Wat is het verschil tussen PNP en NPN?
PNP en NPN zijn de twee uitgangstypen van elektronische schakelende sensoren: een PNP-sensor schakelt de positieve voedingsspanning (+24 V DC) naar de ingang van de besturing (sourcing), een NPN-sensor schakelt de ingang naar 0 V (sinking). De namen komen van de transistor in de uitgangstrap van de sensor. Voor een werkende aansluiting moet het type sensor passen bij het type ingangskaart van de PLC: een PNP-sensor hoort bij een sinking ingang, een NPN-sensor bij een sourcing ingang. In Europa is PNP de standaard, in Japan en grote delen van Azië komt NPN veel vaker voor.
🧠 Hoe werkt een PNP- of NPN-uitgang?
Een bipolaire transistor bestaat uit drie lagen halfgeleider: P-N-P of N-P-N. In een sensor werkt de transistor als elektronische schakelaar zonder bewegende delen.
- PNP (sourcing) — de transistor zit tussen de +24 V (bruine draad) en de signaaldraad. Detecteert de sensor iets, dan levert hij stroom aan de ingang; de ingang zelf is via de kaart met 0 V verbonden. Gemeten tegen 0 V ziet u dan ongeveer de voedingsspanning.
- NPN (sinking) — de transistor zit tussen de signaaldraad en 0 V (blauwe draad). Bij detectie trekt de sensor de ingang naar 0 V en loopt de stroom vanuit de ingang door de sensor naar de min. De gemeenschappelijke aansluiting (common) van de kaart ligt dan op +24 V.
In Duitse documentatie, bijvoorbeeld van Siemens, heet PNP P-schaltend en de bijpassende ingang P-lesend; NPN heet M-schaltend en de ingang M-lesend (M staat voor massa).
🔄 Wat is het verschil tussen PNP en NPN in één oogopslag?
| Kenmerk | PNP | NPN |
|---|---|---|
| Schakelt | +24 V naar de last | Last naar 0 V |
| Engelse term (sensor) | Sourcing | Sinking |
| Passende PLC-ingang | Sinking ingang (common aan 0 V) | Sourcing ingang (common aan +24 V) |
| Signaal actief | Ca. +24 V op ingang | Ca. 0 V op ingang |
| Kortsluiting signaaldraad naar 0 V | Leest als “uit” | Leest als “aan” |
| Gangbaar in | Europa, steeds meer in de VS | Japan en Azië, oudere Amerikaanse machines |
Het verwarrende is dat leveranciers ingangskaarten soms naar het sensortype noemen (“PNP-kaart”) en soms naar het stroomgedrag van de kaart (“sink input”). Een Siemens-kaart die als “sink input (PNP, P-reading)” wordt omschreven, is dus juist bedoeld voor PNP-sensoren.
📏 Welke spanningsniveaus gelden volgens IEC 61131-2?
De norm IEC 61131-2 (de huidige vierde editie verscheen in 2017) legt vast wanneer een 24 V DC-ingang een 0 of een 1 ziet. Zo werken sensoren en kaarten van verschillende fabrikanten samen. De norm definieert drie ingangstypen voor stroomopnemende (sinking) ingangen:
| Type | Signaal 0 | Signaal 1 | Stroom bij 1 | Geschikt voor |
|---|---|---|---|---|
| Type 1 | −3 tot 15 V | 15 tot 30 V | 2–15 mA | Mechanische contacten, 3-draads sensoren |
| Type 2 | −3 tot 11 V | 11 tot 30 V | 6–30 mA | 2-draads sensoren, hoger verbruik |
| Type 3 | −3 tot 11 V | 11 tot 30 V | 2–15 mA | 2- en 3-draads sensoren, laag verbruik |
Boven 5 V telt een ingang alleen als 0 zolang de ingangsstroom klein blijft (bij Type 1 maximaal 0,5 mA); tussen die grens en signaal 1 ligt een overgangsgebied. Type 3 is tegenwoordig de standaard in moderne I/O-kaarten: het verbruikt minder vermogen, geeft minder warmte in de besturingskast en maakt kaarten met veel kanalen mogelijk. Type 1-ingangen zijn niet geschikt voor 2-draads elektronische sensoren, omdat de reststroom van zo’n sensor boven die grens kan uitkomen en dan een onbetrouwbaar signaal geeft.
🎨 Hoe sluit u 2-, 3- en 4-draads sensoren aan?
De draadkleuren van naderingsschakelaars liggen vast in IEC 60947-5-2. Bij een M12-connector horen daar vaste pinnummers bij:
| Kleur | Afkorting | M12-pin | Functie |
|---|---|---|---|
| Bruin | BN | 1 | +24 V DC voeding |
| Wit | WH | 2 | Tweede uitgang (vaak NC) of diagnose |
| Blauw | BU | 3 | 0 V |
| Zwart | BK | 4 | Schakeluitgang (vaak NO) |
- 3-draads — de meest gebruikte variant: bruin aan +24 V, blauw aan 0 V, zwart aan de PLC-ingang. Bij PNP gaat bij detectie +24 V op zwart; bij NPN wordt zwart naar 0 V getrokken.
- 2-draads — de sensor staat in serie met de ingang, zoals een schakelaar. Er loopt altijd een kleine reststroom om de sensorelektronica te voeden, daarom is een Type 2- of Type 3-ingang nodig.
- 4-draads — met een extra witte draad. Vaak een antivalente uitvoering met een NO- én een NC-uitgang, of een sensor met een tweede schakelpunt.
NO of NC? Een maakcontact (normally open) schakelt in bij detectie, een verbreekcontact (normally closed) valt juist af. NC heeft het voordeel dat draadbreuk zichtbaar wordt: het signaal valt weg, net als bij detectie. Voor echte veiligheidsfuncties gebruikt u echter gecertificeerde componenten zoals een lichtscherm en een safety-PLC, niet een standaard naderingsschakelaar.
⚠️ Wat gebeurt er als u PNP en NPN verwisselt?
Sluit u een PNP-sensor aan op een sourcing ingang (common aan +24 V), dan zet de sensor +24 V op een klem die al +24 V als referentie heeft. Er ontstaat geen spanningsverschil, dus de ingang wordt nooit “1”. Omgekeerd trekt een NPN-sensor op een sinking ingang de ingang naar 0 V, terwijl die al 0 V als referentie heeft. Het resultaat is in beide gevallen hetzelfde: het LED’je op de sensor brandt, maar de PLC ziet niets.
Meestal raakt er niets beschadigd, maar het kost tijd bij inbedrijfstelling. Oplossingen zijn een sensor van het juiste type, een omvormermodule of een tussenrelais, of een kaart met omschakelbare common. Een pull-up-weerstand werkt soms, maar keert de logica om en is foutgevoelig.
🔧 Hoe sluit u een naderingsschakelaar stap voor stap aan op een PLC?
- Bepaal het ingangstype — kijk in de datasheet van de kaart: sink of source, en welk IEC 61131-2-type. Een ET 200SP DI 8x24VDC ST van het SIMATIC-platform is bijvoorbeeld een sink-ingang voor PNP-sensoren die aan Type 1 en Type 3 voldoet. De ingebouwde ingangen van een S7-1200 zijn Type 1 en kunnen via de gemeenschappelijke klem 1M als sink of source worden bedraad.
- Kies de sensor — in een Europese installatie standaard een 3-draads PNP-sensor, NO, met M12-connector. Bestel bij een Japans merk expliciet de PNP-variant.
- Bedraad volgens de kleurcode — bruin aan +24 V, blauw aan 0 V (dezelfde 0 V als de common van de kaart), zwart aan de ingangsklem.
- Controleer met de multimeter — meet bij PNP tussen zwart en blauw: circa 24 V bij detectie, circa 0 V zonder. Bij NPN meet u tussen bruin en zwart.
- Controleer de LED’s — groen geeft meestal voeding aan, geel de schakeltoestand. Brandt de sensor-LED maar niet de LED op de kaart, dan zit de fout in bedrading of type.
- Test in de software — bekijk de ingang online in TIA Portal en stel indien nodig de ingangsvertraging in (bij de ET 200SP instelbaar van 0,05 tot 20 ms).
🌐 Is IO-Link de opvolger van PNP en NPN?
IO-Link is in 2013 als IEC 61131-9 genormeerd en gebruikt dezelfde 3-draads M12-bekabeling, maximaal 20 meter. Op pin 4 (C/Q) werkt een IO-Link-poort in twee modi: in SIO-modus gedraagt de poort zich als een gewone schakelende ingang volgens IEC 61131-2, en een IO-Link-sensor levert dan doorgaans een PNP- of push-pull-signaal; bij veel sensoren is het uitgangstype via IO-Link instelbaar. In communicatiemodus wisselen master en sensor digitale data uit met 4,8, 38,4 of 230,4 kbaud: meetwaarden, parameters en diagnose. Daarmee verschuift de vraag “PNP of NPN?” naar configuratie in software, en worden sensoren onderdeel van het netwerk van de industriële automatisering.
❓ Veelgestelde vragen
Welke is beter, PNP of NPN?
Technisch is geen van beide beter; PNP en NPN werken even betrouwbaar. In Europa is PNP de norm, waardoor reserveonderdelen en I/O-kaarten daarop zijn afgestemd. Kies daarom het type dat past bij de ingangskaarten en de standaard van uw installatie.
Hoe zie ik of een sensor PNP of NPN is?
Het type PNP of NPN staat op het typeplaatje, in de bestelcode of in de datasheet, vaak met een aansluitschema. Zonder documentatie meet u met een multimeter terwijl de sensor op een ingang of belasting is aangesloten: een PNP-sensor geeft bij detectie spanning tussen zwart en blauw, een NPN-sensor tussen bruin en zwart.
Kan ik een NPN-sensor op een PNP-ingangskaart aansluiten?
Een NPN-sensor werkt niet direct op een sinking (PNP-)ingangskaart, omdat beide naar 0 V schakelen en er geen stroom loopt. U heeft dan een omvormer, een tussenrelais of een PLC-kaart met omschakelbare common nodig. Het eenvoudigst is een sensor van het juiste PNP-type.
Wat betekenen sinking en sourcing?
Sourcing betekent dat een apparaat stroom levert vanaf de plus, zoals een PNP-sensor; sinking betekent dat een apparaat stroom opneemt richting 0 V, zoals een NPN-sensor of een PNP-ingangskaart. Een sourcing apparaat combineert u altijd met een sinking tegenhanger.
Waarom is PNP de standaard in Europa?
PNP is in Europa de standaard geworden omdat Europese fabrikanten en PLC-leveranciers daarop zijn gestandaardiseerd. Een praktisch voordeel van PNP is dat een sluiting van de signaaldraad naar 0 V of aarde als “uit” wordt gelezen en niet ongewild een signaal geeft.
Is een IO-Link-sensor PNP of NPN?
Een IO-Link-sensor in SIO-modus gedraagt zich als een gewone schakelende sensor, doorgaans met een PNP- of push-pull-uitgang, en past daarmee op een standaard 24 V-ingang. Pas als de sensor op een IO-Link-master in communicatiemodus draait, worden meetwaarden en parameters digitaal uitgewisseld.
📌 Samengevat
Een PNP-sensor schakelt +24 V naar de PLC-ingang (sourcing) en hoort bij een sinking ingangskaart; een NPN-sensor schakelt naar 0 V (sinking) en hoort bij een sourcing kaart. Controleer daarom altijd het type ingang en het IEC 61131-2-ingangstype voordat u sensoren bestelt, volg de kleurcode bruin-blauw-zwart, en kies voor nieuwe installaties waar mogelijk IO-Link.