현실 세계의 데이터를 전기 신호로 받아 변환하는 많은 센서는 아날로그 센서이며,디지털 센서로 나열되는 경우 아날로그-디지털 변환기가 통합되어 있기 때문입니다. 전통적으로 유선 센서는 환경 조건에 대한 응답으로 전류를 변경했습니다. 센서는 전자기 방사선에 노출되었을 때 전류를 생성하는 포토 다이오드 및 포토 멀티플라이어와 같은 친숙한 예부터 유체 레벨을 측정하는 데 사용되는 수중 압력 트랜스 듀서에 이르기까지 다양합니다. 현재 산업용 또는 환경 센서에 사용되는 표준 전류 신호는 일반적으로 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러에 연결되며,4-20 밀리암페어는 측정 값의 0%,20 밀리암페어는 측정 값의 100%(100%)를 나타냅니다.
다른 전류 범위는 역사적으로 전류 루프 송신기에 사용되었지만 공통적으로 1:5 의 비율 또는 20%바이어스. 예를 들어,트랜지스터 전에 10-50 밀리암페어 전류 루프가 일반적이었습니다. 10 밀리암페어”라이브 제로”는 자기 증폭기를 기반으로 한 계측기가 작동 할 수있는 가장 낮았 기 때문에 사용되었으며 50 밀리암페어는 1:5 비율을 유지하는 데 사용되었습니다. (라이브 제로 측정 제로 입력 비록 실제 신호 4 밀리암페어,않습니다 0 밀리암페어. 죽은 0 은 0 이 될 것입니다.이 시점에서 개방 회로가 있습니다. 따라서 업계 표준은 4–20 밀리암페어(1:5 밀리암페어 비율 유지)로 이동했습니다. 이 표준은 1966 년에 처음 출판되었습니다.
전류 신호는 전류 응답이 일반적으로 전압 응답보다 선형이기 때문에 센서에 자주 사용됩니다. 전류 신호는 또한 일반적으로 센서에 대한 낮은 임피던스를 제공하며 노이즈에 대한 더 나은 내성을 제공합니다. 한 가지 실용적인 고려 사항은 전류 신호가 전압 신호보다 훨씬 더 확장되어 최대 1,000 미터의 견고한 신호 와이어 길이를 허용한다는 것입니다.
4-20 밀리암페어 직류 루프와 함께 사용되는 전원 공급 장치 전압은 다양합니다.)응용 프로그램에 따라. 그러나 전원 공급 장치는 회로에서 결합 된 구성 요소(즉,송신기,수신기 및 와이어)의 전압 강하보다 10%더 높은 전위에 있어야합니다. 대부분의 4-20 루프는 두 개의 와이어를 사용하지만 출력 연결에서 양의 공급을 분리하는 3 선 및 4 선 구성이 있습니다. 1)센서,2)송신기,3)전원,4)회로/루프(즉,배선)및 5)수신기가 포함됩니다.
4-20 밀리암페어 전류 루프를 사용하는 장단점이 있습니다. 장점은 4-20 밀리암페어 전류 루프가 지배적 인 업계 표준이며,장거리에 더 좋으며,연결 및 구성이 가장 간단하고 유사한 시스템보다 배선이 적으며,끊어진 전선과 같은 일반적인 문제에 대해 매우 쉽게 해결할 수 있다는 것입니다. 현재 루프는 하나의 프로세스 신호만 전송할 수 있기 때문에 전송해야 하는 수많은 프로세스 변수가 있을 때 여러 개의 루프가 필요합니다. 또한 여러 루프를 사용하면 개별 루프가 분리되지 않으면 접지 루프 문제가 발생할 수 있습니다.
4-20 밀리암페어 전류 루프의 또 다른 장점은 안전성입니다. 전원 공급 장치가 24 볼트인 경우에도 전류가 낮기 때문에 충격은 위험하지 않습니다. 또한,4-20 밀리암페어 전류 루프는 정상적인 작동 또는 고장 조건이 작동 중일 경우 낮은 전력 소비로 인해 연소가 발생하지 않기 때문에 위험한 수준의 먼지 또는 증기가 포함될 수 있는 위험 지역에 본질적으로 안전합니다.
물론,무선 센서의 사용이 계속 증가한다면,1,000 미터의 4-20 밀리암페어 입력 루프 거리는 1960 년대만큼 인상적이지 않을 것이다. 그러나,구식 4-20 밀리암페어 센서 루프는 인터넷을 통해 해킹에 본질적으로 면역 항상 무선 센서보다 실시간 성능에 대한 더 신뢰할 수있을 것입니다.