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Comment câbler une boucle 4-20 mA

La boucle analogique 4-20 mA

Une boucle 4-20 mA analogique c’est une association de matériel électronique, ces matériels gèrent un courant variable de 4 à 20 mA. Ce courant ou signal est interprété pour représenter une grandeur physique réelle. Le montage est généralement assuré par un capteur et des récepteurs.

Les capteurs font varier une intensité (en courant continu) de 4 à 20 mA. Toutefois on trouve aussi des capteurs en 0-20 mA ou en 0-5 V, 0-10V, 0-20V DC. Pour le 0-20 mA, le montage est identique à celui de 4-20 mA mais les possibilités de la gestion des défauts sont moindres. Concernant 0-5 V, 0-10V, 0-20V DC le montage est tout autre car dans ce cas le montage est en parallèle, c’est un autre sujet.

Dans une boucle 4-20 mA analogique on trouve au moins un capteur, un récepteur, une alimentation courant continu en 12 ou 24 V DC, la tension de celle-ci ne dépasse jamais 30 V DC. Suivant le modèle de capteur ou de récepteur, ils peuvent inclurent en interne l’alimentation courant continu. On parle dans ce cas d’un élément actif ou passif. Il faudra veiller lors du choix du matériel à ne pas se retrouver avec deux alimentations dans la boucle.

Les capteurs :

Ils font varier le courant de 4 à 20 mA (signal) proportionnellement à grandeur physique qu’ils mesurent.

Exemples de capteurs :

Sonde de niveau d’eau, le capteur sera immergé, sa plage de mesure est de 0 à 1 bar. A 0 bar le courant dans la boucle sera de 4 mA, à 1 Bar, soit 10 m de profondeur le courant sera de 20 mA.

Débitmètre, le capteur (débitmètre) dans cet exemple on mesure un débit de 0 à 500 l/s. A 0 l/s le courant sera de 4 mA à 500 l/s le courant sera de 20 mA.

Toutes les grandeurs physiques peuvent être représentées, la température, le vent, la pression sur une surface, une force de traction…

Dans l’animation ci-dessous vous pouvez faire varier la hauteur d’eau, l’indicateur affiche la valeur en Bar. En dessous est affiché le courant du milliampèremètre lorsqu’il est inséré dans la boucle pour effectuer des contrôles.

Les récepteurs :

Les récepteurs vont interpréter le courant de la boucle, qui rappelons-le est variable de 4 à 20 mA. Les récepteurs vont en priorité afficher la grandeur physique (valeur convertie). Généralement il s’agit d’un afficheur numérique, il indiquera par exemple des bar, M3, M/s, °C… L’usage de la boucle de courant ne s’arrête pas à l’afficheur, de nombreux éléments peuvent se greffer sur la boucle.


Exemples :

  • Une carte analogique d’un automate programmable qui par programmation autorisera le fonctionnement d’un moteur à une certaine valeur de la boucle 4-20 mA.
  • Un relai à seuil qui au réglage d’une valeur entre 4 et 20 mA fermera un contact.
  • Un enregistreur, une télésurveillance, une téléalarme… Il y a de nombreuses possibilités.

Exemple d’un schéma de câblage d’une boucle de régulation de 4-20 mA. Dans ce montage type que l’on rencontre souvent quatre éléments sont implantés. Pour afficher la correspondance des éléments il suffit de passer la souris au dessus du schéma.


Pourquoi le 4-20 mA et pas le 0-20 mA ?

Le choix d’une boucle 4-20 mA analogique est très avantageux car elle permet de gérer les éléments qui la compose. Sachant que la plage de mesure est comprise entre en 4 mA et 20 mA en dessous de 4 mA ce n’est pas bon, en dessus de 20 mA ce n’est pas bon non plus.
Lorsque la valeur est inférieure à 4 mA cela implique qu’il y a un défaut, car comme nous l’avons vu, le mini ou le 0 de la grandeur physique se trouve à 4 mA et non à 0 mA. On peut donc en conclure qu’en dessous de 4 mA on est en présence d’un défaut dans la boucle. Il s’agit généralement d’une coupure d’un conducteur ou d’un défaut de l’alimentation.

En dessus de 20 mA la grandeur physique sera hors plage de mesure, cela indique généralement un défaut interne du capteur ou un court-circuit sur la boucle.


Voir aussi :
Calculettes - Convertisseur : signal vers mesure
Calculettes - Convertisseur : mesure vers signal

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Date de création : 25/08/2017 19:43
Dernière modification : 02/03/2019 08:44
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