前兩天在某魚淘了一款兩線制的壓力變送器,原價可能大幾百,現價被我50收了(撿了個大漏),想著可以拆一拆看看電路,然后拆完了裝回去還能當個桌面擺件,非常實用!所以本期拆解的主角是一款壓力變送器,外觀如下所示,個人還是很喜歡這種工業藍色,人上了年紀總是會喜歡一些奇奇怪怪的東西。感覺很好看。
然后拆開后蓋,是他的接線腔,有四個接線端子,其中兩個是NC,只需要接OUT+和OUT-即可,這兩個既是電源輸入也是信號輸出(4-20mA輸出)。接線腔圖如下所示:
然后擰開顯示前面的蓋子,可以看到顯示板有三個按鍵,分別是M,Z,S(我也不知道啥意思)。
然后拆掉顯示器,可以看到顯示器是一個用的一個帶背光的段碼屏,控制芯片采用的是合泰的HT1621B液晶驅動芯片,價格大概在一塊七左右。然后一塊段碼屏,在屏幕右側有一個小的綠色背光燈,下面三個按鍵。
然后拿開顯示屏,可以看到的是主控電路板,再拿開電路板之后就是連接壓力傳感器和接線腔銅柱的地方,如右圖所示:
接著我們就看一下這個主控板的方案,主控板采用一個不知名的芯片(絲印被磨掉了),然后一顆TL431,一顆LM385-2.5,一顆LM317作為背光的恒流部分,運算放大器用的是我們日常挺常用的LM358,然后一顆達林頓管MPSA28作為運放恒流源的擴流。
然后是電路分析,電路輸入用了一顆SMBJ36CA的雙向TVS作為EMC防護,這顆TVS選型需要注意其漏電流,因為其漏電流會直接影響環路4-20mA的精度。然后后級接了一個LM317搭了一個恒流輸出驅動背光二極管,恒流電流大概為3.78mA(1.25V/330Ω),然后再給到一顆TLV431以及一個LM385-2.5V,出來兩路電源,一路是2.5V的基準源,用于給反相器供電,另一路5V給MCU及顯示驅動芯片和運算放大器供電。
比較有意思的是,他將屏幕的背光放到了整體的環路中,也就是如果不插上屏幕,整個電路是不會工作的(短接到背光燈管腳也可以。)這一部分為環路的第一部分(背光和MCU運放共同消耗了3.78mA電流,將這一部分電流控制在4mA以內。
然后是4-20mA環路的剩下一部分,這一部分用于消耗另外的環路電流,剛才的LM317背光和MCU等消耗3.78mA電流,然后這個運放和達林頓管組成的sink類型的電流源會消耗掉額外的電流,比如在20mA時,這個電流源只需要消耗掉16.22mA電流即可實現環路20mA的控制(16.22+3.78=20)。這個電路在之前有寫過,是一個很典型的sink類型恒流源,恒流值公式如下圖所示:
然后是壓力傳感器的驅動部分,采取了恒流驅動,大致驅動電流為400uA,不確定壓力變化時會不會調整驅動電流(具體需要根據壓力傳感器的說明書來看需要多少驅動電流)。
采集部分就采用了MCU的內置ADC,沒有采用任何的放大。不確定MCU內部是否存在PGA。
另外預留了一個恒壓驅動壓力傳感器的接口,因為壓力傳感器也有恒壓驅動的。
以上部分對應PCB上的這個焊接壓力傳感器的接口部分:
總體來說,這種設計也是挺有意思。算是學習了另外一種兩線制變送器的實現方法。然后我分析完再逛某魚發現,另外一個廠家的壓力變送器的電路圖竟然和我拆的這個基本一模一樣,還比我這個要便宜20塊錢!??難道這電路板是統一外購的?還是已經互相抄互相借鑒抄的已經同化了?哈哈,我想應該PCB是外購的吧。
最后賦詩一首:
《拆變送器偶得》
五十淘來變送器,外殼猶存工業氣。
輕旋螺絲見內里,兩線環路藏玄機。
運放基準穩如砥,毫安信號準不倚。
閑魚再覓同款跡,弄通原理滿心喜。