PNP ve NPN Bağlantı (Sinking ve Sourcing)

 

Kontrol sisteminiz (PLC, DCS, TCS) için giriş veya çıkış modülü tipini seçerken, sink ve source bağlantı kavramlarını sağlam bir şekilde anlamak çok önemlidir. Giriş veya çıkış devreleri tartışılırken bu terimlerin kullanımı sıklıkla ortaya çıkar. Bu yazının amacı, bu kavramların anlaşılmasını kolaylaştırmaktır, böylece uygulamanız için input/output sonlandırmalarının türünü seçerken ilk seferde doğru tercih yapabileceksiniz. Bu bölümde kısa tanımlardan ve ardından genel örnek devreleri göreceksiniz.

Ondan önce kısa bir hatırlatma, endüstriyel kontrol sistemlerinde input/output sinyali olarak dijital ve analog olmak üzere iki adet sinyal tipi mevcuttur. Bir giriş sinyali iki farklı gerilim seviyesi ve durum içeriyorsa dijital sinyal (on-off), sürekli ve zaman bağlı bir fonksiyonsa (sıcaklık) analog sinyaldir.

Analog Sinyal ve digital sinyal
Analog Sinyal ve digital sinyal

İlk olarak sink ve source bağlantı tipi, akım yönü ve bağlantı polaritesi ile ilgilidir. Bu sebeple alternatif akım devrelerinde bahsedilmez. Sink ve source bağlantı terminolojisi yalnızca doğru akım giriş ve çıkış devreleri için geçerlidir. Sink veya source   giriş ve çıkış noktaları, akımı yalnızca bir yönde iletebilir. Bu durumda yanlış bağlantı yapılması harici kaynağa ve saha cihazına ve kontrolöre zarar verebilir. Bu sebeple güç kaynağı ve saha cihazı, sink ve source anlayışına dayalı olarak her zaman bilinçli olarak bağlanmalıdır.

Ayrıca kontrol ekipmanlarında dry contact ve wet contact olmak üzere iki farklı kontrol devresi bağlantı tipi mevcuttur. Bunları basitçe, dry contact; voltaj bağımsız çalışan ve kontrol devresi ve saha ekipmanlarının güç beslemelerinin izole olduğu, wet contact ise; kontrol ünitesi ve saha cihazının kontrolü ve beslemesinde kullanılan kaynağın aynı kaynaktan karşılanması olarak düşünebilirsiniz. Dry contactlarda doğru akım devreler için sink ve source bağlantılarını tamamen common ucunu beslediğimiz gerilimin polaritesine göre kendimiz belirleyebiliriz. Burada esas konu wet contact bağlantıda yanlış bağlantı, kontrol cihazına, besleme devresi üzerinden zarar verilebileceğini unutmamak. Bu yüzden sink ve source bağlantı standardına uymak zorundayız.

Wet contact ve dry contact bağlantı şekilleri
Wet contact ve dry contact bağlantı şekilleri

Üretici firmalar çoğunlukla sink ve source yerine NPN veya PNP terimlerini kullanmaktadır. NPN ve PNP kavramlarına zaten aşinayız, burada NPN ve PNP transistörlerinin iletim modunda akım yönünü hatırlayabilirsiniz. Eğer kontrol modülü NPN yarı iletken anahtarlama modunda ise sink bağlantı, PNP tipi yarı iletken ile anahtarlama yapıyorsa source bağlantı durumundadır.

Kontrol sisteminde devrede bulunan kontrol modülü ve saha ekipmanın bağlantı şemasında akım yönüne göre sink veya source bağlantı olduğu anlaşılabilir. Burada referans olarak kontrol modülü input/output giriş ucu alınabilir. Eğer akım yönü PLC modülün input/output ucuna doğru ise PLC sink, saha cihazı source durumdadır. Aksine akım yönü PLC input/outputundan saha cihazına doğru ise PLC source, saha cihazı sink konumdadır.

Aşağıdaki resimde sink input bağlantısı gösterilmiştir. Burada doğru bağlantı için güç kaynağının negatif polarite ucu (-) PLC’nin common ucuna bağlanmalıdır. Sink bağlantı devresini tamamlamak için PLC’nin input devresinden başlayıp, PLC’nin internal akım okuma devresi üzerinden devam edip common ucundan çıkış yapılarak direk güç kaynağının negatif (-) ucuna bağlantı yapılır. Güç kaynağının pozitif (+) ucu ve PLC inputu arasına anahtar eklenerek sink bağlantı tamamlanır. Anahtarlama yapıldığında sink input bağlantısı durumunda akım aşağıda gösterildiği gibi ok yönünde akacaktır.

sink input
sink input

Aşağıda dijital giriş, çıkış modüllerinin source ve sink bağlantı çizimlerini inceleyebilirsiniz. Yukarıda anlatıldığı gibi akım yönü belirleyici parametredir.

a.Dijital giriş modülü sinking bağlantıda; modülün common ucu negatifpolariteye bağlıdır. Akım yönü sensörden modüle doğru olduğu için modül sink, sensör ise source modundadır. 

 b.Dijital çıkış modülü sourcing bağlantımodülün common ucu pozitif polariteye bağlıdır. Akım yönü modülden aktüatöre doğru olduğu için modül source, aktüatör ise sink modundadır.

c.Djital çıkış modülü sinking bağlantı; modülün common ucu negatifpolariteye bağlıdır. Akım yönü aktuatörden modüle doğru olduğu için modül sink, aktüatör ise source modundadır.

d.Djital giriş modülü sourcing bağlantı;modülün common ucu pozitif polariteye bağlıdır. Akım yönü modülden sensöre doğru olduğu için modül source, sensör ise sink modundadır.

 

Örneğin aşağıda bulunan Siemens dijital output modülünde sink veya source modül olduğunu ilk etapta anlamak zor olabilir. Burada göreceğiniz üzere modülün internal devresinde NPN veya PNP BJT mevcut değil, opto-coupler içeren bir dizi yarı iletken devre mevcuttur. Bu sebeple modüllerde her sink modül, internal devresinde NPN devre modülü içerir diyemeyiz. Ama bir modül NPN ise kesinlikle sink modüldür diyebiliriz. Kısaca Sink-NPN veya Source- PNP tanımlamaları birbirlerinin yerine kullanılsa dahi sink ve source kavramları her zaman daha kapsayıcıdır. Bu tarz bağlantılarda sink veya source olduğunu anlamak zorlaşıyorsa, çoklu bağlantılarda ortak kablonun polaritesi bize bir ipucu verir. Sensörlere bağlı olan ortak uç pozitif (+) ise bu durumda sink bağlantı, tam aksine sensörlere giden uç negatif (-) polaritede ise source bağlantıdır.

Yukarıdaki resimde akım yönü 3 ve 13 numaralı çıkış pinlerinden dışa doğrudur. Bu sebeple modül source modüldür. Ayrıca saha cihazlarının ortak ucu güç kaynağının negatif (-) polaritesine bağlıdır.

Yukarıda gösterilen resimde olduğu gibi, ortak bağlantılı saha devrelerinde gözden kaçırılmaması gereken önemli bir husus var. Ortak uçlu bağlantılar kablolalama maliyetlerini azaltmak ve yerden kazanmak için daha çok tercih edilmektedir. Burada unutulmaması gereken nokta ortak uç üzerinde akan akımın miktarının cihazların çektiği akımın toplamı kadar olacağıdır. Mesela yukarıdaki çıkışa bağlı iki adet röleden çekilen akımlar ana kol üzerinden PLC’nin internal devresinden kendini tamamlayacaktır ve 20 nolu pine giren akım değeri iki rölenin çektiği toplam akıma eşittir. Burada giriş ve çıkış modül-saha bağlantılarında bu uygulamada ortak (common) uç üzerindek sigorta seçimi için önemlidir.

Özet ;

  • Sink ve source kavramları NPN ve PNP kavramlarından kapsayıcıdır.
  • Sink>=  NPN
  • Source >=  PNP
  • PLC modülünün common ucunda negatif (-) polarite varsa ; modül sinktir
  • PLC modülünün common ucunda pozitif (+) polarite varsa ; modül sourcetur
  • Wet Contact ; Kontrolör beslemesi ile giriş/çıkış saha elemanları aynıkaynaktan beslenir
  • Dry Contact ; Kontrolör beslemesi ile ile giriş/çıkış saha elemanları ayrıkaynaktan beslenir. Devreler birbirinden izoledir.
Bu yazı hakkında ne düşünüyorsun ?
  • Müthiş 
  • Faydalı 
  • Gereksiz 
  • Normal 

About Musa YILDIRIM

1993 yılında Adana’da doğdu. 2011 yılında Sivas Fen Lisesi’nden mezun oldu. Pamukkale Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisiği’nden mezun oldu. İlgi alanları otomasyon ve mikrodenetleyicilerdir. Arzunun varolduğu yerde çözümün de var olacağına inanmaktadır.

View all posts by Musa YILDIRIM →