《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LM35溫度傳感器應(yīng)用及特性
摘要: LM35是一種得到廣泛使用的溫度傳感器。由于它采用內(nèi)部補(bǔ)償,所以輸出可以從0℃開始。該器件采用塑料封裝TO992,工作電壓4~30V,所以乍一看來,它似乎是無需校準(zhǔn)的LM335。
Abstract:
Key words :

      LM35是一種得到廣泛使用的溫度傳感器。由于它采用內(nèi)部補(bǔ)償,所以輸出可以從0℃開始。該器件采用塑料封裝TO992,工作電壓4~30V,所以乍一看來,它似乎是無需校準(zhǔn)的LM335。
  
在上述電壓范圍以內(nèi),芯片從電源吸收的電流幾乎是不變的(約50μA),所以芯片自身幾乎沒有散熱的問題。這么小的電流也使得該芯片在某些應(yīng)用中特別適合,比如在電池供電的場(chǎng)合中,輸出可以由第三個(gè)引腳取出,根本無需校準(zhǔn)。
  
目前,已有兩種型號(hào)的LM35可以提供使用。LM35DZ輸出為0℃~100℃,而LM35CZ輸出可覆蓋-40℃~110℃,且精度更高,兩種芯片的精度都比LM335高,不過價(jià)格也稍高。
  
在最簡(jiǎn)單的應(yīng)用中,LM35可以按圖1那樣連接,僅僅為它提供一組直流電源,比如PP3電池電源,再加上一個(gè)用作顯示的DVM(數(shù)字電壓表)即可工作。傳感器甚至可以安裝到“探針”之中,將DVM擴(kuò)展為電子式直讀溫度計(jì),用來測(cè)散熱片的溫度。
  
在使用單一電源時(shí),LM35的一個(gè)缺點(diǎn)是無法指示低至零度的溫度。據(jù)稱利用LM35可測(cè)出20mV的電壓,這一值相當(dāng)于2℃(一些情況下甚至可測(cè)出0~2mV的電壓!),但要指示零度或更低的溫度時(shí),最好還是再提供一個(gè)負(fù)電源和一只下拉電阻。
  
一種實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)的“簡(jiǎn)單型溫度計(jì)”電路示于圖2,電阻R1和R2對(duì)電源電壓分壓,取得電壓參考值,這一電壓通過IC1緩沖,其輸出用作LM35和表頭的“地”。
  
電阻R3用作下拉電阻。輸出低于零伏時(shí),這一電阻值大約是每伏20kΩ,本例只需低于1V,所以電阻用18kΩ。這可使LM35覆蓋0℃~100℃(LM35DZ)或-40℃~110℃(LM35CZ)。
  
LM35的負(fù)載為容性時(shí),輸出有產(chǎn)生振蕩的可能,所以往往需要在負(fù)載上串接電阻避免振蕩的發(fā)生,這就是圖2中R4的功能,其阻值1kΩ就足夠了。這一簡(jiǎn)單的線路可以用來得到一個(gè)經(jīng)過改進(jìn)的更準(zhǔn)確的通用溫度計(jì),這種溫度計(jì)在實(shí)驗(yàn)室中大有用武之地。

模擬溫度計(jì)
  
圖3所示的是一種模擬式溫度計(jì)的電路圖,其中使用了一個(gè)雙運(yùn)算放大器,第二個(gè)運(yùn)放用作LM35的輸出緩沖并將其變?yōu)楸眍^(MEI)的電流。
  
圖中所示的兩個(gè)R4值分別適用于表頭滿刻度100℃所需電流100μA和1mA的兩種情況,使用其他表頭時(shí),只要調(diào)整R4的值,不難滿足其滿刻度的要求。甚至可以選擇合適的R4來得到華氏溫標(biāo)指示。
  
電阻R5用于對(duì)最大電流進(jìn)行限制,以防止表頭可能受到的損傷。盡管該電路無需任何退耦電容即可穩(wěn)定工作,但我們還是推薦大家增添電容C1和C2(虛線連接的電容)。
  
電源為9V時(shí),如IC1選用運(yùn)算放大器LM358,該電路所需電流約為1~2mA。若IC1選用低功耗運(yùn)算放大器OP296G,工作電流可降為300μA。OP296G較低的失調(diào)電壓也可以使溫度計(jì)的精度得到進(jìn)一步改善。

  還有許多辦法可以使該電路讀出低于零度的讀數(shù)。比如可以用中心值為零的表頭,或增加一個(gè)極性轉(zhuǎn)換開關(guān)。
  
在許多情況下,若電流表能卸下表面,這樣就可能對(duì)表頭的讀數(shù)人為增加百分之十到百分之二十的正向偏置。最后,還可以通過調(diào)整R4的值得到一個(gè)小電壓,以提供所需的偏置,不過這樣做會(huì)增加電路的復(fù)雜程度,因?yàn)榭赡苄枰黾訁⒖茧妷汉鸵粋€(gè)額外的放大器。

總結(jié)
  
只要稍稍增加一些費(fèi)用,LM35就可以提供更加精確的溫度轉(zhuǎn)換特性,而且無需校準(zhǔn)。用于遙測(cè)時(shí),應(yīng)該用三導(dǎo)線連接來取代雙導(dǎo)線連接,還需要在輸出線上串聯(lián)一個(gè)電阻,以避免容性電纜帶來的振蕩。目前,LM35已廣泛用于一些工程系統(tǒng)上,如汽車自動(dòng)檢測(cè)線上的溫度測(cè)量。一些數(shù)字萬用表具有溫度檢測(cè)功能等,溫度探頭也采用了LM35器件的。

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