È estremamente semplice ed economico misurare il segnale di 4-20 mA con un dispositivo che misura solo ingressi in tensione. La maggior parte delle schede A/D accetta un segnale di 0-5 V c.c., ma potrebbe non accettare direttamente un segnale di 4-20 mA.
La soluzione a questo problema richiede solo pochi minuti. Fondamentalmente, la legge di Ohm viene utilizzata per calcolare un valore di resistenza per convertire il segnale di 4-20 mA in una tensione.
Una resistenza da 250 Ohm è il valore più diffuso a tale scopo, poiché produce un segnale di 1-5 V c.c. quando attraversata da un segnale di 4-20 mA, mentre un ingresso da 0 a 5 V c.c. è molto comune per la maggior parte dei sistemi di acquisizione dei dati o dei registratori di dati e altri dispositivi di misurazione analogici.
Tuttavia, in alcuni casi sono richiesti ingressi in tensione diversa da 0-5 V c.c.; nell'esempio seguente viene mostrato quindi quanto sia semplice calcolare la resistenza di valore corretto per qualsiasi ingresso in tensione.
Esempio pratico
Per questo esempio, si presuppone che un ingresso da 0-10 V c.c. venga usato per misurare il segnale di 4-20 mA.
Secondo la legge di Ohm R=V/I, dove V è la tensione, I è la corrente e R è la resistenza
R=10 V/0,020 A = 500 Ohm
Quando il segnale di 20 mA attraversa una resistenza da 500 Ohm, diminuirà di 10 Volt
Quando il segnale di 4 mA attraversa una resistenza da 500 Ohm, diminuirà di 2 Volt
Pertanto, il segnale di 4-20 mA attraverso una resistenza da 500 Ohm diminuirà da 2 a 10 Volt
Altra cosa importante da ricordare è che la tolleranza della resistenza deve essere pari a massimo l'1% (preferibilmente lo 0,1%), poiché errori nella resistenza causano errori nella caduta di tensione. Una resistenza con notevoli fluttuazioni nel tempo o per via della temperatura non è auspicabile, in quanto influenza l'accuratezza.
Dopo aver selezionato un valore di resistenza, è necessario verificare le letture ed effettuare eventuali regolazioni di precisione nel software per compensare eventuali errori nella resistenza.
Ad esempio, una resistenza da 500 Ohm potrebbe essere in realtà pari a 497,5 Ohm, di conseguenza l'uscita in tensione reale sarà di 1,99 - 9,95 V e non di 2 - 10 V come calcolato in precedenza.
È sufficiente collegare la resistenza ai morsetti dell'ingresso in tensione per il sistema di acquisizione dati, quindi collegare il segnale di 4-20 mA agli stessi due morsetti in modo che, quando la corrente attraversa la resistenza, una tensione diminuisce e viene quindi misurata dal dispositivo di acquisizione dati.
Tenere presente che potrebbe essere necessario collegare a massa l'alimentatore se utilizzato per alimentare un trasmettitore o un sensore a 2 fili.
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