4-20mAの換算式（電流から工業量・工業量から電流を求める）

電流とレンジから工業量を、工業量から電流を求める式です。

換算の式

4-20mA の信号は、4 mA がレンジの下限（0 %）、20 mA がレンジの上限（100 %）で、その間は電流に比例します。東フロコーポレーションの「アナログ出力換算ツール」は、次の2つの式で換算しています。このアプリも同じ式で計算します。

16 は 20 mA − 4 mA で、信号のスパン（幅）です。（上限 − 下限）はレンジのスパンです。東フロコーポレーションのツールは、下限を「最小値」、上限を「最大値」、工業量を「表示値」と書いています。工業量は、温度・圧力・流量・液位など、計器が測る量のことです。

電流から工業量を求める例

0〜200 ℃ のレンジで 10 mA なら、（10 − 4）÷ 16 ＝ 0.375 で、レンジの 37.5 % です。200 ℃ の 37.5 % で 75 ℃ になります。

0〜100 L/min で 12 mA のときに 50 L/min になるのは、東フロコーポレーションのツールの入力例と同じです。

工業量から電流を求める例

逆に、工業量から電流を求めるときは2つ目の式を使います。流体工業の技術資料も、流量計の出力電流を I ＝（Q ÷ 100 × 16）＋ 4（Q は流量の %）と書いていて、流量 10 % で 5.6 mA、50 % で 12 mA、100 % で 20 mA としています。

% で考える

どちらの式も、いったんレンジの % に直すと分かりやすくなります。流体工業の技術資料の式は、% ＝（mA − 4）÷ 16 × 100 と、mA ＝ 4 ＋ % ÷ 100 × 16 です。1 % は 0.16 mA、1 mA は 6.25 % に当たります。電流を % に直してから、レンジのスパンに掛けて下限を加えると、工業量になります。

4・8・12・16・20 mA は、レンジの 0・25・50・75・100 % です。目で確かめるときの目安になります（換算表）。

レンジの下限が 0 でないとき

下限が負の数でも同じ式です。-50〜150 ℃ のレンジのスパンは 150 −（-50）＝ 200 ℃ で、4 mA が -50 ℃、8 mA が 0 ℃、12 mA が 50 ℃ です。引き算の符号を間違えやすいので、先に（上限 − 下限）を計算してから式に代入します。

下限より上限が小さいレンジ（4 mA で 100、20 mA で 0）も、同じ式で計算できます。東フロコーポレーションのツールも、最小値が最大値より大きいレンジをそのまま計算します。100〜0 のレンジで 8 mA なら 75 です。

範囲の外の電流と、計算結果の桁

4 mA より小さい電流と、20 mA より大きい電流は、このアプリでは計算しません。東フロコーポレーションのツールも、4 mA 未満と 20 mA 超を入力エラーにしています。工業量から電流を求めるときも、レンジの下限から上限までの値だけを計算します。

工業量は小数4桁まで、電流と電圧は小数3桁、% は小数2桁まで表示します。途中の計算は丸めずに、表示するときだけ丸めます。東フロコーポレーションのツールも、小数4桁までで表示しています。

出典

• 東フロコーポレーション「アナログ出力換算ツール」
• 流体工業「流量計測制御機器 技術資料 信号編4 流量計の出力信号」