Convertir la sortie de votre capteur courant 4-20 mA en lectures physiques

Que vous surveilliez la température d’un entrepôt frigorifique, le niveau d’une cuve ou la pression d’un réseau d’eau, votre capteur parle un seul langage : le 4-20 mA. Cet article vous guide pas à pas pour convertir ce signal électrique en valeur physique compréhensible, et configurer la formule correspondante dans ThingsLog.

Table des matières

• Le standard 4-20 mA : pourquoi ce choix industriel ?
• Comment convertir un signal mA en lecture de mesure
• Exemples pratiques
• Configuration du capteur de niveau dans ThingsLog
• Configuration du capteur de température dans ThingsLog
• Application : chaîne du froid et grande distribution
• Questions fréquentes

Le standard 4-20 mA : pourquoi ce choix industriel ?

La plupart des capteurs de courant analogiques industriels produisent une sortie linéaire de 4 à 20 mA. Ce standard s’est imposé dans l’industrie pour plusieurs raisons pratiques :

• Robustesse sur longues distances — Les capteurs de courant conviennent pour couvrir de longues distances entre le capteur et le logger de données. Ils sont donc très adoptés dans le milieu industriel
• Économie d’installation — Un seul câble à deux fils suffit pour alimenter le capteur ET transporter le signal de mesure (en boucle de courant)
• Immunité au bruit — Moins sensible aux perturbations électriques que les sorties tension
• Détection de panne intégrée — Un signal à 0 mA signale une rupture de câble (différent du signal minimal valide à 4 mA)

Les capteurs de tension électrique sont également très utilisés. En général moins chers, ils ne peuvent pas couvrir de grandes distances, mais conviennent très bien pour des produits intégrés où le capteur est imbriqué dans l’espace du matériel.

Quelques exemples de capteurs analogiques courants : capteurs de pression (jauge ou absolue), capteurs de niveau, de température, d’humidité, de poids et bien d’autres.

Comment convertir un signal mA en lecture de mesure

Ces équations calculent le signal de sortie de courant sur une échelle de 4 à 20 mA, depuis une lecture et une gamme d’entrée de données pour une mesure bien spécifique :

Y = Limite Basse + (Limite Haute – Limite Basse) × (X – 4) / 16

Définitions :

• Y = la lecture de mesure dans l’unité spécifiée (bar, m, °C, etc.)
• X = la sortie de courant du capteur en mA (elle doit être entre 4 et 20 mA)
• Limite Basse = la Limite Basse du capteur (valeur à 4 mA)
• Limite Haute = la Limite Haute du capteur (valeur à 20 mA)

Exemples pratiques

Capteur de niveau (0–4 m), signal de sortie : 5 mA

Y (m) = 0 + (4 – 0) × (5 – 4) / 16 = 0,25 m

Limite Basse = 0 m · Limite Haute = 4 m · X = 5 mA

Capteur de température (-20°C à +100°C), signal de sortie : 10 mA

Y (°C) = -20 + (100 – (-20)) × (10 – 4) / 16 = 25°C

Limite Basse = -20°C · Limite Haute = +100°C · X = 10 mA

Capteur de pression (0–6 bar), signal de sortie : 14 mA

Y (bar) = 0 + (6 – 0) × (14 – 4) / 16 = 6 × 10/16 = 3,75 bar

Configuration du capteur de niveau dans ThingsLog

Avec ThingsLog, vous pouvez configurer une formule de conversion pour des ports d’entrée de capteurs analogiques directement depuis l’interface web.

Pour le capteur de niveau de 0 à 4 m, la formule à entrer est :

Y = (4 – 0) × (X – 4) / 16 = 0,25 × (X – 4)

Dans cette configuration, le logger de données convertira les signaux de courant en mètres et déclenchera une alarme immédiatement si le niveau baisse sous 1 m ou monte au-dessus de 3,5 m.

Configuration du capteur de température dans ThingsLog

Pour les températures entre -20°C et +100°C, la formule pour le capteur de courant est :

Y (°C) = -20 + (100 – (-20)) × (X – 4) / 16 = -20 + 7,5 × (X – 4) = -50 + 7,5 × X

Avec cette configuration, le logger convertira le signal de courant analogique en °C et déclenchera immédiatement une alarme si la température tombe en dessous de 2°C ou au-dessus de 8°C.

Application : chaîne du froid et grande distribution

Ceci correspond notamment dans les faits aux valeurs de la chaîne du froid pour les fruits et légumes dans la grande distribution et ses fournisseurs.

La surveillance de la température de la chaîne du froid est l’une des applications les plus répandues des capteurs 4-20 mA connectés à ThingsLog. Voici pourquoi :

• Réglementation stricte — Le règlement UE 37/2005 impose la surveillance des températures dans les entrepôts de produits congelés. La réglementation CE 853/2004 impose des exigences similaires pour les produits alimentaires frais
• Alertes préventives — Une alerte à +4°C dans un entrepôt normalement à +2°C permet d’intervenir avant que les produits soient compromis
• Traçabilité documentée — La plateforme ThingsLog archive toutes les lectures de température avec horodatage, fournissant la documentation nécessaire pour les audits de conformité
• Multi-points — Plusieurs chambres froides peuvent être surveillées simultanément, avec des seuils d’alerte personnalisés par zone (légumes, produits laitiers, surgelés)

Applications industrielles au-delà de la chaîne du froid

Si la chaîne du froid est l’application la plus courante pour la surveillance de température via 4-20 mA, les loggers ThingsLog sont déployés dans de nombreux autres contextes industriels :

• Industrie pharmaceutique — Surveillance des températures de stockage des médicaments et vaccins, avec traçabilité réglementaire conforme aux exigences GMP (Good Manufacturing Practices)
• Data centers — Monitoring de la température des salles serveurs et des systèmes de refroidissement (CRAC, chillers)
• Industrie chimique — Contrôle de pression dans les réacteurs et les lignes de transfert de fluides
• Agriculture et serres — Surveillance de l’humidité du sol, de la température ambiante et du pH des solutions nutritives
• Élevage — Mesure de la pression dans les réseaux d’abreuvement et du niveau des citernes d’eau

Dans tous ces cas, la logique de conversion 4-20 mA est identique. Seules changent la plage du capteur et les seuils d’alerte définis dans ThingsLog.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre un capteur “2 fils” et “3 fils” en 4-20 mA ?

Un capteur 2 fils (ou “boucle de courant”) utilise le même câble pour l’alimentation et le signal de mesure. Le logger fournit la tension d’alimentation (généralement 12-24V DC), et le capteur module le courant dans cette boucle entre 4 et 20 mA selon la mesure. Un capteur 3 fils dispose d’un câble d’alimentation séparé. Les loggers ThingsLog supportent les deux configurations.

Peut-on connecter un capteur 4-20 mA à batterie (sans alimentation externe) ?

Oui, pour les capteurs 2 fils : le logger ThingsLog fournit la tension de boucle nécessaire au capteur depuis sa propre batterie. Cette configuration “tout batterie” est idéale pour les sites sans accès à l’électricité — la durée de vie de la batterie du logger sera réduite par l’alimentation du capteur, mais reste généralement de 1 à 3 ans selon la fréquence de mesure.

Comment vérifier que la formule de conversion est correctement configurée dans ThingsLog ?

Après configuration, simulez mentalement la valeur attendue pour une mesure connue. Par exemple, si votre capteur de température est à 20°C, calculez le signal mA attendu (pour -20 à +100°C : X = 4 + (20+20)/(100+20) × 16 = 4 + 5,33 = 9,33 mA). Vérifiez que la valeur affichée sur la plateforme ThingsLog correspond. Si ce n’est pas le cas, vérifiez les bornes de la formule dans l’interface.

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