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Boucle de courant 4...20mA

La boucle de courant 4-20 mA a été développée dans les années 1950 comme une méthode de transmission de signaux analogiques dans les industries, notamment dans les domaines de l’automatisation industrielle et de la mesure de process
Après 70 ans, cette interface électronique 4 à 20 mA est toujours largement utilisée dans l’industrie ainsi que dans les systèmes de contrôle de process, en raison de ses nombreux avantages.

Schéma de principe d’une boucle de courant
Schéma de principe d’une boucle de courant pour une mesure de déplacement d’un mobile de 0 à 500 mm (par exemple)

Les principaux avantages sont :

  1. La distance de transmission peut atteindre jusqu’à 1 km, à condition de respecter les règles fondamentales applicables aux CME (Compatibilité Électromagnétique), que nous détaillons dans notre chapitre sur la CME.
  2. Les boucles de courant sont essentiellement dépourvues de pertes.
  3. Le courant circulant dans une boucle est équivalent en tout point de la boucle.
  4. Les fuites de courant ont le potentiel d’introduire des erreurs (comme illustré dans le diagramme ci-dessous).
  5. Cette méthode est relativement peu sensible aux nombreuses sources de bruit électromagnétique courantes dans les environnements industriels, grâce à sa faible impédance.
  6. Dans le logiciel de traitement du signal du capteur, il est possible de programmer un seuil d’alarme pour signaler le dépassement de la plage de mesure maximale (par exemple, 21 mA). Un signal d’alarme peut également être programmé pour indiquer une rupture de câble (0 mA correspondant à une rupture de câble, signalisé en rouge sur le diagramme).
Représentation d'un signal 4-20 ma
Représentation d'un signal 4-20 ma
Représentation d'un signal linéaire de sortie 4-20 ma
Représentation d'un signal linéaire de sortie 4-20 ma

Pour assurer une précision optimale dans les mesures de process, il est essentiel de minimiser les erreurs attribuables aux interférences électromagnétiques.

Ces interférences électromagnétiques sont fréquentes dans les environnements industriels et peuvent découler de diverses sources. Quelques-unes de ces causes incluent les variateurs de fréquence, les démarreurs progressifs (étoile-triangle), les contacteurs à commande directe, les équipements radio, ainsi que le bruit électrique à 50/60 Hz provenant du réseau électrique. De plus, les moteurs à bagues collectrices, les commutateurs de moteur à courant brushless et les décharges électrostatiques au sein d’un processus ou en conséquence d’une décharge atmosphérique (Eclairs ; coup de foudre) peuvent également contribuer aux interférences.

Il est primordial de mettre en œuvre des stratégies efficaces pour atténuer ces interférences électromagnétiques, afin de préserver l’exactitude des mesures et d’assurer le bon fonctionnement des systèmes industriels.

Nous proposons 3 configurations différentes :

1) BOUCLE DE COURANT 2 FILS

Le schéma de principe N°1 est un montage flottant, c’est-à-dire qu’il n’est pas référencé à la terre. Nous déconseillons ce mode de câblage en raison de sa grande sensibilité aux perturbations électromagnétiques.

Schéma de câblage N°1 (montage flottant)
Schéma de câblage N°1 (montage flottant)

 

Modèle que nous préconisons :

Schéma de principe N°1_1 avec mise à la terre du 0V de l’alimentation
Schéma de principe N°1_1 avec mise à la terre du 0V de l’alimentation

2) La BOUCLE DE COURANT 3 FILS

Elle est généralement appelée générateur de courant 3 fils avec isolation galvanique.
 

Schéma de principe n°2
Schéma de principe N°2, générateur de courant 3 fils avec mise à la terre du 0V de l’alimentation

3) La BOUCLE DE COURANT 4 FILS

Elle est généralement appelée « générateur de courant 4 fils avec isolation galvanique ».

Schéma de principe générateur de courant 4 fils avec isolation galvanique
Schéma de principe générateur de courant 4 fils avec isolation galvanique

Ce schéma offre la meilleure protection contre les transitoires et les environnements pollués par des parasites électromagnétiques.