LM35溫度傳感器

　　LM35 是由National Semiconductor 所生產的溫度傳感器，其輸出電壓為攝氏溫標。LM35是一種得到廣泛使用的溫度傳感器。由于它采用內部補償，所以輸出可以從0℃開始。LM35有多種不同封裝型式。在常溫下，LM35 不需要額外的校準處理即可達到 ±1/4℃的準確率。

　　分類介紹

　　其電源供應模式有單電源與正負雙電源兩種，其引腳如圖一所示，正負雙電源的供電模式可提供負溫度的量測；兩種接法的靜止電流-溫度關系，在靜止溫度中自熱效應低（0.08℃），單電源模式在25℃下靜止電流約50μA，工作電壓較寬，可在4—20V的供電電壓范圍內正常工作非常省電。

　　工作電壓4～30V，在上述電壓范圍以內，芯片從電源吸收的電流幾乎是不變的（約50μA），所以芯片自身幾乎沒有散熱的問題。這么小的電流也使得該芯片在某些應用中特別適合，比如在電池供電的場合中，輸出可以由第三個引腳取出，根本無需校準。

　　目前，已有兩種型號的LM35可以提供使用。LM35DZ輸出為0℃～100℃，而LM35CZ輸出可覆蓋－40℃～110℃，且精度更高，兩種芯片的精度都比LM35高，不過價格也稍高。

　　規格參數

　　1、工作電壓：直流4～30V；

　　2、工作電流：小于133μA

　　3、輸出電壓：+6V～-1.0V

　　4、輸出阻抗：1mA負載時0.1Ω；

　　5、精度：0.5℃精度（在+25℃時）；

　　6、漏泄電流：小于60μA；

　　7、比例因數：線性+10.0mV/℃；

　　8、非線性值：±1/4℃；

　　9、校準方式：直接用攝氏溫度校準；

　　10、額定使用溫度范圍：-55～+150℃。

　　11、引腳說明：①電源負GND；②電源正VCC；③信號輸出S；

　　傳感器參數

　　供電電壓35V到-0.2V

　　輸出電壓6V至-1.0V

　　輸出電流10mA

　　指定工作溫度范圍

　　LM35A -55℃ to +150℃

　　LM35C， LM35CA -40℃ to +110℃

　　LM35D 0℃ to +100℃

　　基于LM35溫度傳感器的高精度恒溫控制系統

　　溫度控制廣泛應用于人們的生產和生活中，如大型飼養場、人工氣候、無土栽培等許多場合。在這些場合里，人們都用大量的溫度計來采集溫度。我們知道計量工具大多需要定期校正（常規下一年或者半年校正一次）。但是這些應用里的溫度測量儀器一旦安裝后，往往難以送到計量部門去校正。因此，對溫度控制工藝曲線的在線快速檢測與校正就顯得十分重要。為此，作者采用PID控制技術開發了一套起計量傳遞作用的校正控制系統，以及一套全自動的PID參數測定與調整的溫度分析系統。

　　系統硬件設計

　　系統原理框圖見圖1，與常規A/D轉換相比，此系統有以下優點：

　　1、M35配合專用的V/F轉換器，具有轉換線性度好，精度較高，且便于利用單片機進一步提高測量精度；

　　2、由于V/F變換本身是積分模式，所以抗干擾能力強；

　　3、于V/F變換輸出是脈沖，易實現光電隔離；

　　4、號傳輸只占據一位數據口，接口方便，成本低；

　　5、于遠距離傳輸，實現遠程溫度控制。

　　其次，在設計系統時，易于安排具有強電隔離、升降溫控制、顯示、報警、報數等功能電路。因而，本系統可靠實用、唯一不足的是采集速度較慢，但對一般速度的溫度控制而言，適當的設計仍能獲得高精度的控制品質。

　　（1）測溫和V/F變換電路見圖2：傳感器LM35的靈敏度為 10mV/℃，適合與V-F 專用芯片LM331配合使用。信號直接從 LM35 輸出端取樣濾波后送到 LM331 進行 V-F變換，并使 200mV~1500mV 對應 200Hz~1500Hz。為了使信號的抗干擾能力增強，在信號變換時進行了光電隔離。為了提高測量精度，適應測量周期的要求，利用555芯片對頻率信號作了分頻處理。

　　（2）語音電路與接口：本系統采用ISD1400芯片作為溫度語音電路，它有20秒的錄放時間。語音地址直接由89C52的P1口經74LS373提供。預先錄制好的溫度語音，由 89C52 判斷被測溫度，通過 74LS373 對其進行任意組合放出，從而實現實時溫度報數、預置溫度報警。

　　（3）過零脈沖的提取：為了在零點進行通斷控制，需要提取市電的過零脈沖采用運算放大器構成過零比較器，然后通過 NE555 芯片產生單穩態觸發，調節到適合控制可控硅導通的脈沖，就可以精確地提取過零點。

　　（4）市電導通周波數控制及功率驅動控制脈沖由三態門緩沖器輸出，經光電隔離后送入驅動三極管的基極，經電流放大后驅動雙向可控硅，達到功率控制的目的。

　　（5）直流電機驅動電路由于直流電機工作電壓為12V左右，而工作電流也比較大，因而必須采取功率放大電路，為此我們選用功率場效應管的單電壓功放電路。

　　（6）溫度變送器電路：本單元電路以 AD694為核心，實現 0～2V 變換為 4～20mA，便于遠程控制。信號傳輸到目的地后，再由 4～20mA 變換為 0～5V。由于從前置級輸出的信號為 0～2V，所以，以 2V 作為參考電壓。

　　系統軟件設計

　　本系統采用了類似 PID的有較高精度的加熱控制算法，并利用一臺微型風扇控制超調量。程序流程圖見圖3。

　　由于傳感器LM35的靈敏度為10mV/℃，為保證0.1℃的控制精度，因此采用V/F變換電路使每10mV的電壓變化對應 10Hz的頻率變化。從而有每0.1℃的溫度變化對應1Hz的頻率變化，達到了分辨率為0.1℃。通過測量送入脈沖個數來測定頻率，其穩定性非常好。采用類似的離散型的 PID 算法來無窮逼近預置值，達到了高精度的控制。其原理是利用電阻絲加熱一供測量用的簡易的金屬熱平衡塊。因此，受控對象可以看成是一個具有一定自衡能力的慣性系統，可用一階慣性環節和一個延遲環節來近似。其近似傳遞函數為：

　　G（S）=K/［（1+TS）×（1+τS）］

　　在本系統中，由于T》》τ，故只需進行比例積分調節即可。最終將溫度控制轉化為加溫脈沖個數N的控制，達到實現溫控的目標一般的比例微分積分控制算法參數的整定是采用湊數法或通過溫度記錄儀（也可能微機）實現溫度記錄。而本系統可由自動測定PID參數軟件，通過跟蹤描繪控制曲線，驗證和檢查控制質量。為了適應控制系統的一般性，本系統采用擴充響應曲線法來選擇PID參數。獲得控制目標為 65℃時的溫度控制曲線，見圖4。