PLCへの2線式センサの接続

質問

はじめて質問させて頂きます。
PLCへの2線式センサの接続についてです。
2線式のセンサを使用した場合、漏れ電流の影響でPLCの入力がOFFにならない場合があるとマニュアルに記載されていました。
本PLCは
・最少ON電圧19.2V／最少ON電流2mA
・最大OFF電圧2.4V／最少OFF電流1.2mA
と記載されています。
センサの漏れ電流は0.6mA以下と記載されていました。
電源電圧は24Vです。
実測を行うと0.4mAでした。
1.2mA以下なのでOFFにはなっているんですが、2.4Vはどうすれば？
また入力の電圧を測定すると、
ON：2.2V
OFF：20.0V
となりました。
初歩的で申し訳ございませんが、どうしてONになると2.2V、OFFになると20.0Vになるのかがわかりません。
どのような計算式から導かれるのでしょうか？
以上、よろしくお願いいたします。

回答No.3

nowane4649

ひょっとしてこのPLCの入力部って電圧信号入力と接点信号入力を切り替え可能なタイプではないでしょうか。

その場合は電圧信号入力モードにおいては19.2V以上の入力でON、2.4V以下の入力でOFFとなり、接点入力モードでは2mA以上の導通でON,1.2mA以下になるとOFFとなることを表すと思います。
(多分最大OFF電流の間違い?)

この手のセンサー駆動系はPLC側の入力段の半導体(フォトカプラやトランジスタ)と、電流制限抵抗と、センサー側の駆動回路の特性が組み合わさるので一般的に使える計算式は無いです。個別に回路構成を調べる必要があります。
とりあえずDC24Vを印加するシステムでは、ONの時は半導体式2線式センサーの接点を導通状態に維持するために多少の残留電圧が必要になります。1.5～2Vちょっと必要です。OFFの時はセンサー部分の駆動に多少の電流を消費します。この結果、PLC入力側の電流制限抵抗とかプルアップ抵抗と呼ばれる部分で電圧降下が発生します。
(今回の場合、0.4mAを消費していて、4Vの電圧降下なので4V÷0.4ｍA=10kΩの抵抗が入っているものと推測されます。)
なお、機械式センサー(リミットスイッチなど)の場合はセンサー駆動の電力が不要なのでON:ほぼ0V、OFF：ほぼ24Vになります。

お礼

お忙しい中、ご教示ありがとうございます。
センサがONした時は、通電状態を維持する為に、そこには2.2Vの残留電圧が残る。
OFFした時はセンサを駆動する為の必要な最低の電流を消費し、それが約0.4mA。
OFFの時のXn点の電圧が20.0Vなので24V－20Vで4Vの電圧降下がPLC内部で発生した。
4V÷0.4mA=10kΩのことからPLC内部に10kΩの抵抗がある。
と言う事でしょうか？

以上、よろしくお願いいたします。
GMNORI

補足

nowane4649様
大変申し訳ございません。
皆さんの回答を拝見しながらもう一度、考え直してみたら根本的に測定方法を間違えていました。
きちんと測定してから、もう一度質問させて頂きます。
お忙しい中ご協力して頂いたのに申し訳ございませんでした。
またよろしくお願いたします。

回答No.2

lumiheart

何はともあれセンサメーカの解説
https://www.fa.omron.co.jp/guide/faq/detail/faq00333.html

センサ内部回路は↓
https://www.fa.omron.co.jp/guide/special/knowledge/common/goodusage3.html
（５） 直流2線式

＞1どうしてONになると2.2V、OFFになると20.0Vになるのかがわかりません。
残留電圧はセンサ自身の制御電源です（２Ｖ程度の低電圧で動作する）
気にする必要は無い、ゼロには出来ません

例えばリレー接点で有ったとしても数ミリＶくらいは残留電圧が有る
どーせゼロまで下げる事は出来ない、
逆に残留電圧は何Ｖ有ったらＮＧなのか？　＜コッチの方が重要
なので、↑の解説ではブリーダ抵抗で残留電圧を下げてる

お礼

lumiheart様
お忙しい中、ご教示ありがとうございます。
大変申し訳ございません。
皆さんの回答を拝見しながらもう一度、考え直してみたら根本的に測定方法を間違えていました。
きちんと測定してから、もう一度質問させて頂きます。
お忙しい中ご協力して頂いたのに申し訳ございませんでした。
またよろしくお願いたします。

回答No.1

N5200model05

ポイントは、直接の内部入力になるＬＥＤですかね。向かい合わせになっているダイオードは、おそらくＬＥＤ（発光ダイオード）で、これが一定以上の明るさで光るとＯＮ、暗くなるとＯＦＦするわけです。
で、ＬＥＤは単純な抵抗素子じゃないので、発光中は電流値に（あまり）よらずいわゆる順方向電圧になるので、これを仮に０．６Ｖとしましょう。そうすると、発光中は並列に入っている抵抗には常時０．６ｍＡくらい流れます。次に、最小ＯＮ電圧１９．２Ｖから０．６Ｖ引いて、１８．６Ｖが９．１ｋΩにかかるので、だいたい２ｍＡが流れることになります。ちなみに、このときＬＥＤには、２－０．６＝１．４Ａくらいの電流が流れると思われます。
一方、ＯＦＦ時ですが、同じく２．４Ｖに対して０．２ｍＡ位になります。実際には、発光が著しく少なくなると順方向電圧が下がるなどするので、実測の０．４ｍＡと大体いいところじゃないでしょうか。実際は、仕様の値はあれこれマージンは見ていると思いますし、誤差もでると思いますので、イメージとしてこんなもんかと。

以上、ご参考になれば幸いです。

お礼

N5200model05様
お忙しい中、ご教示ありがとうございます。
大変申し訳ございません。
皆さんの回答を拝見しながらもう一度、考え直してみたら根本的に測定方法を間違えていました。
きちんと測定してから、もう一度質問させて頂きます。
お忙しい中ご協力して頂いたのに申し訳ございませんでした。
またよろしくお願いたします。