Данная статья – вторая часть статьи про разновидности и принципы работы датчиков. Кто не читал – рекомендую, там очень много тонкостей разложено по полочкам.
Здесь же я отдельно вынес такой важный практический вопрос, как подключение индуктивных датчиков с транзисторным выходом, которые в современном промышленном оборудовании – повсеместно. Кроме того, приведены реальные инструкции к датчикам и ссылки на примеры.
Принцип активации (работы) датчиков при этом может быть любым – индуктивные (приближения), оптические (фотоэлектрические), и т.д.
В первой части были описаны возможные варианты выходов датчиков. По подключению датчиков с контактами (релейный выход) проблем возникнуть не должно. А по транзисторным и с подключением к контроллеру не всё так просто.
Рекомендую тем, кто интересуется, также мою статью про параллельное подключение транзисторных выходов.
Содержание статьи:
Схемы подключения датчиков PNP и NPN
Отличие PNP и NPN датчиков в том, что они коммутируют разные полюсы источника питания. PNP (от слова “Positive”) коммутирует положительный выход источника питания, NPN – отрицательный.
Ниже для примера даны схемы подключения датчиков с транзисторным выходом. Нагрузка – как правило, это вход контроллера.
PNP выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “минусу” (0V), подача дискретной “1” (+V) коммутируется транзистором. НО или НЗ датчик – зависит от схемы управления (Main circuit)
NPN выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “плюсу” (+V). Здесь активный уровень (дискретный “1”) на выходе датчика – низкий (0V), при этом на нагрузку подается питание через открывшийся транзистор.
Призываю всех не путаться, работа этих схем будет подробно расписана далее.
Подписывайтесь! Там тоже интересно!
На схемах ниже показано в принципе то же самое. Акцент уделён на отличия в схемах PNP и NPN выходов.
Схемы подключения NPN и PNP выходов датчиков
На левом рисунке – датчик с выходным транзистором NPN. Коммутируется общий провод, который в данном случае – отрицательный провод источника питания.
Справа – случай с транзистором PNP на выходе. Этот случай – наиболее частый, так как в современной электронике принято отрицательный провод источника питания делать общим, а входы контроллеров и других регистрирующих устройств активировать положительным потенциалом.
Подключение двухпроводных датчиков
Про параллельное подключение датчиков я писал на блоге несколько раз, ссылки в конце статьи. Но если с трехпроводными всё более-менее понятно (с релейными вообще нет проблем), то двухпроводные не могут работать в параллель, в отличие от трехпроводных.
Когда первый включается, на выход второго приходит напряжение, и он никак не может работать, поскольку брать питание ему не откуда. Ведь тока через датчик нет.
Вообще двухпроводные очень капризны к нагрузке и питанию, им нужен определенный уровень тока, и не с каждой нагрузкой они работают. Например, индуктивные нагрузки, импульсные PFC блоки питания и светодиодные лампы не могут обеспечить нормальную работу двухпроводных датчиков. Поэтому я не люблю их.
Если нужно параллель, то решения три –
1. оставить один датчик
2. оставить два датчика, но чтобы они работали не в параллель, а каждый на свою нагрузку.
3. поставить трехпроводные датчики в параллель.
Как проверить индуктивный датчик?
Для этого нужно подать на него питание, то есть подключить его в схему. Затем – активировать (инициировать) его. При активации будет загораться индикатор. Но индикация не гарантирует правильной работы индуктивного датчика. Нужно подключить нагрузку, и измерить напряжение на ней, чтобы быть уверенным на 100%.
Замена датчиков
Как я уже писал, есть принципиально 4 вида датчиков с транзисторным выходом, которые подразделяются по внутреннему устройству и схеме включения:- PNP NO
- PNP NC
- NPN NO
- NPN NC
Все эти типы датчиков можно заменить друг на друга, т.е. они взаимозаменяемы.
Это реализуется такими способами:
- Переделка устройства инициации – механически меняется конструкция.
- Изменение имеющейся схемы включения датчика.
- Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
- Перепрограммирование программы – изменение активного уровня данного входа, изменение алгоритма программы.
Ниже приведён пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения:
PNP-NPN схемы взаимозаменяемости. Слева – исходная схема, справа – переделанная.
Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор – это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле (примеры – ниже, в обозначениях).
Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика – НО. Тогда (независимо от типа транзистора на выходе), когда датчик не активен, его выходные “контакты” разомкнуты, и ток через них не протекает. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями. Точнее, с протекающим током через эти контакты)). Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.
Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к входу контроллера или другой нагрузке. Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой.
Если внутренней нагрузки в датчике нет, и коллектор “висит в воздухе”, то это называют “схема с открытым коллектором”. Эта схема работает ТОЛЬКО с подключенной нагрузкой.
Так вот, в схеме с PNP выходом при активации напряжение (+V) через открытый транзистор поступает на вход контроллера, и он активизируется. Как того же добиться с выходом NPN?
Бывают ситуации, когда нужного датчика нет под рукой, а станок должен работать “прям щас”.
Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 – 10 кОм. Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется. Когда датчик активен – на входе контроллера дискретный “0”, поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.
В данном случае происходит перефазировка работы датчика. Зато датчик работает в режиме, и контроллер получает информацию. В большинстве случаев этого достаточно. Например, в режиме подсчета импульсов – тахометр, или количество заготовок.
Да, не совсем то, что мы хотели, и схемы взаимозаменяемости npn и pnp датчиков не всегда приемлемы.
Как добиться полного функционала? Способ 1 – механически сдвинуть либо переделать металлическую пластинку (активатор). Либо световой промежуток, если речь идёт об оптическом датчике. Способ 2 – перепрограммировать вход контроллера чтобы дискретный “0” был активным состоянием контроллера, а “1” – пассивным. Если под рукой есть ноутбук, то второй способ и быстрее, и проще.
Условное обозначение датчика приближения
На принципиальных схемах индуктивные датчики (датчики приближения) обозначают по разному. Но главное – присутствует квадрат, повёрнутый на 45° и две вертикальные линии в нём. Как на схемах, изображённых ниже.
НО НЗ датчики. Принципиальные схемы.
На верхней схеме – нормально открытый (НО) контакт (условно обозначен PNP транзистор). Вторая схема – нормально закрытый, и третья схема – оба контакта в одном корпусе.
Цветовая маркировка выводов датчиков
Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются её.
Однако, нелишне перед монтажом убедиться в правильности подключения, обратившись к руководству (инструкции) по подключению. Кроме того, как правило, цвета проводов указаны на самом датчике, если позволяет его размер.
Вот эта маркировка.
- Синий (Blue) – Минус питания
- Коричневый (Brown) – Плюс
- Чёрный (Black) – Выход
- Белый (White) – второй выход, или вход управления, надо смотреть инструкцию.
Система обозначений индуктивных датчиков
Тип датчика обозначается цифро-буквенным кодом, в котором зашифрованы основные параметры датчика. Ниже приведена система маркировки популярных датчиков Autonics.
Система обозначений датчиков Autonics
Скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков:
• Autonics_PR / Индуктивные датчики приближения. Подробное описание параметровэ, pdf, 135.28 kB, скачан: 4110 раз./• Autonics_proximity_sensor / Каталог датчиков приближения Autonics, pdf, 1.73 MB, скачан: 2479 раз./
• Omron_E2A / Каталог датчиков приближения Omron, pdf, 1.14 MB, скачан: 3113 раз./
• ТЕКО_Таблица взаимозаменяемости выключателей зарубежных производителей / Чем можно заменить датчики ТЕКО, pdf, 179.92 kB, скачан: 2521 раз./
• Turck_InduktivSens / Датчики фирмы Turck, pdf, 4.13 MB, скачан: 2952 раз./
• pnp npn / Схема включения датчиков по схемам PNP и NPN в программе Splan/ Исходный файл., rar, 2.18 kB, скачан: 4810 раз./
Скачать книгу про датчики
• Алейников А.Ф. Гридчин В.А. Цапенко М.П. Датчики / Алейников А.Ф. Гридчин В.А. Цапенко М.П. Датчики. Рассмотрены все виды датчиков - теория и практика, pdf, 13.21 MB, скачан: 5158 раз./
Реальные датчики
Датчики – товар специфический, и в магазинах электрики такие не продают. Как вариант, их можно купить в Китае, на АлиЭкспрессе.
А вот какие оптические датчики я встречаю в своей работе.
Всем спасибо за внимание, жду вопросов по подключению датчиков в комментариях!
(38 оценок, среднее: 4,66 из 5)
Загрузка...
Привет.У меня на пежо стоит датчик скорости на две клемми ,как узнать где плюс ,где минус и где виходить сигнал.
Мои мысли на этот счет. Учитывая, что я вообще не знаю, о каком датчике идёт речь)
1. Около клемм должна быть маркировка. Либо на корпусе – этикетка.
2. Разъем подразумевает только один вариант включения (полярности).
3. На сайте производителя датчика есть документация на датчик, там указана полярность.
4. Полярность не играет роли.
Здравствуйте. Хотелось бы с вами проконсультироваться по вопросу датчиков. Как это можно сделать?
Это можно здесь, в комментариях.
Если вопрос большой, свяжитесь, через страницу Контакты.
Приветствую! А как,к примеру, подключить лазерный датчик пересечения, если нужно что бы установка отключалась, но в цепи управления 220 В переменки, а силовая часть 380 В ?
Нужно ставить промежуточное реле с катушкой реле на 220В.
Датчик переключает реле, а это реле включает любую другую нагрузку с любым током и напряжением.
Спасибо большое!
А если датчик с независимыми контактами реле, то можно сразу коммутировать 380. Но лучше к выходам датчика подключать промежуточное реле, для сохранности контактов в датчике.
Здравствуйте. можно ли вместо двух проводного датчика поставить датчик с тремя выводами? Есть вот такой датчик: IG-2005-ABOA. Хотелось бы подобрать к нему аналог. Спасибо.
Да, можно, только нужно его правильно подключить.
Подробности лучше узнавайте там, где будете его покупать.
Добрый день.
защита от кз тактовая, можете пояснить?
IG6075 фирмы IFM
Про тактовый вход только у 6075 в инструкции запись есть.
Почти все датчики этой фирмы имеют эту защиту,
значит они взаимозаменяемы с 6075?
Дела с такой защитой не имел, но скорее всего по тактовому входу происходит запрет на работу выхода датчика.
По взаимозамене вопрос сложный, нужно тщательно изучать инструкции и консультироваться у продавца/производителя.
Да уж, “Brown” – охрененный красный )
) спасибо, исправил!
Всегда рад внимательным читателям!
Здравствуйте, есть датчик ОАО промприбор, ДИ У, два провода, синий и коричневый, нужно сделать через него стоповую кнопку, подскажите как его подсоединить?
Датчик двухпроводной нормально закрытый, нужно его включить последовательно со стоповой кнопкой?
Нужно датчик подключить к реле, а контакты теле потом завести в цепь кнопки.
Добрый день, Александр.
Можно ли подключить к выходу NPN электромагнитное реле?
Конкретно, для подключения сигнализации к датчику потока SK 4401/5 А4 GSP
Можно. Реле с катушкой постоянного пока подключать одним выводом к “+” питания, другим – к выходы датчика.
Датчик должен обеспечивать нужный ток и напряжение для катушки реле, и логику работы (НО/НЗ).
Кроме того, обычно параллельно катушке включают диод в обратном включении.
Подскажите, как обозначаются индуктивные датчики приближения по ГОСТ 2.710-81?
Вероятно, нужно открыть ГОСТ и посмотреть)
Из-за чего может гаснуть светодиод, показывающий крайнее положение индуктивного датчика? Конкретно, датчик положения поворотного затвора (клапана) фирма Festo, датчик называется DAPZ. Светодиод гаснет в момент подключения к датчику провода, идущего на нагрузку (катушка реле 24 В для развязки дискретных сигналов на контроллер). Датчик питается от 24 В постоянки, минус общий для нагрузок, плюс коммутируется.
Видимо, гаснет из-за нагрузки. Проверьте путем подключения другого заведомо исправного реле.
Здравствуйте! Спасибо за статью. Вопрос такой: к выходу датчика (датчик уровня жидкости) можно ли подключить реле (аналоговая схема) или датчики такого типа(индукционные, оптические) могут работать только с контроллером. В статье ни о схеме ни о возможности не говорится
Датчики с транзисторным выходом могут быть без проблем подключены на реле.
На всякий случай, проверьте соответствие токов реле и датчика.
спасибо!
Здравствуйте. Пытаюсь собрать небольшой фрезерный станок с чпу. Никак не могу понять как подключить три домашних датчика в один вход на плате управления. Датчики npn nc. Когда подключаю один датчик, он срабатывает как надо. А когда подключаю остальные, всё перестает работать. Не подскажете куда копать?
Здравствуйте! Спасибо за интересный вопрос.
Я правильно понимаю – при активации любого из датчиков должно прекратиться любое движение фрезы? Или нет? Распишите алгоритм.
NC датчики не работают последовательно. И на один вход параллельно их посадить не получится.
Нужна развязка – или на реле, или программно.
Чтобы от любого из датчиков срабатывал один вход, нужны NO датчики.
Я подключаю датчики домашнего положения. Как они работают во время работы станка я не знаю.
Концевые датчики у меня простые механические, подключены последовательно в один вход на плате. Их по два на каждую ось и они работают нормально (останавливают движение моторов).
А вот с домашними датчиками пока остались вопросы. Уже после заданного здесь вопроса, я добился прогресса в их подключении. Сначала я пытался подключить их последовательно так, что сигнальный провод первого соединялся с проводом питания следующего датчика и т. д. а потом выяснил, что у npn датчиков надо соединять сигнальные провода с нулевыми. В итоге они заработали (по оси Z и Y станок возвращается в домашнее положение), но почему-то что-то не так с осью Х – она не возвращается в ноль, Мач пишет, что запрашиваемый датчик активен.
А что за станок? Не представляю, как можно три НЗ датчика подключить на один вход.
Почему решили, что нужны именно эти датчики и этот вход?
Станок самодельный фрезерный, резать фанеру, из китайских комплектующих с Али.
Плата управления имеет четыре входа: для кнопки стоп, для датчика высоты, для концевиков и для датчиков домашнего положения. То есть для концевиков и домашних датчиков только по одному входу.
В качестве концевиков, как я уже написал, у меня простые механические датчики.
А датчики домашнего положения – индуктивные, с тремя проводами, npn нормально закрытые.
Они подключены последовательно: нулевой провод с платы управления соединен с синим (нулевым) проводом первого датчика, черный (сигнальный) провод первого датчика подключен к синему проводу второго датчика и т.д. Сигнальный провод последнего датчика подключен к входу на плате управления.
Цепь замкнута, и как только портал подъезжает к датчику, тот срабатывает, цепь размыкается и станок останавливается (это при поиске ноля..просто во время движения не пробовал).
По поводу невозврата оси Х в ноль – так и не понял почему такое происходило, но когда я поменял местами порядок возврата осей в нулевую точку – сначала по Х, а потом по Y (по умолчанию наоборот) – все три оси стали возвращаться в ноль. Видимо это такая особенность Mach3.
Здравствуйте! Подскажите НЕэлектрику (но очень интересующемуся этой темой): мне нужно на станок, включение и выключение операции на котором осуществляется просто педалью (вкл/выкл), поставить датчик вместо этой педали.Датчик должен срабатывать от приближения неметаллического предмета (в данном случае пластиковой тары).
Понимаю, что датчик должен быть индуктивный с двумя выходами, и работать как ключ.Но в цепи 220 вольт, и сомневаюсь что датчик выдержит (не знаю бывают ли предназначенные для управления цепью 220 вольт ?).
Если управление делать через реле, то нужно городить отдельный блок питания для этого?Как лучше сделать?
Вместо педали – промежуточное реле, которое питается от оптического датчика. Датчик работает на просвет в паре с рефлектором.
Индуктивный не поможет – он работает только от металлических предметов, и на расстояниях несколько мм.
99% датчиков питаются от 12 или 24В постоянки.
Т.е. с блоком питания придётся всё таки мудрить…Спасибо огромное за ответ.