Alle sensoren hebben één of meerdere (soorten) uitgangen. Een uitgang stuurt over het algemeen de op dat moment bekende meetwaarde van de sensor uit. Hoe dat signaal eruit ziet hangt af van de uitgangssoort. Wat is het verschil tussen al deze uitgangen en wanneer wordt welke uitgangssoort gebruikt? In dit artikel worden de meest voorkomende vormen uitgelegd.

Sensoren kunnen verschillende soorten uitgangen hebben. De mogelijke uitgangen van een sensor bepalen in welke deze gebruikt kan worden. Andersom geldt dit ook: het type toepassing bepaalt welke sensor je nodig hebt.

In dit artikel staan we stil bij de verschillende mogelijke uitgangen, hoe deze werken en voor welke gebruiksdoeleinden deze toegepast kunnen worden. 

Digitaal vs. Analoog

Allereerst maken we onderscheid tussen twee soorten uitgangen voor sensoren: een analoge uitgang en een digitale uitgang. Een sensor met een digitale uitgang stuurt een logische waarde uit. Met andere woorden: Ja of Nee, 0 of 1, Waar of Onwaar, Wel of Niet. Een digitale uitgang is daarmee uitermate geschikt om de aanwezigheid van een object (op een bepaalde afstand) aan te geven, of het bereiken van een ingestelde grenswaarde. Ziet de sensor het object wel of niet? Wordt de ingestelde waarde wel of niet bereikt? Bij een detectie of non-detectie verandert dus de logische waarde van 0 naar 1, of andersom! Voorbeelden van digitale (schakel)uitgangen zijn PNP/NPN, relais, solid-state relais of PushPull.

Een sensor met een analoge uitgang is in staat om een aanwijzing te geven die in een continue relatie staat tot de gemeten waarde. Een analoog signaal is een signaal dat in principe traploos waarden kan aannemen. Denk hierbij aan een constant fluctuerende temperatuur in een buitenlocatie zoals een transportband in de productie van stalen balken: de analoge uitgang verandert geleidelijk en veelal lineair met het veranderen van de meting van de sensor. Bijvoorbeeld, als een afstand verandert van 0 naar 1000 cm, of een temperatuur zakt van 200°C naar 20°C. Voorbeelden van analoge uitgangen zijn 0-10 Vdc, 4-20 mA, 0-5 Vdc, 1-5 Vdc of 0 – 20 mA.

Soorten digitale uitgangen: PNP of NPN

Sensoren met een PNP of NPN schakelcontact maken gebruik van een transistoruitgang. Het soort transistoruitgang bepaalt of de sensor PNP of NPN schakelt. Sensoren met een PNP of NPN schakeluitgang zijn voorzien van minstens drie draden; Een ” + ” (Pin 1 / bruine draad), een ” – ” (Pin 3 / blauwe draad) en een schakeldraad (Pin 4 / zwarte draad).

PNP schakeluitgang

Bij een sensor met een PNP schakeluitgang wordt de belasting (load) geschakeld tussen de schakeldraad (4) en de – (3).

NPN schakeluitgang

Bij een sensor met een NPN schakeluitgang wordt de belasting (load) geschakeld tussen de schakeldraad (4) en de + (1).

PushPull-schakeluitgang

Een PushPull-uitgang betekent dat een schakeling bestaat uit een tweetal transistoren. Dit is een soort uitgang waarbij er afwisselend PNP en NPN geschakeld kan worden door de sensor. Het stroomschema is zodanig ontworpen dat een voltage boven een bepaalde waarde zorgt dat de sensor NPN schakelt, terwijl een lagere spanning zorgt voor een PNP-uitgang. Sensoren met een PushPull uitgang kunnen veelzijdig worden ingezet in toepassingen die PNP maar ook NPN vereisen. Het voordeel is tevens dat er geen noodzaak meer is om van dezelfde sensor uitvoering een PNP- en een NPN-uitvoering te produceren.

Solid State Relais (SSR) uitgang

Een solid state relais (SSR) wordt ook wel een optocoupler relais of halfgeleiderrelais genoemd. Het is een soort uitgang dat werkt met een relais zonder aanwezigheid van een mechanische schakelaar, zoals dat bij een conventioneel relais het geval is. Conventionele mechanische relais hebben het voordeel hogere vermogens te kunnen schakelen, maar bestaan daarentegen uit bewegende delen en zijn derhalve onderhevig aan slijtage. Een solid state relais wordt geschakeld door een lichtgevoelige diode en daardoor vrij van slijtage en bovendien snel (hogere schakelfrequentie).

Normally Open, Normally Closed of Antivalente uitgang

Alle sensoren met een digitaal schakelcontact, of ze nu een PNP/NPN, solid state relais of PushPull contact hebben, kunnen Normally Open (NO) of Normale Closed (NC) schakelen. In sommige uitvoeringen hebben ze of NO of NC, zijn ze voorzien van zowel NO als NC of schakelen ze antivalent.

Normally Open (NO) schakeluitgang

Een Normally Open (NO) contact schakelt het signaal ‘hoog’ op het moment dat de sensor een object detecteert. Indien de sensor niets detecteert is het signaal laag, dus is de uitgang in neutrale stand open. Er loopt dan geen stroom over de schakeldraad, want het circuit is onderbroken.

Normally Closed (NC) schakeluitgang

Een Normally Closed (NC) contact schakelt precies andersom. Het signaal is in neutrale stand gesloten (hoog). Indien de sensor iets detecteert valt het signaal af en gaat de schakelaar open staan. Het grote voordeel van een NC schakelcontact is dat bij een defect aan de sensor of schakeluitgang het signaal open blijft staan en je daarmee de applicatie ‘fail safe’ kunt maken.

Antivalente schakeluitgang

Sensoren met een antivalente uitgang hebben 2 uitgangen welke altijd tegenovergesteld schakelen. 1 uitgang schakelt NO en 1 uitgang schakelt NC. Beide signalen dienen separaat aangeboden te worden aan een PLC of verwerkingseenheid. Een antivalente uitgang biedt extra zekerheid en dus veiligheid, omdat ze nooit samen in dezelfde staat kunnen verkeren. In dat geval is er een defect en/of foutieve detectie. Een sensor met antivalente uitgang is dus iets anders dan een sensor met 2 reguliere PNP of NPN schakeluitgangen.
 

4-20 mA stroomgestuurde uitgang

Een 4-20 mA uitgang op een sensor is een elektrische verbinding (stroomlus), gevoed door een constante spanning van (de voedingsspanning van de sensor, zoals 24 Vdc). Deze wordt aangesloten op een omvormer die een te meten grootheid omzet in een gelijkstroom tussen 4 en 20 mA. Dit is een standaard voor industriële sensoren en communicatie waarbij 4 mA nul procent van de gemeten grootheid en 20 mA honderd procent voorstelt. Alles daar tussenin is lineair verdeeld. Bij een sensor ten behoeve van een afstandsmeting is bijvoorbeeld 4 mA = 0 mm en 20 mA = 1000 mm.

Er wordt hier gestart bij 4 mA in plaats van 0 mA om, in tegenstelling tot een 0-10 Vdc uitgang, onderscheid te maken tussen een nulsignaal en een defect aan de sensor. Een ander voordeel van 4-20 mA is dat het signaal niet beïnvloed wordt door spanningsverliezen in de bedrading en ongevoelig is voor elektrische ruis.

Voordelen:
Fail safe door start bij 4 mA
Ongevoelig voor spanningsverliezen
Ongevoelig voor elektrische ruis


Nadelen:
Soms iets prijziger

0-10 V spanninggestuurde uitgang

Een 0-10 V spanningsuitgang is de meest voorkomende ‘straight forward’ analoge uitgang, wereldwijd te vinden op de meeste analoge sensoren, controllers en PLC’s. Net als bij de 4-20 mA uitgang wordt ook bij de spanningsuitgang de begin en de eindwaarde van de gemeten grootheid lineair verdeeld tussen 0-10 V.

Soorten uitgangen die met spanning gestuurd worden zijn gevoeliger voor elektrische ruis en laten zich minder makkelijk over langere afstanden transporteren. Omdat het signaal begint bij 0 V is een defect aan een sensor minder makkelijk vast te stellen dan bij het gebruik van een stroomuitgang. Een spanningsuitgang is in sommige gevallen goedkoper om te produceren, wat het verschil verklaart in de meerprijs van een analoge sensor met een 4-20 mA uitgang, in plaats van een 0-10 V uitgang.

Voordelen:
Beschikbaar op de meeste sensoren, controllers en PLC’s
Goedkoop om te produceren
‘Straight forward’ signaal verwerking


Nadelen:
Gevoelig voor elektrische ruis
Gevoelig voor spanningsverliezen
Niet fail safe door start bij 0 V

 

Direct hulp van een expert

Onze medewerkers staan in de startblokken om je te voorzien van het beste advies. Vul het contactformulier in en omschrijf je gewenste toepassing zo gedetailleerd mogelijk! Onze experts gaan meteen aan de slag.

Productspecialist