suuri määrä antureita, jotka ottavat vastaan ja kääntävät reaalimaailman dataa sähköisiksi signaaleiksi, ovat analogisia antureita, ja jos ne on lueteltu digitaalisiksi antureiksi, se johtuu siitä, että niihin on integroitu analogisesta digitaaliseen muuntimet. Perinteisesti Langalliset anturit ovat muuttaneet sähkövirtaa vastauksena ympäristöolosuhteisiin. Anturit vaihtelevat tutuista esimerkeistä, kuten fotodiodeista ja fotomonipistimistä, jotka tuottavat virtaa altistuessaan sähkömagneettiselle säteilylle, vedenalaisiin paineantureihin, joita käytetään nestetasojen mittaamiseen. Teollisuus-tai ympäristöantureissa, jotka on yleensä kytketty ohjelmoitaviin Logiikkaohjaimiin (PLCs), käytetään nykyään standardivirtasignaalia, joka on 4-20mA, 4mA: n ollessa nolla prosenttia (0%) mitatusta arvosta ja 20mA: n edustaessa 100 prosenttia (100%) mitatusta arvosta.
Virtasilmukkalähettimille on perinteisesti käytetty muitakin virtasuuntia, mutta niillä on yhteistä suhde 1:5 mA: ssa eli 20%: n vinouma. Esimerkiksi ennen transistoria 10-50 mA: n virtasilmukat olivat yleisiä. 10mA ”live zero” oli alin, jolla magneettivahvistimiin perustuvat instrumentit pystyivät toimimaan, ja 50 mA:ta käytettiin 1: 5-suhteen ylläpitämiseen. (Live zero mitataan nollatulona, vaikka todellinen signaali on 4mA, ei 0mA. Kuollut nolla olisi 0mA, jolloin sinulla on avoin piiri.) Kun transistorit tulivat laajaan käyttöön, ne toimivat luotettavasti (silloin) alhaisella 4mA:n arvolla, joten alan standardi siirtyi 4 – 20mA: han (säilyttäen 1: 5 mA: n suhteen). Standardi 4 – 20mA (ISA SP50) julkaistiin alun perin vuonna 1966.
virtasignaaleja käytetään usein antureissa, koska virran vaste on yleensä jännitevastetta lineaarisempi. Virtasignaalit tarjoavat myös tyypillisesti matalan impedanssin antureille, mikä parantaa melunsietokykyä. Yksi käytännön näkökohta on, että nykyiset signaalit voivat ulottua paljon pidemmälle kuin jännitesignaalit, jolloin kestävä signaali Lanka pituudet jopa 1000 metriä.
4-20 mA: n TASAVIRTASILMUKOILLA käytettävät tehonsyöttöjännitteet vaihtelevat (9, 12, 24 VDC jne.) sovelluksesta riippuen. Virtalähteen on kuitenkin oltava 10% suurempi potentiaali kuin piirin yhdistettyjen komponenttien jännitehäviö (eli lähetin, vastaanotin ja lanka). Useimmissa 4 – 20mA-silmukoissa käytetään kahta johtoa, mutta on myös kolme-ja nelilankaisia kokoonpanoja, jotka erottavat positiivisen syötön ulostuloliitännästä. 4-20mA-silmukan komponentit sisältävät 1) anturin, 2) lähettimen, 3) virtalähteen, 4) piirin/silmukan (eli johdotuksen) ja 5) vastaanottimen.
4-20mA virtasilmukan käytössä on hyviä ja huonoja puolia. Plussat ovat, että 4-20 mA virtasilmukka on hallitseva alan standardi, on parempi pitkillä etäisyyksillä, on yksinkertaisin liittää ja määrittää, käyttää vähemmän johdotusta kuin vastaavat järjestelmät ja on erittäin helppo vianmääritys yleisiin ongelmiin, kuten rikkoutuneisiin johtoihin. Haittapuolena 4-20mA: n käyttämisessä aktiiviseen anturitulosilmukkaan on, että virtasilmukat voivat lähettää vain yhden prosessisignaalin, mikä vaatii useita silmukoita, kun on olemassa lukuisia prosessimuuttujia, jotka on lähetettävä. Lisäksi useiden silmukoiden käyttäminen voi johtaa ground loops-ongelmiin, jos yksittäisiä silmukoita ei ole eristetty.
4-20mA-virtasilmukoiden toinen etu on turvallisuus. Vaikka virransyöttö olisi 24 volttia, iskusta ei ole vaaraa, koska virta on alhainen (P=VI). Myös 4-20mA-virtasilmukka on luonnostaan turvallinen vaarallisille alueille, jotka voivat sisältää vaarallisia pölyn tai höyryn määriä, koska alhainen virrankulutus ei aiheuta palamista, jos normaalit toiminta-tai vikaolosuhteet ovat pelissä.
tietenkin, jos langattomien antureiden käyttö jatkaa kasvuaan, 4-20ma: n tulosilmukan etäisyys 1 000 metriin ei ole yhtä vaikuttava kuin 1960-luvulla. Kuitenkin vanhanaikainen 4-20mA-sensorilenkki on luonnostaan immuuni Internetin kautta tapahtuvalle hakkeroinnille ja on aina luotettavampi reaaliaikaiseen suorituskykyyn kuin langattomat anturit.