Viele Messgeräte können Strom messen und erzeugen. Zur Messung oder Erzeugung von Strom mit einem DAQ-Gerät wird ein Widerstand benötigt. Strom kann dann über einen analogen Eingangsanschluss gemessen bzw. über einen analogen Ausgangsanschluss erzeugt werden. Der Widerstand muss parallel zu diesem Anschluss und der Stromquelle geschaltet werden. Mit dem ohmschen Gesetz kann anhand des Spannungsabfalls am Widerstand der Strom berechnet werden:

I(A) = U(V)/ R(Ω)

Dabei ist I der Strom, U die Spannung und R der Widerstand.

4-bis-20-mA-Schleifen

Dem Standard (4 bis 20 mA) entsprechende Schleifen (Stromschnittstellen) werden häufig in Messsystemen eingesetzt. Die Schleifen verbinden einen dynamischen Bereich mit einem Nullstrom von 4 mA, so dass Unterbrechungen im Stromkreis erkannt werden können. Das Messsystem darf jedoch keine Funken erzeugen. Weitere Vorteile der Schleifen sind eine umfassende Auswahl an kompatibler Hardware, eine lange Reichweite und geringe Kosten. 4-20-mA-Schleifen können vielseitig genutzt werden, z. B. zur digitalen Kommunikation, für Automatisierungsanwendungen oder zum Abfragen von Fernsensoren.

Bei einer 4-20-mA-Stromschleife wird das Sensorsignal in Form eines Stroms übertragen. In der folgenden Abbildung sind Füllstandssensor und Fernsensorelektronik in einem Gerät vereint. Der Sensor wird über ein externes Netzteil (24 V DC) versorgt. Im vorliegenden Fall entspricht der Ausgangsstrom des Sensors dem Füllstand eines Tanks.

Verbinden von Stromschleifen

Das DAQ-Gerät ermittelt den Spannungsabfall am 249-Ω-Widerstand Rp mithilfe des ohmschen Gesetzes.

Da der Strom zwischen 4 und 20 mA liegt und Rp einen Widerstand von 249 Ω hat, liegt U zwischen 0,996 und 4,98 V. Diese Werte fallen in den vom DAQ-Gerät messbaren Bereich. Auch wenn die Gleichung zur Berechnung des Stroms nützlich ist, handelt es sich bei Strom in der Regel um eine physikalische Größe, die gemessen werden soll. In der folgenden Abbildung liegt der Füllstand des Tanks zwischen 0 und 50 cm. 4 mA stellt 0 cm und 20 mA 50 cm dar. L ist der Füllstand des Tanks und I der Strom.

Lineares Verhältnis zwischen Tankfüllstand und Strom

Mithilfe des ohmschen Gesetzes und des Werts 0,249 für Rp kann L über die ermittelte Spannung hergeleitet werden: