Dvouvodičové senzory

Dvouvodičové senzory jsou používány v sériovém zapojení se zátěží. Nenabízejí žádná samostatná připojení pro zátěžový obvod a napájení.

Dvouvodičový senzor: Nikdy plně vodivý – nikdy plně uzamčený

Dvouvodičový senzor 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 dva připojovací vodiče. Teoreticky lze senzor snadno nahradit mechanickým spínačem, který je v závislosti na situaci tlumení senzoru rozpojený nebo sepnutý.

Toto koncepční zjednodušení neodráží dostatečně realitu. Ideálním rozpojeným spínačem neprotéká žádný proud. Připojená zátěž tedy není pod napětím. Naopak u sepnutého spínače nedojde v ideálním případě k poklesu napětí. Zátěž je tak vystavena celému napájecímu napětí.
Dvouvodičový senzor jako aktivní součást vyžaduje na rozdíl od mechanického spínače vždy napětí a proud. To znamená, že i po sepnutí dochází k nezanedbatelnému poklesu napětí na senzoru, který se projeví i na připojené zátěži. Při rozpojení protéká přes senzor a připojenou zátěž proud. Z tohoto důvodu nedojde při použití dvouvodičového senzoru nikdy k jednoznačným případům „rozpojení“ a „sepnutí“, jako je tomu u mechanických spínacích kontaktů.

Provozní stav „rozpojeno“

V provozním stavu „rozpojeno“ je spínací prvek nevodivý. Obvodem však stále protéká proud, protože elektronika senzoru jej vyžaduje. Ten je obvykle poměrně malý, zpravidla se jedná o hodnoty nižší než 1 mA. Nicméně tento malý proud může generovat napětí na zátěžích s vysokou impedancí, jako je digitální vstup ovládacího panelu s typickou vstupní impedancí v řádu kiloohmů. Takto vzniklé napětí může simulovat vysokou úroveň na digitálním vstupu.

Moderní digitální vstupy (typu 3 podle normy EN 61131-2) jsou navrženy tak, aby měly vysokou impedanci pro snížení vstupních proudů, a tím ke snížení ztrátového výkonu a odpadního tepla. K dosažení požadovaných vstupních charakteristických hodnot takových moderních digitálních vstupů nabízí společnost Pepperl+Fuchs dvouvodičové senzory s mimořádně malým zbytkovým proudem.

Příklad: NBB10-30GS50-Z4L-V1. Písmeno „L“ v názvu výstupu znamená malý proud.

Provozní stav „sepnuto“

V provozním stavu „sepnuto“ je spínací prvek vodivý. Obvodem protéká proud. Na rozdíl od mechanického kontaktu klesne napětí na senzoru v rozsahu několika voltů.

Při použití senzoru s nízkými napájecími napětími může pokles napětí na připojeném senzoru způsobit příliš nízké napětí pro dosažení zátěže. V takovém případě digitální vstup ovládacího panelu neobdrží dostatečné napětí pro detekci sepnutí senzoru.

Připojení senzoru – Příklad

Nezávislé na polaritě napětí

Senzory nezávislé na polaritě napětí jsou vždy správně napájeny vnitřním obvodem a vždy fungují správně bez ohledu na vnější polaritu.
Vnitřní obvod, který zajišťuje, že vnitřní polarita elektroniky senzoru je vždy správná, způsobuje nepatrně vyšší pokles napětí v porovnání se senzory chráněnými proti obrácené polaritě nebo se zpětně propustnými senzory.

Verze dvouvodičových senzorů

Verze elektrického výstupu je obvykle uvedena ve třetím bloku značení společnosti Pepperl+Fuchs pro objednávky. Dvouvodičový senzor je označen písmenem „Z“.

Dvouvodičové senzory pro použití střídavého napětí

Dvouvodičové senzory tohoto typu jsou používány v sériovém zapojení se zátěží a jsou připojeny ke střídavému napájecímu napětí. Jinak platí stejné informace jako u dvouvodičových senzorů pro použití stejnosměrného napětí.

Připojení senzoru – Příklad

Verze

Senzory tohoto typu jsou v třetím bloku značení pro objednávky označeny –W.

Takové senzory jsou dostupné s následujícími funkcemi spínacích prvků:

• Normálně sepnuté (WO)
• Normálně rozpojené (WS)
• Normálně sepnuté nebo normálně rozpojené (W), programovatelné přes kabeláž

Dvouvodičové senzory pro použití stejnosměrného nebo střídavého napětí

Dvouvodičové senzory tohoto typu jsou používány v sériovém zapojení se zátěží a lze je připojit buď ke stejnosměrnému, nebo střídavému napájecímu napětí. Jinak platí stejné informace jako u dvouvodičových senzorů pro použití stejnosměrného napětí.

Připojení senzoru – Příklad

Verze

Senzory tohoto typu jsou ve třetím bloku značení společnosti Pepperl+Fuchs pro objednávky označeny –U.

Tyto senzory jsou dostupné s následujícími funkcemi spínacích prvků:

• Normálně sepnuté (UO)
• Normálně rozpojené (US)
• Normálně sepnuté nebo normálně rozpojené (UU), programovatelné přes kabeláž

Dvouvodičové senzory podle požadavků asociace NAMUR

Dvouvodičové senzory podle požadavků asociace NAMUR (senzory NAMUR) jsou pojmenovány podle uživatelské asociace pro automatizační technologie ve zpracovatelském průmyslu (původní německý název: „Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regeltechnik der chemischen Industrie“ – zkráceně NAMUR). Jedná se o dvouvodičové senzory podle normy EN 60947-5-6 (VDE 0660, část 212), které mají spojitou nebo nespojitou charakteristiku vzdálenosti/proudu.

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

Připojení senzoru – Příklad

Společnost Pepperl+Fuchs nabízí různé spínací zesilovače pro senzory NAMUR určené pro aplikace s ochranou proti výbuchu a standardní aplikace.

Poznámka: V aplikacích s ochranou proti výbuchu se provozní místo jiskrově bezpečného senzoru NAMUR nachází v prostředí s nebezpečím výbuchu. Izolovaný spínací zesilovač musí být instalován vně prostředí s nebezpečím výbuchu.
Jiskrově bezpečný obvod NAMUR lze vizuálně rozpoznat podle modrého pláště kabelu senzoru.

Příklad:

Verze senzorů NAMUR

Senzory NAMUR jsou ve třetím bloku značení společnosti Pepperl+Fuchs pro objednávky označeny následujícím způsobem:

–N = spojitá charakteristika vzdálenosti/proudu nebo

–N0 = nespojitá charakteristika vzdálenosti/proudu

Senzory jsou dostupné s následujícími spínacími funkcemi:

• Normálně sepnuté (N/N0)
• Normálně rozpojené (1N/N1)
• Normálně sepnuté s 2 kanály (N4)

Senzory NAMUR jsou obvykle připojovány k externím spínacím zesilovačům, které převádějí kolísání proudu na binární výstupní signál.

Dvouvodičové bezpečnostní senzory podle požadavků asociace NAMUR

Tento typ dvouvodičového bezpečnostního senzoru odpovídá senzorům NAMUR se speciální bezpečnostní logikou. Tyto senzory jsou označeny SN nebo S1N.

Při kombinovaném použití se schválenými řídicími jednotkami tyto senzory v případě výskytu poruchy nastolují bezpečný stav.

Příklad: Pokud kabeláž mezi senzorem a řídicí jednotkou nefunguje správně nebo selže, výstup řídicí jednotky automaticky přejde do bezpečného stavu „VYPNUTO“.

Poznámka: V aplikacích souvisejících s bezpečností musí být senzor používán se schváleným bezpečnostním spínacím zesilovačem od společnosti Pepperl+Fuchs (např. KFD2-SH-EX1).
Přečtěte si dokument „exida Functional Safety Assessment“ (Hodnocení provozní bezpečnosti společnosti exida), který patří k tomuto senzoru a je dostupný jako součást produktové dokumentace na webu www.pepperl-fuchs.com.

Připojení senzoru – Příklad

Následující schéma obsahuje ukázkový obvod bezpečnostního senzoru s jednotkou KFD2-SH-EX1. Implementovaná bezpečnostní logika by měla být považována za funkčně nezávislou na galvanickém oddělení, aby byla zajištěna vnitřní bezpečnost.

Tyto dvě součásti obvodu umožňují nastolit bezpečný stav při poruše. Kromě toho, a nezávisle na této funkci, je obvod jiskrově bezpečný.

Verze dvouvodičových bezpečnostních senzorů podle požadavků asociace NAMUR

Senzory tohoto typu jsou ve třetím bloku značení společnosti Pepperl+Fuchs pro objednávky označeny následovně:

–SN (funkce spínacího prvku „normálně sepnutý“) nebo

–S1N (funkce spínacího prvku „normálně rozpojený“)

Bezpečnostní senzory tohoto typu jsou určeny k použití s bezpečnostními izolovanými spínacími zesilovači typu SH od společnosti Pepperl+Fuchs až do klasifikace SIL 3 podle normy IEC 61508.