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4–20mA 신호 기초와 고장 찾기 — 2선식·4선식·라이브 제로·단선 판정

왜 0 이 아니라 4 mA 에서 시작하는지, 2선식과 4선식 배선 차이, 환산식, NAMUR NE 43 고장 신호(3.6 mA·21 mA)로 단선과 센서 고장을 가려내는 순서.

4–20mA 는 압력·유량·온도 전송기가 측정값을 전류로 보내는 방식입니다. 직렬 회로의 전류는 어디서나 같아서, 선이 길어 저항이 생겨도 전원 전압이 충분한 한 받는 쪽의 값이 바뀌지 않습니다. 하한 4 mA 가 0 %, 상한 20 mA 가 100 % 입니다.

라이브 제로: 왜 4 mA 부터인가

0 % 에서도 4 mA 가 흐르므로 «측정값 0» 과 «전류 없음(단선·전원 꺼짐)» 이 구분됩니다. 0–20mA 신호는 0 % 가 0 mA 라 이 둘을 가르지 못합니다. 또 0 % 에서도 전류가 흐르기 때문에 2선식 전송기는 신호를 보내는 두 선에서 자기 동작 전력까지 얻을 수 있습니다.

환산식

값 = 하한 + (전류 − 4) ÷ 16 × (상한 − 하한)
전류%0~10 bar 전송기250 Ω 양단 전압
4 mA00 bar1 V
8 mA252.5 bar2 V
12 mA505 bar3 V
16 mA757.5 bar4 V
20 mA10010 bar5 V

전압 입력만 있는 장비에는 250 Ω 저항을 달아 4–20mA 를 1–5 V 로 받습니다(옴의 법칙). PLC 아날로그 입력은 전류를 정수 카운트로 바꿉니다 — SIMATIC S7-1500 은 하한~상한을 0~27648 로, MELSEC iQ-R 은 0~32000 으로 냅니다(각 제조사 매뉴얼). 카운트가 이상하면 먼저 mA 로 되돌려 봅니다.

2선식·3선식·4선식

방식배선전원
2선식(루프 전원)두 선이 전원이자 신호루프 어딘가의 직류 전원이 전송기를 돌림
3선식전원 +, 공통, 신호 출력전원과 신호가 공통선을 나눠 씀
4선식(능동 출력)전원 두 선 + 신호 두 선전송기에 따로 전원, 전류를 스스로 내보냄

배선에서 먼저 볼 것은 «누가 루프 전원을 대는가» 입니다. 2선식 전송기는 스스로 전류를 만들지 못하므로 루프 어딘가에 전원이 있어야 합니다. 받는 쪽 입력이 전원을 대는 입력인지, 전원 없이 전류만 재는 입력인지 매뉴얼에서 확인합니다. 2선식 전송기를 전원 없는 입력에 물리면 루프에 전원이 하나도 없고, 4선식(능동 출력) 전송기를 전원을 대는 입력에 물리면 전원이 둘이 됩니다.

루프 전압이 모자라면

2선식 루프의 전원 전압은 «전송기가 동작에 필요한 최소 전압 + 20 mA × 루프 저항(받는 쪽 입력 저항 + 선 저항 + 중간 표시기)» 보다 커야 합니다. 모자라면 상한 근처에서 전류가 더 오르지 못하고 멈춥니다. 예를 들어 입력 저항 250 Ω 에 20 mA 가 흐르면 그 저항에서만 5 V 가 떨어집니다. 전송기의 최소 전압은 전송기 매뉴얼에 있습니다.

고장 신호: NAMUR NE 43

NAMUR 권고 NE 43 을 따르는 전송기는 측정값을 3.8~20.5 mA 안에서만 내고, 스스로 고장을 알아채면 3.6 mA 이하나 21 mA 이상을 냅니다. 고장 때 낮은 쪽으로 갈지 높은 쪽으로 갈지는 전송기 설정에서 정하며, 방법은 전송기 매뉴얼에 있습니다.

받은 전류뜻먼저 볼 것
0 mA 근처전류가 흐르지 않음단선, 루프 전원 꺼짐·퓨즈, 2선식 극성 반대
3.6 mA 이하NE 43 고장 신호(낮음)전송기 진단 표시, 센서 단선
3.6~3.8 mANE 43 측정 범위 밖공정값이 하한 아래, 영점
3.8~4 mA하한 미만, 측정 범위 안영점 조정
20~20.5 mA상한 초과, 측정 범위 안범위 설정
20.5~21 mANE 43 측정 범위 밖공정값이 상한 위
21 mA 이상NE 43 고장 신호(높음)전송기 진단 표시, 신호선 단락

현장에서 단선을 가리는 순서

PortDock 에서는

작성 2026-10-22