仪器仪表
知识分享
Shenzhen Jiwei Automations Ltd.
深圳计为自动化技术有限公司
前言
在工业自动化领域，传感器能够产生多种输出信号，从简单的离散信号到复杂的以太网或模拟信号。无论其复杂性如何，传感器的基本功能是接收物理现象（如声音或光线）并将其转换为电信号或输出。离散量输出和模拟量输出各有其应用场景，但在讨论离散量输出时，有几个关键点需要掌握。
离散量输出的类型
离散量输出主要分为两大类：机电（EM）继电器输出和固态输出。这两种输出都是二进制的，表示两种状态，例如开或关、真或假。
机电继电器输出通过机械开关来改变信号流的状态。当电磁铁被激活时，它会拉动电枢闭合触点，从而完成电路，允许电流流动。当电磁铁失电时，弹簧会将电枢拉回，打开触点，切断电流。尽管机电继电器在处理高功率负载时更为有效，但其活动部件限制了其寿命，并且响应速度不如固态输出。
固态输出是最常见的离散量输出类型，它们由晶体管控制，是一种电子开关，用于控制电流的通断。与机电继电器不同，固态输出没有活动部件，因此开关速度快，对冲击和振动有更强的抵抗力。PNP或NPN固态输出仅适用于直流设备。
PNP与NPN的区别
传感器被称为PNP或NPN，实际上是指设备中使用的晶体管类型。PNP和NPN的区别在于晶体管内部半导体材料的结构。PNP晶体管由两层正极（P）层夹着一层负极（N）层构成，而NPN晶体管则由两层负极层夹着一层正极层构成。尽管结构不同，但这两种晶体管都连接正负电源线，并连接到负载设备，如指示灯、集线器或IO-Link主站、PLC等。
PNP输出
PNP输出，也称为源极输出，为连接的负载提供电流。传感器输出端与电源负极（公共端）之间连接电气负载，输出电压与电源电压相等。
NPN输出
NPN输出，也称为汇极输出，为电路提供接地。在这种情况下，传感器输出端与电源正极之间连接电气负载，输出电压为接地信号。NPN输出端的电流流向与PNP输出端相反。
传感器输出类型的多样性
不同的传感器可能具有不同的输出配置。双极传感器具有双输出配置，包括PNP和NPN晶体管，允许用户根据需要连接其中一种。互补输出传感器则提供PNP或NPN输出，具有两根输出线，一根为开路，另一根为闭路。推挽式输出在同一电路中提供PNP和NPN输出晶体管，允许用户根据电路的接通状态选择发送PNP或NPN信号。
音叉液位开关的晶体管输出模块
选择PNP或NPN
您所在地区通常决定了您需要使用哪种离散量输出。在亚洲，大约90%的设备使用NPN输出，而在欧洲，大约90%使用PNP输出。在美国，NPN和PNP的使用比例大约为60/40。PLC会寻找PNP或NPN信号，因此请确保使用正确的传感器输出，以匹配PLC在特定应用中所需的信号。这些信息可以在PLC文档和接线图中找到。
文字丨袁工
图片来源丨华仔，小凯，MJ
封面丨云峰
封面审核丨栗子
文章审核 |黄工、盛工
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