LM35 — аналоговый датчик температуры 10 мВ/°C
LM35 выдаёт напряжение, пропорциональное температуре в градусах Цельсия: 10 мВ на градус, 250 мВ при 25 °C. Калибровать его не нужно, а подключается он тремя проводами к входу АЦП. Разбираем по даташиту TI точность исполнений, питание, измерение ниже нуля и пересчёт кода АЦП.
Обновлено Редакция GAW
LM35 — интегральный датчик температуры TI с аналоговым выходом, откалиброванный прямо в градусах Цельсия: на выходе 10 мВ на каждый градус, 0 мВ при 0 °C. Калибровка выполнена на пластине при производстве, поэтому датчик не нужно подстраивать, а потребляет он меньше 60 мкА и почти не нагревается сам — по TI на 0,08 °C в неподвижном воздухе.
Выводы
В корпусе TO-220 порядок другой — 1 питание, 2 общий, 3 выход, — а в SO-8 выход на выводе 1, общий на 4, питание на 8.
Исполнения и точность
По даташиту TI при питании 5 В:
| Исполнение | Диапазон | Точность при 25 °C | Во всём диапазоне |
|---|---|---|---|
| LM35A | −55…150 °C | до ±0,5 °C | — |
| LM35 | −55…150 °C | ±0,4 °C типично, до ±1 °C | до ±1,5 °C |
| LM35C, LM35CA | −40…110 °C | у LM35C — как у LM35 | у LM35C — до ±2 °C |
| LM35D | 0…100 °C | ±0,6 °C типично, до ±1,5 °C | до ±2 °C |
Нелинейность — ±0,3 °C типично, коэффициент — 10 мВ/°C с допуском от 9,8 до 10,2 мВ/°C. Ток покоя — 56 мкА типично при 5 В. Питание — от 4 до 30 В: от 3,3 В датчик не работает.
Пересчёт кода АЦП
Температура в градусах — напряжение выхода в милливольтах, делённое на 10. Для 10-битного АЦП ATmega328P код равен Uвх · 1024 / Uоп, поэтому:
| Опорное напряжение | Шаг кода | Шаг в градусах | Верхний предел |
|---|---|---|---|
| 5 В (питание) | 4,88 мВ | около 0,49 °C | 150 °C (1,5 В) |
| внутреннее 1,1 В | около 1,07 мВ | около 0,11 °C | около 110 °C |
С внутренним опорным разрешение в 4,5 раза лучше, но само опорное у ATmega328P по даташиту — от 1,0 до 1,2 В, поэтому его измеряют или калибруют один раз — подробнее в статье об опорном напряжении. Расчёт делителя и времени преобразования — в калькуляторе АЦП AVR, что такое шаг кода — в статье о младшем разряде.
Отрицательные температуры и длинные провода
В базовой схеме — выход без нагрузки — LM35 по TI правильно измеряет от +2 °C. Чтобы мерить ниже нуля, выход подтягивают резистором к отрицательному напряжению питания: TI рекомендует R1 = −VS / 50 мкА. Тогда при −55 °C на выходе −550 мВ, и АЦП должен уметь мерить отрицательные напряжения.
LM35 выдерживает ёмкостную нагрузку до 50 пФ без мер предосторожности. Длинный кабель — уже большая ёмкость, поэтому TI советует развязывать выход резистором последовательно с нагрузкой или RC-цепочкой с выхода на общий провод — например, 75 Ом последовательно с 0,2 или 1 мкФ; рядом с реле, двигателями и передатчиками полезен и конденсатор по питанию. Другие датчики — в разделе «Датчики», цифровые микросхемы датчиков — в разделе «Микросхемы датчиков».
Частые вопросы
Как подключить LM35 к Arduino?
Вывод 1 (+VS) — к 5 В, вывод 3 — к GND, средний вывод 2 (VOUT) — к аналоговому входу, например A0. Температура в градусах — напряжение на выходе в милливольтах, делённое на 10. При опорном 5 В и 10-битном АЦП: T = код · 5000 / 1024 / 10, около 0,49 °C на единицу кода.
Работает ли LM35 от 3,3 В?
Нет, по даташиту TI LM35 работает от 4 до 30 В. С ESP32 и другими 3,3-вольтовыми платами его питают от 5 В: выход до 1,5 В при 150 °C укладывается в диапазон входа 3,3-вольтового АЦП. Сам вход АЦП при этом 5 В не получает.
Как измерять LM35 температуру ниже нуля?
В базовой схеме — выход на общий провод без резистора — LM35 по TI правильно работает от +2 °C. Для отрицательных температур выход подтягивают резистором к отрицательному напряжению: R1 = −VS / 50 мкА, тогда при −55 °C на выходе −550 мВ.
Какая точность у LM35?
Зависит от исполнения. LM35 — ±0,4 °C типично и до ±1 °C при 25 °C, до ±1,5 °C во всём диапазоне −55…150 °C. LM35A — до ±0,5 °C при 25 °C. LM35D — до ±1,5 °C при 25 °C в диапазоне 0–100 °C. Погрешность АЦП и опорного напряжения добавляется к этим цифрам.
Источники
- Texas Instruments. LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors (SNIS159H, revised December 2017) — разд. 1 — 10 мВ/°C, питание 4–30 В, ток до 60 мкА, самонагрев 0,08 °C; табл. выводов — TO-92: 1 +VS, 2 VOUT, 3 GND; разд. 6.5–6.8 — точность LM35, LM35A, LM35C, LM35D, нелинейность, ток покоя, минимальная температура базовой схемы 2 °C; схема полного диапазона с R1 = −VS / 50 мкА; ёмкостная нагрузка до 50 пФ
- Microchip. ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P Data Sheet (DS40002061B, 2020) — гл. 24: 10-битный АЦП, код = VIN · 1024 / VREF; внутренний опорный 1,1 В — от 1,0 до 1,2 В
Нашли ошибку?
Смотрите также
- Микросхемы датчиковМониторы тока, барометры, датчики влажности: карточки и статьи
- ДатчикиТок и температура: шунты, датчики Холла, термисторы, термопары — подключение и расчёт
- АЦП AVR: ADPS и кодЧастота АЦП, время преобразования, код по напряжению, ADMUX и ADCSRA
- Младший разряд (LSB)Шаг квантования АЦП VREF / 2^N и ошибка ±½ LSB
- Источник опорного напряженияИОН: точное напряжение для АЦП, ЦАП и стабилизаторов