Norme 4-20 mA
4-20mA a un « zéro actif » inhérent. Zéro unité d’ingénierie est de 4,0 mA, pas de 0,0 mA. 0,0 mA indique un circuit ouvert, une panne ou un mode de défaut comme des fils coupés ou un émetteur mort. 0,0 mA n’est pas une lecture valide des unités d’ingénierie zéro et un signal d’alarme indiquant qu’il y a quelque chose de grave dans la boucle. (un niveau de courant électrique inférieur à environ 3,6 mA est absolument nécessaire car il est utilisé pour piloter l’électronique des appareils alimentés en boucle).
Tout circuit électrique a besoin de deux conducteurs. Sous la forme « à deux fils, alimentée en boucle » de 4 à 20 mA, un émetteur de champ reçoit son alimentation sur les deux mêmes fils que le signal, sans troisième ou quatrième fil pour l’alimentation. C’est un avantage majeur lorsque de grands nombres d’instruments de terrain ou de longs filages sont impliqués.
4-20 mA peut être conçu pour une approbation de sécurité intrinsèque pour une utilisation dans des zones dangereuses, ce qui permet de dépanner le circuit lorsqu’il est « sous tension » et alimenté.
4-20 mA peut transporter des données numériques HART® superposées à son signal CONTINU principal, sans sacrifier aucune des propriétés ci-dessus et sans interférer avec les entrées analogiques non activées par HART.
La portée et le décalage de 4 à 20 (avec un zéro actif à 20% de la portée par rapport à zéro) ont le même rapport de 1: 5 que le signal de commande pneumatique largement utilisé de 3 à 15 psi.
Des valeurs légèrement supérieures et inférieures à la valeur nominale 4-20mA peuvent être et sont utilisées pour signaler un défaut majeur. (Voir la norme NAMUR NE43.)
Un signal de courant de 4 à 20 mA est moins sensible à la prise de bruit qu’un circuit de tension, de sorte que 4 à 20 mA est relativement exempt d’interférences et de diaphonie provenant d’autres signaux.
4-20 mA a peu, voire aucune perte de signal dans son circuit; la régulation du courant compense les résistances mineures dans les boîtes à bornes, tandis que la chute de tension entre les résistances pour les signaux de tension crée une erreur.
4-20 Ma fonctionne sur des distances relativement longues (> 1 km à une valeur nominale de 24 VCC). Augmenter la tension d’alimentation conduira le signal encore plus loin.
Les instruments commerciaux à deux fils de 4-20mA sont isolés et flottants, de sorte que les boucles de masse et leurs erreurs et défauts associés sont relativement rares.
4-20 mA tolère généralement la longueur et le type de câble en cuivre.
La réponse de 4-20mA est adéquate pour la grande majorité des besoins de détection de processus.
La norme originale publiée pour 4-20 mA, ISA SP50, a été publiée en 1966, il y a près de 50 ans, générant une acceptation généralisée et créant une base installée de millions de points.
Les électriciens trouvent qu’il est facile de câbler et de dépanner 4-20 mA. Ses principes de fonctionnement sont facilement compris en électronique à courant continu.
Lorsqu’il est utilisé avec une alimentation en boucle nominale de 24 VCC, personne qui touche les bornes du fil n’est choqué ou ne ressent même un picotement.
Un multimètre numérique bon marché de 10 $ peut être utilisé pour dépanner un circuit en boucle de 4 à 20 mA.
4-20 mA peuvent être facilement mesurés de plusieurs façons:
Avec un milliamètre inséré dans le circuit ou à travers une diode dans le circuit
Avec un voltmètre comme chute de tension à travers une résistance de chute
Avec un pince multimètre Fluke 77x
4-20 mA offre un large choix de valeurs de résistance lors de la conversion en chute de tension IR à travers l’entrée du récepteur. De nombreuses valeurs de résistance, de 1 ohm à 500 ohms, ont été utilisées (250 ohms est la plus courante).
En résumé, le 4-20mA est simple et robuste. Cela fonctionne bien.