Dostupné typy výstupu

Každý typ výstupu senzorů poskytuje informace o tom, zda se jedná o binární (spínací) senzor s dvěma definovanými stavy, senzor s analogovými výstupními hodnotami nebo (měřicí) senzor přenášející data. Níže se seznámíte s typy výstupů, pro které jsou dostupné indukční senzory, a s principem funkce těchto výstupů.

Poznámka: Informace o elektrickém připojení různých senzorů v závislosti na typu jejich výstupu naleznete v části Připojení senzoru.

Tato řada zahrnuje tradiční indukční bezdotykové senzory, tzn. jednoduché přepínače typu zapnuto/vypnuto. Mohou přepínat mezi dvěma definovanými stavy, a tedy ovládat akční členy, jako jsou ventily, klapky, signální světla atd. Indukční bezdotykové senzory lze připojit k digitálním vstupům programovatelných logických řadičů.

1. Senzor s výstupem NPN (signál „záporný“)

Při přepnutí výstup NPN senzoru propojí výstupní připojení se zemí. Zátěž je připojena mezi napájecí napětí +U_B a výstup NPN senzoru.

2. Senzor s výstupem PNP (signál „kladný“)

Při přepnutí výstup PNP senzoru propojí výstupní připojení s napájecím napětím senzoru. Zátěž je připojena mezi výstup PNP senzoru a uzemnění L–.

Poznámka: Senzory s výstupem PNP jsou používány častěji, aby zabránily zkratu na kostru.

3. Senzor s dvouvodičovou funkcí

Indukční senzory s dvouvodičovou funkcí používají tento běžný typ výstupu pouze s dvěma výstupními kabely pro napájení a přenos signálu.

Senzor je používán v sériovém zapojení se zátěží. V sériovém zapojení je pořadí, ve kterém jsou senzor a zátěž uspořádány, nepodstatné.

Jak to funguje

Senzor s dvouvodičovou funkcí je aktivní součást, která ke své funkci vyžaduje elektrickou energii. Senzor je touto elektrickou energií napájen přes dva připojovací vodiče. Senzor současně signalizuje stav spínače přes stejné připojovací vodiče.

Senzor s dvouvodičovou funkcí je často pro svůj princip činnosti přirovnáván k mechanickému spínači. Tento typ senzoru však funguje odlišně než mechanický spínač. Rozpojuje se nebo spíná v závislosti na situaci tlumení senzoru.  Rozpojeným mechanickým spínačem neprotéká žádný proud. Připojená zátěž tedy není pod napětím. Naopak u sepnutého mechanického spínače nedojde v ideálním případě k poklesu napětí. Zátěž je tak vystavena celému napájecímu napětí.

Naproti tomu senzor s dvouvodičovou funkcí jako aktivní součást vyžaduje vždy napětí a proud. I v sepnutém stavu dochází k nezanedbatelnému poklesu napětí na senzoru, který se projeví i na připojené zátěži. Při rozpojení protéká přes senzor a připojenou zátěž proud. Při použití senzoru s dvouvodičovou funkcí proto jedinečné stavy „rozpojeno“ a „sepnuto“ nikdy nenastanou.

Senzory s dvouvodičovou funkcí jsou většinou připojeny k digitálním vstupům programovatelného logického řadiče (PLC). V závislosti na typu mají tyto digitální vstupy vstupní impedanci podle normy EN 61131-2. Tuto skutečnost je nutné vzít v úvahu při výběru senzoru s dvouvodičovou funkcí. Standardní senzory od společnosti Pepperl+Fuchs s dvouvodičovou funkcí lze připojit k digitálním vstupům typu 2. Digitální vstupy typu 3 vyžadují nízký zbytkový proud. K připojení k digitálním vstupům typu 3 jsou vhodné senzory s dvouvodičovou funkcí a výstupními stupni Z4L (nebo Z8L).

Senzory s dvouvodičovou funkcí jsou občas používány s diskrétními zátěžemi. Je nutné vzít v úvahu individuální hodnotu odporu zátěže. Technické údaje pro senzory s dvouvodičovou funkcí k tomu neposkytují žádné přímé informace, protože hodnota odporu závisí na provozním napětí závodu a na minimálním a maximálním provozním proudu senzoru.

4. Senzor s výstupem reléového kontaktu

Senzor s výstupem reléového kontaktu je opatřen binárním výstupem, který řídí relé. Přepínání probíhá přes samostatný řídicí obvod na rozdíl od napájecího obvodu, který funguje jako „řízený“ obvod.

Jak to funguje

Senzory s výstupem reléového kontaktu mají nejméně čtyři připojení. Dvě připojení slouží k napájení elektroniky senzoru. Zbývající připojení slouží jako vývody bezpotenciálových reléových kontaktů. Jedná se o dvě připojení s kontaktem NC/NO a tři připojení s přepínacím kontaktem. Reléové kontakty jsou mechanické kontakty, které mají obvykle vyšší proudovou zatížitelnost než elektronické spínací výstupy. Z tohoto důvodu jsou reléové kontakty vystaveny mechanickému opotřebení. Omezena je také spínací frekvence, a to na několik spínacích procesů za sekundu. Klíčovou vlastností reléového kontaktu je bezpotenciálový provoz.

5. Senzor s výstupním signálem NAMUR

Senzor s tímto typem výstupu generuje výstupní signály, které odpovídají přídavné bezpečnostní funkci podle specifikací asociace NAMUR. Může se jednat např. o vhodně navržený bezdotykový senzor nebo rotační senzor.

Jak to funguje

Senzory NAMUR jsou dvouvodičové senzory, které vyjadřují stav spínače prostřednictvím specifických hodnot proudu definovaných v normě EN 60947-5-6. Senzory NAMUR jsou obvykle připojeny k izolovaným spínacím zesilovačům, které interpretují hodnoty proudu senzorů NAMUR a převádějí je na diskrétní spínací výstupy. Senzory NAMUR společně s vhodným izolovaným spínacím zesilovačem vytvářejí jiskrově bezpečný obvod pro použití v prostředích s nebezpečím výbuchu. Kromě ovládání spínacího výstupu zajišťuje izolovaný spínací zesilovač detekci zkratu a přerušení vodiče.

Dvě verze:

Senzory NAMUR mají tradičně konstantní výstupní charakteristiku. Typové označení senzorů NAMUR s touto výstupní charakteristikou obsahuje písmeno „N“.

Oblast 0: neaktivní oblast
Červená oblast mezi 0/I: nepřípustná oblast spínacího zesilovače
Oblast I: aktivní rozsah
Oblast ≤ 0,15 mA: přerušení vedení
Oblast ≥ 6,5 mA: zkrat

Kromě toho společnost Pepperl+Fuchs nabízí senzory NAMUR s binárními spínacími charakteristikami. Senzory NAMUR s touto výstupní charakteristikou mají v typovém označení uvedeny znaky „N0“ (charakteristiky normálně sepnuto) nebo „N1“ (charakteristiky normálně rozpojeno).

Oblast 0: neaktivní oblast
Červená oblast mezi 0/I: nepřípustná oblast spínacího zesilovače
Oblast I: aktivní rozsah
Oblast ≤ 0,15 mA: přerušení vedení
Oblast ≥ 6,5 mA: zkrat

6. Senzor s digitálním proudovým výstupem

Senzor s digitálním proudovým výstupem je konvenční binární indukční senzor. Spínací signál je generován ve formě dvou diskrétních hodnot proudu.

Jak to funguje

Binární indukční senzory obvykle slouží k detekci přítomnosti. Stav detekce objektu je přenášen jako binární signál (spínací signál).

Výstupní proud 5 mA: není detekován žádný objekt
Výstupní proud 10 mA: je detekován objekt

Indukční senzory s následujícími typy výstupů mohou detekovat (měřit) a přenášet více signálů nebo informací o stavu pro vrácené hodnoty proudu či napětí.

1. Senzor s analogovým proudovým výstupem (4 až 20 mA)

Tímto typem výstupu je vybaven indukční analogový senzor, který detekuje fyzickou proměnnou, např. vzdálenost od kovového objektu, a poskytuje tuto naměřenou hodnotu ve formě hodnoty analogového proudu na analogovém výstupu.

Jak to funguje

Senzory s analogovým proudovým výstupem lze použít pro měření vzdálenosti mezi senzorem a tlumicím prvkem.

2. Senzor s analogovým napěťovým výstupem (např. 0 až 10 V)

Tento typ senzoru je dalším typem indukčního analogového senzoru, který detekuje fyzickou proměnnou, např. vzdálenost od kovového objektu, a poskytuje tuto naměřenou hodnotu ve formě hodnoty analogového napětí na analogovém výstupu.

Jak to funguje

Senzory s analogovým napěťovým výstupem lze použít pro měření vzdálenosti mezi senzorem a tlumicím prvkem.

3. Senzor s rozhraním AS-Interface

Senzor, který lze použít pro průmyslovou komunikaci přes provozní sběrnici pomocí rozhraní AS-Interface. Přenos stavu spínače a veškerých dalších dat pobíhá přes rozhraní AS-Interface.

Jak to funguje

Rozhraní AS‑Interface je standard pro komunikaci přes provozní sběrnice na nižší provozní úrovni, určený pro průmyslovou komunikaci. Rozhraní AS-Interface funguje podle principu hlavní – sekundární zařízení a používá se k přenosu dat a energie přes dvouvodičové vedení. Jako komunikační standard je nákladově efektivní a flexibilní, a proto je často používáno v továrnách a automatizačních systémech. Senzory pro rozhraní AS-Interface tak lze používat v mnohých průmyslových aplikacích s předem existujícími strukturami rozhraní AS-Interface. Plochý kabel rozhraní AS-Interface s technologií propichování umožňuje rychlou integraci do těchto stávajících struktur bez vynaložení velkého úsilí o připojení.

4. Senzor IO-Link

Senzor IO-Link pracuje se vstupními/výstupními signály a poskytuje data přes standardizovanou zástrčku M8 nebo M12 pro inteligentní komunikaci (IO-Link) senzorů a akčních členů na provozní úrovni.

Jak to funguje

IO-Link je připojení typu point-to-point. Senzor je přiřazen přímo k řídicí jednotce IO-Link. Díky identifikaci senzoru a přenosu velkého množství dat jsou senzory IO-Link obzvláště vhodné pro použití v aplikacích internetu věcí (IoT). Senzory IO-Link lze používat v provozním režimu SIO (standardní vstup a výstup). Tyto senzory jsou tak vhodné rovněž pro konvenční aplikace bez komunikace IO-Link.