Analog 신호로 4-20 mA를 사용하는 이유

가장 큰 이유는 전압은 감지된 곳으로 부터 멀리 보내면 선로의 저항으로 인해 최종단의 전압이 변하게 됩니다.
센서가 감지한 신호의 출력전압이 1V 라고 할 때 이것을 500m 거리에 보낸다고 할 때 500 메타의 장치에서 이 신호를 측정하면 1v 가 되어야 하는데 선로의 저항으로 전압의 손실이 발생하여 1v 보다 적게 됩니다. 그래서 전류를 사용하구요..
전류는 선로의 저항과 상관없이 직렬이기 때문에 전류는 센서의 출력과 종단지점과 같게 됩니다. 루프가 형성되니까요...
그래서 센서의 출력이 12mA 라고 할때 이것을 받는 장치에서도 읽으면 12mA 가 됩니다.
문제는 받는 측에선 전류를 전압으로 바꿔야 신호처리가 용이하므로 종단저항이라고 하는 저항을 답니다.
그리고 이 양단의 전압을 이용하여 처리를 하면 용이하지요..  그래서 주로 사용하는 종단저항이 250 옴입니다.
따라서 센서의 출력이 10mA 가 나오면 종단측에는 10mA * 250 = 2.5V 가 얻어집니다.
대다수의 회로에선 5V 를 많이 사용하므로 센서의 최대출력전류가 나오더라도
5V 를 넘지 않게 하는것이 여러가지 표준적인 측면때문에 편합니다.
그래서 5V/250 = 20mA 가 나온것입니다.
그럼 센서가 연결이 되지 않으면 0mA 가 나오겠지요..
문제는 센서가 연결이 되어 있는 상황에서 센서가 고장나도 0mA,
연결이 안되어도 0mA 가 나오면 종단측에서는 항시 0V 가 감지됩니다.
이렇게 되면 문제가 무엇인지,정상인지 오리무중이 됩니다.
그래서 최하 1V 가 정상적인 경우 감지되게 만들자는 취지에서 1V/250 = 4mA 가 된 것입니다.
결국 종단측에서 1V 가 감지되면 센서는 이상무,,,
0V 가 감지되면 센서이상..
센서의 출력전류는 250 옴 양단에 걸리면서 1V~5V 사이에 놓이게 됩니다.
이것 읽어서 요리하면 정확한 측정이 되지요.

(퍼온글을 다시 퍼온것이라 출처는 불명합니다)

+첨언(2021/12/19)

 : loop power로 계기를 구동할 경우 전류가 최소값일때도 계기가 동작을 해야하므로, 최소 4mA를 유지하도록 한다. (3mA 이상에서 동작하는 계기가 많았다고 하니 마진을 고려하여 4mA로 정한것도 그 이유중의 하나임)