November 3, 2025
自動生産ラインでは、無数の近接センサーがニューラルエンドポイントとして機能し、金属物体の存在と距離を正確に検出し、この情報を制御システムが認識できる信号に変換します。これらの信号には、センサーが制御システムとどのように通信するかを決定するさまざまなタイプがあります。エンジニアは、特定のアプリケーションに適した出力タイプをどのように選択すればよいのでしょうか？この記事では、近接センサーの出力構成について詳細に分析します。
近接センサーは、信号特性に基づいて、スイッチング（バイナリ出力）、アナログ、データ伝送（測定）タイプの3つの主要な出力タイプに分類できます。スイッチングセンサーは、単純なオン/オフ制御のために2つの異なる状態を提供し、アナログセンサーは精密測定のために連続出力を提供し、データ伝送タイプはより豊富なデータセットを通信できます。
注：さまざまな出力タイプの電気的接続の詳細については、センサー接続に関する技術ドキュメントを参照してください。
スイッチング型近接センサーは、バイナリ出力センサーとも呼ばれ、最も一般的なカテゴリです。これらは、基本的に、ターゲットオブジェクトの検出に基づいて2つの定義済みの出力状態を切り替える単純なオン/オフスイッチとして機能します。バルブ、フラップ、信号灯、その他のアクチュエーターの制御に広く使用されており、プログラマブルロジックコントローラー（PLC）のデジタル入力に直接接続します。
NPN出力センサーは、アクティブになると出力端子をグランド（0V）に接続します。負荷は、電源（+UB）とセンサーのNPN出力の間に接続します。ターゲットオブジェクトを検出すると、NPNトランジスタが導通し、負荷回路が完成します。
アプリケーション例： コンベアシステムでは、NPNセンサーが指定された位置に到達した製品を検出します。検出されると、ローレベルの出力信号がPLCをトリガーしてコンベアの動作を停止します。
利点：
欠点：
PNP出力センサーは、アクティブになると出力端子を電源（+UB）に接続します。負荷は、PNP出力とグランド（L-）の間に接続します。ターゲットの検出により、PNPトランジスタがアクティブになり、負荷回路が完成します。
注：PNP出力は、グランド短絡を防止するために、産業用途で主流となっています。
アプリケーション例： 自動組立ラインでは、PNPセンサーが適切なコンポーネントの取り付けを確認します。正しい位置決めにより、ハイレベルの信号が生成され、PLCがその後の組立ステップを開始します。
利点：
欠点：
NPNとPNPの出力の選択は、制御システムの設計と動作環境によって異なります。ヨーロッパのアプリケーションでは通常PNPセンサーが好まれ、アジア市場ではNPNタイプがより一般的に使用されています。選択の考慮事項には以下が含まれます。
2線式近接センサーは、2本の導体だけで電源と信号伝送を組み合わせた特殊なスイッチングタイプです。この簡素化された配線により、特定のアプリケーションの設置コストが削減されます。
センサーと負荷は直列に接続され、配置順序は関係ありません。アクティブデバイスとして、2線式センサーは、同じ導体を介してステータス信号を送信しながら、動作電力を継続的に消費します。
回路を完全に開閉する機械式スイッチとは異なり、2線式センサーは、「閉」状態では常にいくらかの電圧降下を維持し、「開」状態では最小限のリーク電流を維持します。この特性は、EN 61131-2規格に従ってPLCデジタル入力に接続する際に考慮する必要があります。
アプリケーション例： 基本的な液面制御では、タンク上部に取り付けられた2線式センサーが上限を検出し、PLCに到達したときにインレットバルブを閉じるように信号を送ります。
利点：
欠点：
これらのセンサーは、電力回路ではなく、別個の制御回路を介して電気機械リレーを制御するバイナリ出力を備えています。
少なくとも4つの接続（センサー電子機器用2つ、パッシブなリレー接点用2つ）が必要なリレー出力は、電子スイッチよりも高い電流容量を提供しますが、機械的摩耗により、スイッチング周波数が1秒あたり数回の操作に制限されます。
アプリケーション例： モーター制御システムでは、リレー出力センサーが過負荷状態を検出し、必要に応じて接点を開いて電力を遮断します。
利点：
欠点：
これらの特殊なセンサーは、EN 60947-5-6に準拠したNAMUR規格に準拠した出力信号を生成し、危険な場所での近接センサーまたはエンコーダーに適しています。
NAMURセンサーは、EN 60947-5-6に従って定義された電流値を、これらをディスクリート出力に変換し、短絡および断線検出を提供する絶縁スイッチングアンプに送信します。従来のバージョンは一定の出力特性を備えていますが、バイナリスイッチングタイプは、ノーマルオープン（N1）またはノーマルクローズ（N0）動作を提供します。
アプリケーション例： 化学プラントでは、本質安全防爆バルブ位置監視にNAMURセンサーを使用しています。
利点：
欠点：
これらの従来のバイナリセンサーは、スイッチの状態をディスクリート電流値（通常は未検出の場合は5mA、オブジェクトが検出された場合は10mA）として送信します。
アプリケーション例： カウンティングシステムは、これらのセンサーを使用してコンベア上のオブジェクトをカウントし、10mAの信号を受信するとカウンターを増加させます。
利点：
欠点：
測定型近接センサーは、複数の信号またはステータス情報をアナログ電流または電圧値として検出し、送信します。
これらのセンサーは、測定された物理変数（金属物体までの距離など）を比例した4-20mA電流信号に変換します。
アプリケーション例： ロボットシステムは、ワークピースに対する正確なエンドエフェクターの位置決めのために4-20mAセンサーを使用しています。
利点：
欠点：
電流出力タイプと同様ですが、測定値を代わりに電圧信号に変換します。
アプリケーション例： 圧力制御システムは、シリンダーストロークの正確な測定に0-10Vセンサーを使用しています。
利点：
欠点：
アナログ形式の選択は、以下によって異なります。
これらのセンサーは、AS-Interface産業用フィールドバスを介して通信し、ピアシングクランプ技術を使用して2線式ネットワーク全体でスイッチの状態と追加のデータを送信し、設置を簡素化します。
アプリケーション例： 自動生産ラインは、集中制御を介した分散ステーション監視のために複数のAS-Interfaceセンサーを導入しています。
利点：
欠点：
標準化されたM8 / M12コネクタを使用するIO-Linkセンサーは、Industry 4.0アプリケーション向けのインテリジェントなポイントツーポイント通信を可能にし、従来のSIO（Standard Input / Output）動作の互換性を維持します。
アプリケーション例： スマートファクトリーは、リアルタイムの機器監視とクラウドベースの分析にIO-Linkセンサーを活用しています。
利点：
欠点：
センサーの選択では、ターゲットを検出したときの信号状態である出力ロジックも考慮する必要があります。一般的な構成には以下が含まれます。
安全システムでは、センサーの障害時にアラームをトリガーするためにNCロジックが使用されることがよくあります。
近接センサーは、特定のアプリケーションに固有の特性を持つさまざまな出力タイプを提供します。最適な選択には、信頼性の高いシステムパフォーマンスを確保するために、運用要件、制御システムの互換性、環境条件、およびコスト要因の評価が必要です。この包括的な分析は、エンジニアが情報に基づいたセンサー仕様の決定を行うための重要なガイダンスを提供します。
