Dostępne rodzaje wyjść

Każdy rodzaj wyjścia czujnika dostarcza informacji, czy jest to czujnik binarny (przełączający) z dwoma zdefiniowanymi stanami, z analogowymi wartościami wyjściowymi lub czujnik transferu danych (pomiarowy). Poniżej przedstawiono typy wyjść, dla których dostępne są czujniki indukcyjne, oraz sposób ich działania.

Uwaga: Informacje na temat połączeń elektrycznych różnych czujników można znaleźć w części Podłączanie czujnika, w zależności od ich typu wyjścia.

W tym zakresie znajdują się tradycyjne indukcyjne czujniki zbliżeniowe, tj. proste przełączniki wł./wył. Mogą one przełączać się między dwoma zdefiniowanymi stanami, dzięki czemu mogą sterować siłownikami, takimi jak zawory, klapy, światła sygnałowe itp. Indukcyjne czujniki zbliżeniowe można podłączać do cyfrowych wejść sterowników logicznych programowalnych.

1. Czujnik z wyjściem NPN (sygnał „ujemny”)

Po przełączeniu wyjście NPN czujnika łączy połączenie wyjściowe z masą. Odbiornik jest podłączony pomiędzy napięciem zasilania +U_B i wyjściem NPN czujnika.

2. Czujnik z wyjściem PNP (sygnał „dodatni”)

Wyjście PNP czujnika łączy przyłącze wyjściowe z napięciem zasilania czujnika po jego przełączeniu. Odbiornik jest podłączony między wyjściem PNP czujnika a masą L-.

Uwaga: Czujniki z wyjściem PNP są zwykle używane częściej, aby zapobiec zwarciom do masy.

3. Czujnik z funkcją dwuprzewodową

Czujniki indukcyjne z funkcją dwuprzewodową wykorzystują ten wspólny typ wyjścia z tylko dwoma kablami wyjściowymi do zasilania i transmisji sygnału.

Ten czujnik działa szeregowo z podłączonym odbiornikiem. W przypadku połączenia szeregowego kolejność, w jakiej są rozmieszczone czujnik i odbiornik, nie ma znaczenia.

Jak to działa

Czujnik z funkcją dwuprzewodową to aktywny podzespół, który wymaga energii do działania. Czujnik jest zasilany energią elektryczną za pośrednictwem dwóch przewodów połączeniowych. Jednocześnie czujnik wysyła sygnały o stanie jego przełącznika za pośrednictwem tych samych przewodów połączeniowych.

Czujnik z funkcją dwuprzewodową jest często równorzędny z przełącznikiem mechanicznym pod względem sposobu działania. Ten typ czujnika działa jednak inaczej niż przełącznik mechaniczny, który jest rozwarty lub zwarty w zależności od warunków tłumienia czujnika.  Przez rozwarty przełącznik mechaniczny nie przepływa prąd. Podłączony odbiornik nie jest zasilany. I odwrotnie, w idealnej sytuacji napięcie nie spada na zwartym przełączniku mechanicznym. Całe napięcie zasilania jest doprowadzane do odbiornika.

Przełącznik z funkcją dwuprzewodową to aktywny podzespół, który wymaga napięcia i prądu przez cały czas. Nawet w stanie zwartym na czujniku występuje spadek napięcia, którego nie można pominąć, ponieważ może być znaczący dla podłączonego odbiornika. W stanie rozwartym prąd przepływa przez czujnik i podłączone odbiorniki. W przypadku używania czujnika z funkcją dwuprzewodową, unikalne stany „rozwarty” i „zwarty” nie istnieją.

Czujniki z funkcją dwuprzewodową są przeważnie obsługiwane przez wejścia cyfrowe programowalnego sterownika logicznego (PLC). W zależności od typu tych wejść cyfrowych impedancja wejściowa jest zgodna z normą EN 61131-2. Należy to uwzględnić przy wyborze czujnika z funkcją dwuprzewodową. Standardowe czujniki firmy Pepperl+Fuchs z funkcją dwuprzewodową mogą być zasilane z wejść cyfrowych typu 2. Wejścia cyfrowe typu 3 wymagają niskiego prądu szczątkowego. Czujniki z funkcją dwuprzewodową ze stopniami wyjścia Z4L (lub Z8L) nadają się do pracy z wejściami cyfrowymi typu 3.

Od czasu do czasu czujniki z funkcją dwuprzewodową działają na dyskretnych odbiornikach. Należy wziąć pod uwagę indywidualną wartość rezystancji odbiornika. Dane techniczne czujników z funkcją dwuprzewodową nie dostarczają bezpośrednich informacji na ten temat, ponieważ wartość rezystancji zależy od napięcia roboczego instalacji oraz od minimalnego i maksymalnego prądu roboczego czujnika.

4. Czujnik z wyjściem styku przekaźnika

Czujnik z wyjściem styku przekaźnika ma wyjście binarne, które steruje przekaźnikiem. Przełączanie odbywa się za pośrednictwem oddzielnego obwodu sterującego w odróżnieniu od obwodu zasilania jako obwodu „sterowanego”.

Jak to działa

Czujniki z wyjściem stykowym przekaźnika mają co najmniej cztery połączenia. Do zasilania układów elektronicznych czujnika wykorzystywane są dwa połączenia. Pozostałe przyłącza wyprowadzają zestyki bezpotencjałowe przekaźnika na zewnątrz. Są to dwa przyłącza ze stykiem rozwiernym/zwiernym i trzy połączenia ze stykiem przełącznym. Styki przekaźnika to styki mechaniczne, które zazwyczaj mają większą obciążalność prądową niż elektroniczne wyjścia przełączające. Z tego powodu styki przekaźnika są narażone na zużycie mechaniczne. Częstotliwość przełączania jest również ograniczona do kilku procesów przełączania na sekundę. Główną cechą styku przekaźnika jest jego bezpotencjałowa praca.

5. Czujnik z sygnałem wyjściowym NAMUR

Czujnik z tym rodzajem wyjścia generuje sygnały wyjściowe odpowiadające dodatkowej funkcji bezpieczeństwa zgodnie ze specyfikacją NAMUR, np. w postaci odpowiednio zaprojektowanego czujnika zbliżeniowego lub enkodera rotacyjnego.

Jak to działa

Czujniki typu NAMUR to dwuprzewodowe czujniki, które reprezentują stan przełącznika za pomocą określonych wartości prądu zgodnie z normą EN 60947-5-6. Czujniki typu NAMUR są zazwyczaj podłączone do izolowanych wzmacniaczy, które interpretują wartości natężenia prądu czujnika NAMUR i przekształcają je w oddzielne wyjścia przełączające. Wraz z odpowiednim, izolowanym wzmacniaczem przełącznika czujniki NAMUR tworzą iskrobezpieczny obwód do stosowania w strefach zagrożonych wybuchem. Oprócz sterowania wyjściem przełączającym, izolowany wzmacniacz przełącznika zapewnia wykrywanie zwarć i przerwania przewodu.

Dwie wersje:

Standardowo czujniki typu NAMUR mają stałą charakterystykę wyjściową. Czujniki typu NAMUR z taką charakterystyką wyjściową są oznaczone literą „N” w oznaczeniu typu.

Strefa 0: strefa niepobudzana
Czerwona strefa pomiędzy 0/I: obszar niedozwolony bariery iskrobezpiecznej
Strefa I: strefa pobudzana
Strefa ≤ 0,15 mA: przerwanie przewodu
Strefa ≥ 6,5 mA: zwarcie

Ponadto firma Pepperl+Fuchs oferuje czujniki NAMUR z binarną charakterystyką przełączania. Czujniki NAMUR o tej charakterystyce wyjściowej są oznaczone „N0” (charakterystyka rozwierna) lub „N1” (charakterystyka zwierna) w nazwie typu.

Strefa 0: strefa niepobudzana
Czerwona strefa pomiędzy 0/I: obszar niedozwolony bariery iskrobezpiecznej
Strefa I: strefa pobudzana
Strefa ≤ 0,15 mA: przerwanie przewodu
Strefa ≥ 6,5 mA: zwarcie

6. Czujnik z cyfrowym wyjściem prądowym

Czujnik z cyfrowym wyjściem prądowym jest konwencjonalnym, binarnym czujnikiem indukcyjnym. Sygnał przełączania jest wysyłany w postaci dwóch osobnych wartości prądu.

Jak to działa

Do wykrywania obecności zazwyczaj używane są binarne czujniki indukcyjne. Stan wykrywania obiektów jest przesyłany jako sygnał binarny (sygnał przełączania).

Prąd wyjściowy 5 mA: brak wykrytego obiektu
Prąd wyjściowy 10 mA: wykryto obiekt

Czujniki indukcyjne z następującymi typami wyjść mogą wykrywać (mierzyć) i przesyłać wiele sygnałów lub informacji o stanie zwracanych wartości prądu lub napięcia.

1. Czujnik z analogowym wyjściem prądowym (4 mA do 20 mA)

Ten rodzaj wyjścia jest związany z indukcyjnym czujnikiem analogowym, który wykrywa zmienną fizyczną, np. odległość od metalowego obiektu, i dostarcza tę zmierzoną wartość przekonwertowaną na wartość prądu analogowego na wyjściu analogowym.

Jak to działa

Czujniki z analogowym wyjściem prądowym mogą być używane do pomiaru odległości pomiędzy czujnikiem a elementem tłumiącym.

2. Czujnik z analogowym wyjściem napięciowym (np. 0 V do 10 V)

Ten typ czujnika jest innym typem indukcyjnego czujnika analogowego, który wykrywa zmienną fizyczną, np. odległość od metalowego obiektu i dostarcza tę zmierzoną wartość przekonwertowaną jako wartość napięcia analogowego na wyjściu analogowym.

Jak to działa

Czujniki z analogowym wyjściem napięciowym mogą być używane do pomiaru odległości pomiędzy czujnikiem a elementem tłumiącym.

3. Czujnik z interfejsem AS-I

Czujnik, który może być używany do komunikacji przemysłowej magistrali fieldbus z interfejsem AS-I. Stan przełącznika i wszelkie inne dane są przesyłane za pośrednictwem interfejsu AS-I.

Jak to działa

Interfejs AS-I to standard komunikacji magistrali fieldbus na niższym poziomie pola do komunikacji przemysłowej. Interfejs AS-I działa zgodnie z zasadą master/secondary device i służy do transmisji danych i energii na linii dwużyłowej. Jest to ekonomiczny i elastyczny standard komunikacyjny, który z racji tych zalet jest często używany w fabrykach i systemach automatyki. Dzięki temu czujniki interfejsu AS-I mogą być używane w wielu zastosowaniach przemysłowych z już istniejącymi strukturami interfejsu AS-I. Płaski kabel interfejsu AS-I z technologią przebijania umożliwia szybką integrację z istniejącymi strukturami bez dużego wysiłku związanego z połączeniem.

4. Czujnik IO-Link

Czujnik IO-Link współpracuje z sygnałami wejścia/wyjścia w celu dostarczenia danych za pomocą standardowej wtyczki M8 lub M12 do inteligentnej komunikacji (IO-Link) czujników i siłowników na poziomie pola.

Jak to działa

IO-Link to system połączeń typu punkt-punkt. Pojedynczy czujnik jest przypisany bezpośrednio do modułu nadrzędnego IO-Link. Dzięki identyfikacji czujnika i przy przesyłaniu dużej ilości danych czujniki IO-Link nadają się szczególnie do zastosowań w Internecie przedmiotów (IoT). Czujniki IO-Link mogą być używane w trybie operacyjnym SIO (SIO = standardowe wejście i wyjście). Oznacza to, że czujniki te nadają się do zastosowań konwencjonalnych bez komunikacji IO-Link.