et stort antal sensorer, der optager og oversætter data fra den virkelige verden til elektriske signaler, er analoge sensorer, og hvis de er opført som digitale sensorer, skyldes det, at de har integrerede analoge til digitale konvertere. Traditionelt har kablede sensorer ændret en elektrisk strøm som reaktion på miljøforhold. Sensorer spænder fra velkendte eksempler som fotodioder og fotomultiplikatorer, der producerer strøm, når de udsættes for elektromagnetisk stråling, til nedsænkelige tryktransducere, der bruges til at måle væskeniveauer. Det standardstrømsignal, der bruges i dag til industrielle eller miljømæssige sensorer, typisk kablet til programmerbare logiske controllere (PLC ‘ ER) er 4-20ma, hvor 4ma repræsenterer nul procent (0%) af den målte værdi og 20ma repræsenterer 100 procent (100%) af den målte værdi.
andre strømområder er historisk blevet brugt til strømsløjfesendere, men de har til fælles et forhold på 1:5 i mA eller en 20% bias. For eksempel før transistoren var 10-50 ma aktuelle sløjfer almindelige. En 10ma” levende nul ” blev brugt, da det var det laveste, hvor instrumenter baseret på magnetiske forstærkere kunne fungere, og 50 mA blev brugt til at opretholde forholdet 1:5. (Levende nul måles som nulindgang, selvom det faktiske signal er 4ma, ikke 0MA. Et dødt nul ville være 0mA, på hvilket tidspunkt du har et åbent kredsløb.) Når transistorer kom i bred anvendelse, ville de pålideligt fungere med en (dengang) lav værdi på 4ma, så industristandarden skiftede til 4 – 20ma (opretholdelse af forholdet 1:5 mA). Standarden for 4-20mA (ISA SP50) blev oprindeligt offentliggjort i 1966.
Strømsignaler bruges ofte i sensorer, fordi den aktuelle respons normalt er mere lineær end spændingsresponsen. Aktuelle signaler giver typisk også en lav impedans for sensorer med fordel for bedre immunitet over for støj. En praktisk overvejelse er, at strømsignaler kan strække sig meget længere end spændingssignaler, hvilket tillader robuste signalledningslængder på op til 1.000 meter.
strømforsyningsspændinger, der bruges med 4-20 mA DC-sløjfer, varierer (9, 12, 24 VDC osv.) afhængigt af ansøgningen. Strømforsyningen skal dog have et 10% højere potentiale end spændingsfaldet for de kombinerede komponenter i kredsløbet (dvs.sender, modtager og ledning). De fleste 4 – 20ma sløjfer bruger to ledninger, men der er også tre-og fire-ledningskonfigurationer, der adskiller en positiv forsyning fra udgangsforbindelsen. Komponenterne i en 4-20ma loop omfatter 1) en sensor, 2) en sender, 3) en strømkilde, 4) et kredsløb/loop (dvs.ledninger) og 5) en modtager.
der er fordele og ulemper ved at bruge en 4-20ma strømsløjfe. Fordelene er, at 4-20 mA strømsløjfen er den dominerende industristandard, er bedre i lange afstande, er den enkleste at forbinde og konfigurere, bruger mindre ledninger end lignende systemer og er meget let at fejlfinde for almindelige problemer som ødelagte ledninger. Ulemperne ved at bruge 4-20ma til en aktiv sensorindgangssløjfe er, at aktuelle sløjfer kun kan transmittere et processignal, hvilket kræver flere sløjfer, når der er adskillige procesvariabler, der skal transmitteres. Desuden kan brug af flere sløjfer føre til problemer med jordsløjfer, hvis de enkelte sløjfer ikke er isoleret.
en anden fordel ved 4-20ma nuværende sløjfer er sikkerhed. Selvom strømforsyningen er 24 volt, er stød ikke en fare, da strømmen er lav (P=VI). 4-20ma strømsløjfen er også iboende sikker for farlige områder, der kan omfatte farlige niveauer af støv eller damp, fordi det lave strømforbrug ikke forårsager forbrænding, hvis normale drifts-eller fejlforhold er i spil.
selvfølgelig, hvis brugen af trådløse sensorer fortsætter med at vokse, vil 4-20ma indgangssløjfeafstanden på 1.000 meter ikke være så imponerende som den var i 1960 ‘ erne. Den gammeldags 4-20ma sensorsløjfe er imidlertid iboende immun mod hacking via Internettet og vil altid være mere pålidelig til ydeevne i realtid end trådløse sensorer.