Caratteristiche Elettriche e Spiegazione dei Circuiti di Applicazioni Tipiche per il Sensore di Temperatura LM35…

 

 

 
 

 

INTRO

I componenti con sigla LM35 sono sensori di temperatura integrati ad alta precisione con una uscita lineare e proporzionale al valore in gradi celsius della temperatura. Utilizzano quindi la scala centigrada. Non richiedono calibrazione esterna per raggiungere la specifica di precisione di ¼ di grado centigrado e di ¾ su tutta la scala, anche per valori vicini a quelli massimi tollerati (ovvero da -55°C fino a 150°C).

Il loro costo è molto basso (50-70 centesimi di euro l’uno) e inoltre hanno una tensione di uscita linearmente proporzionale alla temperatura e molto precisa in modo tale che non vi sia la necessità di realizzare circuiti di controllo o lettura complicati. Sono quindi semplici da usare ed economici.

È progettato per assorbire una corrente esegua (circa 60uA) con un ampio range di tensione di alimentazione garantendo in ogni caso un auto-riscaldamento trascurabile (il dispositivo assorbe potenza quindi si riscalda per effetto joule, negli LM35 l’auto-riscaldamento provoca un incremento di circa 0.1°C).

È disponibile in diversi formati e necessita solo di alimentazione singola. Si può usare per diverse applicazioni e vi sono diversi schemi elettrici per le varie applicazioni. In questo articolo verrà mostrato l’utilizzo come sensore di temperatura base per temperature superiori a 0°C, l’utilizzo come sensore di temperatura per misure di temperatura da -55°C a 150°C e infine lo schema per l’utilizzo come sensore di temperatura con uscita in corrente 4-20mA.

 

 
CARATTERISTICHE ELETTRICHE

L’integrato LM35 dispone di 3 pin ovvero due dell’alimentazione e il terzo è l’uscita. I package e i pin hanno la seguente configurazione:

Il pin +Vs è la tensione di alimentazione positiva, GND quella negativa o massa mentre Vout è la tensione di uscita proporzionale alla temperatura.

Le caratteristiche salienti, uguali per tutti i diversi integrati della famiglia LM35 sono:

• Alimentazione da un minimo di 4V ad un massimo di 30V
• Corrente assorbita 60µA più la corrente di uscita
• Corrente di uscita massima 10mA
• Tensione di uscita 10mV/°C

Le altre caratteristiche dipendono dalla versione dell’integrato, infatti ci sono gli LM35, LM35A, LM35C, LM35D e hanno le seguenti caratteristiche:

I range di temperatura indicano in quale range l’integrato funziona e sono diversi per i diversi modelli, vanno da -55°C a 150°C per gli LM35 e LM35A, da -40°C a 110°C per LM35C e LM35CA e solo da 0 a 100°C per LM35D. L’accuratezza dipende anche dal modello ed è peggiore nel LM35D dove arriva a ±2°C ovvero il sensore può fornire una tensione di uscita che non indica la reale temperatura ma 2 gradi in meno o in più, è casuale. La non linearità non è molta ed indica di quanto sbaglia il sensore nel fornire l’uscita rispetto alla retta ideale e infine la Load regulation indica come cambia la tensione di uscita del sensore per ogni mA assorbito. Conviene quindi non avere carichi elevati in uscita perché l’errore nel caso peggiore è 0.5*10=5mV.

Queste caratteristiche sono le medie i tutti i vari casi, nel datasheet sono indicate per varie temperature, tensioni di alimentazioni e altri parametri.

Vi è anche un’altra cosa da tenere in considerazione, ovvero che se la temperatura cambia velocemente, la tensione di uscita non cambia immediatamente, serve un tempo che dipende dal flusso d’aria che incide sul sensore. Ci possono volere anche 3-4 minuti prima che il sensore si accorge delle variazioni.

 

SCHEMI APPLICATIVI

Il primo schema e il più semplice dei vari schemi realizzabili è quello per la misura di temperature tra 0°C e 150°C (supponiamo di usare l’integrato LM35A). La connessione è la seguente:

Semplicemente l’integrato viene alimentato rispettando le polarità con una tensione che deve essere superiore a 4V e minore di 30V e l’uscita Vout viene connessa ad un operazionale, un ADC o un microcontrollore per leggere o elaborare l’informazione di temperatura espressa in tensione quindi Volt.

Lo schema per leggere sia temperature positive che negative invece è il seguente:

Si va a creare con due diodi in serie (nello schema sono indicati gli 1N914 ma si possono usare 1N4148, 1N4001, 1N4007 o simili) una tensione pari a circa 1.4V sul pin negativo dell’integrato LM35. Questa tensione va in uscita sull’uscita negativa, quindi se su Vout vi è una tensione minore di 1.4V si avrà in uscita una tensione negativa rispetto all’uscita negativa (-). La tensione viene prelevata ai capi di Vout con il positivo al terminale (+) e il negativo al terminale (-), serve quindi un ADC con la possibilità di convertire tensioni negative.

Infine lo schema per avere 4mA quando si hanno 0°C e 20mA quando si hanno 100°C è il seguente:

L’integrato LM35 crea una tensione che pilota il transistor che fa scorrere una corrente che dipende dalla temperatura visto che il sensore lo pilota con una tensione che dipende dalla temperatura. L’integrato LM317 invece serve come regolazione per avere gli estremi 4-20mA.

 

DOWNLOAD

Potete scaricare il datasheet del componente al seguente LINK!!!

 

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