Kétvezetékes érzékelők

A kétvezetékes érzékelők sorosan működnek a csatlakoztatott terheléssel. Nincs külön csatlakozás a terhelő áramkörhöz és a kétvezetékes érzékelő tápfeszültségéhez.

Kétvezetékes érzékelő: Soha nem teljesen vezetőképes – Soha nem teljesen zárt

A kétvezetékes érzékelő egy aktív alkatrész, amely működéséhez energiára van szükség. Az érzékelő a két csatlakozóvezetéken keresztül kapja meg ezt az elektromos energiát. Ugyanakkor az érzékelő ugyanazon a két csatlakozóvezetéken keresztül jelzi a kapcsoló állapotát. Elméletileg az érzékelő egyszerűen helyettesíthető egy mechanikus kapcsolóval, amely az érzékelő csillapítási helyzetétől függően nyitott vagy zárt.

Ez a koncepcionális egyszerűsítés nem tükrözi megfelelően a valóságot. Az ideális nyitott kapcsolón keresztül nem folyik áram. A csatlakoztatott terhelés nem kap áramot. Ezzel szemben ideális helyzetben a feszültség nem csökken a zárt kapcsolón keresztül. A teljes tápfeszültség a teljes terhelésen keresztül kerül alkalmazásra.
A mechanikus kapcsolóktól eltérően a kétvezetékes érzékelő, mint aktív alkatrész mindig feszültséget és áramot igényel. Ez azt jelenti, hogy még zárt állapotban is egy nem elhanyagolható feszültség halad át az érzékelőn, amely hiányzik a csatlakoztatott terhelésből. Nyitott helyzetben áram folyik át az érzékelőn és a csatlakoztatott terhelésen. Ezért a kétvezetékes érzékelő működtetése során soha nem lesznek egyértelműen „nyitott” és „zárt” esetek, mint a mechanikus kapcsolóérintkezők esetében.

„Nyitott” működési állapot

A „nyitott” működési állapotban a kapcsolóelem nem vezetőképes. Az áram még mindig az áramkörben folyik, mert az érzékelő elektronikájának speciális áramigénye van. Ez általában meglehetősen alacsony, általában 1 mA-nél alacsonyabb értékek. Ennek ellenére ez az alacsony áramérték nagy impedanciájú terheléseknél feszültséget generálhat, például egy olyan vezérlőpanel digitális bemenetén, amelynek tipikus bemeneti impedanciája több kiloohm. Ez a feszültség magas szintet szimulálhat a digitális bemeneten.

A modern digitális bemeneteket (az EN 61131-2 szabvány szerinti 3-as típus) úgy tervezték, hogy nagy impedanciával csökkentsék a bemeneti áramerősséget, és ezáltal csökkentsék a teljesítményleadást és a hulladékhőt. Az ilyen modern digitális bemenetek bemeneti jellemző értékeinek teljesítése érdekében a Pepperl+Fuchs olyan kétvezetékes érzékelőket kínál, amelyek különösen alacsony maradékárammal rendelkeznek.

Példa: NBB10-30GS50-Z4L-V1. A kimeneti név „L” betűje az alacsony áramerősséget jelöli.

„Zárt” működési állapot

A „zárt” működési állapotban a kapcsolóelem elektromosan vezető. Áram folyik az áramkörben. A mechanikus érintkezőtől eltérően, a feszültség több voltot esik az érzékelőn.

Ha az érzékelőt alacsony tápfeszültségen működtetik, a csatlakoztatott érzékelő feszültségesése túl alacsony feszültséget okozhat, amely nem éri el a terhelést. Ebben az esetben a vezérlőpanel digitális bemenete nem kap elegendő feszültséget az érzékelő kapcsolásának észleléséhez.

Érzékelő csatlakoztatása – Példa

Feszültségpolaritás-független

A feszültségpolaritás-független érzékelőket minden esetben megfelelően látja el egy belső áramköri fogás, és mindig megfelelően működnek, függetlenül a külső polaritástól.
A belső áramkör, amely biztosítja, hogy az érzékelő elektronikájának belső polaritása mindig megfelelő legyen, kissé magasabb feszültségesést okoz, mint a fordított polaritás ellen védett vagy fordított vezetőérzékelők.

Kétvezetékes érzékelő változatai

Az elektromos kimenet változata általában a Pepperl+Fuchs rendelési megnevezés harmadik blokkjában van megadva. A kétvezetékes érzékelő „Z” jelöléssel van ellátva.

Kétvezetékes érzékelők a váltakozó áramú feszültséggel történő működéshez

Az ilyen típusú kétvezetékes érzékelők sorosan működnek a terheléssel, és váltakozó áramú tápfeszültségekhez csatlakoztathatók. Ellenkező esetben ugyanazok a kijelentések érvényesek, mint az egyenárammal működő kétvezetékes érzékelőkre.

Érzékelő csatlakoztatása – Példa

Változatok

Az ilyen típusú érzékelőket a rendelési megnevezés 3. blokkjában a –W jelölés jelöli.

Az ilyen típusú érzékelők az alábbi kapcsolóelem-funkciókkal érhetők el:

• Alaphelyzetben zárt (WO)
• Alaphelyzetben nyitott (WS)
• Alaphelyzetben zárt vagy alaphelyzetben nyitott (W), vezetékesen programozható

Kétvezetékes érzékelők egyenfeszültségű vagy váltakozó áramú feszültséggel történő üzemeltetéshez

Az ilyen típusú kétvezetékes érzékelők sorosan működnek a terheléssel, és egyenáramhoz vagy váltakozó áramú tápfeszültségekhez csatlakoztathatók. Ellenkező esetben ugyanazok a kijelentések érvényesek, mint az egyenárammal működő kétvezetékes érzékelőkre.

Érzékelő csatlakoztatása – Példa

Változatok

Az ilyen típusú érzékelőket a Pepperl+Fuchs rendelési megnevezésének 3. blokkjában a –U jelölés jelöli.

Az ilyen típusú érzékelők az alábbi kapcsolóelem-funkciókkal érhetők el:

• Alaphelyzetben zárt (UO)
• Alaphelyzetben nyitott (US)
• Alaphelyzetben zárt vagy alaphelyzetben nyitott (UU), vezetékesen programozható

Kétvezetékes érzékelők a NAMUR szerint

A NAMUR (NAMUR érzékelők) szerinti kétvezetékes érzékelők neve az Automatizálási Technológia a Feldolgozóiparban Felhasználói Egyesület nevéből ered (eredeti német név: „Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regeltechnik der chemischen Industrie”, röviden: NAMUR). Ezek az EN 60947-5-6 (VDE 0660, 212. rész) szerinti kétvezetékes érzékelők, amelyek folyamatos vagy nem folyamatos távolság/áram jellemzőkkel rendelkeznek.

0. terület: nem aktivált terület
Piros terület a 0/I között: a kapcsoló erősítőjének nem megengedett területe
I. terület: aktív tartomány
terület ≤ 0,15 mA: vezetékszakadás
terület ≥ 6,5 mA: rövidzárlat

Ezen kívül a Pepperl+Fuchs bináris kapcsolási jellemzőkkel rendelkező NAMUR érzékelőket is kínál. Az ilyen kimeneti jellemzőkkel rendelkező NAMUR érzékelőket a típusmegjelölésben „N0” (alaphelyzetben zárt jellemző) vagy „N1” (alaphelyzetben nyitott jellemzők) jelöli.

0. terület: nem aktivált terület
Piros terület a 0/I között: a kapcsoló erősítőjének nem megengedett területe
I. terület: aktív tartomány
terület ≤ 0,15 mA: vezetékszakadás
terület ≥ 6,5 mA: rövidzárlat

Érzékelő csatlakoztatása – Példa

A Pepperl+Fuchs különböző kapcsolóerősítőket kínál a robbanásvédelmi alkalmazásokban és a szabványos alkalmazásokban használt NAMUR érzékelőkhöz.

Megjegyzés: Robbanásvédelmi alkalmazásoknál a gyújtószikramentes NAMUR érzékelő működési helye a robbanásveszélyes területen található. Az izolált kapcsolóerősítőt a robbanásveszélyes területen kívül kell telepíteni.
A kék burkolatú érzékelőkábel vizuálisan is jelzi, hogy a NAMUR áramkör gyújtószikramentes.

Példa:

NAMUR érzékelők változatai

A NAMUR érzékelők a Pepperl+Fuchs rendelési megnevezés harmadik blokkjában a következő jelölésekkel vannak ellátva:

–N = folyamatos távolság-/áramkarakterisztika vagy

–N0 = nem folyamatos távolság-/áramkarakterisztika

Az érzékelők a következő kapcsolási funkciókban érhetők el:

• Alaphelyzetben zárt (N/N0)
• Alaphelyzetben nyitott (1N/N1)
• Alaphelyzetben zárt 2 csatornás (N4)

A NAMUR érzékelők általában külső kapcsolóerősítőkhöz csatlakoznak, amelyek az áramváltozást bináris kimeneti jellé alakítják.

Kétvezetékes biztonsági érzékelők a NAMUR szerint

Ez a kétvezetékes biztonsági érzékelő a speciális biztonsági logikával rendelkező NAMUR érzékelőknek felel meg. Ezek az érzékelők az SN vagy S1N jelzéssel vannak ellátva.

A jóváhagyott vezérlőegységekkel történő együttes működésnél ezek az érzékelők meghibásodás esetén biztonságos állapotot hoznak létre.

Példa: Ha az érzékelő és a vezérlőegység közötti kábelköteg meghibásodik, a vezérlőegység kimenete automatikusan „KI” biztonsági állapotba kapcsol.

Megjegyzés: A biztonsággal kapcsolatos alkalmazásoknál az érzékelőt a Pepperl+Fuchs jóváhagyott biztonsági kapcsolóerősítőjén (pl. KFD2-SH-EX1) kell működtetni.
Olvassa el az érzékelőhöz tartozó „exida Functional Safety Assessment” (exida által végzett funkcionális biztonsági értékelés) dokumentumot, amely a www.pepperl-fuchs.com weboldalon, a termékdokumentáció részeként érhető el.

Érzékelő csatlakoztatása – Példa

A következő ábra egy biztonsági érzékelő és a KFD2-SH-EX1 erősítő áramkörét mutatja be. A megvalósított biztonsági logikát funkcionálisan függetlennek kell tekinteni a galvanikus leválasztástól a gyújtószikramentesség létrehozása érdekében.

Az áramkör két eleme lehetővé teszi a biztonságos állapot üzemképtelenséget. Továbbá, és ettől a funkciótól függetlenül, az áramkör gyújtószikramentes.

Kétvezetékes biztonsági érzékelők változatai a NAMUR szerint

Az ilyen típusú érzékelőket a Pepperl+Fuchs rendelési megnevezésének 3. blokkjában az alábbi jelölés jelöli.

–SN („alaphelyzetben zárt” kapcsolóelem funkció) vagy

–S1N („alaphelyzetben nyitott” kapcsolóelem funkció)

Az ilyen típusú biztonsági érzékelőket a Pepperl+Fuchs SH típusú, biztonsági szigetelésű kapcsolóerősítőkkel való használatra tervezték az IEC 61508 szerinti SIL 3-ig.