Worum geht es?
Viele Dinge sind nicht nur „an“ oder „aus“: Temperatur, Druck, Füllstand oder Drehzahl. Dafür gibt es analoge Signale. Sie können stufenlos jeden Wert zwischen Anfang und Ende annehmen.
Die Normsignale
- 0 bis 10 V: einfach, aber empfindlich gegen Spannungsfall auf langen Leitungen.
- 4 bis 20 mA: der Standard in der Industrie. Ein Strom wird über lange Leitungen kaum verfälscht.
- 0 bis 20 mA: seltener, weil man einen Drahtbruch nicht vom Messwert 0 unterscheiden kann.
Beim 4–20-mA-Signal ist schon der Anfang des Messbereichs 4 mA. Man nennt das Live Zero. Fällt der Strom auf 0 mA, ist sofort klar: Drahtbruch oder Sensor ohne Versorgung.
Foto: Suyash Dwivedi, „3 wire PT100 Sensor“, Lizenz: CC BY-SA 4.0, Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.
Rechenbeispiele
Ein Füllstandsensor liefert 0 V bei leer und 10 V bei voll. Gemessen werden 6,5 V.
- Füllstand = 6,5 V10 V · 100 % = 65 %
- Ergebnis: Der Tank ist zu 65 % voll
Ein Drucksensor misst 0 bis 10 bar und liefert 16 mA.
- Druck = 16 mA − 4 mA16 mA · 10 bar = 7,5 bar
- Ergebnis: 7,5 bar
Typische Fehler
- 0–10 V über lange Leitungen: Der Spannungsfall verfälscht den Messwert. Besser 4–20 mA.
- 4 mA als Null vergessen: Wer mit 0 bis 20 mA rechnet, bekommt falsche Werte.
- Analoges Signal an einen digitalen Eingang: Der Eingang kennt nur 0 und 1. Es braucht einen Analogeingang.
Analoge Signale übertragen stufenlose Messwerte. Normsignale sind 0–10 V und 4–20 mA. Bei 4–20 mA ist 4 mA der Anfang des Messbereichs, 0 mA zeigt einen Drahtbruch. Umrechnung: (I − 4 mA) geteilt durch 16 mA mal Messbereich.
Quiz: Teste dich
Zehn Fragen zum Thema Analoge Signale. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.