La boucle de courant 4-20 mA

1 La boucle de courant 4-20 mA 1) But de la boucle : La boucle de de courant 4-20 mA est un moyen de transmission permettant de transmettre un signal analogique sur une grande distance sans perte ou modification de ce signal. 2) Pourquoi la boucle 4-20 mA ? On a toujours eu un besoin de transmettre un signal analogique depuis le premier capteur analogique . Au d but les ing nieurs ont eu de grandes difficult s trouver un signal lectrique qui pouvait tre transmis sur des fils sans introduire des erreurs.

2 L'utilisation d'une simple variation de tension n' tait pas assez fiable, car un changement dans la longueur et la r sistances des fils avait pour cons quence de modifier la valeur mesur e. Deux solutions ont t propos : une par transmission d'impulsion PDM ( Pulse Duration Modulation) et l'autre par variation proportionnelle d'une fr quence selon la valeur analogique. Mais ces deux solutions co taient cher et taient difficiles mettre en oeuvre. Lorsque la boucle 4-20 mA est arriv , elle est rapidement devenue le standard car elle a pu tre tr s pr cise et ne pas tre affect e par la r sistance des fils et par les variations de la tension d'alimentation.

3 3) Comment est r alis la boucle 4-20 mA : Pour r aliser la boucle 4-20 mA, il faut au moins 4 l ments : l' metteur, l'alimentation de la boucle , les fils de la boucle et le r cepteur. Ces 4 l ments sont connect s ensemble pour former une boucle . ) L' metteur : L' metteur est compos d'un capteur qui va mesurer les grandeurs physiques comme la temp rature, la et d'un metteur de courant 4-20 mA. La boucle de courant 4-20 mA de CYPRIEN 1 sur 421/02/01 L' metteur convertit la valeur mesur e par le capteur en un courant compris dans l'intervalle 4-20 mA.

4 On a un courant de 4 mA pour la premier valeur de l' chelle de mesure du capteur et 20 mA pour la derni re mesure du capteur ( exemple: si on a un capteur qui doit mesurer une temp rature de -40 C 50 C, 4mA correspondra -40 C et 20mA 50 C ) . Si on lit 0 mA la boucle ne fonctionne plus ou il y a une erreur dans la boucle . ) L'alimentation : L' metteur doit tre aliment pour fonctionner ceci est r alis l'aide des deux fils de la courant de 0 4 mA de la boucle sert pour l'alimentation du circuit metteur (l' metteur doit donc consommer moins de 4 mA).

5 La plupart des metteurs sont aliment s en 24 V mais certain de bonne qualit n'ont besoin que de 12V. ) Les fils de la boucle : Deux fils relient tous les composants ensemble. Il y a quatre conditions pour le choix de ces fils : Il faut qu'ils aient une tr s faible r sistance, une bonne protection contre la foudre, ne pas subir d'impulsion de tension induite par un moteur lectrique ou un relais et avoir galement une seule mise la masse, plusieurs masse rendrait la boucle inop rante car une petite fuite de courant de masse dans la boucle risquerait d'affecter l'exactitude de la boucle .

6 Le r cepteur : On a toujours au moins un r cepteur dans la boucle . Il peut tre un afficheur digital, une table d'enregistrement, un d clencheur de Ils ont tous une chose en commun, une r sistance. Il peut y avoir plus d'un r cepteur dans la boucle tant qu'il y a assez de tension pour alimenter la boucle , on peut ins rer autant de r cepteur que l'on veut. Si l'on prend par exemple une r sistance d'entr e de 250 ohms pour un r cepteur, on perdra 5V cause de la tension au bornes de la r sistance pour un courant de 20 mA.

7 De m me un courant de 4 mA causera une perte de tension de 1V. Si l'on prend trois r cepteurs avec une r sistance d'entr e gale 250 ohms, on aura une perte total de tension maximale de 3 x 5 = 15V pour un courant de boucle de 20 mA. La boucle de courant 4-20 mA de CYPRIEN 2 sur 421/02/01L'alimentation de la boucle devra avoir ces 15V en plus de celle n cessaire pour le fonctionnement de l' metteur et des pertes (n gligeables) du la r sistance du fil. 4) Installation et test de la boucle : Pour installer la boucle , il suffit de relier en s rie l' metteur, l'alimentation et le r cepteur avec le fil.

8 Apr s avoir aliment la boucle et avoir ins r un milliamp rem tre. On devrait lire un courant d'une valeur comprise entre 4 et 20 mA d pendant de la sortie de l' metteur. Il existe des appareils pour tester la boucle affichant pr cis ment le courant de la boucle qui simule l' metteur ou le r cepteur. 5) Exemple d'une boucle 4-20mA: Le sch ma ci-dessous pr sente une boucle 4-20 mA qui est compos e d'un capteur de temp rature (exemple: r sistance de platine Pt100), d'un metteur le XTR105 de Burr-brown qui convertit la valeur mesur e du capteur en un courant compris dans l'intervalle 4-20 mA, une r sistance comme r cepteur qui r alise la conversion du 4-20 mA en une tension, un g n rateur de tension pour alimenter la boucle .

9 Le sch ma ci-dessous pr sente une boucle 4-20 mA qui est compos e d'un capteur de temp rature, d'un metteur le XTR105 de Burr-brown, un r cepteur le RCV420 de Burr-brown qui r alise l'alimentation de la boucle et converti le 4-20 mA en une tension variant de 0 +5V. La boucle de courant 4-20 mA de CYPRIEN 3 sur 421/02/01 6) Bibliographie : 7) Liens constructeurs : Burr-Brown: Analog Device: La boucle de courant 4-20 mA de CYPRIEN 4 sur 421/02/01