对于说明如何在现场变送器中实现 HART 而言，了解 4-20mA 环路至关重要。4-20mA 环路是一种标准信令方法，通常在工厂自动化和控制中用于在电流环路上传输信息。位于远程位置的传感器测量过程变量，并设置通过环路的电流来指示测量值。图 1-1 显示了环路的基本示意图。

图 1-1 4-20mA 环路的组成部分

4-20mA 环路具有四个基本组成部分。第一个组成部分是环路。每个变送器在一个单独的环路上运行，接收器测量环路中流经电阻器的电流。环路简单、耐用且易于调试。环路能够抵抗电气噪声，因此对于远距离传输而言，环路是可靠的。4-20mA 环路可扩展至 500 米或更长。环路也具有成本效益，并且已广泛应用于许多工厂自动化和控制系统中。

其次，环路具有一个变送器，其中包含用于过程控制的传感器。该传感器测量压力、温度、流量等参数或工业过程或工厂车间的任何其他输入。变送器将测量值转换为环路中的电流值。例如，变送器测量从 100°C 到 500°C 的烤箱温度。在 4-20mA 环路中，4mA 用作测量的最小值，20mA 用作测量的最大值。在本例中，4mA 转换为 100°C，20mA 转换为 500°C。所有测量值都以线性方式转换为该电流值。在某些系统中，低于 4mA 的环路电流和高于 20mA 的电流可用于指示变送器的某种错误。对于符合 NAMUR NE 43 标准的变送器，低于 3.6mA 或高于 21mA 的电流被视为传感器故障。对于这些系统的设计人员而言，噪声、分辨率和线性度都是变送器设计的重要参数。

接下来，环路具有至少能够提供 20mA 电流的电源。如果变送器支持 NAMUR 故障电平，则需要更高的电流电平来指示错误。该电源通常提供 24V 的标准电压。不过，可以看到 36V、15V、12V 或其他电压，具体取决于系统。该电源通过环路发送电流，通常还为变送器供电。

最后，还有一个接收器，用于测量环路上的电流。接收器测量串联电阻上的电压。电流经过计算并转换为主变量。会使用 ADC 测量负载电阻（典型值为 250Ω），以将主变量转换回至变送器的测量结果。