November 3, 2025
자동화된 생산 라인에서는 수많은 근접 센서가 신경 종점 역할을 하여 금속 물체의 존재 여부와 거리를 정확하게 감지하는 동시에 이 정보를 제어 시스템에서 인식할 수 있는 신호로 변환합니다. 이러한 신호는 센서가 제어 시스템과 통신하는 방식을 결정하는 다양한 유형으로 제공됩니다. 엔지니어는 특정 애플리케이션에 적합한 출력 유형을 어떻게 선택해야 합니까? 이 기사에서는 근접 센서 출력 구성에 대한 심층 분석을 제공합니다.
근접 센서는 신호 특성에 따라 스위칭(바이너리 출력), 아날로그 및 데이터 전송(측정) 유형의 세 가지 기본 출력 유형으로 분류할 수 있습니다. 스위칭 센서는 간단한 켜기/끄기 제어를 위한 두 가지 고유한 상태를 제공하고, 아날로그 센서는 정밀 측정을 위한 연속 출력을 제공하며, 데이터 전송 유형은 더 풍부한 데이터 세트를 전달할 수 있습니다.
참고: 다양한 출력 유형에 대한 전기 연결에 대한 자세한 내용은 센서 연결에 대한 기술 문서를 참조하세요.
바이너리 출력 센서라고도 하는 스위칭형 근접 센서가 가장 일반적인 범주를 나타냅니다. 이는 본질적으로 대상 물체 감지에 따라 사전 정의된 두 가지 출력 상태 사이를 전환하는 간단한 켜기/끄기 스위치로 작동합니다. 밸브, 플랩, 신호등 및 기타 액추에이터를 제어하는 데 널리 사용되며 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC) 디지털 입력에 직접 연결됩니다.
NPN 출력 센서는 활성화되면 출력 단자를 접지(0V)에 연결합니다. 부하는 전원 공급 장치(+UB)와 센서의 NPN 출력 사이에 연결됩니다. 대상 물체를 감지하면 NPN 트랜지스터가 도통되어 부하 회로가 완성됩니다.
적용 예:컨베이어 시스템에서 NPN 센서는 지정된 위치에 도달하는 제품을 감지합니다. 감지되면 낮은 수준의 출력 신호가 PLC를 트리거하여 컨베이어 작동을 중지합니다.
장점:
단점:
PNP 출력 센서는 활성화되면 출력 단자를 전원 공급 장치(+UB)에 연결합니다. 부하는 PNP 출력과 접지(L-) 사이에 연결됩니다. 타겟 감지는 PNP 트랜지스터를 활성화하여 부하 회로를 완성합니다.
참고: PNP 출력은 접지 단락을 방지하기 위해 산업용 애플리케이션에 주로 사용됩니다.
적용 예:자동화된 조립 라인에서 PNP 센서는 구성 요소가 올바르게 설치되었는지 확인합니다. 올바른 위치 지정은 PLC가 후속 조립 단계를 시작하도록 유도하는 높은 수준의 신호를 생성합니다.
장점:
단점:
NPN 출력과 PNP 출력 간의 선택은 제어 시스템 설계 및 작동 환경에 따라 다릅니다. 유럽 응용 분야에서는 일반적으로 PNP 센서를 선호하는 반면, 아시아 시장에서는 NPN 유형을 더 일반적으로 사용합니다. 선택 고려 사항은 다음과 같습니다.
2선식 근접 센서는 단 2개의 도체를 통해 전원 공급 장치와 신호 전송을 결합하는 특수 스위칭 유형을 나타냅니다. 이렇게 단순화된 배선으로 특정 애플리케이션의 설치 비용이 절감됩니다.
센서와 부하가 직렬로 연결되며 배열 순서는 관계가 없습니다. 활성 장치인 2선 센서는 동일한 도체를 통해 상태 신호를 전송하면서 지속적으로 작동 전력을 끌어옵니다.
회로를 완전히 열거나 닫는 기계식 스위치와 달리 2선 센서는 "닫힘" 시 항상 약간의 전압 강하를 유지하고 "열림" 시 최소 누설 전류를 유지합니다. EN 61131-2 표준에 따라 PLC 디지털 입력에 연결할 때 이 특성을 고려해야 합니다.
적용 예:기본 액체 레벨 제어에서는 탱크 상단에 장착된 2선 센서가 상한을 감지하여 도달 시 흡입 밸브를 닫도록 PLC에 신호를 보냅니다.
장점:
단점:
이 센서에는 전원 회로가 아닌 별도의 제어 회로를 통해 전기 기계 릴레이를 제어하는 바이너리 출력이 있습니다.
최소 4개의 연결(센서 전자 장치용 2개, 패시브 릴레이 접점용 2개)이 필요한 릴레이 출력은 전자 스위치보다 더 높은 전류 용량을 제공하지만 스위칭 주파수를 초당 몇 번의 작동으로 제한하는 기계적 마모가 발생합니다.
적용 예:모터 제어 시스템에서 릴레이 출력 센서는 과부하 상태를 감지하여 필요할 때 접점을 열어 전력을 차단합니다.
장점:
단점:
이러한 특수 센서는 향상된 안전성을 위해 NAMUR 표준을 준수하는 출력 신호를 생성하며 위험한 위치의 근접 센서 또는 인코더에 적합합니다.
NAMUR 센서는 EN 60947-5-6에 따라 정의된 전류 값을 절연 스위칭 증폭기로 전송하여 이를 개별 출력으로 변환하는 동시에 단락 및 단선 감지 기능을 제공합니다. 기존 버전은 일정한 출력 특성을 특징으로 하는 반면, 바이너리 스위칭 유형은 상시 개방(N1) 또는 폐쇄(N0) 작동을 제공합니다.
적용 예:화학 공장에서는 본질 안전 밸브 위치 모니터링을 위해 NAMUR 센서를 사용합니다.
장점:
단점:
이러한 기존 바이너리 센서는 스위치 상태를 개별 전류 값으로 전송합니다(일반적으로 감지되지 않은 경우 5mA, 감지된 물체의 경우 10mA).
적용 예:카운팅 시스템은 이러한 센서를 사용하여 컨베이어에 있는 물체를 집계하고 10mA 신호를 수신하면 카운터를 증가시킵니다.
장점:
단점:
측정형 근접 센서는 여러 신호나 상태 정보를 아날로그 전류 또는 전압 값으로 감지하고 전송합니다.
이 센서는 측정된 물리적 변수(예: 금속 물체까지의 거리)를 비례적인 4~20mA 전류 신호로 변환합니다.
적용 예:로봇 시스템은 공작물에 대한 정확한 엔드 이펙터 위치 지정을 위해 4-20mA 센서를 사용합니다.
장점:
단점:
전류 출력 유형과 유사하지만 대신 측정값을 전압 신호로 변환합니다.
적용 예:압력 제어 시스템은 정확한 실린더 스트로크 측정을 위해 0-10V 센서를 사용합니다.
장점:
단점:
아날로그 형식 선택은 다음에 따라 달라집니다.
이 센서는 AS-Interface 산업용 필드버스를 통해 통신하며, 설치를 단순화하기 위해 피어싱 클램프 기술을 사용하여 2선식 네트워크를 통해 스위치 상태와 추가 데이터를 전송합니다.
적용 예:자동화된 생산 라인은 중앙 집중식 제어를 통해 분산 스테이션 모니터링을 위해 여러 개의 AS-Interface 센서를 배치합니다.
장점:
단점:
표준화된 M8/M12 커넥터를 사용하는 IO-Link 센서는 기존 SIO(표준 입력/출력) 작동 호환성을 유지하면서 Industry 4.0 애플리케이션을 위한 지능형 지점 간 통신을 가능하게 합니다.
적용 예:스마트 공장은 실시간 장비 모니터링 및 클라우드 기반 분석을 위해 IO-Link 센서를 활용합니다.
장점:
단점:
센서 선택은 출력 로직, 즉 목표물 감지 시 신호 상태도 고려해야 합니다. 일반적인 구성은 다음과 같습니다.
안전 시스템은 NC 로직을 사용하여 센서 고장 시 경보를 발령하는 경우가 많습니다.
근접 센서는 다양한 출력 유형을 제공하며 각각은 특정 애플리케이션에 대한 고유한 특성을 가지고 있습니다. 최적의 선택을 위해서는 안정적인 시스템 성능을 보장하기 위해 작동 요구 사항, 제어 시스템 호환성, 환경 조건 및 비용 요소를 평가해야 합니다. 이 포괄적인 분석은 엔지니어에게 정보에 입각한 센서 사양 결정을 내리는 데 필수적인 지침을 제공합니다.
