Mit einem Gerät, das nur Spannungseingänge misst, ist es äußerst einfach und kostengünstig, 4–20-mA-Signale zu messen. Die meisten A/D-Platinen akzeptieren ein 0–5-V-Gleichstromsignal, akzeptieren jedoch kein 4–20-mA-Signal direkt.
Die Lösung dieses Problems dauert nur wenige Minuten. Im Grunde wird das Ohm'sche Gesetz zur Berechnung eines Widerstandswerts verwendet, um das 4–20-mA-Signal in eine Spannung umzuwandeln.
Ein 250-Ohm-Widerstand ist der beliebteste Widerstandswert für diesen Zweck, da er bei einem Signaldurchfluss von 4–20 mA einen Wert von 1–5 V Gleichstrom erzeugt und bei den meisten Datenerfassungssystemen oder Datenloggern und anderen analogen Messgeräten ein Eingang von 0–5 V Gleichstrom verwendet wird.
Es gibt jedoch Fälle, in denen andere Spannungseingänge als 0–5 V Gleichstrom gewünscht werden. Das folgende Beispiel zeigt, wie einfach es ist, den richtigen Widerstandswert für jeden Spannungseingang zu berechnen.
Praxisbeispiel
Für dieses Beispiel gehen wir davon aus, dass ein 0–10-V-Gleichstromeingang zum Messen des 4–20-mA-Signals verwendet wird.
Das Ohm'sche Gesetz besagt: R=V/I, wobei V die Spannung, I der Strom und R der Widerstand ist.
R=10 V/0,020 A = 500 Ohm
Wenn 20 mA durch einen 500-Ohm-Widerstand fließt, fällt er um 10 Volt ab.
Wenn 4 mA durch einen 500-Ohm-Widerstand fließt, fällt er um 2 Volt ab.
Daher fällt das 4–20-mA-Signal durch einen 500-Ohm-Widerstand 2 bis 10 Volt ab.
Wichtiger ist jedoch, dass die Widerstandstoleranz 1 % oder weniger betragen sollte, vorzugsweise 0,1 %, da Fehler beim Widerstand zu Fehlern beim Spannungsabfall führen. Sie sollten keinen Widerstand verwenden, der sich mit der Zeit oder Temperatur stark ändert, da sich dies auf die Genauigkeit auswirkt.
Nachdem Sie einen Widerstandswert ausgewählt haben, müssen Sie Ihre Messwerte überprüfen und Feineinstellungen in Ihrer Software vornehmen, um Fehler im Widerstand auszugleichen.
Ein 500-Ohm-Widerstand kann beispielsweise eigentlich 497,5 Ohm betragen, daher liegt die Ausgangsspannung eigentlich bei 1,99 bis 9,95 V und nicht bei 2 bis 10 V, wie von uns berechnet.
Sie schließen den Widerstand einfach an die Spannungseingangsklemmen Ihres Datenerfassungssystems und dann Ihr 4–20-mA-Signal an dieselben beiden Klemmen an, sodass beim Stromfluss durch den Widerstand eine Spannung abfällt und dann vom Datenerfassungsgerät gemessen wird.
Denken Sie daran, dass es erforderlich sein kann, die Stromversorgung zu erden, wenn Sie sie zur Stromversorgung eines Senders oder eines 2-Leiter-Sensors verwenden.
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