Ligação de sensores – diferença entre PNP e NPN

Tipicamente em Automação industrial se utiliza sensores de 2 ou 3 fios no processo. Hoje em dia a grande maioria dos sensores são de estado solido e não de relays como no passado. Isso significa o uso de semicondutores no sensor e com isso a necessidade de entender a diferença de sensores de 2 ou 3 fios e mais ainda a diferença entre os sensores de 3 fios PNP e NPN. Nesse artigo vamos falar sobre como funcionam as diferentes ligações dos sensores.

Abaixo podemos ver a foto de um sensor magnético para detectar a posição de cilindros pneumáticos. Eles podem ser com 2 fios, 3 fios PNP ou 3 fios NPN. a imagem de nosso sensor magnético típico para detectar a posição de um cilindro pneumático.

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Sensor de 2 fios

Um sensor de 2 fios tem (obviamente) somente 2 fios, um fio de energia e outro do aterramento, com opções de conexões polarizada ou não-polarizada. Um sensor de 2 fios (não polarizado) pode ser conectado em qualquer posição, sem afetar a funcionalidade do sensor. Hoje em dia, a grande maioria dos sensores 2 fios do mercado são não-polarizados.

Os sensores de 3 fios são mais comuns em automação industrial porque oferecem uma perda de corrente muito menor do que os sensores de 2 fios. As vantagens dos sensores de 2 fios são que eles podem ser conectados a qualquer lado da fonte sem problema (versão não polarizada). Também pelo fato de ter um fio a menos, tem uma instalação mais simples.

Sensor de 3 fios

Sensores com 3 fios são usados em uma grande variedade de aplicações, desde sensores para cilindros pneumáticos a diferentes tipos de sensores fotoelétricos ou capacitivos. Apesar que a tecnologia dos sensores pode ser diferente, a maneira de conectar um sensor de 3 fios é a mesma. O sensor de 3 fios tem 2 fios de energia e 1 fio com a carga.

Os fios de energia se conectam a uma fonte e o fio restante vai conectar a algum tipo de carga. A carga é o dispositivo que é controlado ou recebe o sinal do sensor. A carga mais comum de todas seria uma entrada do CLP (controlador lógico programável). Outro tipo de carga pode ser uma válvula solenoide ou algum tipo de alarme de máquina, desde que o limite de carga do sensor não seja excedido. Um sensor típico de 3 fios poderá controlar uma carga de 100mA a 200mA.

Vamos tomar como exemplo um sensor indutivo de presença. Quando um objeto é detectado e ativa o sensor a saída do sensor é ligada e corrente passa pela carga.

Um típico sensor de 3 fios tem fios coloridos indicado sua função. O fio marrom é a entrada +VDC que conecta com o lado positivo da fonte de energia. O fio azul é conectado ao lado comum do termina da fonte, este é o lado negativo da fonte. O fio preto é a saída da carga. Os sensores de 3 fios podem ter uma saída PNP (sourcing) ou NPN (sinking). Você deve garantir que o sensor foi escolhido corretamente para sua aplicação.

NPN versus PNP

O termo NPN ou PNP se refere à construção interna do sensor, com um semicondutor do tipo N ou do tipo P.

Com a finalidade de simplificar esse tema, você pode pensar no N como a lado Negativo e P como o lado Positivo.

Um sensor PNP, quando acionado, vai conectar o positivo (+) à carga. Já o sensor NPN vai conectar o negativo (-) à carga.

Vejamos abaixo como ligar os dois tipos de sensor na energia elétrica e a sua carga:

Lembrando que o termo “carga” se refere ao elemento que o sensor envia o sinal. A carga pode ser uma lâmpada, uma válvula pneumática, um relé, ou uma entrada de PLC.