圧力センサ、流量計、温度計など、産業用計測・制御の現場で最も多く使われているアナログ信号が4–20mA信号です。
電圧信号よりも信頼性が高く、長距離配線に強いことから、今なお標準規格として採用されています。
この記事では、4–20mA信号の意味、なぜ4mA始まりなのか、0–10V信号との違い、配線・トラブル時の注意点をわかりやすく解説します。
4–20mA信号とは？
4–20mA信号とは、
計測値を電流値（4〜20mA）として連続的に表現するアナログ信号
です。
- 4mA：最小値（0％）
- 20mA：最大値（100％）
なぜ「4mA」から始まるのか？
0–20mAではなく4–20mAが採用される理由は明確です。
- 断線検知が可能（0mA＝異常）
- センサ内部回路の電源確保
- ノイズとの判別が容易
4mAはライブゼロと呼ばれます。
4–20mA信号のメリット
- 長距離配線に強い
- ノイズの影響を受けにくい
- 断線検知が容易
- 国際的な標準規格
電圧信号（0–10V）との違い
| 項目 | 4–20mA | 0–10V |
|---|---|---|
| ノイズ耐性 | 強い | 弱い |
| 配線距離 | 長距離可 | 短距離向き |
| 断線検知 | 可能 | 困難 |
| 配線抵抗影響 | 小 | 大 |
2線式・3線式・4線式の違い
2線式
- 信号線＝電源線
- 配線が簡単
3線式
- 電源＋信号分離
- 安定性向上
4線式
- 電源完全独立
- 高精度用途
PLC・制御盤での受信方法
- 電流入力モジュール使用
- 250Ωシャント抵抗で1–5V変換
- 極性・レンジ設定に注意
よくあるトラブル
- 0mA表示（断線・極性逆）
- 最大値張り付き（短絡）
- ノイズによる揺らぎ
- 電源容量不足
ノイズ対策のポイント
- ツイストペア使用
- シールド配線
- アース一点接地
- インバータ配線と分離
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まとめ
4–20mA信号は、産業用制御で最も信頼されているアナログ信号規格です。
- 断線検知が可能
- ノイズに強い
- 長距離配線に適する
正しく理解すれば、計測・制御トラブルを大幅に減らせます。
