LM系列精密溫度傳感元件原理和應(yīng)用

1、主 題：LM系列精密溫度傳感元件原理和應(yīng)用LM135系列溫度傳感器是一種電壓輸出型精密集成溫度傳感器。它工作類似于齊納二極管，其反向擊穿電壓隨絕對溫度以+10mV/K的比例變化，工作電流為0.45mA，動(dòng)態(tài)阻抗僅為1，便于和測量儀表配接。這種溫度傳感器具有測量精度高，應(yīng)用簡單等優(yōu)點(diǎn)。LMl35系列溫度傳感器的測溫范圍很寬，LM135測溫范圍為-55 +150，LM235和LM335測溫范圍分別為-40 +125 和 -40 +100 。其短時(shí)使用測溫上限可分別擴(kuò)寬至200、150和125。 圖1是它們的兩種封裝形式和引腳功能圖。圖2是LMl35系列的內(nèi)部電原理圖：典型應(yīng)用電路1、基本測溫電路圖

2、3是采用LMl35的測溫電路，它的輸出電壓與絕對溫度成正比，靈敏度為10mV/K。可以通過數(shù)字電壓表測量其兩端電壓差來取得溫度值。為防止自熱效應(yīng)對測量結(jié)果的影響，一般將LMl35的工作電流限制在1mA左右。2精密測溫電路LMl35系列具有外附校正端，因此可以方便地對測量誤差進(jìn)行修正，有效地消除制造工藝帶來的誤差。電路修正方法很簡單，如圖4所示，只需在溫度為25時(shí)調(diào)整電位器Rw改變校正端偏壓，并用數(shù)字電壓表 20V檔測量傳感器的輸出壓電值為2.982V 即可。經(jīng)校正后，該電路在100C范圍內(nèi)測量誤差小于1。3溫度遙測電路當(dāng)測量點(diǎn)與顯示儀表距離較遠(yuǎn)時(shí)，傳感器的工作電流在連接導(dǎo)線上的壓降疊加在傳感器

3、的輸出電壓上，會(huì)產(chǎn)生一定的測量誤差。為了消除連接導(dǎo)線電阻的影響，可以采用圖5所示電路，利用恒流源驅(qū)動(dòng)LMl35，由于傳感器的工作電流恒定，連接導(dǎo)線電阻也是固定的，因此導(dǎo)線上的壓降是一定值，可以通過校正端加以修正，保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。 4熱電偶冷端補(bǔ)償測溫電路圖6是采用熱電偶且測溫范圍很寬的實(shí)用電路。它采用了分度號(hào)為K的熱電偶，測量上限溫度可達(dá)1000。為了消除熱電偶冷端環(huán)境的影響，采用LM335對冷端溫度進(jìn)行測量，然后通過運(yùn)算放大器LM308將溫度電壓信號(hào)與熱電偶產(chǎn)生的熱電勢疊加后放大輸出，從而使輸出電壓信號(hào)反映熱電偶工作端的真實(shí)溫度。由于LM335輸出電壓與絕對溫度成正比，故采用LM32

4、9與電阻分壓產(chǎn)生一電壓信號(hào)抵消其在0的輸出電壓。該電路輸出電壓與被測溫度的對應(yīng)關(guān)系被放大電路調(diào)整為10mV/。5NiCd電池快速充電電路 圖7是一種安全可靠的Ni-Cd電池快速充電電路。它是利用NiCd 電池外殼溫度變化來檢測電池充電是否完成的。一般來說，當(dāng)被充電電池溫度上升5時(shí)即已充至額定容量的80。這里ST1用于檢測環(huán)境溫度，ST2與充電電池?zé)崤己嫌糜跈z測電池溫度。利用溫度傳感器的失調(diào)調(diào)整端將ST1的輸出電壓調(diào)得比ST2高50mV，這樣當(dāng)電池溫度超過環(huán)境溫度5時(shí)，比較器LM308輸出變?yōu)榈碗娖?，LM317由恒流源狀態(tài)變?yōu)殡妷涸礌顟B(tài)，輸出電壓僅2V左右，電源只能通過R以50mA的小電流繼續(xù)給

5、電池充電。這種方法可以節(jié)省充電時(shí)間又不會(huì)造成過充電。 6溫差測量電路 在一些場合常需測量兩點(diǎn)的溫度差。如水泵風(fēng)機(jī)等設(shè)計(jì)中，常需按入口處與出口處的溫差來確定葉輪形狀是否合理。由于溫差很小，就要求有很高的測量精度相分辨率。圖8所示是一種高靈敏度溫差測量電路，其靈敏度為100mV。這里采用精密運(yùn)算放大器LM308，將兩溫度傳感器測得的溫差電壓放大10倍后輸出。調(diào)Rw可使兩傳感器處于同一溫度時(shí)運(yùn)放輸出為0。7氣流檢測電路圖9所示是利用LM335工作中的自熱效應(yīng)來檢測氣體的流動(dòng)。ST1置于靜止空氣中，工作電流較低，約為1mA。ST2置于外部環(huán)境中，工作電流較大，約為10mA。ST3工作電流較大，而在空氣

6、不流動(dòng)時(shí)其產(chǎn)生的自熱溫升高于STl的溫升，因此比較器LM301的反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓。輸出為低電平。當(dāng)外部環(huán)境空氣流動(dòng)時(shí)、ST2產(chǎn)生的熱量不斷傳到周圍空氣中被帶走，因此自熱效應(yīng)引起的溫升降低。而這時(shí)STl處于靜止的空氣中，熱傳導(dǎo)很慢，故其自熱效應(yīng)引起的溫升大于ST2的溫升，故比較器LM301輸出變?yōu)楦唠娖?，?qū)動(dòng)發(fā)光管點(diǎn)亮告警。通過Rp可以設(shè)定報(bào)警點(diǎn)的空氣流速。有簡單人工智能的溫度控制電路楊世清 榮華介紹一種具有簡單人工智能的溫度控制電路，使用該電路進(jìn)行溫度控制時(shí)，只需將開關(guān)打在2的位置，通過設(shè)定控制溫度，并通過3位半數(shù)顯表頭所顯示的溫度值，即可精確地控制溫度，使得溫控操作變得十分方

7、便。一、電路工作原理電路中使用LM35電壓型集成溫度傳感器，使得電路變得十分簡單LM35是一種內(nèi)部電路已校準(zhǔn)的集成溫度傳感器，其輸出電壓與攝氏溫度成正比，線性度好，靈敏度高，精度適中其輸出靈敏度為10.0MV，精度達(dá)0.5其測量范圍為-55150。在靜止溫度中自熱效應(yīng)低(0.08)工作電壓較寬，可在420V的供電電壓范圍內(nèi)正常工作，且耗電極省，工作電流一般小于60uA輸出阻抗低，在1MA負(fù)載時(shí)為0.1。根據(jù)LM35的輸出特性可知，當(dāng)溫度在0150之間變換時(shí)，其輸出端對應(yīng)的電壓為0150V，此電壓經(jīng)電位器W3分壓后送到3位半數(shù)字顯示表頭(由ICL7107及有關(guān)電路組成)的檢測信號(hào)輸入端在輸入端輸

8、入的電壓為150V時(shí)，通過調(diào)節(jié)電位器使顯示的數(shù)值為150.0,經(jīng)調(diào)整后數(shù)顯表頭顯示的數(shù)值就是實(shí)測的溫度值溫度控制選擇可通過電位器W2來實(shí)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)W2可使其中間頭的電壓在01.65V之間的范圍內(nèi)變換，對應(yīng)的控制溫度范圍為0165，完全可以滿足一般的加熱需要。將開關(guān)K打在2的位置，電位器W2中間頭的電壓經(jīng)過電壓跟隨器A后送到數(shù)顯表頭輸入端來顯示控制溫度數(shù)值調(diào)節(jié)電位器W2，數(shù)顯表頭所顯示的數(shù)值隨之變化，所顯示的溫度數(shù)值即為控制溫度值電位器W1為預(yù)控溫度調(diào)節(jié)，其電壓調(diào)節(jié)范圍為00.27V，對應(yīng)可調(diào)節(jié)溫度范圍為027此電位器調(diào)整后，其中間頭的電壓與電位器W2中間頭的電壓分別送入比較放大器B(放大倍數(shù)為

9、1）的反相及同相輸入端，B輸出端的電壓為二輸入電壓之差此電壓對應(yīng)兩個(gè)設(shè)定的溫度值之差例如將W1調(diào)至0.10V，對應(yīng)溫度10；將W調(diào)至O.80V，對應(yīng)溫度80B的輸出電壓為0.70V，表示溫度70此電壓與集成溫度傳感器輸出的電壓送到電壓比較器C中進(jìn)行電壓比較當(dāng)LM35輸出的電壓小于B的輸出電壓時(shí)，C輸出高電乎，可控硅T1因獲得偏流一直導(dǎo)通，交流220V直接加在電熱元件兩端，進(jìn)行大功率快速加熱當(dāng)LM35輸出的電壓大于B的輸出電壓而小于A的輸出電壓時(shí)，表明實(shí)際溫度已接近控制溫度，C輸出低電乎，可控硅T1因無偏流處于截止?fàn)顟B(tài)，電壓比較器D輸出高電平，可控硅T2仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，交流220V需要通過二極管D2加在電熱元件兩端，進(jìn)行小功率慢速加熱(此時(shí)的加熱功率僅為原來的25%)當(dāng)實(shí)際溫度上升到80以上時(shí)，LM35的輸出電壓大于0.80V，電壓比較器D輸出低電平，可控硅T2也截止，電熱元件斷電由于此時(shí)加熱功率較小，加上散熱作用，溫度不會(huì)大幅度上升,其實(shí)際溫度在控制溫度左右一個(gè)很小范圍內(nèi)波動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了溫度的較高精度的自動(dòng)控二、使用中的注意事項(xiàng)1開關(guān)K在設(shè)定控制溫度時(shí)在2的位置，正常加熱控制時(shí)在1的位置，數(shù)顯表頭顯示實(shí)際的溫度數(shù)值；2電位器W1、W2使用普通有機(jī)實(shí)芯電位器即可，電位器W2可以使用多圈帶指示精密電位器，并安裝在面板上以分別調(diào)節(jié)；3可