számos olyan érzékelő, amely a valós világból származó adatokat veszi fel és fordítja le elektromos jelekké, analóg érzékelők, és ha digitális érzékelőként szerepelnek, az azért van, mert integrált analóg-digitális átalakítókkal rendelkeznek. Hagyományosan a vezetékes érzékelők megváltoztatták az elektromos áramot a környezeti feltételekre reagálva. Az érzékelők az ismert példáktól, például a fotodiódáktól és a fotomultiplikátoroktól, amelyek elektromágneses sugárzásnak kitett áramot termelnek, a víz alatti nyomásátalakítókig, amelyeket a folyadékszint mérésére használnak. Az ipari vagy környezeti érzékelőknél ma használt szabványos áramjel, amelyet általában programozható logikai vezérlőkhöz (PLC-khez) vezetnek, 4-20mA, a 4mA a mért érték nulla százalékát (0%), a 20mA pedig a mért érték 100 százalékát (100%) képviseli.
más áramtartományokat történelmileg használtak az áramhurok-adókhoz, de közös arányuk 1:5 mA-ban, vagy 20% – os torzítás. Például a tranzisztor előtt 10-50 mA áramhurok volt gyakori. A 10mA” live zero ” – t használták, mivel ez volt a legalacsonyabb, amelyen a mágneses erősítőkön alapuló műszerek működhettek, és 50 mA-t használtak az 1:5 Arány fenntartásához. (Az élő nullát nulla bemenetként mérjük, annak ellenére, hogy a tényleges jel 4mA, nem 0mA. A halott nulla 0MA lenne,ekkor nyitott áramkör van.) Amikor a tranzisztorok széles körben használatba kerültek, megbízhatóan működtek (akkor) alacsony 4mA értéken, így az ipari szabvány 4 – 20mA-ra változott (az 1:5 mA arány fenntartása). A 4-20mA szabványt (ISA SP50) eredetileg 1966-ban tették közzé.
az áramjeleket gyakran használják az érzékelőkben, mert az áramválasz általában lineárisabb, mint a feszültségválasz. Az áramjelek általában alacsony impedanciát biztosítanak az érzékelők számára is, a zajjal szembeni jobb immunitás előnyével. Az egyik gyakorlati szempont az, hogy az áramjelek sokkal tovább terjedhetnek, mint a feszültségjelek, lehetővé téve a robusztus jelvezeték hosszát akár 1000 méterig.
a 4-20 mA DC hurkokkal használt tápfeszültség változó (9, 12, 24 VDC stb.) az alkalmazástól függően. A tápegységnek azonban 10% – kal nagyobb potenciállal kell rendelkeznie, mint az áramkörben lévő kombinált alkatrészek (azaz az adó, a Vevő és a vezeték) feszültségesése. A legtöbb 4 – 20mA hurok két vezetéket használ, de vannak olyan három-és négyvezetékes konfigurációk is, amelyek elválasztják a pozitív tápellátást a kimeneti csatlakozástól. A 4-20mA hurok komponensei közé tartozik 1) egy érzékelő, 2) egy adó, 3) egy áramforrás, 4) egy áramkör/hurok (azaz kábelezés) és 5) egy vevő.
vannak előnyei és hátrányai a 4-20mA áramhurok használatának. A profik az, hogy a 4-20 mA-es áramhurok a domináns ipari szabvány, jobb nagy távolságokra, a legegyszerűbb csatlakoztatni és konfigurálni, kevesebb vezetéket használ, mint a hasonló rendszerek, és nagyon könnyű elhárítani az olyan gyakori problémákat, mint a törött vezetékek. A 4 – 20mA használatának hátrányai az aktív érzékelő bemeneti hurokhoz az, hogy az áramhurkok csak egy folyamatjelet tudnak továbbítani, amelyhez több hurok szükséges, ha számos folyamatváltozót kell továbbítani. Ezenkívül több hurok használata földhurok-problémákhoz vezethet, ha az egyes hurkok nincsenek elkülönítve.
a 4-20mA áramhurok másik előnye a biztonság. Még akkor is, ha az áramellátás 24 volt, a sokk nem jelent veszélyt, mivel az áram alacsony (P=VI). Ezenkívül a 4-20 mA áramhurok gyújtószikramentesen biztonságos olyan veszélyes területeken, amelyek veszélyes por-vagy gőzszintet tartalmazhatnak, mivel az alacsony energiafogyasztás nem okoz égést, ha normál működési vagy hibajelenségek vannak játékban.
természetesen, ha a vezeték nélküli érzékelők használata tovább növekszik, a 4-20 mA bemeneti hurok 1000 méteres távolsága nem lesz olyan lenyűgöző, mint az 1960-as években. Azonban a régimódi 4-20mA érzékelő hurok természeténél fogva immunis az interneten keresztüli hackelésre, és mindig megbízhatóbb lesz a valós idejű teljesítmény szempontjából, mint a vezeték nélküli érzékelők.