シンクとソースの違いとNPN・PNPとの対応、入力・出力の正しい組み合わせ

センサーとPLCの入力ユニットを選ぶときに出てくる、シンク・ソースとNPN・PNPの関係を解説します。

出力側（センサーなど）	トランジスタ	信号線の電流の向き	負荷をつなぐ位置	出力側のコモン	受ける入力ユニット
シンク出力	NPN型	相手から出力側へ流れ込む	出力と＋24Vの間	マイナスコモン（0V）	プラスコモン（COMを＋24Vへ）
ソース出力	PNP型	出力側から相手へ流れ出す	出力と0Vの間	プラスコモン（＋24V）	マイナスコモン（COMを0Vへ）

この記事の内容

シンクとソースの違い
NPNとPNPの違い
入力と出力の正しい組み合わせ
日本と海外の使い分け
断線・地絡時の違い
参考資料
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シンクとソースの違い

シンクとソースは、機器の信号線に流れる電流の向きで区別します。相手の機器から電流が流れ込んでくるのがシンク（sink＝流し）、相手へ電流を流し出すのがソース（source＝源）です。センサーで言えばNPN出力がシンク出力、PNP出力がソース出力にあたります。

センサーの出力段を上下に並べた回路図。NPN出力は負荷が出力と＋24Vの間で電流が相手からセンサーへ流れ込み、PNP出力は負荷が出力と0Vの間で電流がセンサーから相手へ流れ出す。 — シンクは流れ込み、ソースは流れ出す（緑が信号線の電流）

電流の向きが逆なので、シンク出力の機器は0V側がコモン線（マイナスコモン）、ソース出力の機器は＋24V側がコモン線（プラスコモン）となっています。PLCのトランジスタ出力ユニットも同じ呼び分けで、COMが0V側のものはシンクタイプ、＋24V側のものはソースタイプです。コモン線の基本はコモン線（COM）の意味と配線方法にまとめています。

NPNとPNPの違い

NPN型とPNP型は、n型とp型の半導体の重ね方が逆になったトランジスタです。NPN型はベース（B）からエミッタ（E）へ電流を流すとコレクタ（C）からエミッタ（E）へ電流が流れ、PNP型はエミッタ（E）からベース（B）へ流すとエミッタ（E）からコレクタ（C）へ流れます。

NPN型とPNP型のトランジスタ記号を上下に並べた図。NPN型はベースへ電流を入れ、コレクタからエミッタへ流れてエミッタの矢印は外向き。PNP型はエミッタからベースとコレクタへ電流が出て、矢印は内向き。 — 矢印の向きでNPN・PNPを描き分ける（緑が電流の向き）

センサーの出力段にどちらを使うかで、信号線の電流の向きが決まります。NPN出力はエミッタが0V側につながり負荷は＋24Vと出力の間、PNP出力はエミッタが＋24V側につながり負荷は出力と0Vの間です。

入力と出力の正しい組み合わせ

センサーの出力とPLCの入力ユニットは、信号線の電流の向きが合う組み合わせでないと回路がつながりません。直流3線式センサーのリード線の色はJIS C 8201-5-2で茶が＋、青が−、黒が出力と決まっていて、NPNとPNPで割り当ては同じです。

NPN出力（シンク出力）とプラスコモン入力

NPN出力センサーは黒線から0Vへ電流を引き込むため、組み合わせるのはCOM端子を＋24Vにつないだ入力ユニットです。電流は入力ユニットのCOMから入力回路（フォトカプラ）を通り、センサーの黒線へ流れます。

NPN出力センサーとプラスコモン入力ユニットの結線図。COMを＋24Vにつなぎ、電流はCOMから入力回路を通って黒線からセンサーのコレクタ、エミッタを経て0Vへ戻る。 — プラスコモン入力とシンク出力（NPN）の組み合わせ

PNP出力（ソース出力）とマイナスコモン入力

PNP出力センサーは黒線に＋24Vを送り出すので、組み合わせるのはCOM端子を0Vにつないだ入力ユニットです。電流はセンサーの黒線から入力ユニットへ流れ込み、COMから0Vへ戻ります。

PNP出力センサーとマイナスコモン入力ユニットの結線図。COMを0Vにつなぎ、電流は＋24Vからエミッタ、コレクタ、黒線を通って入力回路へ入り、COMから0Vへ戻る。 — マイナスコモン入力とソース出力（PNP）の組み合わせ

組み合わせを間違えると

組み合わせを逆にすると、センサーの出力と入力ユニットの電位が同じになって電流が流れず、センサーがONしても入力は反応しません。オムロンのFAQには、一般的なセンサーや入力機器には出力短絡保護などの保護機能が付いているため、誤配線で故障する可能性は低いと書かれています。

NPN出力とマイナスコモン入力、PNP出力とプラスコモン入力の結線図を並べた図。どちらもCOMと黒線が同じ電位になり、電位差がないので電流は流れない。 — 逆の組み合わせはCOMと黒線が同電位で電流が流れない

見分けるコツは、コモン線ではない側の配線、センサーなら黒線に流れる電流の向きだけを見ることです。

日本と海外の使い分け

日本と北米ではNPN出力（シンク出力）のセンサーとプラスコモンの入力ユニットが一般的で、欧州ではPNP出力（ソース出力）とマイナスコモン入力が主流です。海外向けの装置や輸入設備を扱うときは、仕様書でNPNかPNPかを最初に確認します。

三菱電機のFXシリーズでは、S/S端子（COM）を24Vにつなぎ、入力端子を0Vに短絡するとONになる設定を「シンク入力」と呼びます。富士電機は同じプラスコモン側を規格準拠の「ソース入力」と呼び、相手はどちらもNPN出力センサーです。呼び名ではなく、COM端子の電位と電流の向きで確認します。

断線・地絡時の違い

信号線（黒線）が断線して盤の筐体に触れ、0V側につながった場合（地絡）の挙動です。完全に断線して開放になっただけなら、どちらの方式も入力はOFFになります。

NPN出力＋プラスコモン入力は、入力がONし続けます。 入力端子が0Vに落ちて回路がつながるためで、故障箇所は見つけやすい反面、機器が意図せず動き出すおそれがあります。センサー側には電流が流れないので、センサーは故障しにくい回路です。
PNP出力＋マイナスコモン入力は、入力がOFFのままです。 入力ユニットに電流が流れないため機器が急に動き出す可能性は低く、この点では安全側と考えられます。一方でセンサーの出力が0Vに短絡するので、保護機能がないと過電流で焼損するおそれがあります。