Sensoruitgangen: Digitaal, analoog en communicatieprotocollen
Bij het selecteren van een sensor is het uitgangssignaal een cruciaal aspect voor een correcte integratie in een besturingssysteem. Sensoren kunnen signalen genereren in drie hoofdcategorieën: digitaal, analoog en geavanceerde communicatieprotocollen. De juiste keuze hangt af van de gewenste nauwkeurigheid, signaalverwerking en de mate van data-uitwisseling met de besturing.
- Digitale uitgangen leveren een binair signaal ("aan" of "uit"). Ze geven alleen aan of een grenswaarde bereikt is zoals bijvoorbeeld "er is een object aanwezig" of "de afstand is binnen het toegestane bereik". Ze worden veel gebruikt voor naderingsschakelaars, pulsgevers en eenvoudige aanwezigheidsmetingen.
- Analoge uitgangen geven een continu signaal, meestal in de vorm van een spannings- (0-10V) of stroomlus (4-20mA). Ze geven dus meer informatie dan digitale uitgangen zoals bijvoorbeeld "de afstand is 32.2mm" of "de temperatuur is 20.13°C". Dit type wordt toegepast bij sensoren voor metingen zoals temperatuur, druk en afstand, waarbij nauwkeurige waardes nodig zijn.
- Communicatieprotocollen (bijv. IO-Link, PROFIBUS, PROFINET, Modbus, EtherCAT) bieden bidirectionele gegevensoverdracht tussen sensor en besturing. Deze sensoren kunnen niet alleen meetwaarden versturen, maar ook diagnostische informatie en configuratieparameters, wat ze ideaal maakt voor geavanceerde automatiserings- en Industrie 4.0-toepassingen.
Op deze pagina bespreken we de eigenschappen, voordelen en toepassingsgebieden van elk uitgangstype, zodat u een weloverwogen keuze kunt maken voor uw industriële automatiseringsoplossing.
Digitale sensoruitgangen
Digitale uitgangen worden gebruikt voor binaire signalen, waarbij de sensor slechts twee mogelijke toestanden heeft: aan (1) of uit (0). Dit maakt ze ideaal voor detectieschakelaars, eindschakelaars en pulsgevers. Afhankelijk van de toepassing en het type besturing zijn er verschillende uitvoerconfiguraties, zoals PNP, NPN, NO, NC, push-pull en antivalente uitgangen.
PNP (sourcing)
De sensor levert spanning (+24V) op de uitgang bij een actieve status.
Geschikt voor de meeste Europese PLC-systemen.
Wordt aangesloten met de min (-) als gemeenschappelijk referentiepunt.
De belasting (Z) wordt geplaatst tussen de output en de 0V.
NPN (sinking)
De sensor verbindt de uitgang naar de massa (0V) bij een actieve status.
Veel toegepast in Aziatische besturingssystemen.
Wordt aangesloten met de plus (+) als gemeenschappelijk referentiepunt.
De belasting (Z) wordt geplaatst tussen de output en +Vs.
Push-Pull
Combineert PNP- en NPN-functionaliteit in één sensor.
Kan zowel sourcing (+24V) als sinking (0V) schakelen, afhankelijk van de aangesloten belasting.
Biedt flexibiliteit, omdat hij compatibel is met zowel PNP- als NPN-ingangen.
NAMUR
Regelt de stroomsterkte door de sensor
Maakt robuuste foutdetectie mogelijk
Wordt vaak gebruikt in ATEX-zones
Voldoen (meestal) aan DIN EN 60947-5-6
Maak, Breek of Antivalente uitgang?
Alle bovengenoemde soorten uitgangen zijn leverbaar met een maak- (normally open) of een verbreekcontact (normally closed).
Sommige sensoren bevatten beide contacten en worden antivalent genoemd.
Maakcontact (NO)
De uitgang is open (niet-geleidende toestand) wanneer de sensor niet geactiveerd is en gesloten (geleidende toestand) bij activatie. Dit is de meest gebruikte configuratie voor detectieschakelaars. Deze sensoren zijn energiezuiniger doordat er alleen stroom loopt wanneer de sensor is geactiveerd.
Wordt bij fotocellen meestal een Light Operate schakeling genoemd.
Breekcontact (NC)
De uitgang is gesloten (geleidende toestand) wanneer de sensor niet geactiveerd is en open (niet-geleidende toestand) bij activatie. Dit biedt extra veiligheid in toepassingen waarbij een kabelbreuk of defect onmiddelijk moet leiden tot een foutmelding.
Wordt bij fotocellen meestel een Dark Operate schakeling genoemd.
Antivalent
Combineert een NO en NC contact in 1 sensor.
Zorgt voor redundantie: bij uitval van één signaal is de andere nog beschikbaar.
Extra foutdetectie: de PLC kan controleren of beide signalen altijd tegenovergesteld zijn.
Analoge sensoruitgangen
Analoge sensoruitgangen bieden een continue variabele output, in tegenstelling tot digitale uitgangen die alleen binaire signalen leveren (aan/uit). Deze uitgangen zijn essentieel voor toepassingen waarbij de intensiteit, snelheid of andere gradaties van een fysiek fenomeen gemeten moeten worden, zoals temperatuur, druk, flow of afstand. Analoge signalen kunnen informatie over meerdere niveaus bieden, wat zorgt voor nauwkeurige en gedetailleerde metingen.
De meest voorkomende soorten analoge uitgangen zijn stroomuitgangen en spanninguitgangen. Beide zijn geschikt voor verschillende toepassingen, afhankelijk van de vereisten van het systeem.
Stroomuitgangen
Een sensor met stroomuitgang voedt een stroomlus waarbij de hoeveelheid stroom proportioneel met de gemeten waarde verandert (meestal met 4 tot 20mA of 2 tot 10mA).
Voordelen:
- Storingsbestendig: geen last van spanningsval of EMC bij langere kabellengtes
- Fail-safe: doordat het signaal bij 2 of 4 mA begint
Spanningsuitgangen
Een sensor met spanningsuitgang creërt een spanning die proportioneel verandert met de gemeten waarde. Bij de meeste sensoren varieert deze spanning tussen 0 - 5V of 0 - 10V.
Voordelen:
- Eenvoudige signaalverwerking: doordat de meeste microcontrollers een spanning rechtstreeks kunnen meten, zonder verdere signaalverwerking.
Meer weten over sensoren?
Neem vrijblijvend contact op voor meer informatie of hulp bij uw toepassing!