温度传感器LM35
传感器LM35温度检测
基于LM35传感器温度测量实验报告班级：学号：姓名：传感器选择要点说明测量温度，根据环境的不同，选用的传感器也不同。
通常来说在高温环境下测量温度，使用热电偶。
对于基本的室内室外温度的测量，常采用半导体传感器。
而通常所选用的半导体型温度传感器有18b20、LM35、AD590三种类型。
本次使用的是LM35，该传感器相比较于其他两种具有以下特点：1.是一款模拟量传感器，直接将被测量转化为电压，相对于AD590转换为电流而言，转换电路更为简单。
2.其输出电压与摄氏温标呈线性关系，0°C时输出为0V，每升高 1°C，输出电压增加10mV。
3.LM35无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃的常用的室温精度，精度较高。
测量原理方框图如图1所示，为LM35传感器测温原理图。
LM35采集的信号送到调理电路经放大后，送入单片机，通过单片机内部的A/D转换为数字信号。
经单片机处理后，将温度送到液晶1602显示出来。
图1 LM35测温原理图测量电路的设计测量电路主要由三部分组成，包括信号调理放大电路如图2-1，单片机电路如图2-2，液晶显示电路2-3所示。
在信号调理放大电路中电阻R1和电阻R2确定放大倍数。
单片机采用STC12C5A60S2，该款单片机处理速度快，自带内部A/D。
显示部分选用1602液晶，电路连接简单，显示内容较为直观。
图2-1 信号调理放大电路图2-2 单片机电路图2-3 液晶显示电路测量原理的说明由于LM35电压适用范围为4~30V，可与单片机共用一个5V电源。
LM35为集成半导体元件，有三个引脚，其中两个为电源，一个为输出引脚。
本测温系统由温度传感器电路、信号放大电路、A／D转换电路、单片机系统、温度显示系统构成。
其基本工作原理：温度传感器电路将测量到的温度信号转换成电压信号输出到信号放大电路，与温度值对应的电压信号经放大后输出至A／D转换电路，把电压信号转换成数字量送给单片机系统，单片机系统根据显示需要对数字量进行处理，再送温度显示系统进行显示。
lm35温度传感器工作原理
lm35温度传感器工作原理
LM35温度传感器是一种基于模拟电路的温度传感器，其工作原理是通过测量温度引起的电压变化来检测温度。
具体来说，LM35温度传感器的工作原理基于温度对半导体材料电阻的变化。
当半导体材料受热时，其内部电子运动速度增加，电子与晶格碰撞频率增加，进而使得材料的电阻值发生变化。
LM35温度传感器具有一个内部微型电压调节器，它将传感器的输出电压与温度呈线性关系，每摄氏度温度变化时输出电压变化为10mV。
因此，LM35温度传感器的输出电压与温度成线性关系，可方便地与微处理器等数字设备进行接口交互，并且具有体积小、功耗低、精度高、响应速度快、抗干扰性好等优点。
它在各种工业、仪器、家电等领域中得到广泛应用。
LM135235335温度传感器
LM135/235/335温度传感器LM135/235/335系列是美国国家半导体公司（NS）生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。
该系列器件灵敏度为10mV/K，具有小于1Ω的动态阻抗，工作电流范围从400μA到5mA，精度为1℃，LM135的温度范围为-55℃~+150℃，LM235的温度范围为-40℃~+125℃，LM335为-40℃~+100℃。
封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。
该系列器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。
温度传感器-逻辑输出型温度传感器在许多应用中，我们并不需要严格测量温度值，只关心温度是否超出了一个设定范围，一旦温度超出所规定的范围，则发出报警信号，启动或关闭风扇、空调、加热器或其它控制设备，此时可选用逻辑输出式温度传感器。
LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。
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温度传感器LM35
目录第一章方案选择 (1)1.1温度传感器LM35 (1)1.2 V/F转换器LM331 (1)1.3频率计ICM7216A (2)1.4 直流稳压电源 (3)第二章硬件电路设计 (4)2.1硬件总体框图 (4)2.2部分硬件电路 (4)2.2.1数据采集及V/F转换电路 (4)2.2.2 计数显示电路 (5)2.2.3电源电路 (5)第三章设计总结 (7)参考文献 (8)附录：数显温度仪硬件电路图 (8)第一章方案选择温度是最基本的环境参数，人们的生活和温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置有重要的意义。
随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。
温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。
该温度测量仪，通过电压-频率转换方式，将温度传感器传递来的电压信号转换成与之成正比的频率信号，通过计数译码，将测试温度显示出来。
根据测量的温度范围及精确度要求，选用芯片及其介绍如下1.1温度传感器LM35LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。
LM35系列是3端子电)压输出精密集成电路温度传感器，它的输出温度与摄氏温度线性成比例，因而LM35优于用开尔文标准的线性温度传感器。
LM35采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始，无需外部校准或微调来提供1/4的常用的室温精度，目前，已有两种型号的LM35可以提供使用。
LM35DZ输出为0℃～100℃，而LM35CZ输出可覆盖－40℃～110℃，且精度更高，工作范围为 45～+150℃，电源提供模式有单电源与双电源，单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。
为降低功耗，本次设计采用单电源供电，选用LM35DZ，引脚如图1所示。
图1 LM35管脚图1.2 V/F转换器LM331LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片,可用作精密频率电压转换器、A/ D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。
LM35温度传感器应用及特性
LM35温度传感器应用及特性LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。
由于它采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始。
该器件采用塑料封装TO992，工作电压4～30V，所以乍一看来，它似乎是无需校准的LM335。
在上述电压范围以内，芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50μA），所以芯片自身几乎没有散热的问题。
这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。
目前，已有两种型号的LM35可以提供使用。
LM35DZ输出为0℃～100℃，而LM35CZ输出可覆盖－40℃～110℃，且精度更高，两种芯片的精度都比LM335高，不过价格也稍高。
在最简单的应用中，LM35可以按图1那样连接，仅仅为它提供一组直流电源，比如PP3电池电源，再加上一个用作显示的DVM（数字电压表）即可工作。
传感器甚至可以安装到“探针”之中，将DVM扩展为电子式直读温度计，用来测散热片的温度。
在使用单一电源时，LM35的一个缺点是无法指示低至零度的温度。
据称利用LM35可测出20mV的电压，这一值相当于2℃（一些情况下甚至可测出0～2mV的电压！），但要指示零度或更低的温度时，最好还是再提供一个负电源和一只下拉电阻。
一种实现了这一目标的“简单型温度计”电路示于图2，电阻R1和R2对电源电压分压，取得电压参考值，这一电压通过IC1缓冲，其输出用作LM35和表头的“地”。
电阻R3用作下拉电阻。
输出低于零伏时，这一电阻值大约是每伏20kΩ，本例只需低于1V，所以电阻用18kΩ。
这可使LM35覆盖0℃～100℃（LM35DZ）或－40℃～110℃（LM35CZ）。
LM35的负载为容性时，输出有产生振荡的可能，所以往往需要在负载上串接电阻避免振荡的发生，这就是图2中R4的功能，其阻值1kΩ就足够了。
这一简单的线路可以用来得到一个经过改进的更准确的通用温度计，这种温度计在实验室中大有用武之地。
实验十一 LM35温度传感器特性实验
实验十一 LM35温度传感器特性实验【实验目的】1、了解LM35温度传感器的基本原理和温度特性的测量方法；2、测量LM35温度传感器输出电压与温度的特性曲线；【实验仪器】电磁学综合实验平台、LM35温度传感器、加热井、温度传感器特性实验模板【实验原理】1．电压型集成温度传感器（LM35）LM35温度传感器，标准T0-92工业封装，其准确度一般为±0.5℃。
（有几种级别）由于其输出为电压，且线性极好，故只要配上电压源，数字式电压表就可以构成一个精密数字测温系统。
内部的激光校准保证了极高的准确度及一致性，且无须校准。
输出电压的温度系数K V=10.0mV/℃，利用下式可计算出被测温度t（℃）:U O=K V*t=(10mV/℃)*t即：t(℃)= U O/10mV （11-1）LM35温度传感器的电路符号见图11-1，V o为输出端实验测量时只要直接测量其输出端电压U o，即可知待测量的温度。
图11-1图11-2LM35传感器特性实验连接图【实验步骤】1、按图11-2，将实验平台加热输出与加热井（加热接口）连接，实验台风扇接口与加热井（风扇接口）连接。
2、调节PID控温表，设置SV：在表面板上按一下(SET)按键，SV表头的温度显示个位将会闪烁；按面板上的“▲”或“▼”键调整设置个位的温度；在按面板上按一下(SET)按键即可，SV表头的温度显示个位将会闪烁，再按“＜”键使表头的温度显示十位闪烁，按面板上的“▲”或“▼”键调整设置十位的温度；用同样方法还可设置百位的温度。
调好SV所需设定的温度后，再按一下（SET）按键即可完成设置。
将加热开关选择（快）档加热，待30秒后，仪器开始加热，控温表即可自动控制温度。
调节不同温度，设定参照步骤2进行调节。
3、根据不同的实验连接不同的连接线，可参照上图。
【实验数据】1、LM35传感器（工作电压5V）（直流电压表2V档测量）表11-1t(℃) 30 40 50 60 70 80 90 100U2、描绘.LM35传感器曲线，求出.LM35随温度变化的灵敏度S(mV/℃),【注意事项】1、加热器温度不能加热到120℃以上，否则将可能损坏加热器。
温度传感器LM35中文资料(引脚图,封装,参数及应用电路)
温度传感器LM35中文资料(引脚图,封装,参数及应用电路)
LM35 是由国半公司所生产的温度传感器，其输出电压与摄氏温标呈线性关系，转换公式如式，0 时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。
LM35 有多种不同封装型式，外观如图所示。
在常温下，LM35 不需要额外的校准处理即可达到±1/4℃的准确率。
其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其接
脚如图所示，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流-温度关系如图所示，在静止温度中自热效应低(0.08℃)，单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。
TO-92封装引脚图 SO-8 IC式封装引脚图
TO-46金属罐形封装引脚图 TO-220 塑料封装引脚图供电电压35V到-0.2V
输出电压6V至-1.0V
输出电流10mA
指定工作温度范围
LM35A -55℃ to +150℃
LM35C, LM35CA -40℃ to +110℃。
LM35高精度摄氏温度传感器说明书
+V SOUTS+V S(4 V to 20 V)ProductFolder OrderNow TechnicalDocuments Tools &SoftwareSupport &CommunityLM35ZHCSHC4H –AUGUST 1999–REVISED DECEMBER 2017LM35高精度摄氏温度传感器1特性•直接以摄氏温度（摄氏度）进行校准•线性+10mV/°C 比例因子•0.5°C 的确保精度（25°C 时）•额定温度范围为−55°C 至150°C •适用于远程应用•晶圆级修整实现低成本•工作电压范围4V 至30V •电流漏极小于60μA•低自发热，处于静止的空气中时为0.08°C •非线性典型值仅±¼°C•低阻抗输出，1mA 负载时为0.1Ω2应用•电源•电池管理•HVAC •电器3说明LM35系列产品是高精度集成电路温度器件，其输出电压与摄氏温度成线性正比关系。
相比于以开尔文温度校准的线性温度传感器，LM35器件的优势在于使用者无需在输出电压中减去一个较大的恒定电压值即可便捷地实现摄氏度调节。
LM35器件无需进行任何外部校准或修整，可在室温下提供±¼°C 的典型精度，而在−55°C 至+150°C 的完整温度范围内提供±¾°C 的精度。
晶圆级的修正和校准可确保更低的成本。
LM35器件具有低输出阻抗、线性输出和高精度内在校准功能，这些特性使得连接读取或控制电路变得尤为简单。
此器件可使用单电源或正负电源供电。
因为LM35器件仅需从电源中消耗60μA 的电流，所以处于静止的空气中时具有不到0.1°C 的极低自发热。
LM35器件额定工作温度范围为−55°C 至150°C ，LM35C 器件额定工作温度范围−40°C 至110°C （−10°时精度更高）。
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目录
第一章方案选择 (1)
1.1温度传感器LM35 (1)
1.2 V/F转换器LM331 (1)
1.3频率计ICM7216A (2)
1.4 直流稳压电源 (3)
第二章硬件电路设计 (4)
2.1硬件总体框图 (4)
2.2部分硬件电路 (4)
2.2.1数据采集及V/F转换电路 (4)
2.2.2 计数显示电路 (5)
2.2.3电源电路 (5)
第三章设计总结 (7)
参考文献 (8)
附录：数显温度仪硬件电路图 (8)
第一章方案选择
温度是最基本的环境参数，人们的生活和温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置有重要的意义。
随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。
温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。
该温度测量仪，通过电压-频率转换方式，将温度传感器传递来的电压信号转换成与之成正比的频率信号，通过计数译码，将测试温度显示出来。
根据测量的温度范围及精确度要求，选用芯片及其介绍如下
1.1温度传感器LM35
LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。
LM35系列是3端子电)压输出精密集成电路温度传感器，它的输出温度与摄氏温度线性成比例，因而LM35优于用开尔文标准的线性温度传感器。
LM35采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始，无需外部校准或微调来提供1/4的常用的室温精度，目前，已有两种型号的LM35可以提供使用。
LM35DZ输出为0℃～100℃，而LM35CZ输出可覆盖－40℃～110℃，且精度更高，工作范围为 45～+150℃，电源提供模式有单电源与双电源，单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。
为降低功耗，本次设计采用单电源供电，选用LM35DZ，引脚如图1所示。
图1 LM35管脚图
1.2 V/F转换器LM331
LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片,可用作精密频率电压转换器、A/ D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。
LM331 为单片V/ F 转换器,电源电压范围较宽，为4 V～20 V；输出为集电极开路形式,温度稳定性好；功耗低(5 V)电源供电时，功耗为15 mW；输出频率范围1 Hz～100 kHz。
LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路, 在整个工作温度范围内和低到 4.0V 电源电压下都有极高的精度。
LM331 的动态范围宽, 可达 100dB ；线性度好, 最大非线性失真小于 0.01% ,工作频率
低到0.1Hz
时尚有较好的线性;变换精度高,数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成 V/F 或 F/V 等变换电路,并且容易保证转换精度。
管脚图如图2。
1.3频率计ICM7216A
单片频率计ICM7216A 是美国Intersil 公司首先研制的专用测频大规模集成芯片。
它是标准的28引脚的双列直插式集成电路, 采用单一的+5V 稳压电源工作。
它内含高频振荡器、十进制计数器、七段译码器、位多路复用器、能够直接驱动7段数码显示管。
其基本的测频范围为DC 至10MHz, 若加预置的分频电路, 则上限频率可达40MHz 或100MHz, 单片频率计ICM7216A 只要加上晶振、量程选择、LDE 显示器等少数器件即可构成一个DC 至40MHz 的微型频率计, 可用于频率测量, 机械转速测量等方面的应用。
管脚图如图3。
图2 LM331管脚图
1.4 直流稳压电源
直流稳压电源选用三端集成稳压器W7805，7915及7815构成直流稳压电源。
目前，集成稳压器已经成为模拟集成电路的一个重要的组成部分。
集成稳压器具有体积小、可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活、价格便宜。
芯片只引出了三个端子，分别接输入，输出和公共端；芯片内集成了保护、放大、采样等电路，使用更加安全可靠。
第二章硬件电路设计2.1硬件总体框图
数显温度测量仪硬件框图如下所示：
图4 温度测量仪硬件框图
被测物体的温度通过LM35/45温度传感器转化为电压信号，输出地电压信号送到电压-频率转换器LM331转换成频率信号，接下来将频率信号送到集成的频率计ICM7216A进行计数并译码，驱动4个数码显示管将测量的温度显示出来。
2.2部分硬件电路
根据方案说明及硬件框图，数显温度测量仪具体硬件电路如下。
2.2.1数据采集及V/F转换电路
在该模块主要完成温度采集与数据转换。
由LM35采集到的温度值转化为电压值，将该电压信号传送到V/F转换器LM331。
将电压信号转化为频率信号，送往下一处理电路。
图5 数据采集及转换电路
被测电压由UIN端输入，经V/ F 转换后从Fout 端输出。
输入端的R7和C2构成滤波环节；如果输入电压UIN波动较大，可适当增大C1 容量。
当6 、7 脚的RC 时间常数匹配时，输入电压呈阶跃变化：输出频率也随之阶跃变化。
该电路输出的频率为：
Fout = RSUIN/ (2. 09RLRtCt)
2.2.2 计数显示电路
该模块主要由ICM7216D单片集成计数器，8段数码管及相应的外围硬件组成，完成对上一模块输入频率量的计数与译码显示，显示出来的温度即为测量的温度。
图6计数显示电路
被测信号由INA*端输入，复位端和保持端分别接地与接电源。
单片频率计ICM7216在使用时, 在OSIN 和OSOT两端外接2.5MHz晶体和阻容元件与片内的高增益互补场效应反向器构成并联谐振回路, 产生高稳定度的时间基准信号, 供片内分频后产生计数闸门时间使用, 测频精度由外接晶体性能确定(在高精度应用场合, 可将晶体置于带屏蔽的恒温槽内)。
ICM7216D的D1-D8端为8位显示数码管的输出端, f-a端为七段显示码, ICM7216D采用8位LED分时循环扫描的方式将每一位数字的段码从f-a端逐位输出, 输出顺序为从最高位到最低位, 扫描频率为500Hz, 由于带有显示驱动, 因此可直接驱动LED显示器。
2.2.3电源电路
供电模块主要提供各个芯片所要求的电压。
本次设计用到的电压值为+5V，+15V及-15V。
图7 电源电路
第三章设计总结
在这次设计过程中，可以说是充满挑战也有惊喜，在充满困惑的同时也多些了了解，虽然时间不是很长单过程确实值得回味，每一个细节我们都亲历而为，也因此印象深刻。
在学习或实践中我们或多或少掌握了一些知识，有了一些体会和感受。
在调试的过程中遇到过很多问题，在同学之间问题最大多数是焊接不牢固导致接触不良，可在老师和同学们共同努力下我们把问题一一解决。
通过这次设计我认识到我们做事一定要一丝不苟，认真掌握事物发展原理和内部构造，认清事物本质，踏实的干好每个环节，虚心向周围的人学习，团结合作就有可能事半功倍。
再者，就是要学会把我们学的东西变成产品，学会运用自己的知识去制作东西，能够在艰苦的环境中继续研究，养成一种自己的工作方式和习惯。
设计的时间两个星期，但使我们从中体会到做事情应该有的态度却是值得我们长久受用的，至少我们从中学到了很多有用的知识，了解了我们以后的工作的大概方向，可以说是受益匪浅。
最后想感谢老师的帮助，在老师的帮助下学习了电子系统综合设计这门课，在对我以后的学习和考研的路上会有很大的帮助的，想从事电子信息工程这个专业还是要多加努力才行。
参考文献
【1】杨为理.现代通讯集成电路应用技术手册[M].电子工业出版社，2002,5
【2】顾晖.微机原理及接口技术.北京：电子工业出版社，2008
【3】鲁维佳.Altium Designer 6.x电路设计实用教程.北京：北京邮电大学出版社，2014.9 【4】杨素行.模拟电子技术基础简明教程.北京.高等教育出版社，2006.5
【5】杨刚.电子系统设计与实践.北京：电子工业出版社，2009.3
附录：数显温度仪硬件电路图。