Инструменты, цифровые технологии, связь, измерения

Практические схемы включения датчиков

10 апреля 2016 г. в 11:17

Данная статья — вторая часть статьи про разновидности и принципы работы датчиков. Кто не читал — рекомендую, там очень много тонкостей разложено по полочкам.

Здесь же я отдельно вынес такой важный практический вопрос, как подключение датчиков с транзисторным выходом, которые в современном промышленном оборудовании встречаются повсеместно. Кроме того, приведены реальные инструкции к датчикам и ссылки на примеры.

Принцип активации (работы) датчиков при этом может быть любым — индуктивные (приближения), оптические (фотоэлектрические), и т.д.

В первой части были описаны возможные варианты выходов датчиков. По подключению датчиков с контактами (релейный выход) проблем возникнуть не должно. А по транзисторным не всё так просто.

Ниже для примера даны схемы подключения датчиков с транзисторным выходом.

PNP выход

PNP выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к «минусу» (0V), подача дискретной «1» (+V) коммутируется транзистором. НО или НЗ датчик — зависит от схемы управления (Main circuit)

NPN выход

NPN выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к «плюсу» (+V). Здесь активный уровень (дискретный «1») на выходе датчика — низкий (0V), при этом на нагрузку подается питание через открывшийся транзистор.

Призываю всех не путаться, работа этих схем будет подробно расписана далее.

На схемах ниже показано, в принципе, то же самое. Акцент сделан на отличия в схемах PNP и NPN выходов.

Схемы включения NPN и PNP выходов датчиков

Схемы включения NPN и PNP выходов датчиков

На левом рисунке — датчик с выходным транзистором NPN. Коммутируется общий провод, который в данном случае — отрицательный провод источника питания.

Справа — случай с транзистором PNP на выходе. Этот случай наиболее частый, так как в современной электронике принято отрицательный провод источника питания делать общим, а входы контроллеров и других регистрирующих устройств активировать положительным потенциалом.

Замена датчиков

Как я уже писал, есть принципиально 4 вида датчиков с транзисторным выходом, которые подразделяются по внутреннему устройству и схеме включения:

  • PNP NO
  • PNP NC
  • NPN NO
  • NPN NC

Все эти типы датчиков можно заменить друг на друга, т.е. они взаимозаменяемы.

Это реализуется такими способами:

Переделка устройства инициации — механически меняется конструкция.

  • Изменение имеющейся схемы включения датчика.
  • Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
  • Перепрограммирование — изменение активного уровня данного входа, изменение алгоритма программы.

Ниже приведён пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения:

PNP-NPN заменаPNP-NPN замена. Слева — исходная схема, справа — переделанная

Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор — это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле (примеры — ниже, в обозначениях).

Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика — НО. Тогда (независимо от типа транзистора на выходе), когда датчик не активен, его выходные «контакты» разомкнуты, и ток через них не протекает. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями. Точнее, с протекающим током через эти контакты). Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.

Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к какому-либо входу. Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой.

Если внутренней нагрузки в датчике нет, и коллектор «висит в воздухе», то это называют «схемой с открытым коллектором». Эта схема работает ТОЛЬКО с подключенной нагрузкой.

Так вот, в схеме с PNP выходом при активации напряжение (+V) через открытый транзистор поступает на вход контроллера, и он активизируется. Как того же добиться с выходом NPN?

Бывают ситуации, когда нужного датчика нет под рукой, а станок должен работать «прям щас».

Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 — 10 кОм. Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется. Когда датчик активен — на входе контроллера дискретный «0», поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.

Да, не совсем то, что мы хотели. В данном случае происходит перефазировка работы датчика. Зато датчик работает в режиме, и контроллер получает информацию. В большинстве случаев этого достаточно. Например, в режиме подсчета импульсов — тахометр, или количество заготовок.

Как добиться полного функционала? Способ 1 — механически сдвинуть либо переделать металлическую пластинку (активатор). Либо световой промежуток, если речь идёт об оптическом датчике. Способ 2 — перепрограммировать вход контроллера чтобы дискретный «0» был активным состоянием контроллера, а «1» — пассивным. Если под рукой есть ноутбук, то второй способ и быстрее, и проще.

Обозначение

На принципиальных схемах индуктивные датчики обозначают по разному. Но главное — присутствует квадрат, повёрнутый на 45° и две вертикальные линии в нём. Как на схемах, изображённых ниже.

НО НЗ схемы

НО НЗ датчики. Принципиальные схемы.

На верхней схеме — нормально открытый (НО) контакт (условно обозначен PNP транзистор). Вторая схема — нормально закрытый, и третья схема — оба контакта в одном корпусе.

Цветовая маркировка выводов датчиков

Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются её.

Однако нелишне перед монтажом убедиться в правильности подключения, обратившись к руководству (инструкции) по подключению. Кроме того, как правило, цвета проводов указаны на самом датчике, если позволяет его размер.

Вот эта маркировка.

  • Синий (Blue) — минус питания
  • Красный (Brown) — плюс
  • Чёрный (Black) — выход
  • Белый (White) — второй выход, или вход управления, надо смотреть инструкцию.

Система обозначений индуктивных датчиков

Тип датчика обозначается цифро-буквенным кодом, в котором зашифрованы основные параметры датчика. Ниже приведена система маркировки популярных датчиков Autonics.

Система обозначений датчиков Autonics

Система обозначений датчиков Autonics

Источник: Александр/СамЭлектрик.ру

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Датчики ПДФ-9 263 . Индуктивные датчики BALLUF BES . EUCHNER . ВЕ-178А5 Z=1024.Z-2500

ПДФ-9 263-1.Индуктивные датчики BALLUF , BES , EUCHNER , Ойхнер , EGT 12-01 , 12-02 , 12-04 , 12-06 , 12-08 Датчики : ДВУ-215 , ДВУ-165 , ПДФ-9 263 наружный и внутренние сервомотор HSM-150 (Чехия) ВЕ-178 А 5 Z=1024.Z-2500 соединитель электрический С Э11-19 , REXROTH
М Aлександр · 4 сентября · Россия · г Москва
Датчики ПДФ-9 263 . Индуктивные датчики BALLUF BES . EUCHNER . ВЕ-178А5 Z=1024.Z-2500

ПРОДАМ: Датчики Холла SH M12 UD/SH M12 UDS Lx.x m

Датчики Холла универсальный датчик (работает как тип PNP, так и как тип NPN. SH M12 UD/SH M12 UDS Lx.x m для промышленного оборудования, автопромышленности, спец транспорта КДМ RASCO также есть варианты NPN и PNP, исполнения: выход разъем выход кабель Whatsapp: http://wa.me/c/79150513976
Василев Григорий · МашТех · 13 сентября · Россия · г Москва
Датчики Холла SH M12 UD/SH M12 UDS Lx.x m

ПРОДАМ: Датчики, сигнализаторы давления 2МД, МД, ИД, МСТ, СП6, УИ1

Предлагаем датчики: ИД0,8 Датчик индуктивный 5 ИД1,5 7 ИД8, ИД8М 8 ИД24 1 ИД40 1 ИД80, ИД100, ИД150 12 ИД240, ИД240М, ИД300 11 ИДТ4, ИДТ8, ИДТ15 14 ИДТ24, ИДТ40, ИДТ150, ИДТ240 22 ИМД150 7 МД100 Датчики избыточного давления 7 МД120 4 МД150 9 МД200 9 МД25 3 МД300 3 МД40 6 МД400 5 МД60 7 МД600 3 МД80 11 2МД10 датчик давления 1 2МД100 3 2МД15 1 2МД40 6 2МД6 1 МСТ-11А Малогабаритный сигнализатор давления 2 МСТ50, МСТ60, МСТ80 сигнализаторы давления 2 СП-6-10 Сигнализатор давления 2 СП-6-8 Сигнализатор давления 4 УИ-1 указатель давления 3
Иванов Сергей · Вертекс · 30 сентября · Россия · Удмуртская Респ
Вертекс, ООО

ПРОДАМ: Датчик потока др-п

Предлагаем к реализации следующие приборы: Датчики-реле потока ДР-П Эти приборы предназначены для сигнализации о наличии или отсутствии потока воды (а также любой жидкости, неагрессивной по отношению к латуни) в трубопроводе. Он может быть использован в различных системах автоматики, для защиты насосов от сухого хода, в цепях аварийно-предупредительной сигнализации и др. Набор сменных лепестков позволяет настраивать датчик-реле на срабатывание в широком диапазоне расходов на трубопроводах различных диаметров. Датчик-реле ДР-П прост в установке и настройке. •Максимальное статическое давление: 10 бар; •Имеется набор сменных лепестков: 5 шт — 3,5…15 см
Карпенко Сергей · МТД проект · 2 октября · Россия · г Москва
Датчик потока др-п

ПРОДАМ: Датчики, реле, тензодатчики АВС-027-500руб ИС-426Б -150рубИС-543 Тензодатчики ЛХ-204 -датчик ЛХ-405 -датчик ЛХ

Предлагаем датчики, реле, тензодатчики АВС-027-500руб ИС-426Б -150руб ИС-543-150руб Тензодатчики от 1500р/шт!!!!! ЛХ-143 ЛХ-203 ЛХ-204 -датчик ЛХ-405/40 ЛХ-405/60 ЛХ-405/90 ЛХ-412/100-датчик ЛХ-412/150-датчик ЛХ-412/250-датчик ЛХ-412/400 ЛХ-412/600 ЛХ-412/60-датчик ЛХ-412/80-датчик ЛХ-415/10 ЛХ-415/15 ЛХ-415/20 ЛХ-415/30 ЛХ-418/100 ЛХ-418/200 ЛХ-601 ЛХ-610 ЛХ-608 Датчики ДД-10 ДДИ-10 ДДИ-15 ДДИ-25 ДДИ-40 ДДИ-60 ДДИ-100 ДДИ-6 ДДМ-10 ДДМ-100 ДДМ-120 ДДМ-15 ДДМ-150 ДДМ-200 ДДМ-25 ДДМ-5 ДДМ-70 ДДМ-80 ДТ-150 ДТ-200 ДТ-400 ДТ-80 Д-220А-12-700р Д-220А-13-700р от 500р/шт МД-100Т МД-10Т МД-150Т МД-15Т МД-250Т МД-25Т МД-300Т МД-350Т МД-400Т МД-60Т МД-6Т МДД-ТЕ в ассортименте от 1000р/шт П-106 П-108-1 и другие Отправка в любой регион, скидки.
Тимофеев Владимир · Дакс Энерго · 25 сентября · Россия · Респ Татарстан
Компания LEDVÁNCE — один из ведущих мировых производителей осветительной техники: традиционных источников света, энергоэффективных светодиодных ламп, светильников, инновационных светотехнических решений для «умного дома». Продукция компании предназначена как для профессионального, специализированного применения, так и для конечного потребителя.