automatikos ir valdymo programose. PNP jutikliams, kurie yra srovės šaltiniai, paprastai reikia mažiau sudėtingų laidų ir jie pasižymi geresniu atsparumu triukšmui, todėl juos geriau naudoti elektriškai triukšmingoje aplinkoje. Priešingai, NPN jutikliai, kurie praleidžia srovę, dažnai yra ekonomiškesni ir gali būti pranašesni sistemose, kuriose keli jutikliai naudojasi bendru maitinimo šaltiniu.
Projektuodami sistemą inžinieriai turi atsižvelgti į:
- Energijos suvartojimas: PNP jutikliai paprastai suvartoja daugiau energijos nei NPN jutikliai.
- Laidų sudėtingumas: NPN jutikliams kai kuriose programose gali prireikti papildomų ištraukimo rezistorių.
- Suderinamumas su esama įranga: Įsitikinkite, kad pasirinktas jutiklio tipas atitinka PLC ar kitų valdymo prietaisų įvesties reikalavimus.
- Saugos sumetimai: Kai kuriais atvejais pirmenybė teikiama PNP jutikliams, nes jie pasižymi saugiomis savybėmis laidų gedimo atveju.
Galiausiai jutiklių pasirinkimo poveikis neapsiriboja vien tik signalo išvestimi, bet turi įtakos sistemos patikimumui, techninės priežiūros reikalavimams ir bendram našumui pramonės automatizavimo aplinkoje.
Trijų laidų jutiklių jungtys
PNP ir NPN 3 laidų jutiklių konfigūracijos pirmiausia skiriasi išėjimo perjungimu ir laidų jungtimis. Įjungus PNP jutiklius, išėjimas persijungia į teigiamą maitinimo įtampą, o NPN jutikliai persijungia į žemę. Šis skirtumas turi įtakos apkrovos prijungimui:
- PNP (šaltinis): Apkrova jungiama tarp jutiklio išėjimo ir neigiamo maitinimo šaltinio (L-).
- NPN (nusileidžiantis): Apkrova jungiama tarp jutiklio išėjimo ir teigiamo maitinimo šaltinio (L+).
Laidų spalvos paprastai atitinka standartinę konvenciją:
- Rudos spalvos: Teigiama maitinimo įtampa
- Mėlyna: Neigiamas maitinimas/žemė
- Juodos spalvos: Išvesties signalas
Rinkdamiesi PNP arba NPN jungtį 3 laidų jutikliui, atsižvelkite į suderinamumą su valdymo sistemos įėjimais ir konkrečius taikymo srities reikalavimus. Europoje dažniau naudojami PNP jutikliai, o Azijoje tradiciškai pirmenybė teikiama NPN jutikliams, tačiau ši tendencija keičiasi.
NPN jutiklio PLC laidai
Jungiant NPN tipo 3 laidų artumo jutiklį prie PLC, svarbu suprasti, kaip teisingai prijungti, kad būtų užtikrintas tinkamas veikimas:
- Rudas laidas: Prijunkite prie maitinimo šaltinio teigiamo (+) gnybto
- Mėlynas laidas: Prijunkite prie neigiamo (-) maitinimo šaltinio gnybto
- Juodas laidas (išėjimas): Prijunkite prie PLC įvesties gnybto
PLC įvestis turi būti sukonfigūruota kaip šaltinio įvestis, kad veiktų su NPN jutikliu. Esant tokiai konfigūracijai, srovė teka iš PLC įvesties per jutiklį į žemę, kai jutiklis įjungiamas. Prieš atliekant sujungimus labai svarbu patikrinti, ar PLC įvesties kortelė suderinama su NPN (sinking) jutikliais. Kai kurie PLC turi konfigūruojamas įvestis, kuriose galima naudoti ir NPN, ir PNP jutiklius, todėl jutiklį galima pasirinkti lanksčiai.
Kai naudojami keli NPN jutikliai, jie gali turėti bendrą teigiamą maitinimo jungtį, todėl kai kuriose programose galima supaprastinti laidų jungimą. Tačiau reikia pasirūpinti, kad bendra suvartojama srovė neviršytų maitinimo šaltinio pajėgumo.
Jutiklių atrankos kriterijai
Rinkdamiesi PNP ir NPN jutiklius, atsižvelkite į šiuos veiksnius:
- Suderinamumas: Įsitikinkite, kad jutiklis atitinka jūsų valdymo sistemos įvesties reikalavimus. PNP jutikliai paprastai naudojami su sinking įėjimais, o NPN jutikliai - su sourcing įėjimais.
- Regioniniai pageidavimai: PNP jutikliai labiau paplitę Europoje ir Šiaurės Amerikoje, o NPN jutikliai dažnai naudojami Azijoje.
- Elektros aplinka: PNP jutikliai paprastai pasižymi geresniu atsparumu triukšmui, todėl juos geriau naudoti elektra triukšmingose aplinkose.
- Sistemos projektavimas: Atsižvelkite į energijos suvartojimą, laidų sudėtingumą ir saugos reikalavimus. PNP jutikliai gali sunaudoti daugiau energijos, bet dažnai jiems reikia paprastesnių laidų.
- Esama infrastruktūra: Jei atnaujinate ar plečiate sistemą, rinkitės jutiklius, suderinamus su esama sąranka, kad išvengtumėte brangiai kainuojančio laidų perjungimo ar komponentų keitimo.
Priimdami galutinį sprendimą, visada susipažinkite su valdymo prietaisų specifikacijomis ir atsižvelkite į konkrečius jūsų naudojimo poreikius.
Jutiklio tipo nustatymas multimetru
Norėdami nustatyti, ar jūsų artumo jutiklis yra NPN, ar PNP, galite naudoti multimetrą ir atlikti šiuos veiksmus:
- Nustatykite multimetrą į nuolatinės įtampos režimą.
- Prijunkite jutiklį prie maitinimo šaltinio (paprastai 24 V nuolatinės srovės).
- Prijunkite juodą multimetro zondą prie jutiklio išvesties laido (paprastai juodo).
- Raudonąjį zondą prijunkite prie teigiamo maitinimo laido (paprastai rudos spalvos).
Jei įjungus jutiklį multimetras rodo įtampą, artimą maitinimo įtampai, tai PNP jutiklis. Jei įjungus jutiklį įtampa nerodoma, greičiausiai tai NPN jutiklis.
Taip pat patikrinkite jutiklio duomenų lapą arba ieškokite žymenų ant jutiklio korpuso. PNP jutikliai dažnai žymimi simboliu "+", o NPN jutikliai - simboliu "-".
Atminkite, kad PNP jutikliai yra srovės šaltinis (įjungti į teigiamą pusę), o NPN jutikliai srovę praleidžia (įjungti į žemę). Šis esminis veikimo skirtumas yra esminis dalykas, padedantis nustatyti ir teisingai sujungti šių tipų jutiklius valdymo sistemoje.
Jutiklių tipų sąnaudos
Pasirinkimas tarp PNP ir NPN artumo jutiklių gali turėti didelės įtakos pramonės automatizavimo sistemų sąnaudoms:
- Komponentų išlaidos: NPN jutiklių gamyba paprastai yra pigesnė, todėl juos ekonomiškiau naudoti dideliais kiekiais.
- Energijos suvartojimas: PNP jutikliai paprastai vartoja daugiau srovės, todėl sistemose, kuriose yra daug jutiklių, gali padidėti ilgalaikės energijos sąnaudos.
- Laidų sudėtingumas: NPN jutikliams kai kuriose srityse gali prireikti papildomų komponentų, pavyzdžiui, ištempimo rezistorių, todėl gali padidėti įrengimo sąnaudos.
- Atsargų valdymas: Standartizavus vieną jutiklio tipą (PNP arba NPN) galima sumažinti atsargų išlaidas ir supaprastinti techninę priežiūrą.
- Galimybė naudotis regione: Regionuose, kuriuose vienos rūšies jutiklis yra labiau paplitęs, dėl didesnės pasiūlos ir konkurencijos labiau paplitęs jutiklis gali būti pigesnis.
Nagrinėjant sąnaudas, labai svarbu įvertinti ne tik pradinę jutiklio kainą, bet ir ilgalaikes eksploatacines išlaidas bei sistemos integravimo sąnaudas, kad būtų galima nustatyti ekonomiškiausią sprendimą konkrečiai programai.
Integracija su daiktų interneto sistemomis
PNP ir NPN artumo jutikliai atlieka svarbų vaidmenį integruojant pramonės automatizavimo sistemas į daiktų internetą (IoT). Jų skirtingos išėjimo charakteristikos daro įtaką tam, kaip jutiklių duomenys renkami ir perduodami į daiktų interneto platformas:
PNP jutikliai, kurių teigiama išėjimo įtampa, kai jie suaktyvinami, dažnai pasirenkami daiktų interneto taikomosiose programose dėl jų suderinamumo su daugeliu mikrovaldiklių ir vienkartinių kompiuterių, naudojamų kaip daiktų interneto vartai. Jų perduodamą aukšto lygio signalą galima tiesiogiai nuskaityti skaitmeniniais įvesties kaiščiais tokiuose prietaisuose kaip "Raspberry Pi" ar "Arduino" plokštės.
NPN jutikliai, nors ir reikalaujantys ištempimo rezistoriaus, kad signalas būtų tinkamai interpretuojamas, gali būti naudingi diegiant mažos galios daiktų internetą. Jų srovės mažinimo pobūdis leidžia paprasčiau valdyti energiją baterijomis valdomuose daiktų interneto įrenginiuose.
Integruojant šiuos jutiklius į daiktų interneto sistemas, reikia atsižvelgti į šiuos aspektus:
- Signalo kondicionavimas: Daiktų interneto vartuose gali prireikti papildomų grandynų, kad jutiklių išėjimai būtų pritaikyti skaitmeniniam apdorojimui tinkamiems įtampos lygiams.
- Ryšių protokolai: Jutikliai dažnai prijungiami prie daiktų interneto šliuzų naudojant pramoninius protokolus, pavyzdžiui, "Modbus" arba "IO-Link", ir tik tada duomenys perduodami į debesijos platformas tokiais protokolais kaip MQTT arba CoAP.
- Kraštinė kompiuterija: Siekiant sumažinti delsos ir pralaidumo reikalavimus, jutiklių duomenis galima apdoroti vietoje, o PNP jutiklius dažnai paprasčiau integruoti su kraštiniais įrenginiais.
Pasirinkimas tarp PNP ir NPN jutiklių daiktų interneto taikomosiose programose galiausiai priklauso nuo konkrečių daiktų interneto architektūros reikalavimų, galios apribojimų ir pasirinktų daiktų interneto vartų įrenginių galimybių.
