een groot aantal sensoren die gegevens uit de echte wereld opnemen en omzetten in elektrische signalen zijn analoge sensoren. Traditioneel hebben bedrade sensoren een elektrische stroom veranderd als reactie op omgevingsomstandigheden. Sensoren variëren van bekende voorbeelden zoals fotodiodes en fotomultiplicatoren die stroom produceren bij blootstelling aan elektromagnetische straling, tot dompelbare drukopnemers die worden gebruikt om vloeistofniveaus te meten. Het huidige standaardsignaal dat tegenwoordig wordt gebruikt voor industriële of omgevingssensoren, meestal bekabeld met programmeerbare logische Controllers (PLC ‘ s), is 4-20mA, waarbij 4mA nul procent (0%) van de gemeten waarde vertegenwoordigt en 20mA 100 procent (100%) van de gemeten waarde.
andere stroombereiken zijn historisch gebruikt voor stroomluszenders, maar ze hebben een verhouding van 1:5 in mA, of een 20% bias. Bijvoorbeeld, voor de transistor, 10-50 mA stroomlussen waren gebruikelijk. Een 10mA “live zero” werd gebruikt omdat het de laagste was waarop instrumenten gebaseerd op magnetische versterkers konden werken, en 50 mA werd gebruikt om de 1:5 verhouding te handhaven. (Live nul wordt gemeten als nul input, hoewel het werkelijke signaal 4mA is, niet 0mA. Een dode nul zou 0mA zijn, op welk punt je een open circuit hebt.) Wanneer transistors in breed gebruik kwamen, zouden ze betrouwbaar werken bij een (toen) lage waarde van 4mA, zodat de industrie standaard verschoven naar 4-20mA (handhaving van de 1: 5 mA verhouding). De standaard voor 4-20mA (ISA SP50) werd oorspronkelijk gepubliceerd in 1966.
Stroomsignalen worden vaak gebruikt in sensoren omdat de stroomrespons meestal lineairer is dan de spanningsrespons. De huidige signalen bieden ook typisch een lage impedantie voor sensoren, met het voordeel van betere immuniteit voor lawaai. Een praktische overweging is dat stroomsignalen veel verder kunnen reiken dan spanningssignalen, waardoor robuuste signaaldraadlengtes tot 1.000 meter mogelijk zijn.
voedingsspanningen die worden gebruikt met GELIJKSTROOMLUSSEN van 4-20 mA variëren (9, 12, 24 VDC, enz.) afhankelijk van de toepassing. Echter, de voeding moet op een 10% hoger potentiaal dan de spanningsdaling van de gecombineerde componenten in het circuit (d.w.z., zender, ontvanger, en draad). De meeste 4-20mA lussen gebruiken twee draden, maar er zijn ook drie-en vier-draad configuraties die een positieve voeding scheiden van de uitgang verbinding. De componenten van een 4-20mA lus omvatten 1) een sensor, 2) een zender, 3) een voedingsbron, 4) een circuit/lus (dwz bedrading), en 5) Een ontvanger.
er zijn voors en tegens aan het gebruik van een 4-20mA huidige lus. De voordelen zijn dat de 4-20 mA huidige lus is de dominante industriestandaard, is beter voor lange afstanden, is de eenvoudigste aan te sluiten en configureren, gebruikt minder bedrading dan vergelijkbare systemen, en is zeer eenvoudig op te lossen voor veelvoorkomende problemen zoals gebroken draden. De nadelen van het gebruik van 4-20mA voor een actieve sensorinputlus zijn dat de huidige loops slechts één processignaal kunnen verzenden, dat meerdere loops vereist wanneer er talrijke procesvariabelen zijn die moeten worden verzonden. Bovendien kan het gebruik van meerdere lussen leiden tot problemen met grondlussen als de afzonderlijke lussen Niet geïsoleerd zijn.
een ander voordeel van 4-20mA stroomlussen is veiligheid. Zelfs als de voeding 24 volt is, is schok geen gevaar omdat de stroom laag is (P = VI). Ook is de 4-20mA stroomlus intrinsiek veilig voor gevaarlijke omgevingen die gevaarlijke niveaus van stof of damp kunnen omvatten omdat het lage stroomverbruik geen verbranding veroorzaakt als normale bedrijfs-of foutomstandigheden in het spel zijn.
natuurlijk zal, als het gebruik van draadloze sensoren blijft groeien, de 4-20mA ingangslusafstand van 1.000 meter niet zo indrukwekkend zijn als in de jaren zestig. Echter, de ouderwetse 4-20mA sensor loop is inherent immuun voor hacking via het internet en zal altijd betrouwbaarder voor real-time prestaties dan draadloze sensoren.