4-20-mA-Schleifen-Skalierungsrechner

Konvertiert zwischen einem 4-20-mA-Stromsignal und einem technischen Einheitenwert (Druck, Temperatur, Füllstand, etc.). Bidirektional — eine Seite leer lassen, um sie zu berechnen.

Umgerechneter Wert —

Signal (mA) (mA) —

NAMUR NE 43 Status —

Formule

SIGNAL → PROZESSWERT

  PV  =  PV_min + (I − 4) / 16 × (PV_max − PV_min)

  Variablen :
    I        Stromsignal (mA), von 4 bis 20
    PV_min   Prozesswert bei 4 mA (0 % des Messbereichs)
    PV_max   Prozesswert bei 20 mA (100 % des Messbereichs)
    PV       berechneter Prozesswert

  Begründung : lineare Umrechnung — jedes zusätzliche mA Strom
  entspricht 1/16 des Prozessbereichs. Beispiel : Drucksensor 0–10 bar
  mit Signal bei 12 mA → PV = 0 + (12−4)/16 × 10 = 5 bar.


PROZESSWERT → SIGNAL

  I  =  4 + (PV − PV_min) / (PV_max − PV_min) × 16

  Begründung : Umkehrumrechnung, nützlich zur Konfiguration einer SPS,
  die ein 4-20-mA-Signal am Analogausgang erzeugen muss (Ventil-
  stellungsregler, Motorsollwert).


WARUM 4-20 mA UND NICHT 0-20 mA

  4 mA       →  "Live Zero" — unterscheidet 0 % von Kabelbruch
  0 mA       →  detektierbarer Fehler (vs. 0 mA = echter Minimalwert bei 0-20)
  Bereich    =  16 mA nutzbar
  2-Leiter-Schleife  →  die 4 mA Minimalstrom versorgen den Transmitter

  Begründung : der Standard 4-20 mA setzte sich in den 1950er Jahren
  durch dank seiner Robustheit gegenüber Kabellängen (bis mehrere
  Kilometer) und Störfestigkeit. Der "lebende Nullpunkt" bei 4 mA
  wurde DIE Diagnose-Konvention — Grundlage der NAMUR NE 43.

Reference: NAMUR NE 43

Die 4-20-mA-Stromschleife ist seit den 1970er Jahren der De-facto-Industriestandard für analoge Signalübertragung. Dieser Rechner verarbeitet die bidirektionale Konvertierung zwischen Stromwert (mA) und Prozessgröße (PV) für jeden Bereich.

NAMUR NE 43 definiert die Diagnose-Bänder:

< 3,6 mA: Sensorausfall oder Drahtbruch
3,6 – 4 mA: Unterbereich (Sättigung niedrig)
4 – 20 mA: normaler Betriebsbereich
20 – 21 mA: Überbereich (Sättigung hoch)
> 21 mA: Sensorausfall (Überstrom)

Ein moderner Transmitter signalisiert Diagnosefehler explizit über diese Out-of-Range-Werte, statt im Normalband still zu versagen.

4-20-mA-Schleifen-Skalierungsrechner

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Standards

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