Wie man ein 4–20-mA-Schleifensignal misst

Die 4-20-mA-Stromschleife ist eine der gängigsten Methoden zur Übertragung von Sensordaten in industriellen Prozessüberwachungssystemen. Sie wird häufig eingesetzt, um physikalische Messgrößen wie Druck, Temperatur, pH-Wert oder Durchfluss zu überwachen. In diesen Systemen versorgt ein zweiadriges Kabel (Twisted Pair) den Transmitter mit Strom und überträgt gleichzeitig das 4–20-mA-Signal als Ausgangssignal.

Wie funktioniert eine 4–20-mA-Stromschleife?

Die Funktionsweise der Stromschleife (Schleifensignal) ist einfach:

Das Ausgangsspannungssignal eines Sensors wird in einen proportionalen Strom umgewandelt.

• 4 mA steht in der Regel für den Nullwert der Messung.
• 20 mA repräsentiert den Vollbereich.

Ein Messwert von 20 mA bedeutet z. B., dass ein direkt gesteuertes Ventil vollständig geöffnet ist, während 4 mA anzeigen, dass es geschlossen ist. Bei umgekehrt arbeitenden Ventilen gilt das Gegenteil. Zwischenwerte zeigen, dass die Schleife aktiv die Steuerung des Ventils übernimmt.

Warum ist das Überprüfen einer 4–20-mA-Stromschleife wichtig?

Die Überprüfung (Verifizierung) einer 4–20-mA-Schleife ist entscheidend für Fehlerbehebung und Kalibrierung industrieller Prozesssysteme.

Eine vollständige Prüfung umfasst:

• die Ausgangsprüfung des Transmitters,
• die Verdrahtung,
• den Eingang der Steuerung und deren Eingangskarte,
• sowie die Rückleitung zum Transmitter.

Mit modernen Loop-Kalibratoren (Schleifen-Kalibratoren) können Techniker Fehler direkt vor Ort beheben – ohne Leitungen zu trennen oder die Schleife zu unterbrechen. Auch Multifunktions-Prozesskalibratoren können sowohl 4–20-mA-Signale als auch digitale Steuerungen testen.

Messung eines 4–20-mA-Signals mit einer Stromzange

1. Zugang zu den Signalleitungen erhalten (z. B. Abdeckung am Transmitter entfernen).
2. Das mA-Signal lokalisieren und die mA-Stromzange nullen.
3. Den gemessenen Wert überprüfen – dieser sollte zwischen 4 mA und 20 mA liegen.

Diese Messmethode unterbricht die Schleife nicht – sie ermöglicht eine sichere Messung des 4–20-mA-Signals im laufenden Betrieb.

Messung eines 4–20-mA-Schleifensignals mit Multimeter oder Kalibrator

1. Vor der Messung Rücksprache mit dem Betrieb halten.
2. Zugang zu den Signalleitungen herstellen.
3. Das mA-DC-Messverfahren am Multimeter auswählen und die Prüfleitungen anschließen.
4. Das mA-Signalkabel lokalisieren, einen Leiter trennen und das Messgerät in Serie einfügen.
5. Den mA-Wert ablesen.

Diese Methode unterbricht die Stromschleife, ist jedoch notwendig, um das 4–20-mA-Signal direkt zu messen.

4–20-mA-Signale präzise und sicher messen

Das Messen und Überprüfen von 4–20-mA-Stromschleifen ist ein zentraler Bestandteil jeder industriellen Prozesskontrolle. Mit modernen Messgeräten wie Loop-Kalibratoren oder mA-Stromzangen können Techniker die Funktionsfähigkeit von Sensoren und Steuerungen sicherstellen – ohne Ausfallzeiten oder aufwändige Demontage.