LM35: Analýza nejoblíbenějšího teplotního senzoru

Je to teplotní senzor nejpoužívanější a nejoblíbenější. V tomto článku budeme analyzovat hlavní body LM35, vysoce přesné (a také velmi levné) zařízení na měření teploty, které je široce používáno v elektronice a automatizačních aplikacích.

Tento analogový senzor, který měří teplotu v stupně Celsia nebo Celsias, pracuje v rozsahu provozního napětí od 4 V do 25 V. V tomto příspěvku poskytneme podrobný popis LM35, včetně pinoutu, jeho činnosti, protokolu, který používá a dalších podrobností.

Integrovaný obvod LM35 byl vyvinut americkou společností Národní polovodič v roce 1976 velká výhoda V té době bylo zajištěno, že vzhledem k nízkému příkonu převodníku nedochází téměř k samoohřevu součástky, což je důležité z hlediska přesnosti měření. V současné době je široce používán v projektech vyvinutých na populární platformě pro tvorbu elektroniky s otevřeným zdrojovým kódem Arduino.

Toto zařízení na měření teploty tři terminály Nabízí analogové výstupní napětí úměrné teplotě, bez potřeby jakéhokoli externího kalibračního obvodu. Tyto jsou některé z jeho nejčastějších aplikací:

• Měření teploty v konkrétním prostředí.
• Funkce tepelného vypnutí pro okruh nebo součást v konkrétním projektu.
• Měření teploty baterie (jako způsob ochrany proti přehřátí).

Specifikace LM35

Toto jsou základní technické aspekty teplotního čidla LM35:

• Teplotní rozsah od -55 °C do 150 °C.
• Výstupní napětí s měřítkovým faktorem 10 mV/°C. To znamená, že napětí se zvyšuje o 10 mV s každým zvýšením teploty o stupeň. Například 280 mV znamená 28 °C.
• Přesnost kalibrace ±0,5°C při pokojové teplotě.*
• Vyžaduje se napájení od 4V do 25V.
• Spotřeba proudu: 60 µA.

(*) Stupeň přesnosti se může lišit v závislosti na dalších faktorech, jako je napájecí napětí nebo podmínky prostředí. Na druhé straně samozahřívání téměř neovlivňuje proces měření.

Pinout snímače teploty LM35

 

Toto je konfigurace PINOUT LM35, která se skládá ze tří kolíků (jak je znázorněno na obrázku výše):

1. Vcc. vstupní pin popř Napájecí pin, připojeno k +5 V.
2. Vout. Výstupní kolík, nazývaný také Výstupní pin. Musí být připojen k analogovému pinu mikrokontroléru.
3. Země. „Ground“ pin (připojený k 0 V nebo GND).

Jak to funguje

Jádro snímače LM35 obsahuje a teplotně citlivý prvek, který je obecně vyroben z křemík nebo nějaký jiný pevný materiál s podobnými vlastnostmi. Tento prvek vykazuje lineární změnu svých elektrických vlastností v reakci na změny teploty.

Lineární analogový napěťový výstup, který je přímo úměrný měřené teplotě, jak jsme již vysvětlili v části specifikace. Poté existuje kalibrační proces, kterým se stanoví vztah mezi teplotou a odpovídajícím výstupním napětím. Stabilita napájecího napětí je to, co zaručuje přesnost odečtů.

Analogový napěťový výstup snímače LM35 lze bez problémů připojit k mikrokontrolérům, analogově-digitálním převodníkům a dalším typům elektronických obvodůs. Může být přímo připojen k myšlence převodu analogového napětí na digitální čtení teploty. Data, která jsou velkou pomocí pro následnou analýzu a zpracování.

Výhody a nevýhody použití snímače LM35

Existuje mnoho výhody použití snímače LM35, a proto se stal široce používaným komponentem s četnými aplikacemi. Toto jsou v souhrnu ty nejpozoruhodnější:

• Vysoká přesnost.
• Lineární výstup.
• Široký teplotní rozsah.
• Nízká spotřeba energie.
• Jednoduché rozhraní.

Najdou se však i takoví slabé stránky který musí být při použití tohoto senzoru položen na stůl. V zásadě jsou dva: jeho nadměrná citlivost na šum, který může ovlivnit přesnost měření, a skutečnost, že nenabízí standardní výstup.

Příklad použití LM35 s Arduinem

Na závěr připojíme jednoduchý projekt, který nám pomůže lépe porozumět fungování senzoru LM35. Projekt spočívá v sledovat teplotu ve virtuálním terminálu Arduino. Součásti tohoto obvodu jsou následující:

1. Arduino jako hlavní součást, která řídí všechny funkce.
2. Snímač LM35 pro detekci teploty a její převod na analogový signál.
3. Analogově digitální převodník (ADC).

Hodnota teploty detekovaná čidlem je zobrazena na sériovém terminálu (nebo na virtuálním terminálu v případě, že pracujeme s Proteus, jedna z nejlepších možností z hlediska simulace elektrických obvodů). Vše vysvětlené v těchto řádcích je dobře shrnuto a graficky vysvětleno na obrázku výše.