本文是群友購買的一款風管式溫濕度傳感器的電路拆解分析,產品用途是測量環境溫濕度,例如機房,倉庫,車間等。產品圖如下:
商家也是很開門見山,把PCB也透明出來給消費者看,下圖是商家給的參數,供電電壓為12~24V,可以看到測量參數溫度精度為±1℃,濕度精度為±3.5%RH,輸出電流為0.01%精度。
通過上圖商家給的電路圖可以看到,電路使用的是溫濕度一體的傳感器,型號為SHT30,其具備±3%RH的濕度精度,以及±0.3℃的溫度范圍。通訊協議為IIC協議。收到拆解的電路還是和商家的圖有些許差別,多個撥碼開關切換量程的設計。
然后是4~20mA輸出部分,其采用的是兩路Howland電流源,一路指示溫度輸出,一路指示濕度輸出。運算放大器采用的是的LM3904(判斷不出廠家,翻了3peak和潤石的感覺參數差別不大),軌到軌輸出運放(非軌到軌輸入),其主要參數如下所示,Vos典型值為±1mV,輸入失調電流Ios也很小,寬壓輸入3~36V。批量價格大概0.25元,還是很不錯的運放。
然后電路圖群友抄了一下,電路圖和我之前在另一個產品抄的也幾乎一樣,也是采用PWM輸出二階濾波然后運放跟隨后Howland輸出。其中R15是精密電阻,精度為0.1%,其精度直接決定mA輸出的電流精度,電路圖大致如下所示:
使用Howland電流源的好處就體現出來了,負載可以與電路板共地,這樣電路板就只需要4根線出去,VCC,GND,溫度mA輸出,濕度mA輸出。四根線,也就是商家所說的紅線VCC,綠線GND,黃線溫℃,藍線%RH。之前我抄到的Howland電流源電路圖如下,也供大家一同參考,我抄的這款有一個值得學習的地方就是他的基準源和反相器的處理,可以讓PWM濾波得到的電壓值更為精準:
然后是電路使用的LDO是南京微盟的ME6203,最大輸入電壓為40V,也很適合本電路12~24V的應用了。批量大概是0.26元,也是相當的物美價廉。
然后最后是一個關于Howland的文檔,是坤元半導體寫的,也是寫的很好的文章,包括誤差分析以及噪聲分析,由于篇幅有限,本文不一一貼出,感興趣可以獲取PDF。