Cảm biến nhiệt độ LM35 – Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Nhiệt độ là một trong những thông số kỹ thuật được đo thông dụng nhất trên quốc tế. Chúng được sử dụng trong những thiết bị gia dụng như lò vi sóng, tủ lạnh, máy điều hòa, v.v.. cho đến những thiết bị được sử dụng trong công nghiệp. Cảm biến nhiệt độ về cơ bản đo nóng / lạnh được tạo ra bởi một đối tượng người tiêu dùng mà nó được liên kết. Cảm biến cung ứng một giá trị điện trở, dòng điện hoặc điện áp ở đầu ra tỷ suất với nhiệt độ cần đo, sau đó những đại lượng này được đo hoặc giải quyết và xử lý theo ứng dụng của tất cả chúng ta .
Cảm biến nhiệt độ về cơ bản được phân thành hai loại :

• Cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc: Các cảm biến nhiệt độ này sử dụng đối lưu và bức xạ để theo dõi nhiệt độ.
• Cảm biến nhiệt độ tiếp xúc: Cảm biến nhiệt độ tiếp xúc được chia thành ba loại:

1. Cơ điện (Cặp nhiệt điện – Thermocouple)
2. Cảm biến nhiệt độ điện trở (RTD – Resistance Temperature Detector)
3. Dựa trên chất bán dẫn (LM35, DS1820, v.v..)

Trong bài viết này, tất cả chúng ta sẽ cùng tìm hiểu và khám phá về cảm biến nhiệt độ LM35, là một loại cảm biến tương tự như dựa trên chất bán dẫn. Cảm biến nhiệt độ LM35 rất hay được sử dụng trong những ứng dụng đo nhiệt độ thời hạn thực. Vì nó hoạt động giải trí khá đúng chuẩn với sai số nhỏ, đồng thời có kích cỡ nhỏ và giá tiền rẻ .

Cảm biến nhiệt độ LM35 là gì?

LM35 là một cảm biến nhiệt độ tương tự, điện áp ở đầu ra của cảm biến tỷ lệ với nhiệt độ tức thời và có thể dễ dàng được xử lý để có được giá trị nhiệt độ bằng oC.

Bạn đang đọc: Cảm biến nhiệt độ LM35 – Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Ưu điểm của LM35 so với cặp nhiệt điện là nó không nhu yếu bất kể hiệu chuẩn bên ngoài nào. Lớp vỏ cũng bảo vệ nó khỏi bị quá nhiệt. giá thành thấp và độ đúng chuẩn cao đã khiến cho loại cảm biến này trở thành một lựa chọn so với những người yêu thích sản xuất mạch điện tử, người làm mạch tự chế và những bạn sinh viên .
Vì có nhiều ưu điểm nêu trên nên cảm biến nhiệt độ LM35 đã được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm đơn thuần, giá tiền thấp. Đã hơn 15 năm kể từ lần ra đời tiên phong nhưng cảm biến này vẫn sống sót và được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm và ứng dụng đã cho thấy giá trị của loại cảm biến này .

Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ LM35

Hình bên dưới cho thấy hình dạng và sơ đồ chân của cảm biến LM35 .

Số chân	Tên chân	Chức năng
1	VCC hay +VS	Chân cấp nguồn với điện áp từ 4V đến 30V
2	VOUT	Chân lấy điện áp ra, điện áp ở chân này thay đổi 10mV/oC
3	GND	Chân nối đất

Thông số kỹ thuật của cảm biến LM35

• Hiệu chuẩn trực tiếp theo oC
• Điện áp hoạt động: 4-30VDC
• Dòng điện tiêu thụ: khoảng 60uA
• Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/°C
• Khoảng nhiệt độ đo được: -55°C đến 150°C
• Điện áp thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C
• Độ tự gia nhiệt thấp, 0,08oC trong không khí tĩnh
• Sai số: 0,25°C
• Trở kháng ngõ ra nhỏ, 0,2Ω với dòng tải 1mA
• Kiểu chân: TO92
• Kích thước: 4.3 × 4.3mm

Tải datasheet của LM35 tại đây .
LM35 hoàn toàn có thể đo nhiệt độ trong khoanh vùng phạm vi từ – 55 oC đến 150 oC. Độ đúng chuẩn trong thực tiễn của cảm biến : ± 1/4 °C ở nhiệt độ phòng và ± 3/4 °C trong khoanh vùng phạm vi nhiệt độ từ – 55 °C đến 150 °C. Việc quy đổi điện áp đầu ra sang oC cũng thuận tiện và trực tiếp .
Trở kháng đầu ra nhỏ, đầu ra tuyến tính và hiệu chuẩn đúng chuẩn là những đặc tính vốn có của LM35, giúp tạo tiếp xúc để đọc hoặc tinh chỉnh và điều khiển mạch rất thuận tiện .
Điện áp phân phối cho cảm biến LM35 hoạt động giải trí hoàn toàn có thể từ + 4 V đến 30 V. Nó tiêu thụ dòng điện khoảng chừng 60 μA. LM35 có nhiều họ là LM35A, LM35CA, LM35D, LM135, LM135A, LM235, LM335. Tất cả những thành viên trong họ LM35 đều hoạt động giải trí theo nguyên tắc giống nhau nhưng năng lực đo nhiệt độ khác nhau và chúng cũng có nhiều kiểu chân khác nhau ( SOIC, TO-220, TO-92, TO ) .

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ LM35

Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị điện áp nhất định tại chân VOUT (chân giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ. Như vậy, bằng cách đưa vào chân bên trái của cảm biến LM35 điện áp 5V, chân phải nối đất, đo hiệu điện thế ở chân giữa, bạn sẽ có được nhiệt độ (0-100ºC) tương ứng với điện áp đo được.

Xem thêm: Top 45 linh kiện trường giang phố vọng hay nhất 2022

Vì điện áp ngõ ra của cảm biến tương đối nhỏ nên thường thì trong những mạch ứng dụng thực tiễn, tất cả chúng ta thường dùng Op-Amp để khuếch đại điện áp ngõ ra này .

Các dạng mạch đo nhiệt độ 

LM35 hoàn toàn có thể được sử dụng một trong hai thông số kỹ thuật mạch như hình bên dưới. Cả hai đều mang lại hiệu quả khác nhau .

Trong thông số kỹ thuật mạch phía bên trái, cảm biến chỉ hoàn toàn có thể đo nhiệt độ dương từ 2 oC đến 150 oC. Theo thông số kỹ thuật mạch này, tất cả chúng ta chỉ cần cấp nguồn cho LM35 và liên kết đầu ra trực tiếp với bộ chuyển đổi tương tự như sang số .
Trong thông số kỹ thuật mạch thứ hai, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể đo nhiệt độ toàn dải từ – 55 oC đến 150 oC. Cấu hình mạch này hơi phức tạp nhưng mang lại hiệu quả cao. Trong trường hợp này, tất cả chúng ta phải liên kết một điện trở bên ngoài ( R1 ) để chuyển mức điện áp âm lên dương. Giá trị điện trở bên ngoài hoàn toàn có thể được đo lường và thống kê theo công thức ghi bên dưới thông số kỹ thuật mạch .
Mặc dù thông số kỹ thuật mạch tiên phong không cần điện trở ở phía đầu ra nhưng tôi khuyên bạn nên liên kết điện trở 80 kΩ đến 100 kΩ giữa chân VOUT và chân GND. Khi tôi thực thi một số ít thí nghiệm, tôi nhận thấy rằng những số đọc bị giao động và ngõ ra VOUT có hiện tượng kỳ lạ thả nổi. Vì vậy, một điện trở giữa VOUT và GND sẽ cố định và thắt chặt chân VOUT ở mức thấp và ngăn không cho chân này bị thả nổi .
Các thông số kỹ thuật về độ đúng mực cho cả hai thông số kỹ thuật mạch là khác nhau. Mức độ đúng mực trung bình là ± 1 oC cho cả hai thông số kỹ thuật. Nhưng mức độ đúng chuẩn giảm so với khoảng chừng nhiệt độ từ 2 oC đến 25 oC .

Các bước tính toán nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt độ LM35

• Thiết kế mạch.
• Cấp nguồn cho cảm biến với điện áp từ 4V đến 30V. Chân GND được nối đất.
• Kết nối chân VOUT với đầu vào bộ chuyển đổi tương tự sang số hay vi điều khiển.
• Lấy mẫu đọc ADC để xác định điện áp đầu ra VOUT.
• Chuyển đổi điện áp thành nhiệt độ.

Công thức chuyển đổi điện áp thành nhiệt độ

Công thức để quy đổi điện áp sang nhiệt độ độ C cho LM35 là :

Nhiệt độ đo được (oC) = Điện áp được đọc bởi bộ ADC/10 mV

Xem thêm: Linh Kiện Máy Tính | Linh Kiện PC Chính Hãng, Xây Dựng Mọi Cấu Hình

Tôi chia cho 10 mV vì độ nhạy của cảm biến LM35 là 10 mV .
Làm theo những bước và hướng dẫn ở trên, bạn hoàn toàn có thể thuận tiện tiếp xúc cảm biến LM35 với bất kỳ bộ vi tinh chỉnh và điều khiển nào có chân quy đổi tín hiệu tựa như sang số được tích hợp sẵn. Hầu hết toàn bộ những bộ vi tinh chỉnh và điều khiển thời nay đều có bộ ADC tích hợp sẵn .

Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ LM35

Cảm biến nhiệt độ LM35 tương thích cho những ứng dụng :

• Học tập nghiên cứu
• Đo nhiệt độ của một môi trường cụ thể
• Giám sát nhiệt độ trong hệ thống HVAC
• Kiểm tra nhiệt độ pin
• Cung cấp thông tin về nhiệt độ của một linh kiện điện tử khác

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư