LM35: تحليل مستشعر درجة الحرارة الأكثر شيوعًا

هو استشعار درجة الحرارة الأكثر استخداما والأكثر شعبية. في هذه المقالة سنقوم بتحليل أبرز ما في LM35، جهاز قياس درجة الحرارة عالي الدقة (ورخيص جدًا أيضًا) يستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الإلكترونيات والأتمتة.

هذا المستشعر التناظري، الذي يقيس درجة الحرارة فيه درجة مئوية أو مئويةs، يعمل ضمن نطاق جهد تشغيل يتراوح من 4 فولت إلى 25 فولت. في هذا المنشور، سنقدم وصفًا تفصيليًا لـ LM35، بما في ذلك pinout وتشغيله والبروتوكول الذي يستخدمه وتفاصيل أخرى.

تم تطوير الدائرة المتكاملة LM35 من قبل الشركة الأمريكية الوطنية أشباه الموصلات في عام 1976 ميزة كبيرة ما تم تقديمه في ذلك الوقت هو أنه، نظرًا لانخفاض طاقة الإدخال للمحول، لا يكاد يكون هناك أي تسخين ذاتي للمكون، وهو أمر مهم من وجهة نظر دقة القياس. حاليًا، يتم استخدامه على نطاق واسع في المشاريع التي تم تطويرها على منصة إنشاء الإلكترونيات مفتوحة المصدر الشهيرة اردوينو.

هذا جهاز قياس درجة الحرارة ثلاث محطات إنه يوفر جهد خرج تناظري يتناسب مع درجة الحرارة، دون الحاجة إلى أي دائرة معايرة خارجية. هؤلاء هم بعض من تطبيقاتها الأكثر شيوعا:

• قياسات درجة الحرارة في بيئة معينة.
• وظيفة الإغلاق الحراري لدائرة أو مكون في مشروع معين.
• قياس درجة حرارة البطارية (كوسيلة للحماية من ارتفاع درجة الحرارة).

مواصفات إل إم 35

وهذه هي الجوانب الفنية الأساسية مستشعر درجة الحرارة LM35:

• نطاق درجة حرارة من -55 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية.
• فولتاج دي ساليدا مع عامل مقياس 10 مللي فولت/درجة مئوية. وهذا يعني أن الجهد يزيد بمقدار 10 مللي فولت لكل درجة زيادة في درجة الحرارة. على سبيل المثال، 280 مللي فولت يعني 28 درجة مئوية.
• دقة المعايرة ±0,5 درجة مئوية في درجة حرارة الغرفة.*
• إمدادات الطاقة المطلوبة من 4 فولت إلى 25 فولت.
• الاستهلاك الحالي: 60 ميكرو أمبير.

(*) قد تختلف درجة الدقة وفقًا لعوامل أخرى مثل جهد مصدر الطاقة أو الظروف البيئية. ومن ناحية أخرى، لا يؤثر التسخين الذاتي على عملية القياس.

LM35 دبوس استشعار درجة الحرارة

 

هذا هو تكوين PINOUT لـ LM35، والذي يتكون من ثلاثة أطراف (كما هو موضح في الصورة أعلاه):

1. VCC. دبوس الإدخال أو دبوس الطاقة، متصل بـ +5 فولت.
2. صوت. دبوس الإخراج، ويسمى أيضًا إخراج دبوس. يجب أن يكون متصلاً بدبوس تناظري للمتحكم الدقيق.
3. أرض. دبوس "أرضي" (متصل بـ 0 فولت أو GND).

أعمال كومو

يحتوي قلب المستشعر LM35 على عنصر حساس لدرجة الحرارةوالتي عادة ما تكون مصنوعة من السيليكون أو بعض المواد الصلبة الأخرى ذات الخصائص المماثلة. يُظهر هذا العنصر تغيرًا خطيًا في خواصه الكهربائية استجابةً للتغيرات في درجات الحرارة.

خرج الجهد التناظري الخطي الذي يتناسب طرديا مع درجة الحرارة التي يتم قياسها، كما سبق أن أوضحنا في قسم المواصفات. بعد ذلك، هناك عملية المعايرة، والتي يتم من خلالها إنشاء العلاقة بين درجة الحرارة وجهد الخرج المقابل. استقرار جهد الإمداد هو ما يضمن دقة القراءات.

خرج الجهد التناظري لجهاز الاستشعار LM35 يمكن توصيله دون مشاكل بوحدات التحكم الدقيقة والمحولات التناظرية الرقمية وأنواع أخرى من الدوائر الإلكترونيةس. ويمكن ربطه مباشرة بفكرة تحويل الجهد التناظري إلى قراءة رقمية لدرجة الحرارة. البيانات التي تساعد بشكل كبير في التحليل والمعالجة اللاحقة.

مزايا وعيوب استخدام جهاز الاستشعار LM35

كثير ميزة من استخدام مستشعر LM35، ولهذا السبب أصبح مكونًا مستخدمًا على نطاق واسع مع العديد من التطبيقات. وهذه أبرزها باختصار:

• دقة عالية.
• الإخراج الخطي.
• نطاق درجة حرارة واسعة.
• استخدام طاقة منخفضة.
• واجهة بسيطة.

ومع ذلك، هناك أيضا بعض نقاط الضعف التي يجب وضعها على الطاولة عند استخدام هذا المستشعر. في الأساس، هناك اثنان: حساسيته المفرطة للضوضاء، والتي يمكن أن تؤثر على دقة القياسات، وحقيقة أنه لا يقدم مخرجات قياسية.

مثال على استخدام LM35 مع اردوينو

أخيرًا، قمنا بتضمين مشروع بسيط سيساعدنا على فهم تشغيل مستشعر LM35 بشكل أفضل. يتكون المشروع من مراقبة درجة الحرارة في محطة اردوينو الافتراضية. مكونات هذه الدائرة هي التالية:

1. اردوينو باعتبارها العنصر الرئيسي الذي يتحكم في جميع الوظائف.
2. مستشعر LM35 للكشف عن درجة الحرارة وتحويلها إلى إشارة تناظرية.
3. محول تناظري إلى رقمي (ADC).

يتم عرض قيمة درجة الحرارة التي اكتشفها المستشعر على الجهاز التسلسلي (أو في الجهاز الافتراضي في حالة العمل معه بروتيوس، أحد أفضل الخيارات من حيث محاكاة الدوائر الكهربائية). كل ما تم شرحه في هذه السطور تم تلخيصه جيدًا وشرحه بيانيًا في الصورة أعلاه.