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電気信号伝送において、アナログ電流ループは、一対の導体を介して機器を遠隔監視または制御する必要がある場合に使用されます。電流レベルは常に1つしか存在できません。
電流ループの主要な用途の一つは、プロセス制御アプリケーションにおける事実上の業界標準である4～ 20mA電流ループです。これは、プロセス計装機器から比例積分微分（PID）コントローラ、監視制御およびデータ収集（SCADA）システム、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）へ信号を伝送するために広く使用されています。また、コントローラの出力を制御弁などの変調フィールドデバイスへ送信するためにも使用されます。これらのループは、シンプルさとノイズ耐性という利点を持ち、国際的に多くのユーザーと機器サプライヤーが存在します。一部の4～20mAフィールドデバイスは電流ループ自体から給電できるため、別途電源を用意する必要がありません。また、「スマート」なHighway Addressable Remote Transducer（HART）プロトコルは、フィールドデバイスとコントローラ間の通信にこのループを使用します。さまざまな自動化プロトコルがアナログ電流ループに取って代わる可能性がありますが、4～20mAは依然として主要な産業標準です。
産業プロセス制御では、アナログ4～ 20mA電流ループが電子信号伝送に一般的に使用され、4mAと 20mAの2つの値は測定または制御範囲の0～100%を表します。これらのループは、現場計測機器からのセンサ情報の伝送と、バルブなどのプロセス変調装置への制御信号の伝送の両方に使用されます。
電流ループの主な利点は以下のとおりです。
現場計測では、圧力、温度、液面、流量、pH 、その他のプロセス変数などが測定されます。電流ループは、バルブポジショナーやその他の出力アクチュエータの制御にも使用できます。計測器の入力端子には、電流ループ入力の片側がシャーシグランド（アース）に接続されている場合があるため、複数の計測器を直列に接続する場合は、アナログアイソレータが必要になることがあります。
電流値とプロセス変数測定値の関係は、校正によって設定されます。校正では、4mAから20mAの範囲に異なる工学単位が割り当てられます 。工学単位と電流の対応関係は反転させることができ、4mAが 最大値、 20mAが最小値となります。
ループへの電流源に応じて、デバイスはアクティブ（電力を供給する、または「ソースする」）またはパッシブ（ループ電力に依存する、または「シンクする」）に分類されます。たとえば、チャートレコーダーは圧力トランスミッターにループ電力を供給する場合があります。圧力トランスミッターはループ上の電流を変調してストリップチャートレコーダーに信号を送信しますが、それ自体はループに電力を供給しないため、パッシブです。別のループには、2つのパッシブチャートレコーダー、パッシブ圧力トランスミッター、および24Vバッテリー（バッテリーがアクティブデバイス）が含まれている場合があります。4線式計器は、電流ループとは別に電源入力がある ことに注意してください。
パネルマウント型表示装置やチャートレコーダーは、一般的に「指示装置」または「プロセスモニタ」と呼ばれます。複数の受動型指示装置を直列に接続することは可能ですが、ループには送信装置と電源（能動装置）がそれぞれ1つずつしかあってはなりません。
4～ 20mA規格は、1950年代に、それ以前に非常に成功を収めていた3～15psiの空気圧制御信号規格から派生して誕生しました 。当時、電子機器が安価で信頼性が高くなり、旧規格を電気的に再現できるようになったためです。3～15psi 規格は、一部の遠隔機器に電源を供給でき、「ライブ」ゼロ点を持つという点で、4～20mA規格と同じ特徴を備えていました。しかし、 当時開発されていた電子制御装置には、4～20mA規格の方が適していました。
移行は徐々に進み、3～15 psi の機器が大量に設置されているため、21 世紀まで続いています。空気圧バルブは電動バルブに比べてコストと信頼性の面で多くの利点があるため、空気圧駆動は依然として業界標準となっています。コントローラによって 4～20 mA の電流を生成しつつ空気圧バルブを使用できるハイブリッド システムの構築を可能にするため、メーカーからさまざまな電流-圧力（I to P）変換器が提供されています。これらは通常、制御バルブの近くに設置され、4～20 mA を 3～15 psi（または 0.2～1.0 bar）に変換します。この信号は、バルブアクチュエータ、またはより一般的には空気圧ポジショナに供給されます。ポジショナは、アクチュエータの動きに機械的にリンクされた専用コントローラです。これにより、摩擦の問題が克服され、バルブ制御要素が目的の位置に移動します。また、バルブ駆動に高圧の空気を使用することも可能になります。
安価な産業用マイクロプロセッサの開発に伴い、1980年代半ば以降、「スマート」バルブポジショナが利用可能になり、新規設置において非常に人気が高まっている。これには、I/P変換器に加え、バルブの位置および状態監視機能が含まれる。これらの監視データは、 HARTなどのプロトコルを用いて、電流ループを介してコントローラにフィードバックされる。
アナログ電流ループは、歴史的に、地元の電話会社から借りた電話ケーブル内のドライペア によって建物間で時折伝送されていました。4～20 mA ループは、アナログ電話の時代にはより一般的でした。これらの回路は、端から端まで直流 (DC) の連続性を必要とし、専用のワイヤペアがハードワイヤリングされていない限り、半導体スイッチングの導入とともにその使用はなくなりました。DC の連続性は、マイクロ波無線、光ファイバ、または多重化された電話回線接続では利用できません。基本的な DC 回路理論では、電流は回線全体で同じであることがわかります。 ループ長が数マイルに及ぶ 4～20 mA 回路や、端から端まで 1 万フィートを超える電話ケーブルペアで動作する回路を見ることはよくありました。この技術を使用したレガシーシステムがまだ残っています。ベルシステムの回路では、最大 125 V DC の電圧が使用されていました。
離散的な制御機能は、ループを介して送信される離散的な電流レベルで表現できます。これにより、1組のワイヤで複数の制御機能を操作できます。特定の機能に必要な電流は、アプリケーションやメーカーによって異なります。単一の意味に結び付けられた特定の電流はありません。0 mA は回路の故障を示すことはほぼ普遍的です。火災警報の場合、6 mA は正常、15 mA は火災が検出されたことを意味する可能性があり、0 mA は異常表示となり、監視サイトに警報回路の故障を知らせます。双方向無線リモートコントロールコンソールなどの一部のデバイスは、電流の極性を反転させ、音声を直流電流に多重化できます。
これらのデバイスは、設計者が想像するあらゆる遠隔制御ニーズに対応できる。例えば、電流ループを用いて避難警報サイレンを作動させたり、同期した交通信号を制御したりすることが可能である。
電流ループ回路は、遠隔地の無線基地局を制御するために使用できる方法の 1 つです。双方向無線業界では、このタイプの遠隔制御をDC リモートと呼びます。この名前は、制御点と無線基地局の間で DC 回路の連続性が必要であることに由来します。電流ループ遠隔制御では、操作点と無線トランシーバーの間に余分な配線ペアのコストを削減できます。Motorola MSF-5000 基地局などの一部の機器では、 一部の機能で 4 mA 未満の電流を使用します。別のタイプであるトーンリモートはより複雑ですが、制御点と基地局の間には音声経路のみが必要です。[ 2 ]
例えば、タクシー配車基地局は8階建てのビルの屋上に設置されているかもしれません。タクシー会社の事務所は、近くの別のビルの地下にあるかもしれません。事務所には、電流ループ回路を介してタクシー会社の基地局を操作するリモートコントロールユニットがあります。この回路は通常、電話線などの配線を利用します。制御機能用の電流は、配車事務所側の回路にあるリモートコントロールコンソールから供給されます。双方向無線機を使用する場合、通常、アイドル状態の回路には電流は流れません。
双方向無線機では、無線機メーカーは特定の機能に応じて異なる電流を使用します。極性を切り替えることで、1つの回路でより多くの機能を実現できます。例えば、これらの電流の存在によって基地局の状態が変化するような仕組みを考えてみましょう。
この回路は極性に敏感です。電話会社のケーブル接続作業員が誤って導体を逆接続した場合、チャンネル2を選択すると送信機がオンの状態に固定されてしまいます。
各電流レベルは、回路のもう一方の端にある一連の接点を閉じたり、ソリッドステートロジックを動作させたりすることができる。この接点の閉鎖によって、制御対象機器の状態が変化する。一部のリモートコントロール機器には、メーカー間の互換性を確保するためのオプションが設定されている場合がある。つまり、+18mAの電流で送信するように構成された基地局でも、オプションを変更することで、（代わりに）+ 6mAの電流が流れた ときに送信するように設定できる。
双方向無線機を使用する場合、回線ペアには交流信号も存在していました。基地局がアイドル状態の場合、受信音声は基地局から指令室へ回線を通して送信されます。送信指令電流が存在する場合、リモートコントロールコンソールは送信する音声を送信します。指令室のユーザーの音声は変調され、送信機を動作させる直流電流に重畳されます。