Sensor – Stroomsensor – 0-20 mA

De pagina beschrijft in grote lijnen hoe men analoge sensoren uitleest die alleen een 4-20mA stroom afgeven.

Een 4-20 mA stroomlus is een 2-draads elektrische leiding op een constante spanning (max 24 V) waarin een variërende gelijkstroom vloeit tussen 4 en 20 mA, een signaaltransmissiestandaard voor industriële instrumentatie en communicatie waarbij 4 mA nul procent van de gemeten grootheid en 20 mA honderd procent voorstelt.

Analoge stroomlussen worden gebruikt wanneer een toestel op afstand bewaakt, gecontroleerd of aangestuurd moet worden over twee geleiders. Er kan maar één enkel stroomniveau op elk willekeurig ogenblik aanwezig zijn.

De levende nul bij 4 mA, in plaats van 0 mA, biedt het ontvangende toestel de mogelijkheid om onderscheid te maken tussen een nulsignaal en een gebroken draad of defect instrument. Deze standaard werd ontwikkeld rond 1950 en wordt nog steeds op grote schaal gebruikt in de industrie. Het grootste voordeel van de 4-20 mA is dat het signaal niet beïnvloed wordt door spanningsverliezen in de bedrading. Andere voordelen van de 4-20 mA standaard zijn dat zeer veel fabrikanten het ondersteunen, dat het goedkoop te implementeren is en dat het ongevoelig is voor vele vormen van elektrische ruis. De levende nul laat ook toe om met de 4 mA weinig stroom verbruikende sensoren te voeden vanuit de lus en zo te besparen op de kosten van extra draden.

Een stroomlus is ook veel eenvoudiger te begrijpen en te debuggen dan de veel gecompliceerdere digitale veldbus. Het gebruik van veldbus en het oplossen van de er aan gekoppelde problemen vereist veel meer opleiding en scholing dan de eenvoudiger stroomlus-oplossing.

Diagram van een 4-20 mA-interface met een PT100-temperatuursensor en analoge display:

Bron: Wiki


0-20 mA

Er zijn uiteraard ook sensoren in de 0-20 mA bereik, maar dan kan men geen “kapotte” sensor detecteren, in tegenstelling zijn deze wel weer nauwkeuriger omdat ze de extra 4mA hebben voor het meetbereik, een vergelijkingstabel:


Arduino

Informatie (eng)

The sensor is designed to drive 4 to 20 mA through the output circuit regardless of the sensor supply voltage (within the allowed limits).

So, using a 250 Ohm resistor, Ohm’s Law gives:

0.004A*250R = 1V
0.020A*250R = 5V

A better circuit includes a 10K resistor for overvoltage protection at the input, and has the negative sensor power supply connected to Arduino ground, as follows:

Bron:
forum.arduino.cc

Top