4-20mA信号換算（スケーリング・開平）

記号

• $I$：電流信号［mA］（4-20mA DC）
• $LRV$：レンジ下限（0%に対応する工業量。Lower Range Value）
• $URV$：レンジ上限（100%に対応する工業量。Upper Range Value）
• $PV$：測定値（工業量。レンジと同じ単位）
• $x$：スパン比（レンジに対する割合。$x=1$ が 100%）［-］
• $x_{flow}$：流量スパン比（開平換算時）［-］
• $V$：受信抵抗 250 Ω での電圧換算値［V］（1-5V DC）

リニア換算

計装の電気信号は 4-20mA の直流電流に国際的に統一されており、レンジの 0% が 4mA、100% が 20mA（スパン 16mA）に対応します。

受信抵抗 250 Ω を通すと 1-5V の電圧信号になります（$V = 0.25\,I$）。

開平換算（差圧式流量計）

オリフィスなどの差圧式流量計では、流量 $Q$ と差圧 $\Delta P$ に $Q \propto \sqrt{\Delta P}$ の関係があります。伝送器が差圧に比例した電流を出力する場合、受信側で開平（平方根）演算を行って流量に換算します。

伝送器側で開平演算済みの信号（電流が流量に比例）にはリニア換算を、受信側（DCS・調節計）で開平する構成では電流が差圧に比例するため開平換算を使ってください。どちらで開平しているかは計装仕様書・ループ図で確認できます。

対応早見表

レンジ外の電流信号（NAMUR NE43）

4mA を下回る・20mA を超える信号には意味があります。NAMUR NE43 では次の区分が推奨されており、多くのスマート伝送器がこれに準拠しています（しきい値の設定はメーカー・機種により異なります）。

4mA を 0% に割り当てる「ライブゼロ」には、信号 0mA（断線・電源喪失）と測定値 0% を区別できる、2線式伝送器の動作電流を確保できる、という利点があります。

使い方のヒント

• リニア特性では、逆レンジ（LRV > URV）でもそのまま換算できます（開平は正レンジのみ対応）。
• 調節弁の開度信号（4-20mA → 開度 0〜100%）にも使えます。LRV=0、URV=100 としてください。
• 空気式計装の統一信号は 20〜100 kPa です。0% が 20 kPa に対応する考え方は 4-20mA と同じです。