mercredi 2 septembre 2020
Comment utiliser une boucle de courant 4-20mA :

Dans cette publication, Intempco vous enseignera comment utiliser et dépanner une boucle de courant 4-20mA. Pour un guide visuel, regardez le tutoriel vidéo d'Intempco.

What is a 4-20mA Current Loop?

Qu'est-ce qu'une boucle de courant 4-20mA ? Une boucle de courant 4-20mA est la sortie la plus courante dans les systèmes de contrôle industriel car elle est très résistante aux décharges électrostatiques, n'est pas affectée par les variations de tension dans le système, et possède un nombre non nul comme point bas. Cette démonstration rapide vous montrera comment un capteur utilise une boucle de courant 4-20mA pour indiquer une mesure et comment dépanner ces systèmes.

Nous utiliserons un capteur de niveau à flotteur Intempco pour cette démonstration. Ce capteur change de résistance avec un changement de position du flotteur. Attaché à la tête du capteur se trouve un émetteur qui convertit la résistance en un signal de courant 4-20mA. L'émetteur est alimenté par une quantité négligeable de puissance provenant de la boucle, ce qui n'affecte pas la mesure.

Il y a quatre connexions du capteur à l'émetteur. Elles sont en haut, en bas, le signal et l'écran. Les emplacements de connexion et les couleurs des fils sont imprimés sur le côté de l'émetteur.

Étapes pour créer une boucle de courant 4-20mA
Étape 1
Connectez l'émetteur à une alimentation électrique variable avec un ampèremètre en série avec le circuit.

Étape 2
Connectez la borne positive de l'alimentation à l'entrée positive de l'émetteur, qui est connectée à l'entrée positive de la boucle de l'émetteur.

Étape 3
Connectez la sortie de l'émetteur (la boucle négative) à l'entrée de l'ampèremètre.

Étape 4
Connectez la borne négative de l'ampèremètre à la borne négative de l'alimentation pour compléter le circuit.

Étape 5
Réglez l'alimentation électrique sur 24 volts et le capteur en position basse. La lecture actuelle sera de 4,00 mA et indiquera que le flotteur se trouve au bas de la plage de mesure du capteur.

Conversion de 4-20 mA à 1-5 V

• Interrompez la boucle et insérez une résistance de 250 ohms en série. Une résistance en série est utilisée pour convertir le signal de courant en un signal de tension.

• Une fois le circuit rétabli, vous pouvez constater que l'ampèremètre indique toujours le même courant qu'avant que nous n'ayons inséré une résistance.

• Le processeur intégré à l'intérieur de l'émetteur maintiendra le courant correct malgré les variations de tension ou de résistance dans le circuit.

• Si nous plaçons un voltmètre aux bornes de la résistance, nous pouvons voir qu'à la position médiane, il affichera une chute de tension de 3 volts. Nous pouvons calculer cela en utilisant l'équation suivante.

Current X Resistance= Voltage 

For 4mA: 0.004A X 250 Ohms= 1 volt

For 12mA: 0.012A x 250 Ohms = 3 volt

For 20mA: 0.020A X 250 Ohms = 5 volt

• Here, we can see that a 4-20mA current signal can be converted to a 1-5V signal.

Minimum Voltage Requirement

There are limits for how big of a resistor you can use in a circuit like this. The embedded processor in the transmitter needs a certain amount of voltage overhead and current to function. This can result in the processor losing its ability to function and showing improper readings. To determine the maximum loop resistance for out transmitters, use the following equation.

Maximum Loop Resistance

(Vsupply- 9V) / 20mA = Max resistance in Ohm

For 12 volts (12-9) / 0.02 = 150 Ohms

For 24 volts (24-9) ‘ 0.02 = 750 Ohms

For a given resistance of 250 Ohms, the minimum required voltage would be 14 volts.

To show the effect of having two large resistance, change the resistance to 500ohms.

The transmitter isn't able to function properly. To be able to function with this resistance, you would have to raise the voltage level.

Poor Sensor Connection Leads to Open Circuit

Another possible failure scenario would be a bad sensor or sensor connection. If you remove one sensor head between the transmitter and the sensor to simulate this you will see an open circuit on the sensor.

These are the basics for a 4-20 mA current loop or any other pressure, temperature or humidity sensor.