无源液晶显示模块的设计与实现

无源液晶显示模块，只需串接在两线制变送器4～20mA回路里，即可显示测量工程值或测量百分比，无需电池或接入电源。可嵌入到现场仪表的表头就地显示，或安装在控制室集中显示，是一种通用的无源液晶显示模块。

工作原理

显示模块通过两个接线端串接到两线制变送器的4～20mA回路里，通过模块的可调精密并联稳压管产生2.5V的压降，再经过倍压提供模块的5V电源。信号采样电阻产生的最大200mV信号送入模数转换器的差分输入端，转换为数字量进行显示。模数转换器采用抗工频干扰强的双积分模数转换器ICL7106，可以直接驱动3位半液晶显示器，如图1所示。


图1 无源液晶显示模块电路框图

电路设计

设计电路如图2所示。显示模块通过JLOOP端子串接在4～20mA信号回路。图中Z1是可调精密并联稳压器，吸收电流能力1～100mA。输出电压可用两个外部电阻R3、R4设置至2.5～30V之间的任何值，考虑到模块的压降和ICL7106的工作电压，这里取2.5V。R10、R11、R12串并联为回路信号的取样电阻，对于不同的显示量程可便于调整信号满度。



图2 无源液晶显示模块电路图

ICL7660是Intersil公司采用CMOS工艺制成的高效率、小功率低压直流电源变换器，它不仅可将单电源转换成对称输出的双电源，还能实现倍压和多倍压输出，ICL7106的电源即由此获得。ICL7106也是Intersil公司生产的专门用于驱动LCD的双积分模数转换器，功耗极低，可由电池供电。芯片内部有时钟电路，外接阻容元件即可构成两级反相RC振荡器(图中R13、C1)，内部有基准电压发生电路，在V+与COM之间有一个2.8V典型值的基准电压源，但考虑到其温度稳定性，这里采用外接精密基准LM385-1.2V，再由分压器分压送到ICL7106的差分基准输入端。Ws电位器用来微调显示满度以保证Vref+- Vref-＝Vm/2，Vm为满量程。ICL7106的差分输入特性使得IN+和IN-可以接受在共模电压范围内的差分电压，在V-+1～V+-0.5范围内，A/D转换器具有86dB的共模抑制比。图中Wz、R6、R7分压接入测量输入IN＋端，Wz用于调整量程下限。R8、C5组成低通滤波以滤去干扰。M1用于驱动小数点，DPS用于选择小数点显示位置。LCD SI71263是长沙太阳人公司生产的小型三位半液晶显示器。整个电路简单实用，采用表面贴封装的元件做成小型液晶显示模块，可直接嵌入到现场仪表的表头。

无源液晶显示模块的实现方法切实可行，具有设计简单、工作可靠等优点，具有很好的参考价值和实用性。