Схема подключения выхода NPN ко входу PNP.  Подробный анализ и описание.

Схема подключения выхода NPN ко входу PNP.

Написать эту статью меня побудил вопрос читателя.

Он спрашивал, как подключить два прибора с транзисторным выходом на один вход контроллера. В результате получился ответ, достойный того, чтобы оформить его в статью.

Эта статья перекликается с другой моей статьёй – про подключение датчиков с транзисторным выходом. Там – вся теория про НО, НЗ, PNP, NPN и подобные вещи.

Также там описан способ переделки транзисторной логики PNP в NPN и обратно, который применяется в этой статье.

Итак,

Вопрос читателя:

Александр, добрый день! Нужна Ваша  помощь в схеме подключения  к контроллеру Siemens ET 200SP ионизаторов Vessel N-1. Речь идет о NPN датчике с ОК.

Задача стоит следующая: на одном рабочем месте два ионизатора включаются по сигналу оптического датчика через реле. К ним же через реле подается воздух с пневмораспределителя. В случае неисправности одного из ионизаторов ( или обоих “ИЛИ”) на вход контроллера (DI) должен приходить сигнал +24V. От ключей ионизатора ( ALM-COM).

Т.к. рабочих мест много, то от 2-х ионизаторов- один сигнал. C одним PNP транзистором проблем бы не было. Но так питание на ионизаторы подается не постоянно, а от сигнала оптического датчика,то сигнал неисправности может быть только +24V.
Необходимые схемы и мануалы прилагаю.

Файлы, присланные читателем:

Схема входного модуля контроллера:

DI 16x24VDC ST. Входы контроллера, на один из которых приходит сигнал с двух выходов

DI 16x24VDC ST. Входы контроллера, на один из которых приходит сигнал с двух выходов

Что видно из схемы контроллера? Все входы – типа PNP, то есть, входы будут активны, когда на них поступает напряжение +24VDC. Соответственно, для этого входные ключи (это могут быть и датчики, и кнопки, и любые контакты – контроллеру всё равно) должны замкнуться и пропустить через себя ток. В случае, если ключ транзисторный, он должен быть проводимости типа PNP, то есть, коммутировать положительный полюс источника питания.

Кстати, по контроллеру у меня есть ещё одна крутая статья – Ремонт станка на контроллере.

Выход устройства:

Ионизатор - схема подключения

Ионизатор – схема подключения выходов

Я не знаю, что делает ионизатор (вероятно, ионизирует)). Собственно, нам это знать не особо нужно, пусть об этом думают технологи. Нас интересует единственный информационный выход – ALM (Alarm), который должен подключиться ко входу контроллера. В приведенном куске инструкции внизу показаны примеры подключения – везде используется схема ОЭ (общий эмиттер), где эмиттер всегда подключен к минусу, который коммутируетя транзистором типа NPN и подает этот минус на нагрузку. А плюс к нагрузке подключен постоянно.

Положение осложняется двумя факторами:

  1. Вход контроллера и выход ионизатора не подходят друг другу. Для контроллера нужен PNP, а выход имеем NPN.
  2. Нужно подключить два выхода ионизатора на один вход. Вход запрограммирован, и его никак не изменить. Если бы можно было залезть в программу, можно было бы и логику работы изменить, и каждый выход посадить на свой вход, и логику ИЛИ реализовать программно.

Вот как попытался составить схему читатель:

Схема подключения с оптическим датчиком, составленная читателем

Схема подключения с оптическим датчиком, составленная читателем

Оптический датчик (кстати, с транзисторным выходом PNP) к делу не относится, он подает питание на ионизаторы через реле К1 при появлении изделия.

Два выхода ALM, обозначенные вопросиками, нам предстоит подключить к контроллеру, который скромно расположился в нижнем правом углу рисунка.

 

Мой ответ по параллельному подключению:

В случае неисправности одного из ионизаторов (согнал ALM становится активным) открывается транзистор на выходе оптопары.

Нужно, чтобы при неисправности любого или нескольких ионизаторов становился активным нужный вход контроллера.

Так как вход один, нужна схема ИЛИ.

Активный уровень контроллера +24В. Точнее, +5…..+30V. Активный сигнал аварии ионизатора – открытый переход эмиттер-коллектор npn транзистора.

Исходя из этого, схема подключения будет такой:

Схема итог. Два выходных транзистора типа NPN подключены параллельно к одному входу PNP

Схема итог. Два выходных транзистора типа NPN подключены параллельно к одному входу PNP

Коллекторы транзисторов (вых.4 ALM) подключаем к напряжению +24В (хотя, производитель туда рекомендует подключать нагрузку!). Эмиттеры – через резистор на вых 1 или 5 (GND). Резисторы R1, R2 нужны для обеспечения рабочего режима транзисторов, хотя их нет в схеме производителя.

Кручу-верчу, подключить хочу ;)

Получаем включение выходных транзисторов по схеме общий коллектор, в которой выход на эмиттере.

Для понимания, схему можно преобразовать к классическому виду (я привязался к расположению клемм реального устройства, поэтому немного путаная схема получилась):

Схема включения транзистора Общий Коллектор

Схема включения транзистора Общий Коллектор, классический вид

На эмиттере будет потенциал GND, когда транзистор закрыт (нет аварии ионизатора), и потенциал +24В, когда происходит активизация выхода ALM (авария ионизатора).

Чтобы соединить транзисторные каскады параллельно и подключить к одному входу контроллеру, надо их подключать через диоды, это исключит их взаимное влияние.

Точка подключения всех диодов подключается ко входу контроллера. Диод(ы) открывается, когда открывается транзистор, при этом 24В проходит через переход коллектор-эмиттер, далее через диод на вход контроллера.

Рекомендуется для стабильной работы вход контроллера зашунтировать резистором 100 кОм. Без него если схема работать и будет, то за надежность я не отвечаю. Чтобы диод работал, нужно, чтобы через него протекал ток. А ток входа контроллера ничтожно мал. Поэтому 100 кОм и обеспечивает этот ток.

Получается, на резисторе R3 (а значит, на нужном входе контроллера) у нас присутствует напряжение, которое позволяет контроллеру работать в штатном режиме.

Ещё пара слов по транзисторам, датчикам и контроллерам

Чтобы нормально функционировать в мире датчиков контроллеров, входов, выходов, нужно четко понимать, какой уровень сигнала активный, какой- пассивный, как работает тот или иной выход или вход. Бывает, что активный уровень контроллера – 0В, при этом контакты датчика замкнуты, и он в то же время – не активен.

Кроме того, понятия “аналоговое”, “дискретное”, “цифровое” – весьма условны и перетекают плавно друг в друга.

Поэтому изучайте матчасть, читайте мануалы, и задавайте вопросы в комментариях к статье!

Понравилось? Поставьте оценку, и почитайте другие статьи блога!
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
(6 оценок, среднее: 4,17 из 5)
Загрузка...