Перейти к содержанию

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

LM35 в корпусе TO-92, плоская грань: 1 питание, 2 выход, 3 общийTO-92, плоская граньLM351+VS2OUT3GND
LM35 в корпусе TO-92, плоская грань к себе: 1 — питание +VS, 2 — выход, 3 — общий

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:

ИсполнениеДиапазонТочность при 25 °CВо всём диапазоне
LM35A−55…150 °Cдо ±0,5 °C—
LM35−55…150 °C±0,4 °C типично, до ±1 °Cдо ±1,5 °C
LM35C, LM35CA−40…110 °Cу LM35C — как у LM35у LM35C — до ±2 °C
LM35D0…100 °C±0,6 °C типично, до ±1,5 °Cдо ±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 напряжениеШаг кодаШаг в градусахВерхний предел
5 В (питание)4,88 мВоколо 0,49 °C150 °C (1,5 В)
внутреннее 1,1 Воколо 1,07 мВоколо 0,11 °Cоколо 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

  1. 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
  2. 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?