Howland电流源应用 之 4~20mA风管式温湿度传感器电路设计分析

本文是群友购买的一款风管式温湿度传感器的电路拆解分析,产品用途是测量环境温湿度,例如机房,仓库,车间等。产品图如下:

商家也是很开门见山,把PCB也透明出来给消费者看,下图是商家给的参数,供电电压为12~24V,可以看到测量参数温度精度为±1℃,湿度精度为±3.5%RH,输出电流为0.01%精度。

通过上图商家给的电路图可以看到,电路使用的是温湿度一体的传感器,型号为SHT30,其具备±3%RH的湿度精度,以及±0.3℃的温度范围。通讯协议为IIC协议。收到拆解的电路还是和商家的图有些许差别,多个拨码开关切换量程的设计。

然后是4~20mA输出部分,其采用的是两路Howland电流源,一路指示温度输出,一路指示湿度输出。运算放大器采用的是的LM3904(判断不出厂家,翻了3peak和润石的感觉参数差别不大),轨到轨输出运放(非轨到轨输入),其主要参数如下所示,Vos典型值为±1mV,输入失调电流Ios也很小,宽压输入3~36V。批量价格大概0.25元,还是很不错的运放。

然后电路图群友抄了一下,电路图和我之前在另一个产品抄的也几乎一样,也是采用PWM输出二阶滤波然后运放跟随后Howland输出。其中R15是精密电阻,精度为0.1%,其精度直接决定mA输出的电流精度,电路图大致如下所示:

使用Howland电流源的好处就体现出来了,负载可以与电路板共地,这样电路板就只需要4根线出去,VCC,GND,温度mA输出,湿度mA输出。四根线,也就是商家所说的红线VCC,绿线GND,黄线温℃,蓝线%RH。之前我抄到的Howland电流源电路图如下,也供大家一同参考,我抄的这款有一个值得学习的地方就是他的基准源和反相器的处理,可以让PWM滤波得到的电压值更为精准:

然后是电路使用的LDO是南京微盟的ME6203,最大输入电压为40V,也很适合本电路12~24V的应用了。批量大概是0.26元,也是相当的物美价廉。

然后最后是一个关于Howland的文档,是坤元半导体写的,也是写的很好的文章,包括误差分析以及噪声分析,由于篇幅有限,本文不一一贴出,感兴趣可以获取PDF。

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资料明细:坤元半导体howland电流源.pdf
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  • dy-Bq98T4f2 04-25 06:40
    老师,能不能发我一下资料,谢谢 61****@****.com
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  • dy-A1jeU29j 04-24 22:01
    沙发
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