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如何使用具有开路集电极输出的传感器?

发表时间:2021-07-04 16:00【 阅读量:-

  大多数工业传感器旨在连接到PLC输入模块,带有源或漏的名称。传感器分别用匹配NPN和PNP的术语表示。但是,在少数情况下,会出现一些不寻常的术语。更令人困惑的一个概念是“开路集电极输出”的概念,它经常出现在编码器设备上。一个简单的解释可以帮助定义如何使用这些类型的传感器。

使用集电极开路输出的传感器

  使用集电极开路输出的传感器


  传感器是每个控制系统的重要组成部分。根据所用传感器的品牌和类型,接线策略可能略有不同。幸运的是,接线方式的多样性并不太多样化。这允许技术人员找到并连接等效的传感器,即使它碰巧与数据表中要求的部件号不同。离散(数字)传感器中使用了一些常见的可识别术语,特别是PNP和NPN。这些传感器设计为分别与控制器上的灌电流和拉电流输入端子相匹配。有一个不太常见的术语特别出现在编码器设备上,但也出现在其他一些情况下。由于它不太常见,因此没有太多关注定义它是什么以及它是如何工作的——最重要的是,如何连接设备。这个术语是“开放收集器”。


  晶体管型号


  收集器这个名称来自晶体管的模型,因此在定义之前先简要介绍一下晶体管在传感器内部的连接方式是很有意义的。


  在左侧,编码器电路(未显示,但根据需要由LED发射器/检测器和比较放大器组成)使用电源连接器提供的24伏和地,并通过Base向信号电路输出小电压晶体管的引脚。


  右侧的信号电路是一个NPN晶体管,它将PLC输入连接到地。PLC输入直接连接到晶体管的集电极引脚。这提供了Open Collector的名称,因为电线在连接到PLC之前在线束末端是开放的。接地连接是晶体管的发射极引脚。


  当传感器信号为高电平时,晶体管允许电流从PLC流向地。当传感器信号低时,晶体管关闭,电流不再能够从PLC流出。在任何情况下,电流都不会从传感器流向PLC。这意味着传感器将被视为下沉传感器。与外界的连接仍然由+V、信号地和信号线组成,如图所示。这与大多数其他3线传感器完全一样。在编码器的情况下,大多数将具有由多个输出组成的线束。您仍将连接+V和信号地,但有额外数量的信号线。在这些多条信号线的情况下,请确保您的输入模块可以容纳足够数量的编码器。例如,如果一个编码器连接了3根信号线,则一个8输入模块只能启用2个编码器。如果编码器有5根信号线,则该8输入模块只能与一个编码器一起运行。重要的是要知道NPN晶体管总是用于构建集电极开路传感器,使它们与所有其他下沉型传感器相同。这意味着您必须使用Sourcing输入模块,这比Sinking模块少一些。


  在这些应用中使用NPN晶体管的主要原因是PLC可以根据需要向该集电极提供任何电压,即使传感器本身连接到24伏电源。如果控制器是12伏系统,则集电极会将这12伏电压接地。如果是5伏或其他24伏系统,在任何情况下它仍将返回地面。另一种选择是PNP晶体管,它仅限于提供源电压。所以如果你有一个12伏的控制系统,你就必须为那个传感器找到一个12伏的电源,这不是一个非常实用的接线系统。


  模块连接


  对于编码器,特殊的高速计数器模块读取信号,因为这些编码器信号可以极快地变化。有关此类模块的具体详细信息,请咨询您首选控制系统的经销商并询问HSC(高速计数器)及其功能。如果您计划使用Open Collector类型的编码器,请确保HSC输入为源。对于具有列出的“集电极开路”输出的标准3线传感器,来自电缆的信号线可以直接连接到PLC输入端子,但同样存在重复的风险。它必须是一个源输入模块。


  从这些不寻常的接线情况中学到的一个很好的教训是,理解为什么某些东西可以正确使用它通常很有用。有时寻找快速答案或接线图很诱人,但这只能暂时解决问题。通过付出额外的努力来学习更复杂的理论,它可能会为未来设计更好的系统和解决方案开辟新的机会。


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