Ik krijg regelmatig de vraag wat de verschillen zijn tussen een PNP-sensor en een NPN-sensor. Beide typen kom je tegen op machines en programmable logic controllers (PLC’s). Qua functie zijn ze gelijk, maar je kunt een voorkeur hebben voor de ene of andere aansluiting. In dit blog leg ik uit hoe dat zit.
De overeenkomsten
Een PNP-sensor (positief-negatief-positief) en NPN-sensor (negatief-positief-negatief) zijn beide middelen om stroom of een signaal te schakelen of te versterken. Het zijn zogenaamde bipolaire junctietransistors (BJT) die stromen in twee richtingen sturen.
Zowel een PNP en NPN hebben een 3-draadsverbinding. Deze bestaat uit een positieve en negatieve draad voor de voeding en een neutrale schakeldraad. Veel sensoren met een driedraadsuitvoering zijn afgesteld op NPN of PNP.
Voordat je een van de twee kiest, is het belangrijk dat je checkt of deze te combineren is met de al aanwezige PLC, of de schakelwijze die je voor ogen hebt.
Een PNP-sensor en NPN-sensor werken tegenovergesteld van elkaar:
Tot zover de overeenkomsten. Het voornaamste verschil tussen beide typen schuilt in de manier waarop de componenten aangesloten zijn in hun stroomkring. Specifieker, de aansluiting van de draden op de voeding en belasting, waarbij de tweede letter de gemeenschappelijke polaire verbinding tussen de voeding en belasting weergeeft. Een ezelsbruggetje bij het onthouden is de eerste letter: De P voor positieve logica (Plus schakelend), de N voor negatieve logica (miN schakelend).
Een PNP-sensor schakelt de + (plus), waar een NPN de – (min) schakelt. Bij een PNP-sensor moet de te bedienen belasting verbonden zijn met de min (-) om deze te laten bedienen. Bij de NPN moet deze met de plus (+) verbonden zijn. Wanneer je een PLC gebruikt dan zal de ingang dus enerzijds of al aan de plus hangen, of al aan de min.
In andere woorden, een PNP-transistor werkt doordat er bij de basis stroom uitvloeit, waarbij de collector en de basis een lagere spanning heeft dan de emitter. In een NPN-circuit is dit precies andersom, waarbij er stroom invloeit.
Wanneer zijn deze verschillen in werking belangrijk in je toepassing?
Het belangrijkste verschil is de functie die de schakeldraad heeft. Wanneer je de sensor namelijk aansluit op de ingang van een PLC, dan is deze ingang de belasting. De fabrikant geeft in zijn documentatie aan of de ingangen NPN of PNP zijn. Maar mocht deze niet voorhanden zijn dan is het vaak af te lezen aan de common (gemeenschappelijke) aansluiting van de ingangen.
Is deze met een – gemerkt, dan zijn de ingangen PNP (we sturen immers een stroom van buitenaf door deze ingang richting de common). Is deze + gemerkt dan zijn deze NPN. Bij besturingen praat men ook wel over Sink or Source-ingangen, waarbij Sink dan PNP is, en Source NPN.
Conclusie
Sensoren zijn er in vele soorten en maten, maar belangrijk is het basisschakelprincipe NPN of PNP. De keuze is afhankelijk van de toepassing van de sensoren en de plek. Daarnaast is het belangrijk of de sensor bij bediening een contact moet maken (NO) of juist verbreken (NC), waarbij NO voor Normally Open staat, en NC voor Normally Closed.
PNP is in de EU de standaardkeuze, maar daarvan wordt afgeweken in de voertuigtechniek. Auto’s, vrachtwagens en andere machines zijn alle in de basis NPN. De Amerikaanse en Japanse markt is ook in de Industrie overwegend NPN.