Standard 4–20 mA
4–20 mA to standard stosowany w przemyśle do pomiaru natężenia prądu, który znajduje zastosowanie w analogowych systemach pomiarowych oraz systemach sterowania.
Najczęściej jest on używany w czujnikach, a rzadziej w systemach sterujących. W przypadku czujników, mierzona wielkość fizyczna jest przekształcana na prąd w zakresie od 4 mA do 20 mA. Z tego powodu urządzenia te nazywane są przetwornikami, ponieważ nie wskazują one bezpośrednio wartości, lecz konwertują je na wielkość elektryczną. Przykładem mogą być przetworniki ciśnienia, które, na przykład, w przypadku przetwornika ciśnienia względnego o zakresie od 0 barów do 30 barów, zamieniają wartość ciśnienia na prąd: 4 mA odpowiada 0 barom, a 20 mA to 30 barów. Ten standard jest powszechnie stosowany w przetwornikach ciśnienia, różnicy ciśnień oraz różnych przepływomierzach.
Aby w praktyce wdrożyć standard 4–20 mA, czujnik, zasilacz oraz miernik (np. rejestrator) muszą być połączone w pętli prądowej. Kable, w odróżnieniu od standardowych kabli elektrycznych, są zazwyczaj w kolorze: brązowym (+) i białym (-). Taki dobór kolorów pozwala na lepsze odróżnienie kabli sygnałowych od kabli zasilających (prąd stały zasilania to kable czerwono-czarne). Najczęściej stosuje się standardowe zasilacze o napięciu 24 V, które są bezpieczne dla użytkownika, nawet w trudniejszych warunkach środowiskowych. Zwykle czujniki mogą być zasilane w szerokim zakresie, od 12 V do 35 V.
Zalety standardu:
- Łatwość w instalacji.
- Prostota zasad pomiaru – urządzenie pomiarowe działa jak zwykły miliamperomierz z możliwością przeliczania wartości.
- Dolny zakres pomiarowy, który zaczyna się przy prądzie 4 mA, ułatwia identyfikację błędnego montażu lub uszkodzenia czujnika lub kabla. W przypadku braku sygnału nie występuje prąd, a 0 mA na mierniku jest interpretowane jako błąd.
- Niskie koszty czujników i okablowania.
- Liniowa zależność między wartością mierzoną a prądem 4–20 mA ułatwia wzorcowanie czujnika.
Bibliografia:
Sławomir Tumański, Technika Pomiarowa, WNT 2007