Czujniki 2-przewodowe

Dwuprzewodowe czujniki są wykorzystywane szeregowo z podłączonym odbiornikiem. Nie ma oddzielnych połączeń do obwodu odbiornika i napięcia zasilania czujnika dwuprzewodowego.

Dwuprzewodowy czujnik: Nigdy nie przewodzi pełnego prądu – nigdy nie jest w pełni zablokowany

Czujnik dwuprzewodowy jest aktywnym podzespołem, 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 dwóch przewodów połączeniowych. Teoretycznie czujnik można łatwo wymienić na przełącznik mechaniczny, który jest rozwarty lub zwarty w zależności od sytuacji tłumienia czujnika.

Pokazane uproszczenie koncepcyjne nie odzwierciedla rzeczywistości w wystarczającym stopniu. Przez idealny rozwarty przełącznik nie przepływa prąd. Podłączony odbiornik nie jest zasilany. I odwrotnie, w idealnej sytuacji napięcie nie spada na zwartym przełączniku. Całe napięcie zasilania jest doprowadzane do odbiornika.
W przeciwieństwie do przełącznika mechanicznego, czujnik dwuprzewodowy to aktywny podzespół, który wymaga napięcia i prądu przez cały czas. Oznacza to, że 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. Dlatego podczas pracy czujnika dwuprzewodowego nigdy nie ma wyraźnego stanu pełnego „rozwarcia” i „zwarcia”, jak w mechanicznych stykach przełączających.

Stan działania „rozwarty”

W stanie „rozwartym” element przełączający nie przewodzi prądu. Prąd nadal płynie w obwodzie, ponieważ układ elektroniczny czujnika wymaga określonego prądu. Jest to zazwyczaj dość niska wartość, najczęściej poniżej 1 mA. Mimo to ta niska wartość prądu może generować napięcie przy odbiornikach o wysokiej impedancji, takich jak wejście cyfrowe na panelu sterowania o typowej impedancji wejściowej rzędu wielu kΩ. Jest to napięcie, które może symulować wysoki poziom na wejściu cyfrowym.

Nowoczesne wejścia cyfrowe (typu 3 zgodnie z normą EN 61131-2) mają wysoką impedancję, aby zmniejszyć prądy wejściowe i w ten sposób ograniczyć rozpraszanie mocy i ciepło odpadowe. Firma+Pepperl Fuchs oferuje dwuprzewodowe czujniki o wyjątkowo niskim prądzie szczątkowym, aby spełnić wymagania dotyczące parametrów wejściowych takich nowoczesnych wejść cyfrowych.

Przykład: NBB10-30GS50-Z4L-V1. Litera „L” w nazwie wyjścia oznacza prąd o niskim natężeniu.

Stan działania „zwarty”

W stanie „zwartym” element przełączający przewodzi prąd. W obwodzie płynie prąd. W przeciwieństwie do styku mechanicznego napięcie na całym czujniku spada w zakresie wielu woltów.

Podczas pracy czujnika przy niskich napięciach zasilania spadek napięcia na podłączonym czujniku może spowodować zbyt niskie napięcie dla odbiornika. W takim przypadku wejście cyfrowe na panelu sterowania nie otrzymuje wystarczającego napięcia, aby wykryć, że czujnik się przełącza.

Podłączanie czujnika – przykład

Niezależne od polaryzacji napięcia

Czujniki niezależne od polaryzacji napięcia zasilania są zawsze prawidłowo zasilane z wewnętrznego obwodu i zawsze działają prawidłowo niezależnie od polaryzacji zewnętrznej.
Obwód wewnętrzny, który zapewnia, że wewnętrzna polaryzacja układów elektronicznych czujnika jest zawsze prawidłowa, powoduje nieco większy spadek napięcia w porównaniu z czujnikami z zabezpieczeniem przed odwrotną polaryzacją lub z odwróceniem kierunku przewodzenia.

Wersje z czujnikiem dwuprzewodowym

Wersja z wyjściem elektrycznym jest zazwyczaj określona w trzecim bloku opisu zamawianego produktu Pepperl+Fuchs. Dwuprzewodowy czujnik jest oznaczony literą „Z”.

Dwuprzewodowe czujniki do pracy z napięciem przemiennym

Dwuprzewodowe czujniki tego typu są zasilane szeregowo z odbiornikiem i podłączone do napięcia przemiennego zasilania. W przeciwnym razie te same określenia odnoszą się do czujników dwuprzewodowych, przeznaczonych do pracy z napięciem stałym.

Podłączanie czujnika – przykład

Wersje

Czujniki tego typu są oznaczone literą –W w trzecim bloku opisu zamawianego produktu.

Czujniki te obsługują następujące funkcje elementu przełączającego:

• Styk rozwierny (WO),
• Styk zwierny (WS),
• Styk rozwierny lub rozwierny (W), programowanie przy użyciu przewodów

Dwuprzewodowe czujniki do pracy z prądem stałym lub prądem przemiennym

Dwuprzewodowe czujniki tego typu działają szeregowo z odbiornikiem i mogą być podłączone do źródeł napięcia stałego lub przemiennego. W przeciwnym razie te same określenia odnoszą się do czujników dwuprzewodowych, przeznaczonych do pracy z napięciem stałym.

Podłączanie czujnika – przykład

Wersje

Czujniki tego typu są oznaczone literą –U w trzecim bloku opisu zamawianego produktu Pepperl+Fuchs.

Czujniki te obsługują następujące funkcje elementu przełączającego:

• Styk rozwierny (UO),
• Styk zwierny (US),
• Styk rozwierny lub zwierny (UU), programowanie przy użyciu przewodów

Czujniki 2-przewodowe zgodne z NAMUR

Czujniki 2-przewodowe zgodne z NAMUR (czujniki NAMUR) – nazwa pochodzi od Związku użytkowników technologii automatyki w branży przetwórczej (oryginalna nazwa w języku niemieckim: „Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regeltechnik der chemischen Industrie”, w skrócie: NAMUR). Są to czujniki dwuprzewodowe zgodne z normą EN 60947-5-6 (VDE 0660, część 212), które charakteryzują się ciągłą lub nieciągłą charakterystyką odległości/natężenia prądu.

Strefa 0: strefa niepobudzana
Czerwona strefa pomiędzy 0/I: obszar niedozwolony wzmacniacza przełącznika
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

Podłączanie czujnika – przykład

Firma Pepperl+Fuchs oferuje różne bariery iskrobezpieczne NAMUR do zastosowań wymagających ochrony przed wybuchem i do standardowych zastosowań.

Uwaga: w zastosowaniach wymagających ochrony przed wybuchem, w strefie zagrożonej wybuchem znajduje się iskrobezpieczny czujnik NAMUR. Bariera iskrobezpieczna z izolowanym wyłącznikiem musi być zamontowana poza strefą zagrożoną wybuchem.
Niebieski przewód czujnika wizualnie identyfikuje obwód NAMUR jako iskrobezpieczny.

Przykład:

Wersje czujnika NAMUR

Czujniki NAMUR są oznaczone w trzecim bloku opisu zamawianego produktu Pepperl+Fuchs następującymi znakami:

–N = ciągła charakterystyka odległości/prądu lub

–N0 = nieciągła charakterystyka odległości/prądu

Czujniki te są dostępne w następujących funkcjach przełączania:

• Styki rozwierne (N/N0);
• Styki zwierne (1N/N1);
• Normalnie zwarte, 2-kanałowe (N4)

Czujniki NAMUR są zazwyczaj podłączone do zewnętrznych barier iskrobezpiecznych, które przekształcają zmienność natężenia prądu w binarny sygnał wyjściowy.

Czujniki dwuprzewodowe z zabezpieczeniem zgodne z NAMUR

Ten typ 2-przewodowego czujnika bezpieczeństwa odpowiada czujnikom NAMUR ze specjalną logiką bezpieczeństwa. Czujniki te są odpowiednio oznaczone SN lub S1N.

W połączeniu z zatwierdzonymi modułami sterującymi, czujniki te w przypadku wystąpienia usterki ustanawiają stan bezpieczny.

Przykład: jeśli zestaw przewodów pomiędzy czujnikiem a modułem sterującym ulegnie awarii lub uszkodzeniu, to wyjście modułu sterującego automatycznie przełączy się w stan bezpiecznego „wyłączenia”.

Uwaga: w przypadku zastosowań związanych z bezpieczeństwem czujnik należy obsługiwać za pomocą odpowiedniego wzmacniacza impulsów firmy Pepperl+Fuchs (np. KFD2-SH-EX1).
Należy przestrzegać zaleceń opisanych w dokumencie „Ocena bezpieczeństwa funkcjonalnego exida” dołączonym do czujnika oraz dostępnym jako dokumentacja produktu na stronie www.pepperl-fuchs.com.

Podłączanie czujnika – przykład

Poniższy schemat przedstawia przykładowy obwód czujnika bezpieczeństwa w modelu KFD2-SH-EX1. Wdrożona logika bezpieczeństwa powinna być uważana za funkcjonalnie niezależna w stosunku do izolacji galwanicznej w celu uzyskania iskrobezpieczeństwa.

Dwa podzespoły w ramach tego obwodu umożliwiają ustalenie bezpiecznego stanu w razie awarii. Dodatkowo, a także niezależnie od tej funkcji, obwód jest iskrobezpieczny.

Wersje dwuprzewodowych czujników bezpieczeństwa zgodne z NAMUR

Czujniki tego typu są oznaczone w następujący sposób w trzecim bloku opisu zamawianego produktu Pepperl+Fuchs:

–SN (funkcja elementu przełączającego „zestyk rozwierny”) lub

–S1N (funkcja elementu przełączającego „zestyk zwierny”)

Czujniki bezpieczeństwa tego typu są przeznaczone do stosowania z barierą iskrobezpieczną typu SH firmy Pepperl+Fuchs do poziomu bezpieczeństwa SIL 3 zgodnie z normą IEC 61508.