un număr mare de senzori care preiau și traduc date din lumea reală în semnale electrice sunt senzori analogici și, dacă sunt enumerați ca senzori digitali, este pentru că au convertoare analog-digitale integrate. În mod tradițional, senzorii cu fir au modificat un curent electric ca răspuns la condițiile de mediu. Senzorii variază de la exemple familiare, cum ar fi fotodiodele și fotomultiplicatoarele care produc curent atunci când sunt expuse la radiații electromagnetice, până la traductoare de presiune submersibile care sunt utilizate pentru măsurarea nivelurilor de fluid. Semnalul curent standard utilizat astăzi pentru senzori industriali sau de mediu, de obicei cablat la Controlere logice programabile (PLC) este de 4-20mA, 4mA reprezentând zero la sută (0%) din valoarea măsurată și 20MA reprezentând 100 la sută (100%) din valoarea măsurată.
alte intervale de curent au fost utilizate istoric pentru emițătoarele cu buclă de curent, dar au în comun un raport de 1:5 în mA sau o prejudecată de 20%. De exemplu, înainte de tranzistor, buclele de curent de 10-50 mA erau comune. A fost folosit un „zero viu” de 10ma, deoarece a fost cel mai mic la care ar putea funcționa instrumentele bazate pe amplificatoare magnetice, iar 50 mA a fost utilizat pentru a menține raportul 1:5. (Zero Live este măsurată ca intrare zero, chiar dacă semnalul real este 4mA, nu 0mA. Un zero mort ar fi 0mA, moment în care aveți un circuit deschis.) Când tranzistoarele au intrat în uz pe scară largă, acestea ar funcționa în mod fiabil la o valoare (atunci) scăzută de 4mA, astfel încât standardul industriei s – a mutat la 4-20mA (menținând raportul 1:5 mA). Standardul pentru 4-20mA (ISA SP50) a fost publicat inițial în 1966.
semnalele de curent sunt adesea utilizate în senzori, deoarece răspunsul curent este de obicei mai liniar decât răspunsul la tensiune. Semnalele actuale oferă, de asemenea, o impedanță scăzută pentru senzori, cu beneficiul unei imunități mai bune la zgomot. O considerație practică este că semnalele curente se pot extinde mult mai mult decât semnalele de tensiune, permițând lungimi robuste ale firului de semnal de până la 1.000 de metri.
tensiunile de alimentare utilizate cu bucle dc de 4-20 mA variază (9, 12, 24 VDC etc.) în funcție de aplicație. Cu toate acestea, sursa de alimentare trebuie să aibă un potențial cu 10% mai mare decât căderea de tensiune a componentelor combinate din circuit (adică emițător, receptor și fir). Cele mai multe bucle de 4-20mA utilizează două fire, dar există și configurații cu trei și patru fire care separă o sursă pozitivă de conexiunea de ieșire. Componentele unei bucle de 4-20mA includ 1) un senzor, 2) un transmițător, 3) o sursă de alimentare, 4) Un circuit/buclă (adică cablare) și 5) un receptor.
există argumente pro și contra pentru a utiliza o buclă de curent 4-20mA. Avantajele sunt că bucla de curent de 4-20 mA este standardul dominant al industriei, este mai bună pentru distanțe lungi, este cea mai simplă de conectat și configurat, folosește mai puține cabluri decât sistemele similare și este foarte ușor de depanat pentru probleme comune, cum ar fi firele rupte. Dezavantajele utilizării 4-20mA pentru o buclă de intrare activă a senzorului sunt că buclele curente pot transmite un singur semnal de proces, care necesită mai multe bucle atunci când există numeroase variabile de proces care trebuie transmise. Mai mult, utilizarea mai multor bucle poate duce la probleme de bucle la sol dacă buclele individuale nu sunt izolate.
un alt avantaj al buclelor de curent 4-20mA este siguranța. Chiar dacă sursa de alimentare este de 24 volți, șocul nu este un pericol, deoarece curentul este scăzut (P=VI). De asemenea, bucla de curent 4-20mA este intrinsec sigură pentru zonele periculoase care pot include niveluri periculoase de praf sau vapori, deoarece consumul redus de energie nu provoacă combustie dacă sunt în joc condiții normale de funcționare sau de defecțiune.
desigur, dacă utilizarea senzorilor wireless continuă să crească, distanța de buclă de intrare de 4-20mA de 1.000 de metri nu va fi la fel de impresionantă ca în anii 1960. Cu toate acestea, bucla de senzori 4-20mA de modă veche este inerent imună la hacking prin internet și va fi întotdeauna mai fiabilă pentru performanțe în timp real decât senzorii wireless.