Teplotní senzor LM35 je široce důvěryhodnou volbou pro každého, kdo potřebuje přesné, lineární a bezkalibrační měření teploty. Jeho jednoduchý analogový výstup, nízká spotřeba energie a široký provozní rozsah z něj činí ideálního pro zabudované, průmyslové a environmentální aplikace. Tento článek zkoumá jeho vlastnosti, postupy zapojení, aplikace a praktické aspekty pro dosažení spolehlivých měření teploty.
Co je to teplotní senzor LM35?
LM35 je přesný analogový teplotní senzor, který dává napětí přímo úměrné teplotě ve stupních Celsia. S pevně stanoveným škálovacím faktorem 10 mV/°C poskytuje jednoduchý, lineární vztah mezi teplotou a výstupním napětím. Protože je LM35 továrně kalibrován a pracuje s minimálním samoohřevem, snadno se integruje jak do základních, tak do pokročilých měřicích systémů.
Pinout LM35
| Číslo pinu | PIN Name | Popis |
|---|---|---|
| 1 | Vcc | Napájecí napětí na vstupu, typicky +5V |
| 2 | Analogový výstup | Napětí se zvyšuje o 10 mV na každých 1 °C. Při použití jednoho zdroje dává 0V při 0°C. Výstup při záporné teplotě vyžaduje zápornou přívodní kolejnici. |
| 3 | Ground | Připojit se k zemnění systému |
Funkce senzoru LM35
| Funkce | Popis |
|---|---|
| Vstupní napětí | −2V až 35V (běžně pracuje při 5V) |
| Teplotní rozsah | −55°C až +150°C |
| Lineární výstup | 10 mV/°C pro přímočarý převod z analogového na digitální |
| Přesnost | ±0,5°C při pokojové teplotě |
| Současná spotřeba | Méně než 60 μA, ideální pro nízkoenergetické systémy |
| Celkový design | Kompaktní, levné integrované obvody vhodné pro vestavěné nebo dálkové průzkumy |
| Dostupné balíčky | TO-92, TO-220, TO-CAN, SOIC |
Ekvivalentní nebo alternativní teplotní senzory
Zde jsou běžné alternativy LM35 a jak se liší:
• DS18B20 – Digitální jednovodičový senzor nabízející vysokou přesnost, silnou odolnost vůči šumu a spolehlivost dlouhých kabelů. Ideální pro drsné nebo elektricky hlučné prostředí.
• DS1620 – Digitální senzor s vestavěným termostatem a ovládacími funkcemi pro systémy s regulací teploty.
• LM94022 – Analogový snímač s nízkým napětím optimalizovaný pro baterie nebo ultra-nízkoenergetické aplikace.
Použití teplotního senzoru LM35
Monitorování životního prostředí
Používá se v meteorologických stanicích, chytrém zemědělství a systémech vnitřního klimatu ke sledování okolní i venkovní teploty s spolehlivou přesností.
Tepelná správa
Integrován do elektronických obvodů, aby zabránil přehřátí ovládáním chladicích ventilátorů, spouštěním alarmů nebo automatickým tepelným vypnutím, když teploty překročí bezpečné limity.
Systémy monitorování baterií
Pomáhá zajistit bezpečné nabíjení a vybíjení lithium-iontových a olověných baterií sledováním teploty baterie a předcházením poškození způsobenému tepelným únikem.
Systémy HVAC
Zvyšuje účinnost topného, ventilačního a klimatizačního zařízení poskytováním přesných teplotních dat pro regulaci průtoku vzduchu, provozu kompresoru a energeticky úsporných režimů.
Domácí automatizace a IoT zařízení
Běžně se používá v chytrých termostatech, senzorových uzlech a systémech pro monitorování teploty založených na IoT díky své jednoduchosti a kompatibilitě s mikrokontroléry.
Průmyslové řízení procesů
Podporuje regulaci teploty ve výrobě, skladovacích zařízeních a laboratorních prostředích, kde je nezbytné stabilní a přesné měření teploty.
Jak používat LM35 v praktických obvodech?
LM35 poskytuje analogový výstup úměrný teplotě a vyžaduje pouze tři základní připojení:
• Připojit +5V na pin VCC.
• Připojit zem k zemnili systému.
• Čtení analogového napětí z pinu 2 pomocí mikrokontroléru ADC jako Arduino, ESP32, STM32 nebo PIC.
Chování výstupu
• 0°C → 0V
• Každé zvýšení o 1 °C → +10 mV
• Měření pod nulou vyžadují zápornou přívodní kolejnici.
Převodní vzorec:
Teplota (°C) = Vout (mV) ÷ 10
Výhody a omezení LM35
Výhody
• Není potřeba žádná externí kalibrace
• Velmi nízká spotřeba energie (<60 μA)
• Vysoká přesnost (±0,5 °C při pokojové teplotě)
• Lineární, předvídatelný výstup
• Široký rozsah: −55°C až +150°C
Omezení
• Vyžaduje ADC pro digitální systémy
• Dokáže zachytit šum přes dlouhé vodiče
• Potřeba další obvody pro záporné teploty
• Méně odolné než digitální senzory v náročných podmínkách (např. DS18B20)
Srovnání LM35 vs LM34
| Funkce | LM35 | LM34 |
|---|---|---|
| Výstupní škála | 10 mV/°C | 10 mV/°F |
| Měřicí jednotka | Celsius | Fahrenheit |
| Teplotní rozsah | −55°C až +150°C | −50°F až +300°F |
| Přesnost | ±0,5°C | ±1°F |
| Nejlepší případy použití | Globální aplikace, vědecké využití, průmyslová kontrola | Spotřebitelská zařízení nebo systémy vyžadující Fahrenheitův výstup |
Závěr
LM35 zůstává spolehlivým analogovým teplotním senzorem díky svému lineárnímu výstupu, přesnosti a snadné integraci do elektronických systémů. Jeho jednoduchost z něj činí praktickou volbu pro mnoho měřicích úkolů, zatímco pochopení potřeb a omezení zapojení zajišťuje optimální výkon. V případě potřeby nabízí několik digitálních a nízkonapěťových alternativ rozšířené funkce pro specializované aplikace.
Často kladené otázky [FAQ]
Jak přesný je LM35 ve srovnání s digitálními teplotními senzory?
LM35 nabízí přesnost ±0,5 °C při pokojové teplotě, ale digitální senzory jako DS18B20 obecně poskytují vyšší přesnost a silnější odolnost vůči hluku. Pro dálkové zapojení nebo náročné podmínky si digitální senzory obvykle udržují přesnost lepší než analogové typy jako LM35.
Může LM35 běžet na 3.3V místo 5V?
Ano. LM35 pracuje s napětím napájení až 4V pro plný rozsah, ale při napájení na 3,3V dokáže měřit mírné teploty. Výstupní stupnice zůstává 10 mV/°C, ale maximální měřitelná teplota bude omezena dostupným napájecím napětím.
Proč je teplota mého LM35 hlučná nebo nestabilní?
Nestabilní hodnoty často vznikají kvůli elektrickému rušení nebo problémům s uzemněním. Držte analogové linky dál od spínacích součástek, zajistěte správné uzemnění a používejte odpojovací kondenzátor na napájecí linii.
Jak změříte pod 0°C s LM35?
LM35 potřebuje záporné napájecí napětí, aby reprezentoval teploty pod nulou. Bez záporné lišty senzor vydává 0V při teplotě nižší než 0°C.
Lze LM35 použít pro měření teploty povrchu nebo kapaliny?
Ano, pokud je správně nainstalován. Na povrchy použijte tepelné lepidlo nebo kovové rozhraní pro lepší přenos tepla. U kapalin umístěte LM35 do vodotěsné kovové sondy nebo uzavřeného krytu, abyste předešli poškození a zároveň zajistili dobrou tepelnou vodivost.