velké množství senzorů, které přijímají a převádějí data z reálného světa do elektrických signálů, jsou analogové senzory, a pokud jsou uvedeny jako digitální senzory, je to proto, že mají integrované analogově-digitální převodníky. Kabelové senzory tradičně změnily elektrický proud v reakci na podmínky prostředí. Senzory sahají od známých příkladů, jako jsou fotodiody a fotonásobiče, které produkují proud při vystavení elektromagnetickému záření, ponorným tlakovým měničům, které se používají k měření hladiny tekutin. Standardní proudový signál, který se dnes používá pro průmyslové nebo environmentální senzory, obvykle zapojený do programovatelných logických regulátorů (PLC), je 4-20mA, přičemž 4mA představuje nula procent (0%) naměřené hodnoty a 20mA představuje 100 procent (100%) naměřené hodnoty.
jiné rozsahy proudu byly historicky používány pro vysílače proudové smyčky, ale mají společný poměr 1: 5 V mA nebo 20% zkreslení. Například před tranzistorem byly běžné proudové smyčky 10-50 mA. Byla použita 10mA „živá nula“, protože byla nejnižší, při které mohly fungovat nástroje založené na magnetických zesilovačích, a 50 mA bylo použito k udržení poměru 1: 5. (Živá nula se měří jako nulový vstup, i když skutečný signál je 4mA, ne 0mA. Mrtvá nula by byla 0mA, v tom okamžiku máte otevřený obvod.) Když se tranzistory dostaly do širokého použití, spolehlivě pracovaly při (tehdy) nízké hodnotě 4mA, takže se průmyslový standard posunul na 4 – 20mA (při zachování poměru 1:5 mA). Standard pro 4-20mA (ISA SP50) byl původně publikován v roce 1966.
proudové signály se často používají v senzorech, protože proudová odezva je obvykle lineárnější než napěťová odezva. Proudové signály také obvykle poskytují nízkou impedanci pro senzory, s výhodou lepší odolnosti vůči šumu. Jedním z praktických úvah je, že proudové signály se mohou rozšířit mnohem dále než napěťové signály, což umožňuje robustní délky signálních vodičů až 1 000 metrů.
napájecí napětí používané se 4-20 mA DC smyčkami se liší (9, 12, 24 VDC atd.)v závislosti na aplikaci. Napájecí zdroj však musí mít o 10% vyšší potenciál než úbytek napětí kombinovaných součástí v obvodu (tj. Většina 4-20mA smyček používá dva vodiče, ale existují také tři – a čtyřvodičové konfigurace, které oddělují kladný zdroj od výstupního připojení. Komponenty 4-20mA smyčky zahrnují 1) senzor, 2) vysílač, 3) zdroj energie, 4) obvod/smyčka (tj.
použití proudové smyčky 4-20mA má své výhody a nevýhody. Výhody jsou, že proudová smyčka 4-20 mA je dominantním průmyslovým standardem, je lepší pro dlouhé vzdálenosti, je nejjednodušší připojit a konfigurovat, používá méně kabeláže než podobné systémy a je velmi snadné řešit běžné problémy, jako jsou rozbité dráty. Nevýhody použití 4-20mA pro aktivní vstupní smyčku senzoru spočívají v tom, že proudové smyčky mohou přenášet pouze jeden procesní signál, který vyžaduje více smyček, pokud existuje mnoho procesních proměnných, které je třeba přenášet. Kromě toho může použití více smyček vést k problémům se zemními smyčkami, pokud jednotlivé smyčky nejsou izolovány.
další výhodou 4-20mA proudových smyček je bezpečnost. I když je napájení 24 voltů, šok není nebezpečí, protože proud je nízký (P=VI). Také proudová smyčka 4-20mA je jiskrově bezpečná pro nebezpečné oblasti, které mohou zahrnovat nebezpečné úrovně prachu nebo par, protože nízká spotřeba energie nezpůsobuje spalování, pokud jsou ve hře normální provozní nebo poruchové podmínky.
samozřejmě, pokud používání bezdrátových senzorů stále roste, vzdálenost vstupní smyčky 4-20mA 1 000 metrů nebude tak působivá jako v šedesátých letech. Staromódní smyčka senzoru 4-20mA je však neodmyslitelně imunní vůči hackování přes internet a bude vždy spolehlivější pro výkon v reálném čase než bezdrátové senzory.