¿Cuál es la diferencia entre una interfaz de dos hilos y una interfaz PNP/NPN?

Interfaz de dos hilos

La interfaz de dos hilos es un tipo de interfaz utilizado en la tecnología de automatización y control para conectar sensores y actuadores.

Con una interfaz de dos hilos, el sensor o actuador se conecta entre dos cables: el cable positivo de alimentación (+) y el cable negativo de retorno de señal (-). El cable de alimentación se utiliza para suministrar energía al dispositivo, mientras que el cable de retorno de señal se utiliza para transmitir la señal de vuelta al sistema de control.

Cuando el sensor o actuador de una interfaz de dos hilos se activa, interrumpe o conecta la conexión entre los dos hilos y genera una señal.

La interfaz de dos hilos se utiliza normalmente para sensores e interruptores sencillos que sólo requieren una única salida binaria. Este tipo de interfaz es relativamente fácil de implementar y se utiliza en diversas aplicaciones, como la detección de presencia.

Es importante tener en cuenta que la interfaz de dos hilos no ofrece la posibilidad de transmitir información adicional ni de comunicarse con el sistema de control. Si se desea transmitir más información, por ejemplo, una señal analógica, se requiere otro tipo de interfaz.

La interfaz de dos hilos puede ser polarizada/no polarizada con la función de conmutación normalmente abierta/normalmente cerrada.

Ejemplo de interfaz bifilar no polarizada, normalmente abierta:

Ejemplo de interfaz bifilar polarizada con función de conmutación normalmente cerrada:

Interfaz PNP/NPN

La mayoría de los sensores de proximidad industriales (inductivos, capacitivos, ultrasónicos, fotoeléctricos) están basados en semiconductores.

Los componentes electrónicos semiconductores, como los transistores, se utilizan para conmutar la salida del sensor cuando se detecta un objeto.

Existen dos tipos específicos de sensores de tres hilos: PNP y NPN. La diferencia radica en la circuitería interna y en el tipo de transistores utilizados.

Con la interfaz PNP, el pin de salida del sensor, cuando se activa (cuando detecta la presencia de un objeto), proporciona una tensión cercana a la tensión de alimentación (normalmente alrededor de 24 V CC en aplicaciones industriales). Cuando el sensor no está activado, en la patilla de salida hay una tensión baja o nula.

Los dispositivos PNP suelen tener tres conexiones: Alimentación (+), masa (-) y salida. La salida está conectada a la carga, que a su vez está conectada a masa. Esto significa que la carga se activa cuando se aplica una tensión a la salida.

Ejemplo de una interfaz PNP normalmente abierta:

Un sensor NPN funciona de tal forma que cuando detecta un objeto o un estado objetivo, cierra el circuito entre la salida del sensor y tierra. Esto significa que la salida del sensor está conectada a masa (tensión negativa de la fuente).

Cuando el sensor se activa (cuando detecta un objeto), la salida del sensor se conecta a masa, haciendo que la tensión de salida caiga a un valor bajo o 0V.

Ejemplo de una interfaz NPN normalmente cerrada:

Esencialmente, un sensor PNP conecta la carga a la alimentación, mientras que un sensor NPN conecta la carga a tierra.

Nota: Cuando se conecta a un PLC, debe tenerse en cuenta que el sensor debe tener el tipo de salida que espera el PLC. La etapa de entrada del PLC normalmente reconoce el estado del sensor (encendido o apagado). Sin embargo, espera un sensor PNP o NPN.

Transición de una interfaz de dos hilos a PNP/NPN

Al cambiar de una interfaz de dos hilos a una interfaz PNP/NPN, es importante comprobar la compatibilidad del dispositivo con la nueva interfaz. Algunos sensores y actuadores pueden ser sólo de dos hilos y no pueden convertirse simplemente a una interfaz PNP/NPN.

Si el dispositivo es compatible con una interfaz PNP/NPN, deben determinarse los requisitos de la fuente de alimentación. La línea de alimentación positiva (+) debe conectarse a la fuente de alimentación y la línea de señal negativa (-) al dispositivo. Hay que asegurarse de que están correctamente conectadas y aisladas.

Al convertir a una interfaz NPN, es importante conectar la masa (GND) al dispositivo. La masa sirve como punto de referencia para las señales en una interfaz NPN.

Para ello, debe comprobarse la configuración del dispositivo. Algunos dispositivos tienen la opción de cambiar entre diferentes interfaces mediante un conmutador o una interfaz de configuración. Debe comprobarse que el dispositivo está correctamente configurado para la interfaz PNP/NPN.

Una vez realizados los cambios, debe probarse y comprobarse que el dispositivo funciona correctamente con la nueva interfaz. Hay que tener en cuenta que puede ser necesario realizar cambios adicionales en el sistema, como modificar las entradas/salidas del sistema de control o adaptar el programa.