4–20 mA in den Messwert umrechnen

Beispiel aus der Praxis

Wie rechne ich 4–20 mA in einen Messwert um?

Vom gemessenen Strom 4 mA abziehen, durch 16 mA teilen, mit der Spanne des Messbereichs multiplizieren und den Anfangswert addieren. Bei einem Geber 0–16 bar entspricht 1 mA also genau 1 bar, bei 0–100 °C sind es 6,25 °C je mA. Merkwerte für jeden Bereich: 12 mA ist die Mitte, 8 mA ein Viertel, 16 mA drei Viertel.

Wie viel bar sind 12 mA bei einem Drucksensor 0–10 bar?

5 bar. Mit der Formel von oben: 0 bar + (12 mA − 4 mA) / 16 mA · (10 bar − 0 bar) = 8 / 16 · 10 bar = 5 bar. Bei 0–10 bar entspricht 1 mA also 0,625 bar; 8 mA sind 2,5 bar, 16 mA sind 7,5 bar, 20 mA das Messbereichsende von 10 bar. Umgekehrt gehören zu 5 bar genau 12 mA. Eine S7 mit dem Messbereich 4–20 mA liefert dafür den Rohwert 13824 — derselbe wie bei jedem anderen Geber, denn der Rohwert hängt nur vom Signal ab, nicht vom Messbereich des Sensors.

Was bedeutet ein Signal von 3,5 mA?

Das ist kein Messwert, sondern eine Ausfallinformation. Nach NAMUR NE 43 gilt alles ab 3,6 mA abwärts als Störung — typischerweise Drahtbruch, eine lose Klemme, ein defekter Geber oder eine fehlende Versorgung. Das Gegenstück oben ist 21,0 mA und darüber, meist ein Kurzschluss im Signalkreis. Zwischen 3,6 und 3,8 mA sowie zwischen 20,5 und 21,0 mA liegt jeweils eine Unterscheidungszone: Dort ist das Signal weder ein gültiger Messwert noch eine eindeutige Störungsmeldung.

Warum fängt das Signal bei 4 mA an und nicht bei 0?

Wegen der lebenden Null: Bei 0–20 mA kann man einen Messwert von null nicht von einem abgerissenen Draht unterscheiden — beide Male fließt nichts. Bei 4–20 mA fließt am unteren Ende des Messbereichs noch Strom, ein Ausfall ist also sofort erkennbar. Zusätzlich kann ein Zweileitergeber die 4 mA als eigene Stromversorgung nutzen. Der Nachteil: Die Rechnung läuft über 16 mA Spanne, nicht über 20.

Welchen Rohwert zeigt eine S7 bei 12 mA?

13824, wenn das Modul auf den Messbereich 4–20 mA parametriert ist — 12 mA sind die Hälfte, und der Nennbereich endet bei 27648. Steht das Modul auf 0–20 mA, sind 12 mA 60 % und der Rohwert 16589. Das ist die häufigste Ursache für eine Anzeige, die unten zu viel zeigt: Der Geber liefert 4–20 mA, das Modul rechnet aber mit 0–20 mA. Dann stehen bei 4 mA schon 20 % statt 0 % und bei 12 mA 60 % statt 50 % an, bei 20 mA stimmt es wieder — der Fehler wird zum Messende hin kleiner. Oberhalb von 27648 beginnt der Übersteuerungsbereich, ab 32512 meldet das Modul Überlauf.

Wie groß darf der Bürdenwiderstand sein?

So groß, dass dem Geber noch genug Spannung bleibt. Bei einem Zweileitergeber teilen sich Geber, Bürde und Leitung die Speisespannung. Aus 24 V und einer Mindestklemmenspannung von 12 V folgt: 12 V bleiben für die Bürde, gerechnet mit 22 mA also (24 V − 12 V) / 22 mA ≈ 545 Ω inklusive Leitungswiderstand — mit 22 statt 20 mA, weil der Geber Fehler nach NAMUR NE 43 mit 21 mA und mehr meldet und auch dieser Strom durch die Bürde muss. Üblich sind 250 Ω, weil daraus die Normspannung 1–5 V entsteht. Zu große Bürde zeigt sich typisch als Signal, das oben abknickt: Kleine Messwerte stimmen, große bleiben hängen.