Vollständiger Leitfaden zum Datenblatt des LM35-Temperatursensors

Der Temperatursensor LM35 ist ein weit verbreitetes analoges Präzisionsgerät, das genaue und lineare Temperaturmessungen direkt in Grad Celsius liefert.In diesem Artikel wird der Temperatursensor LM35 im Detail besprochen, einschließlich seiner Pinbelegung, Spezifikationen, Funktionen, Funktionsblockdiagramm, Anwendungsschaltkreisen und mehr.

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Übersicht über den Temperatursensor LM35

Die LM35 Temperatursensor ist ein Präzisionsgerät mit integriertem Schaltkreis, das zur genauen und effizienten Messung der Temperatur entwickelt wurde.Seine Ausgangsspannung ändert sich linear mit der Temperatur in Grad Celsius, was die Temperaturmessung einfach und direkt macht.Da der Sensor werkseitig kalibriert ist, ist keine zusätzliche Kalibrierung oder komplexe Signalverarbeitung erforderlich, was den Designaufwand für elektronische Systeme reduziert.

Einer der Hauptvorteile des LM35 ist seine niedrige Ausgangsimpedanz und minimale Eigenerwärmung, die es ihm ermöglichen, auch im Dauerbetrieb stabile und zuverlässige Messwerte zu liefern.Es arbeitet mit einer oder zwei Stromversorgungen und unterstützt einen großen Temperaturbereich, sodass es sowohl für Industrie- als auch für Verbraucheranwendungen geeignet ist.Der Sensor ist in mehreren Gehäuseoptionen erhältlich, was Entwicklern die einfache Integration in verschiedene Schaltungslayouts erleichtert.

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LM35 Temperatursensor CAD-Modelle

Details zur Pinbelegung des LM35-Temperatursensors

Pin Name	TO-46	TO-92	TO-220	SO-8	Pin Typ	Beschreibung
VOUT	2	2	3	1	Ausgabe	Analog Temperaturausgang proportional zur Temperatur
N.C.	—	—	—	2	—	Keine Verbindung
N.C.	—	—	—	3	—	Keine Verbindung
GND	3	3	2	4	Boden	Gerätemasse Pin, mit dem Minuspol der Stromversorgung verbinden
N.C.	—	—	—	5	—	Keine Verbindung
N.C.	—	—	—	6	—	Keine Verbindung
N.C.	—	—	—	7	—	Keine Verbindung
+VS	1	1	1	8	Macht	Positive Kraft Versorgungseingang

Alternativen und gleichwertiges Modell

Modell	Typ	Ausgabe	Temperatur Reichweite	Genauigkeit	Notizen
LM34	Analoger IC	10 mV/°F	0°C bis 100°C	±1 °F	Ausgabe in Fahrenheit-Skala
LM36	Analoger IC	10 mV/°C	−40 °C bis 125 °C	±2°C	Besser für Tieftemperaturerkennung
TMP36	Analoger IC	10 mV/°C	−40 °C bis 125 °C	±2°C	Erfordert nicht negatives Angebot
DS18B20	Digital	Digital (1-Draht)	−55 °C bis 125 °C	±0,5°C	Hohe Genauigkeit, digitale Schnittstelle
DHT11	Digital	Digital	0°C bis 50°C	±2°C	Maßnahmen Temperatur und Luftfeuchtigkeit
DHT22	Digital	Digital	−40 °C bis 80 °C	±0,5°C	Höhere Genauigkeit als DHT11
MCP9700	Analoger IC	10 mV/°C	−40 °C bis 125 °C	±2°C	Geringer Stromverbrauch Temperatursensor

Funktionsblockdiagramm des LM35

Das Blockdiagramm des LM35 zeigt, wie die Temperatur im Sensor in einen präzisen Spannungsausgang umgewandelt wird.Das Herzstück der Schaltung ist ein Temperatursensorelement, das auf dem Sperrschichtverhalten von Transistoren basiert und eine Spannung erzeugt, die sich vorhersehbar mit der Temperatur ändert.Diese interne Referenz erzeugt ein kleines temperaturabhängiges Signal, das die Grundlage der Messung bildet.

Dieses Signal wird zunächst von einer internen Verstärkerstufe verarbeitet, die es stabilisiert und aufbereitet.Das Diagramm zeigt, wie der Sensor mithilfe angepasster Transistoren und Widerstände eine Spannung erzeugt, die mit steigender Temperatur linear ansteigt.Dieses Design trägt dazu bei, eine gute Genauigkeit und Konsistenz über den gesamten Betriebsbereich sicherzustellen.

Abschließend wird das aufbereitete Signal einem Ausgangsverstärker zugeführt, der es auf einen nutzbaren Pegel skaliert.Diese Stufe erzeugt am VOUT-Pin den bekannten LM35-Ausgang von 10 mV pro Grad Celsius.Die Ausgangsstufe bietet außerdem eine niedrige Ausgangsimpedanz, sodass der Sensor ohne zusätzliche Signalaufbereitung problemlos direkt an Mikrocontroller, ADCs oder Messkreise angeschlossen werden kann.

Spezifikationen des LM35-Temperatursensors

Parameter	Spezifikation
Sensortyp	Präzision Integrierter Temperatursensor
Ausgabetyp	Analoge Spannung
Ausgabe Empfindlichkeit	10 mV/°C
Temperatur Maßstab	Celsius (°C)
Betrieb Temperaturbereich (LM35)	−55 °C bis +150 °C
Betrieb Temperaturbereich (LM35C)	−40 °C bis +110 °C (−10°C mit verbesserter Genauigkeit)
Genauigkeit bei 25°C	±0,25°C (typisch)
Genauigkeit vorbei Vollständiges Sortiment	±0,75°C (typisch)
Versorgungsspannung Reichweite	4 V bis 30 V
Versorgungsstrom	~60 µA
Selbsterwärmung	< 0,1°C Zoll noch Luft
Ausgangsimpedanz	~0,5 Ω (typisch)
Ausgangsstrom Fähigkeit	Nur Quelle, Senkenstrom auf ~1 µA begrenzt
Kalibrierung	Fabrik kalibriert, kein externes Trimmen erforderlich
Schnittstelle	Direkt Verbindung zu ADCs, Mikrocontrollern und Ausleseschaltungen

Funktionen des LM35-Temperatursensors

Direkt in Celsius (Celsius) kalibriert

Der LM35 liefert eine Ausgangsspannung, die direkt der Temperatur in Grad Celsius entspricht, sodass keine Einheitenumrechnung von Kelvin oder Fahrenheit erforderlich ist.

Linearer Skalierungsfaktor von 10 mV/°C

Bei jedem Temperaturanstieg um 1 °C erhöht sich die Ausgangsleistung um 10 Millivolt, wodurch Temperaturberechnungen einfach und vorhersehbar werden.

0,5 °C garantierte Genauigkeit bei 25 °C

Der Sensor liefert zuverlässige Messwerte rund um die Raumtemperatur, was für Innen-, Labor- und elektronische Überwachungsanwendungen wichtig ist.

Ausgelegt für den gesamten Temperaturbereich von -55 °C bis +150 °C

Der LM35 kann in einem weiten Temperaturbereich betrieben werden, sodass er sowohl in Umgebungen mit niedrigen als auch mit hohen Temperaturen eingesetzt werden kann.

Geeignet für Remote-Anwendungen

Seine niedrige Ausgangsimpedanz und sein stabiles Signal ermöglichen eine genaue Temperaturmessung, selbst wenn der Sensor weit vom Auslese- oder Steuerkreis entfernt ist.

Geringe Kosten durch Trimmen auf Wafer-Ebene

Durch die Werkskalibrierung während der Herstellung sind keine externen Trimmkomponenten erforderlich, wodurch die Gesamtsystemkosten gesenkt werden.

Funktioniert mit einer Versorgungsspannung von 4 V bis 30 V

Durch den großen Betriebsspannungsbereich ist der LM35 mit vielen Stromquellen kompatibel, einschließlich Batterien und geregelten Netzteilen.

Weniger als 60 µA Stromaufnahme

Der sehr niedrige Stromverbrauch trägt zur Minimierung des Energieverbrauchs bei und macht den Sensor für energiesparende und batteriebetriebene Systeme geeignet.

Geringe Eigenerwärmung (0,08 °C in ruhender Luft)

Durch die minimale interne Wärmeentwicklung wird sichergestellt, dass der Sensor seine eigenen Temperaturmesswerte nicht wesentlich beeinflusst.

Geringe Nichtlinearität (±0,25 °C typisch)

Der Sensor behält über seinen Betriebsbereich eine äußerst lineare Reaktion bei, was die Messgenauigkeit verbessert.

Niederohmiger Ausgang (0,1 Ω für 1 mA Last)

Eine niedrige Ausgangsimpedanz ermöglicht es dem LM35, ADC-Eingänge und Signalleitungen direkt ohne zusätzliche Pufferschaltungen anzusteuern.

LM35 Typische Anwendungsschaltungen

Der grundlegende Schaltkreis des Celsius-Temperatursensors zeigt den LM35, der über eine einzige positive Stromversorgung angeschlossen ist.In dieser Konfiguration gibt der Sensor direkt eine analoge Spannung aus, die linear mit der Temperatur mit einer Rate von 10 mV pro Grad Celsius ansteigt.Da der Ausgang bei 0 mV nahe 0 °C beginnt, eignet sich dieser Aufbau gut für Temperaturmessungen über dem Gefrierpunkt.Aufgrund seiner einfachen Verkabelung eignet es sich ideal für allgemeine Überwachungszwecke, Mikrocontroller-Projekte und Anwendungen, die nur positive Temperaturmesswerte erfordern.

Die umfassende Celsius-Temperatursensorschaltung zeigt, wie der LM35 Temperaturen unter 0 °C messen kann, indem er sowohl positive als auch negative Versorgungsspannungen verwendet.Der zusätzliche Widerstand, der an die negative Versorgung angeschlossen ist, ermöglicht eine Verschiebung des Ausgangs und ermöglicht so eine genaue Messung über den gesamten Temperaturbereich.Diese Konfiguration ist in Umgebungen nützlich, in denen die Temperaturen unter den Gefrierpunkt fallen können und eine umfassendere Temperaturabdeckung erforderlich ist.

Anwendungen für LM35-Temperatursensoren

• Überwachung der Umgebungstemperatur

• Mikrocontroller-basierte Projekte

• Wetterüberwachungssysteme

• Industrielle Temperaturregelung

• Überwachung der Stromversorgung und des Kühlkörpers

• Unterhaltungselektronik

• Temperaturüberwachung von Batterie und Ladegerät

• HVAC-Systeme

• Medizinische und Gesundheitsausrüstung

• Bildungs- und Schulungskits

Vergleich: LM35-Sensor vs. LM335

Parameter	LM35 Temperatursensor	LM335 Temperatursensor
Temperatur Messskala	Celsius (°C)	Kelvin (K)
Ausgabetyp	Analoge Spannung	Analoge Spannung
Ausgabe Empfindlichkeit	10 mV/°C	10 mV/K
Ausgabe bei 25°C	250 mV	~2,98 V (298 K)
Betrieb Temperaturbereich	−55 °C bis +150 °C	−40 °C bis +100 °C
Genauigkeit bei 25°C	±0,25°C (typisch)	±1°C (typisch, unkalibriert)
Genauigkeit vorbei Vollständiges Sortiment	±0,75°C (typisch)	±2°C (typisch)
Kalibrierung	Fabrik kalibriert in °C	Erfordert externe Kalibrierung
Extern Trimmen	Nicht erforderlich	Erforderlich für beste Genauigkeit
Versorgungsspannung Reichweite	4 V bis 30 V	4 V bis 30 V
Versorgungsstrom	~60 µA	~400 µA
Selbsterwärmung	< 0,1°C Zoll noch Luft	Höher als LM35
Ausgangsimpedanz	Niedrig (~0,1–0,5 Ω)	Höher als LM35
Ausgangslinearität	Hoch (±0,25 °C typisch)	Mäßig
Leichtigkeit Schnittstelle	Sehr einfach (direkte °C-Anzeige)	Erfordert Umrechnung von Kelvin in Celsius
Typische Pakete	TO-92, TO-220, SOIC, TO-CAN	TO-92, TO-220
Kosten	Etwas höher	Niedriger
Gewöhnlich Anwendungen	Präzision Temperaturmessung, MCUs	Einfach Temperaturerfassung, Kalibrierschaltungen

Mechanische Abmessungen

Teil Nummer	Paket Typ	Körper Größe (nominal)
LM35	TO-CAN (3)	4,699 mm × 4,699 mm
	TO-92 (3)	4,30 mm × 4,30 mm
	SOIC (8)	4,90 mm × 3,91 mm
	TO-220 (3)	14,986 mm × 10,16 mm

Der Temperatursensor LM35 wird in mehreren Gehäuseoptionen angeboten, um unterschiedlichen Design- und Montageanforderungen gerecht zu werden.Es ist in vier Gehäusetypen erhältlich, darunter TO-92, TO-220, TO-CAN (Metallgehäuse) und SOIC.Jedes Paket bietet die gleiche elektrische Leistung und ermöglicht gleichzeitig Flexibilität für Prototyping, industrielle Nutzung oder kompakte PCB-Layouts.Nachfolgend finden Sie das TO-92-Gehäuse, das für platzbeschränkte und oberflächenmontierte Anwendungen geeignet ist.

Hersteller

Texas Instruments verfügt über starke Fertigungskapazitäten bei der Herstellung des LM35-Temperatursensors, unterstützt durch jahrzehntelange Erfahrung im analogen und Mixed-Signal-Halbleiterdesign.TI entwirft und fertigt den LM35 mithilfe präziser Trimm- und Kalibrierungstechniken auf Waferebene und gewährleistet so eine gleichbleibende Genauigkeit, Linearität und Zuverlässigkeit, ohne dass eine externe Anpassung erforderlich ist.Dank seiner globalen Halbleiterfertigungs-, Verpackungs- und Qualitätskontrollinfrastruktur kann der LM35 in mehreren Gehäuseoptionen angeboten werden und gleichzeitig strenge industrielle und kommerzielle Standards erfüllen.

Fazit

Der Temperatursensor LM35 ist eine benutzerfreundliche Lösung für die präzise Temperaturmessung in Celsius-basierten Systemen.Sein linearer 10 mV/°C-Ausgang, die geringe Eigenerwärmung, die Werkskalibrierung und der große Versorgungsspannungsbereich vereinfachen das Schaltungsdesign und sorgen gleichzeitig für zuverlässige Genauigkeit.Durch seine Spezifikationen, Funktionen, Anwendungsschaltungen und den Vergleich mit Alternativen wie dem LM335 erweist sich der LM35 als geeignet für ein breites Spektrum an Überwachungs- und Steuerungsaufgaben.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wie berechnet man die Temperatur anhand der Ausgangsspannung des LM35?

Um die Temperatur zu berechnen, teilen Sie die Ausgangsspannung des LM35 (in Millivolt) durch 10. Beispielsweise entsprechen 320 mV 32 °C.

2. Kann der LM35 ohne Mikrocontroller verwendet werden?

Ja, der LM35 kann mit analogen Messgeräten, Komparatoren oder Operationsverstärkern verwendet werden, um die Temperatur ohne Mikrocontroller anzuzeigen oder zu steuern.

3. Benötigt der LM35 einen Kühlkörper für genaue Messwerte?

Nein, der LM35 benötigt unter normalen Bedingungen keinen Kühlkörper, da er im Betrieb eine sehr geringe Eigenerwärmung aufweist.

4. Kann der LM35 Temperaturen unter 0 °C messen?

Ja, aber Messungen unter 0 °C erfordern eine doppelte Stromversorgung oder einen Schaltungsoffset, um die Ausgangsspannung zu verschieben.

5. Ist der LM35 wasserdicht oder für den Außenbereich geeignet?

Nein, der LM35 ist standardmäßig nicht wasserdicht und muss für den Einsatz im Freien oder in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit eingehaust oder geschützt werden.

6. Was verursacht ungenaue LM35-Temperaturmesswerte?

Häufige Ursachen sind elektrisches Rauschen, lange ungeschirmte Kabel, schlechte Erdung und unzureichende Filterung der Stromversorgung.

7. Können mehrere LM35-Sensoren in einem System verwendet werden?

Ja, mehrere LM35-Sensoren können zusammen verwendet werden, vorausgesetzt, jeder Sensor verfügt über die richtige Verkabelung und bei Bedarf über separate ADC-Kanäle.