LM系列精密温度传感元件原理和应用

1、LM系列精密温度传感元件原理和应用LM135系列温度传感器是一种电压输出型精密集成温度传感器。它工作类似于齐纳二极管，其反向击穿电压随绝对温度以+10mV/K的比例变化，工作电流为0.45mA，动态阻抗仅为1，便于和测量仪表配接。这种温度传感器具有测量精度高，应用简单等优点。LMl35系列温度传感器的测温范围很宽，LM135测温范围为-55 +150，LM235和LM335测温范围分别为-40 +125 和 -40 +100 。其短时使用测温上限可分别扩宽至200、150和125。 图1是它们的两种封装形式和引脚功能图。图2是LMl35系列的内部电原理图：典型应用电路1、基本测温电路图3是采用

2、LMl35的测温电路，它的输出电压与绝对温度成正比，灵敏度为10mV/K。可以通过数字电压表测量其两端电压差来取得温度值。为防止自热效应对测量结果的影响，一般将LMl35的工作电流限制在1mA左右。2精密测温电路LMl35系列具有外附校正端，因此可以方便地对测量误差进行修正，有效地消除制造工艺带来的误差。电路修正方法很简单，如图4所示，只需在温度为25时调整电位器Rw改变校正端偏压，并用数字电压表 20V档测量传感器的输出压电值为2.982V 即可。经校正后，该电路在100C范围内测量误差小于1。3温度遥测电路当测量点与显示仪表距离较远时，传感器的工作电流在连接导线上的压降叠加在传感器的输出电

3、压上，会产生一定的测量误差。为了消除连接导线电阻的影响，可以采用图5所示电路，利用恒流源驱动LMl35，由于传感器的工作电流恒定，连接导线电阻也是固定的，因此导线上的压降是一定值，可以通过校正端加以修正，保证了测量结果的准确性。 4热电偶冷端补偿测温电路图6是采用热电偶且测温范围很宽的实用电路。它采用了分度号为K的热电偶，测量上限温度可达1000。为了消除热电偶冷端环境的影响，采用LM335对冷端温度进行测量，然后通过运算放大器LM308将温度电压信号与热电偶产生的热电势叠加后放大输出，从而使输出电压信号反映热电偶工作端的真实温度。由于LM335输出电压与绝对温度成正比，故采用LM329与电阻

4、分压产生一电压信号抵消其在0的输出电压。该电路输出电压与被测温度的对应关系被放大电路调整为10mV/。5NiCd电池快速充电电路 图7是一种安全可靠的Ni-Cd电池快速充电电路。它是利用NiCd 电池外壳温度变化来检测电池充电是否完成的。一般来说，当被充电电池温度上升5时即已充至额定容量的80。这里ST1用于检测环境温度，ST2与充电电池热偶合用于检测电池温度。利用温度传感器的失调调整端将ST1的输出电压调得比ST2高50mV，这样当电池温度超过环境温度5时，比较器LM308输出变为低电平，LM317由恒流源状态变为电压源状态，输出电压仅2V左右，电源只能通过R以50mA的小电流继续给电池充电

5、。这种方法可以节省充电时间又不会造成过充电。 6温差测量电路 在一些场合常需测量两点的温度差。如水泵风机等设计中，常需按入口处与出口处的温差来确定叶轮形状是否合理。由于温差很小，就要求有很高的测量精度相分辨率。图8所示是一种高灵敏度温差测量电路，其灵敏度为100mV。这里采用精密运算放大器LM308，将两温度传感器测得的温差电压放大10倍后输出。调Rw可使两传感器处于同一温度时运放输出为0。7气流检测电路图9所示是利用LM335工作中的自热效应来检测气体的流动。ST1置于静止空气中，工作电流较低，约为1mA。ST2置于外部环境中，工作电流较大，约为10mA。ST3工作电流较大，而在空气不流动时

6、其产生的自热温升高于STl的温升，因此比较器LM301的反相输入端电压高于同相输入端电压。输出为低电平。当外部环境空气流动时、ST2产生的热量不断传到周围空气中被带走，因此自热效应引起的温升降低。而这时STl处于静止的空气中，热传导很慢，故其自热效应引起的温升大于ST2的温升，故比较器LM301输出变为高电平，驱动发光管点亮告警。通过Rp可以设定报警点的空气流速。有简单人工智能的温度控制电路介绍一种具有简单人工智能的温度控制电路，使用该电路进行温度控制时，只需将开关打在2的位置，通过设定控制温度，并通过3位半数显表头所显示的温度值，即可精确地控制温度，使得温控操作变得十分方便。一、电路工作原理

7、电路中使用LM35电压型集成温度传感器，使得电路变得十分简单LM35是一种内部电路已校准的集成温度传感器，其输出电压与摄氏温度成正比，线性度好，灵敏度高，精度适中其输出灵敏度为10.0MV，精度达0.5其测量范围为-55150。在静止温度中自热效应低(0.08)工作电压较宽，可在420V的供电电压范围内正常工作，且耗电极省，工作电流一般小于60uA输出阻抗低，在1MA负载时为0.1。根据LM35的输出特性可知，当温度在0150之间变换时，其输出端对应的电压为0150V，此电压经电位器W3分压后送到3位半数字显示表头(由ICL7107及有关电路组成)的检测信号输入端在输入端输入的电压为150V时

8、，通过调节电位器使显示的数值为150.0,经调整后数显表头显示的数值就是实测的温度值温度控制选择可通过电位器W2来实现通过调节W2可使其中间头的电压在01.65V之间的范围内变换，对应的控制温度范围为0165，完全可以满足一般的加热需要。将开关K打在2的位置，电位器W2中间头的电压经过电压跟随器A后送到数显表头输入端来显示控制温度数值调节电位器W2，数显表头所显示的数值随之变化，所显示的温度数值即为控制温度值电位器W1为预控温度调节，其电压调节范围为00.27V，对应可调节温度范围为027此电位器调整后，其中间头的电压与电位器W2中间头的电压分别送入比较放大器B(放大倍数为1）的反相及同相输入

9、端，B输出端的电压为二输入电压之差此电压对应两个设定的温度值之差例如将W1调至0.10V，对应温度10；将W调至O.80V，对应温度80B的输出电压为0.70V，表示温度70此电压与集成温度传感器输出的电压送到电压比较器C中进行电压比较当LM35输出的电压小于B的输出电压时，C输出高电乎，可控硅T1因获得偏流一直导通，交流220V直接加在电热元件两端，进行大功率快速加热当LM35输出的电压大于B的输出电压而小于A的输出电压时，表明实际温度已接近控制温度，C输出低电乎，可控硅T1因无偏流处于截止状态，电压比较器D输出高电平，可控硅T2仍处于导通状态，交流220V需要通过二极管D2加在电热元件两端，进行小功率慢速加热(此时的加热功率仅为原来的25%)当实际温度上升到80以上时，LM35的输出电压大于0.80V，电压比较器D输出低电平，可控硅T2也截止，电热元件断电由于此时加热功率较小，加上散热作用，温度不会大幅度上升,其实际温度在控制温度左右一个很小范围内波动，这样就实现了温度的较高精度的自动控二、使用中的注意事项1开关K在设定控制温度时在2的位置，正常加热控制时在1的位置，数显表头显示实际的温度数值；2电位器W1、W2使用普通有机实芯电位器即可，电位器W2可以使用多圈带指示精密电位器，并安装在面板上以分别调节；3可