不同輸出類(lèi)型的傳感器,每一種傳感器類(lèi)型都有哪些不同?
所有傳感器都有一個(gè)或多個(gè)(類(lèi)型)輸出。輸出通常發(fā)送傳感器的當(dāng)前已知測(cè)量值。該信號(hào)的外觀取決于輸出類(lèi)型。所有這些輸出之間有什么區(qū)別以及何時(shí)使用哪種輸出類(lèi)型?
傳感器可以有許多不同類(lèi)型的輸出。傳感器的可能輸出決定了傳感器可用于哪些應(yīng)用。反之亦然,也可以這樣說(shuō):應(yīng)用程序的類(lèi)型決定了您需要哪種傳感器。在本文中,我們將討論不同的可能輸出。這些是如何工作的以及這些可以應(yīng)用于哪些用例。
一、數(shù)字與模擬
首先,我們區(qū)分兩種類(lèi)型的輸出:模擬輸出和數(shù)字輸出。具有數(shù)字輸出的傳感器發(fā)出邏輯值信號(hào)。換句話說(shuō):是或否,0或1,真或假,有效或無(wú)效。數(shù)字輸出非常適合指示物體的存在(在一定距離處)或檢測(cè)是否已達(dá)到設(shè)定的極限值。傳感器是否“看到”物體?是否達(dá)到了價(jià)值?在檢測(cè)或未檢測(cè)期間,邏輯值從0變?yōu)?,反之亦然!數(shù)字(開(kāi)關(guān))輸出的例子有PNP/NPN、繼電器、固態(tài)繼電器和推拉式。
具有模擬輸出的傳感器能夠提供與測(cè)量值連續(xù)平行的信號(hào)。模擬信號(hào)是可以無(wú)間隔地記錄值的信號(hào)。想象一下室外環(huán)境中不斷波動(dòng)的溫度,例如鋼梁生產(chǎn)中的傳送帶:模擬輸出的變化與傳感器測(cè)量值的變化大致呈線性平行。另一個(gè)例子是距離從0到1.000 cm的變化或溫度從200°C下降到20°C。模擬輸出的示例是0-10 Vdc、4-20 mA、0-5 Vdc或0-20 mA。
二、數(shù)字輸出類(lèi)型:PNP或NPN
帶有PNP或NPN開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的傳感器使用晶體管輸出。晶體管輸出的類(lèi)型決定了傳感器是切換PNP還是NPN。帶有PNP或NPN開(kāi)關(guān)量輸出的傳感器至少配備三根導(dǎo)線;“+”(引腳1/棕色線)、“-”(引腳3/藍(lán)色線)和開(kāi)關(guān)線(引腳4/黑色線)。
推拉式開(kāi)關(guān)量輸出
推拉式輸出意味著傳感器的開(kāi)關(guān)組件由兩個(gè)晶體管組成。這是一種可以交替切換PNP和NPN的輸出類(lèi)型。該電路的設(shè)計(jì)方式是,在某個(gè)限制之間的任何電壓都會(huì)使傳感器切換為NPN,而較低的電壓則提供PNP輸出。具有推拉式輸出的傳感器用途廣泛,可用于需要PNP和NPN輸出的應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)還在于無(wú)需開(kāi)發(fā)相同的傳感器,但具有NPN或PNP輸出。
固態(tài)繼電器(SSR)輸出
固態(tài)繼電器(SSR)也稱(chēng)為光耦合器繼電器或半導(dǎo)體繼電器。它是一種沒(méi)有機(jī)械開(kāi)關(guān)的繼電器,與更傳統(tǒng)的繼電器相反。傳統(tǒng)機(jī)械繼電器的優(yōu)點(diǎn)是能夠切換更高的功率,但由于運(yùn)動(dòng)部件容易磨損。固態(tài)繼電器通過(guò)使用光敏二極管進(jìn)行切換,因此無(wú)磨損。此外,它還能夠?qū)崿F(xiàn)更高的開(kāi)關(guān)頻率。
常開(kāi)、常閉或反等價(jià)輸出
所有帶有數(shù)字開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的傳感器,無(wú)論是PNP/NPN、固態(tài)還是推拉式觸點(diǎn),都能夠切換常開(kāi)(NO)或常閉(NC)。在某些情況下,傳感器只切換NO或NC。如果傳感器能夠切換NO和NC,則稱(chēng)為反價(jià)傳感器。
傳感器上的4-20 mA輸出是一個(gè)電氣連接(電流回路),由恒定電壓(傳感器的供電電壓,如24 Vdc)供電。它連接到轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器將可測(cè)量單位轉(zhuǎn)換為4到20 mA之間的直流電。這是工業(yè)傳感器和通信的標(biāo)準(zhǔn),其中4 mA代表物理單位的0%,20 mA代表100%。兩者之間的一切都是線性劃分的。在用于距離測(cè)量的傳感器中,例如4 mA=0 mm和20 mA=1000 mm。信號(hào)從4 mA而不是0 mA開(kāi)始,因?yàn)榕c0-10 Vdc輸出相反,能夠區(qū)分0信號(hào)和故障。使用4-20 mA的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)不受接線電壓損失的影響,并且不受電噪聲的影響。
0-10 V電壓輸出是世界上大多數(shù)模擬傳感器、控制器和PLC上最常見(jiàn)的“直接”模擬輸出。就像4-20 mA輸出一樣,測(cè)量值的起點(diǎn)和終點(diǎn)在0到10 V之間呈線性分布。使用電壓工作的傳感器輸出類(lèi)型對(duì)電噪聲更敏感,不適用于長(zhǎng)途傳輸。因?yàn)樾盘?hào)從0V開(kāi)始,所以比電流輸出更難檢測(cè)故障。在某些情況下,電壓輸出的生產(chǎn)成本更低,這解釋了具有4-20 mA輸出而不是0-10V輸出的模擬傳感器價(jià)格更高的原因。