É bastante simples e acessível medir um sinal de 4 a 20 mA com um dispositivo que medirá apenas sinais de tensão. A maioria das placas conversoras analógico-digital (A/D) aceita um sinal de 0 a 5 VCC, mas não um sinal de 4 a 20 mA diretamente.
Para solucionar esse problema, você precisará dedicar apenas alguns minutos. Basicamente, a Lei de Ohm é usada para calcular um valor de resistor a fim de converter o sinal de 4 a 20 mA em tensão.
O valor de resistor mais popular para essa finalidade é 250 Ohm, já que produzirá um sinal de 1 a 5 VCC quando o sinal de 4 a 20 mA passar por ele, e uma entrada de 0 a 5 VCC é bastante comum na maioria dos sistemas de aquisição de dados ou registradores de dados e outros dispositivos de medição analógicos.
No entanto, há casos em que é desejável ter entradas de tensão diferentes de 0 a 5 VCC, então o exemplo a seguir demonstrará como é simples calcular o valor correto no resistor para qualquer entrada de tensão.
Exemplo
Neste exemplo, vamos supor que uma entrada de 0 a 10 VCC será usada para medir o sinal de 4 a 20 mA.
A Lei de Ohm afirma: R=V/I, onde V é a tensão, I é a corrente e R é a resistência
R = 10 V/0,020 A = 500 Ohms
Quando 20 mA fluir através de um resistor de 500 Ohm, haverá uma queda de tensão de 10 volts
Quando 4 mA fluir através de um resistor de 500 Ohm, haverá uma queda de tensão de 2 volts
Portanto, um sinal de 4 a 20 mA através de um resistor de 500 Ohm gerará um sinal de tensão de 2 a 10 volts
É importante lembrar que a tolerância do resistor deve ser de 1% ou menos, preferencialmente 0,1%, pois erros na resistência resultarão em erros na queda da tensão. Não é desejável ter um resistor que flutue muito com o tempo ou a temperatura, pois isso afetará sua precisão.
Depois de selecionar o valor do resistor, você deve verificar suas leituras e fazer os ajustes necessários no software para compensar quaisquer erros no resistor.
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Por exemplo, uma resistência de 500 Ohm pode ter, na verdade, 497,5 Ohms. Assim, sua saída de tensão seria de 1,99 a 9,95 V e não de 2 a 10 V, como calculamos.
Basta conectar o resistor nos terminais de entrada de tensão do seu sistema de aquisição de dados e, em seguida, conectar o sinal de 4 a 20 mA aos dois mesmos terminais, de modo que, conforme a corrente flua através do resistor, um sinal de tensão será gerado e medido pelo dispositivo de aquisição de dados.
Lembre-se de que pode ser necessário aterrar a fonte de alimentação se você estiver usando-a para alimentar um transmissor ou um sensor de 2 fios.