無源液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

無源液晶顯示模塊只需串接在兩線制變送器4～20mA回路里，即可顯示測(cè)量工程值或測(cè)量百分比，無需電池或外接電源

4～20mA信號(hào)是兩線制變送器的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。通常在控制室用數(shù)顯表顯示其測(cè)量工程值，或用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集顯示。所設(shè)計(jì)的無源液晶顯示模塊，只需串接在兩線制變送器4～20mA回路里，即可顯示測(cè)量工程值或測(cè)量百分比，無需電池或接入電源。可嵌入到現(xiàn)場(chǎng)儀表的表頭就地顯示，或安裝在控制室集中顯示，是一種通用的無源液晶顯示模塊。

工作原理

顯示模塊通過兩個(gè)接線端串接到兩線制變送器的4～20mA回路里，通過模塊的可調(diào)精密并聯(lián)穩(wěn)壓管產(chǎn)生2.5V的壓降，再經(jīng)過倍壓提供模塊的5V電源。信號(hào)采樣電阻產(chǎn)生的最大200mV信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的差分輸入端，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)行顯示。模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用抗工頻干擾強(qiáng)的雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器ICL7106，可以直接驅(qū)動(dòng)3位半液晶顯示器，如圖1所示。

圖1 無源液晶顯示模塊電路框圖

電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)電路如圖2所示。顯示模塊通過JLOOP端子串接在4～20mA信號(hào)回路。圖中Z1是可調(diào)精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，吸收電流能力1～100mA。輸出電壓可用兩個(gè)外部電阻R3、R4設(shè)置至2.5～30V之間的任何值，考慮到模塊的壓降和ICL7106的工作電壓，這里取2.5V。R10、R11、R12串并聯(lián)為回路信號(hào)的取樣電阻，對(duì)于不同的顯示量程可便于調(diào)整信號(hào)滿度。

圖2 無源液晶顯示模塊電路圖

ICL7660是Intersil公司采用CMOS工藝制成的高效率、小功率低壓直流電源變換器，它不僅可將單電源轉(zhuǎn)換成對(duì)稱輸出的雙電源，還能實(shí)現(xiàn)倍壓和多倍壓輸出，ICL7106的電源即由此獲得。ICL7106也是Intersil公司生產(chǎn)的專門用于驅(qū)動(dòng)LCD的雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器，功耗極低，可由電池供電。芯片內(nèi)部有時(shí)鐘電路，外接阻容元件即可構(gòu)成兩級(jí)反相RC振蕩器(圖中R13、C1)，內(nèi)部有基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路，在V+與COM之間有一個(gè)2.8V典型值的基準(zhǔn)電壓源，但考慮到其溫度穩(wěn)定性，這里采用外接精密基準(zhǔn)LM385-1.2V，再由分壓器分壓送到ICL7106的差分基準(zhǔn)輸入端。Ws電位器用來微調(diào)顯示滿度以保證Vref+- Vref-＝Vm/2，Vm為滿量程。ICL7106的差分輸入特性使得IN+和IN-可以接受在共模電壓范圍內(nèi)的差分電壓，在V-+1～V+-0.5范圍內(nèi)，A/D轉(zhuǎn)換器具有86dB的共模抑制比。圖中Wz、R6、R7分壓接入測(cè)量輸入IN＋端，Wz用于調(diào)整量程下限。R8、C5組成低通濾波以濾去干擾。M1用于驅(qū)動(dòng)小數(shù)點(diǎn)，DPS用于選擇小數(shù)點(diǎn)顯示位置。LCD SI71263是長(zhǎng)沙太陽人公司生產(chǎn)的小型三位半液晶顯示器。整個(gè)電路簡(jiǎn)單實(shí)用，采用表面貼封裝的元件做成小型液晶顯示模塊，可直接嵌入到現(xiàn)場(chǎng)儀表的表頭。

無源液晶顯示模塊的實(shí)現(xiàn)方法切實(shí)可行，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的參考價(jià)值和實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

1. Intersil Co. ICL7106 Data Sheet. October 25,2004
   
2. Intersil Co. ICL7660 Data Sheet. October 25,2004