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Analogwerte — einfach erklärt

Oft auch gesucht als: 4 bis 20 mA umrechnen · Analogwert normieren SPS

Viele Sensoren melden ihren Messwert als Strom von 4 bis 20 mA oder als Spannung von 0 bis 10 V. Die SPS rechnet daraus den Messwert zurück.

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Was dich hier erwartet

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Erklärt von ganz vorn Ohne Vorwissen, ein Satz nach dem anderen. Wer es schon kann, überspringt es.
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Nicht vorgesagt, sondern gefragt Du bekommst Fragen, die dich hinführen. Abschreiben geht hier nicht — verstehen schon.
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Was hakt, kommt wieder Nach einem Tag, nach drei Tagen, nach einer Woche. So lange, bis es sitzt.

So sieht das beim Üben aus

Eine echte Aufgabe aus diesem Thema. Du bekommst sie nicht vorgerechnet — du wirst hingeführt.

Die Aufgabe

Ein Drucksensor misst von 0 bar bis 16 bar und gibt dafür 4 mA bis 20 mA aus. Die SPS misst 10 mA.
Wie groß ist der Druck? (in bar)

Erste Frage an dich

Welcher Strom steht für den Anfang des Messbereichs?

4 mA
0 mA
20 mA

Danach kommen 3 weitere Fragen — und am Schluss schreibst du die Antwort selbst hin. Wenn du nicht weiterweißt, gibt es einen Tipp: Schau auf die untere Grenze des Signalbereichs.

Analogwerte von ganz vorn

Ein Satz nach dem anderen, ohne Vorwissen.

Ein Digitalsignal kennt nur 0 und 1. Ein Analogsignal kann jeden Wert zwischen Anfang und Ende annehmen.

Der Sensor misst zum Beispiel einen Druck von 0 bis 10 bar. Das ist sein Messbereich.

Dafür gibt er einen Strom von 4 bis 20 mA aus. Das ist sein Signalbereich.

Anfang gehört zu Anfang, Ende zu Ende: 4 mA heißt 0 bar, 20 mA heißt 10 bar.

Dazwischen verläuft alles gleichmäßig — wie eine gerade Linie.

Um den Messwert zu finden, bestimmst du zuerst den Anteil: Wie weit ist das Signal vom Anfang zum Ende gekommen?

Bei 4 bis 20 mA musst du dafür erst die 4 mA abziehen. Die Spanne ist 16 mA.

Denselben Anteil nimmst du dann vom Messbereich.

Bei 0 bis 10 V fällt das Abziehen weg: Der Anteil ist Spannung durch 10 V.

Weil 4 bis 20 mA nicht bei 0 anfängt, sieht die SPS einen Leitungsbruch: Dann fließen 0 mA. Rechnet man das um, landet man unter dem Anfang des Messbereichs — so einen Wert meldet der Sensor nie.

Wozu man das braucht

Schritt für Schritt

  1. Lies den Messbereich ab: Anfang und Ende, mit Einheit.
  2. Lies den Signalbereich ab: 4 bis 20 mA oder 0 bis 10 V.
  3. Zieh vom gemessenen Signal den Anfang ab und teil durch die Spanne. Das ist der Anteil.
  4. Nimm denselben Anteil vom Messbereich und zähl den Anfang des Messbereichs dazu.
  5. Prüf das Ergebnis: Liegt es zwischen Anfang und Ende des Messbereichs? Liegt es darunter, stimmt mit dem Signal etwas nicht — etwa ein Leitungsbruch.

Ein durchgerechnetes Beispiel

Aufgabe: Ein Drucksensor misst 0 bis 10 bar und gibt 4 bis 20 mA aus. Die SPS misst 12 mA. Wie groß ist der Druck?

  1. 12 mA − 4 mA = 8 mA.
  2. 8 mA : 16 mA = 0,5 — die Hälfte des Bereichs.
  3. Die Hälfte von 10 bar sind 5 bar.

Ergebnis: 5 bar

Die häufigsten Fehler

4 mA nicht abgezogenBei 4 bis 20 mA beginnt der Bereich bei 4 mA. Wer 12 mA durch 20 mA teilt, kommt auf 60 % statt auf 50 %.
Mit 20 mA statt 16 mA Spanne gerechnetDie Spanne ist Ende minus Anfang: 20 mA − 4 mA = 16 mA.
0 mA für den kleinsten Messwert gehaltenBei 4 bis 20 mA gibt der Sensor auch beim kleinsten Messwert 4 mA aus. 0 mA ist kein Messwert, sondern ein Fehler — etwa ein Leitungsbruch.
Den Zahlenbereich der Baugruppe geratenIn welche Zahlen eine Analogbaugruppe das Signal umwandelt, steht in ihrem Datenblatt. Ohne diese Angabe lässt sich der Rohwert nicht umrechnen.

4 bis 20 mA auf einen Blick

StromAnteil des MessbereichsBei 0 bis 10 bar
0 mA−25 %, unter dem Bereichrechnerisch −2,5 bar: Fehler, etwa Leitungsbruch
4 mA0 %0 bar
8 mA25 %2,5 bar
12 mA50 %5 bar
16 mA75 %7,5 bar
20 mA100 %10 bar

Anteil = (Strom − 4 mA) : 16 mA.

Zum Ansehen

041220 mA 0 bar5 bar10 bar 0 mA: kein Messwert 12 mA → 5 bar

Wörter, die man kennen muss

AnalogsignalEin Signal, das jeden Wert zwischen Anfang und Ende annehmen kann.
MessbereichVon welchem bis zu welchem Wert der Sensor misst, etwa 0 bis 10 bar.
SignalbereichWelchen Strom oder welche Spannung der Sensor dafür ausgibt, etwa 4 bis 20 mA.
SpanneEnde minus Anfang eines Bereichs.
RohwertDie Zahl, in die eine Analogbaugruppe das Signal umwandelt. Welcher Zahlenbereich dazugehört, steht im Datenblatt der Baugruppe.

Das Wichtigste in Kürze

  • Anteil = (Signal − Anfang des Signalbereichs) : Spanne des Signalbereichs.
  • Messwert = Anfang des Messbereichs + Anteil · Spanne des Messbereichs.
  • Bei 4 bis 20 mA ist die Spanne 16 mA.
  • Bei 0 bis 10 V ist der Anteil gleich Spannung : 10 V.
  • Unter 4 mA liegt kein Messwert. So erkennt die SPS einen Leitungsbruch.

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