Sinal 4–20 mA: como converter a leitura em unidade de engenharia passo a passo

Publicado em 17/10/2026

O transmissor no campo não fala em bar, metros ou graus. Ele fala em miliampères. Cabe ao controlador, ou a quem o configura, traduzir a corrente que chega pelo cabo em uma grandeza que faça sentido para o operador. Essa tradução, chamada de escalonamento, é uma das tarefas mais frequentes de quem trabalha com instrumentação, e entender o escalonamento 4-20 mA evita boa parte dos erros de leitura em partidas de sistema.

Por que o sinal começa em 4 e não em zero

O padrão 4–20 mA usa corrente, e não tensão, porque a corrente é a mesma em todo o circuito em série. A resistência dos cabos e dos bornes não altera o valor que chega ao receptor, desde que a fonte tenha tensão suficiente para vencer as quedas do caminho.

O início em 4 mA é o chamado zero vivo. Quando a variável está no mínimo da faixa, ainda circula corrente. Isso traz duas vantagens:

• o transmissor pode ser alimentado pelo próprio laço, nos modelos a dois fios;
• um sinal de 0 mA passa a significar falha, e não valor mínimo. Fio rompido, fonte desligada ou transmissor queimado aparecem como leitura fora da faixa, e não como processo vazio.

A fórmula do escalonamento linear

A relação entre corrente e variável é uma reta. Com isso, bastam quatro números para converter qualquer leitura: os limites da corrente (4 e 20 mA) e os limites da faixa calibrada do transmissor, chamados de limite inferior (LI) e limite superior (LS).

A fórmula fica assim:

Valor = LI + (I − 4) × (LS − LI) ÷ 16

O número 16 é a amplitude do sinal, ou seja, 20 menos 4. O termo (I − 4) ÷ 16 representa a fração da faixa em que a variável se encontra, de 0 a 1.

Exemplo 1: transmissor de pressão

Um transmissor calibrado de 0 a 10 bar envia 12 mA. Aplicando a fórmula:

1. I − 4 = 8 mA
2. 8 ÷ 16 = 0,5, ou seja, metade da faixa
3. 0,5 × (10 − 0) = 5
4. Valor = 0 + 5 = 5 bar

Se a corrente fosse 7,2 mA, a fração seria 3,2 ÷ 16 = 0,2, e a pressão ficaria em 2 bar.

Exemplo 2: nível com faixa deslocada

Um transmissor de nível foi calibrado de 0,5 a 4,5 metros, porque a tomada fica acima do fundo do tanque. Com 16 mA:

1. I − 4 = 12 mA
2. 12 ÷ 16 = 0,75
3. 0,75 × (4,5 − 0,5) = 3
4. Valor = 0,5 + 3 = 3,5 metros

O erro comum aqui é esquecer o limite inferior e somar a partir de zero, o que desloca toda a leitura.

No controlador: contagens em vez de corrente

Cartões de entrada analógica não entregam miliampères ao programa. Eles convertem a corrente em um número inteiro, as contagens, cuja faixa depende do fabricante e da resolução do conversor. O raciocínio é o mesmo: descobre-se qual contagem corresponde a 4 mA e qual corresponde a 20 mA, e essas passam a ser os limites do sinal na fórmula. Muitos controladores oferecem blocos prontos de escalonamento; mesmo assim, vale conferir manualmente um ou dois pontos.

Identificando falhas no laço

Leituras fora de 4 a 20 mA são pistas valiosas:

• Perto de 0 mA: circuito aberto, fusível da fonte queimado, fio solto ou transmissor sem alimentação.
• Abaixo de 4 mA, mas acima de zero: muitos transmissores enviam uma corrente reduzida para sinalizar falha interna.
• Acima de 20 mA: variável além da faixa calibrada ou sinal de falha configurado para o alto.
• Valor travado: transmissor em modo de teste, simulação ou saturado.

Uma recomendação amplamente adotada na indústria, a NAMUR NE 43, organiza essa lógica: valores entre 3,8 e 20,5 mA são tratados como medição, e valores abaixo de 3,6 mA ou acima de 21 mA indicam falha. Configurar o controlador para reconhecer essas faixas transforma o zero vivo em diagnóstico automático.

Conferindo com calibrador ou multímetro

Para validar o escalonamento, o ideal é injetar correntes conhecidas no lugar do transmissor com um calibrador de laço e verificar o valor exibido no supervisório. Cinco pontos costumam bastar: 4, 8, 12, 16 e 20 mA, correspondentes a 0, 25, 50, 75 e 100% da faixa.

Sem calibrador, o multímetro na função de corrente, ligado em série no laço, mostra o que o transmissor está enviando. Alguns modelos de transmissor têm terminais de teste que permitem medir sem abrir o circuito. Comparar essa leitura com o valor calculado pela fórmula revela rapidamente se o erro está no campo ou na configuração.

Perguntas e respostas

O que acontece se eu configurar a faixa do controlador diferente da faixa do transmissor? A leitura fica errada em toda a escala, mesmo com o transmissor funcionando bem. As faixas do instrumento e do programa precisam ser iguais, e qualquer recalibração no campo deve ser replicada no controlador.

Posso usar a mesma fórmula para sinais de 0 a 10 V? Sim, trocando os limites de corrente pelos de tensão. A diferença é que em 0 a 10 V não há zero vivo, então um fio rompido pode ser confundido com o valor mínimo.

Por que a leitura oscila mesmo com o processo estável? As causas mais comuns são interferência em cabos sem blindagem ou com blindagem aterrada nas duas pontas, mau contato em bornes e fonte com tensão no limite. Filtros no controlador ajudam, mas a causa deve ser corrigida no campo.