2-Draadssensoren

Tweedraadssensoren worden serieel bestuurd met de aangesloten belasting. Er zijn geen afzonderlijke aansluitingen voor het belastingscircuit en de spanning van een 2-draadssensor.

2-Draadssensor: Nooit Volledig Geleidend—Nooit Volledig Afgesloten

Een 2-draadssensor is een actieve component die energie of stroom nodig heeft om te functioneren. De sensor wordt gevoed via de twee verbindingsdraden. Tegelijkertijd geeft de sensor zijn schakelstatus aan via dezelfde twee verbindingsdraden. In theorie kan de sensor makkelijk worden vervangen door een mechanische schakelaar, die naargelang de dempingstoestand van de sensor wordt geopend of gesloten.

Deze schematische vereenvoudiging geeft de werkelijkheid echter niet volledig weer. Er vloeit geen stroom door een “ideaal open” schakelaar. De aangesloten belasting is niet elektrisch geladen. Omgekeerd geldt, dat spanning in een ideale situatie niet door een gesloten schakelcontact stroomt. Het geheel van voedingsspanning wordt over de belasting verdeeld.
In tegenstelling tot een mechanische schakelaar heeft een tweedraadssensor als actieve component te allen tijde spanning en stroom nodig. Dit betekent dat er zelfs in gesloten stand een niet te verwaarlozen spanning, die ontbreekt bij de aangesloten belasting, over de sensor wordt verloren. In open stand vloeit er stroom door de sensor en de aangesloten belasting. Bij tweedraadssensoren gaat het dus eigenlijk nooit over eenduidige gevallen van "open" en "gesloten” contacten—zoals dat wel het geval is bij mechanische schakelcontacten.

"Open" bedrijfsmodus

In de "open" bedrijfsmodus is het schakelelement niet-geleidend. Er vloeit nog stroom door het circuit omdat de sensorelektronica een specifieke stroombehoefte heeft. Die is over het algemeen heel laag; meestal een waarde van minder dan 1 mA. Niettemin kan deze lage stroomwaarde een spanning opwekken op belastingen met hoge impedantie, zoals de digitale ingang van een bedieningspaneel met een typische ingangsimpedantie van enkele kilo-ohms. Deze spanning kan een hoog niveau op de digitale ingang simuleren.

Moderne, digitale ingangen (type 3 conform EN 61131-2) zijn ontworpen met een hoge impedantie om de ingangsstromen te beperken en zo stroomdissipatie en warmteverspilling te voorkomen. Om aan de karakteristieke ingangswaarden van dergelijke moderne, digitale ingangen te voldoen, biedt Pepperl+Fuchs tweedraadssensoren met een uiterst lage reststroom.

Bijvoorbeeld: NBB10-30GS50-Z4L-V1. De "L" in de uitgangsbenaming (derde lid van de code) staat voor “lage stroomwaarde”.

"Gesloten" bedrijfsmodus

In de "gesloten" bedrijfsmodus is het schakelelement geleidend. Er vloeit stroom door het circuit. In tegenstelling tot toepassingen met mechanische contacten, is er sprake van een spanningsval van enkele volts over de sensor.

Bij gebruik van de sensor bij lage voedingsspanning, kan dit spanningsverlies over de aangesloten sensor ertoe leiden dat te weinig spanning de belasting bereikt. In dit geval ontvangt de digitale ingang van een bedieningspaneel niet voldoende spanning om te detecteren dat de sensor tot schakelen overgaat.

Sensoraansluiting—Voorbeeld

Onafhankelijkheid qua spanningspolariteit

Sensoren die onafhankelijk zijn qua spanningspolariteit worden altijd correct gevoed dankzij een intern schakelmechanisme, en functioneren altijd op correcte wijze, ongeacht de externe polariteit.
Het interne schakelmechanisme, dat ervoor zorgt dat de interne polariteit van de sensorelektronica te allen tijde correct blijft, veroorzaakt een iets grotere spanningsval in vergelijking met sensoren met ompoolbeveiliging of omgekeerd geleidingsvermogen.

2-Draadse Sensorversies

De elektrische uitgangsversie wordt normaal aangegeven in het derde lid van de Pepperl+Fuchs-codering. Een tweedraadssensor wordt aangeduid met een "Z".

2-Draadssensoren voor Wisselstroomwerking

2-draadssensoren van dit type worden serieel met de belasting bediend en worden op AC-voedingsspanning aangesloten. Voor het overige gelden dezelfde bepalingen als voor tweedraadssensoren in gelijkstroomwerking.

Sensoraansluiting—Voorbeeld

Versies

Sensoren van dit type worden aangeduid met een –W in het derde lid van hun Pepperl+Fuchs-code.

Dergelijke sensoren zijn beschikbaar in de volgende schakelfuncties:

• Normaal gesloten (WO)
• Normaal open (WS)
• Normaal gesloten of normaal open (W), aansluiting programmeerbaar

2-Draadssensoren voor Gelijkstroomwerking of Wisselstroomwerking

2-draadssensoren van dit type worden serieel met de belasting bediend, en kunnen zowel op DC- of AC-voedingsspanning worden aangesloten. Voor het overige gelden dezelfde bepalingen als voor tweedraadssensoren in gelijkstroomwerking.

Sensoraansluiting—Voorbeeld

Versies

Sensoren van dit type bevatten een letter –U in het derde lid van hun Pepperl+Fuchs-code.

Deze sensoren zijn beschikbaar in de volgende schakelfuncties:

• Normaal gesloten (UO)
• Normaal open (US)
• Normaal gesloten of normaal open (UU), aansluiting programmeerbaar

Tweedraadssensoren volgens de NAMUR-Standaard

2-draadssensoren volgens de NAMUR-standaard (NAMUR-sensoren) zijn vernoemd naar de Duitse belangenvereniging voor automatiseringstechniek binnen de procesindustrie (originele Duitse benaming: "Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regeltechnik der chemischen Industrie", of in het kort: NAMUR). Deze zijn tweedraadssensoren in overeenstemming met EN 60947-5-6 (VDE 0660, deel 212) die een continue of niet-continue afstands-/stroomkarakteristiek hebben.

Zone 0: niet-aangedreven toestand
Rode zone tussen 0/I: ongeoorloofde zone van de schakelversterker
Zone I: aangedreven toestand
Zone ≤ 0.15 mA: kabelbreuk
Zone ≥ 6.5 mA: kortsluiting

Daarnaast biedt Pepperl+Fuchs ook NAMUR-sensoren met binaire schakelkarakteristieken. NAMUR-sensoren met deze uitgangskarakteristiek bevatten de vermelding "N0” (normaal gesloten) of “N1” (normaal open) in hun productomschrijving.

Zone 0: niet-aangedreven toestand
Rode zone tussen 0/I: ongeoorloofde zone van de schakelversterker
Zone I: aangedreven toestand
Zone ≤ 0.15 mA: kabelbreuk
Zone ≥ 6.5 mA: kortsluiting

Sensoraansluiting—Voorbeeld

Pepperl+Fuchs biedt verschillende schakelversterkers voor NAMUR-sensoren bestemd voor gebruik in standaard of explosiebeveiligingstoepassingen.

Opmerking: Bij explosiebeveiligingstoepassingen bevindt de bedrijfslocatie van de intrinsiekveilige NAMUR-sensor zich in de explosiegevaarlijke omgeving. De scheidingsschakelversterker moet buiten de explosiegevaarlijke omgeving worden geïnstalleerd.
Een sensorkabel met blauwe buitenmantel geeft duidelijk aan dat het NAMUR-circuit intrinsiekveilig is.

Bijvoorbeeld:

NAMUR-Sensorversies

NAMUR-sensoren worden in het derde blok van de Pepperl+Fuchs-codering als volgt aangeduid:

–N = continue afstands-/stroomkarakteristiek of

–N0 = niet-continue afstands-/stroomkarakteristiek

De sensoren zijn beschikbaar in de volgende schakelfuncties:

• Normaal gesloten (N/N0)
• Normaal open (1N/N1)
• Normaal gesloten 2-kanaals (N4)

NAMUR-sensoren zijn in het algemeen verbonden met externe schakelversterkers die de stroomvariatie in een binair uitgangssignaal omzetten.

Tweedraadse Veiligheidssensoren Conform de NAMUR-Standaard

Dit type van 2-draadse veiligheidssensor stemt overeen met NAMUR-sensoren met een speciale veiligheidslogica. Deze sensoren zijn dienovereenkomstig aangeduid met de codeletters SN of S1N.

In combinatie met goedgekeurde verwerkingseenheden, leiden deze sensoren in geval van storing tot een veilige toestand.

Bijvoorbeeld: Als de bekabeling tussen de sensor en de verwerkingseenheid defect is of uitvalt, schakelt de uitgang van de verwerkingseenheid automatisch over naar de veilige stand "UIT".

Opmerking: In veiligheidstoepassingen moet de sensor worden bediend met een goedgekeurde, beveiligde schakelversterker van Pepperl+Fuchs (zoals bijv. KFD2-SH-EX1).
Neem het document "exida - Functional Safety Assessment” in acht, dat bij deze specifieke sensor hoort en beschikbaar is als onderdeel van de productdocumentatie op www.pepperl-fuchs.com.

Sensoraansluiting—Voorbeeld

Het onderstaande diagram is een voorbeeldcircuit van een veiligheidssensor met de KFD2-SH-EX1. De toegepaste veiligheidslogica zou als functioneel onafhankelijk van de galvanische scheiding moeten worden beschouwd voor het tot stand brengen van intrinsieke veiligheid.

De twee componenten in dit circuit maken het mogelijk om een veilige toestand tot stand te brengen in geval van storing. Bovendien, en onafhankelijk van deze functie, is het circuit intrinsiekveilig.

Versies van Tweedraadse Veiligheidssensoren Conform de NAMUR-Standaard

Sensoren van dit type beschikken over de onderstaande markering in het derde lid van hun Pepperl+Fuchs-code:

–SN (schakelfunctie "normaal gesloten") of

–S1N (schakelfunctie "normaal open")

Veiligheidssensoren van dit type werden ontworpen voor gebruik met Pepperl+Fuchs’ beveiligde schakelversterkers van het type SH tot SIL-klasse 3 conform IEC-norm 61508.