LM35溫度傳感器特性及應(yīng)用

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可測出20mV的電壓，這一值相當(dāng)于2℃（一些情況下甚至可測出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“簡單型溫度計(jì)”電路示于圖2，電阻R1和R2對電源電壓分壓，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，如汽車自動檢測線上的溫度測量。一些數(shù)字萬用表具有溫度檢測功能等，溫度探頭也采用了LM35器件的。