Tìm Hiểu Về Cảm Biến LM35 - 123doc

V. Cảm biến nhiệt độ LM35 và một mạch điện ứng dụng đo nhiệt độ

1. Tìm hiểu về cảm biến LM35

LM35 là một cảm biến nhiệt độ tương tự, nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35.

→ Đơn vị nhiệt độ: °C.

→ Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/°C Sơ đồ chân của LM35 và hình dáng bên ngoài:

Bài tập lớn Trang 33

Hình 37. Hình ảnh thực thế cảm biến LM35

LM35 không cần phải căn chỉnh nhiệt độ khi sử dụng. Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ngoài (khoảng -55°C tới 150°C). LM35 có hiệu năng cao, công suất tiêu thụ là 60μA, thay đổi nhiệt độ nhanh và chính xác.

Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị hiệu điện thế nhất định tại chân Vout (chân ở giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ. Như vậy, bằng cách đưa vào chân bên trái của cảm biến LM35 hiệu điện thế 5V, chân phải nối đất, đo hiệu điện thế ở chân giữa bằng các chân được gắn tương ứng trên vi điều khiển sẽ thu được nhiệt độ hiện tại.

Có thể chế tạo mạch cảm biến nhiệt độ sử dụng LM35 để tự động ngắt điện khi nhiệt độ vượt ngưỡng tối đa, đóng điện khi nhiệt độ tháp hơn ngưỡng tối thiểu thông qua module role.

Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Chúng cũng không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh.

 Đặc điểm chính của cảm biến LM35:

+Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V +Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/0

C +Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C +Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải

Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -550C đến 1500

C với các mức điện áp ra khác nhau. Xét một số mức điện áp sau :

+Nhiệt độ -550C điện áp đầu ra -550mV +Nhiệt độ 250C điện áp đầu ra 250mV +Nhiệt độ 1500C điện áp đầu ra 1500mV

Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp. Đối với hệ thống này thì đo từ 00

C đến 1500C.

Tính toán nhiệt độ đầu ra của LM35.

Việc đo nhiệt độ sự dụng LM35 thông thường được sử dụng bằng cách đưa tín hiệu từ LM35 qua bộ giải mã ADC đến vi điều khiển để xử lý tín hiệu.

Như vậy ta có: ut k. Trong đó u: điện áp đầu ra

t: nhiệt độ môi trường đo

Bài tập lớn Trang 34

Giả sử điện áp Vcc cấp cho LM35 là 5V, bộ giải mã ADC sử dụng 10bit, thì bước thay đổi của LM35 sẽ là 5/(2^10) = 5/1024. Giá trị ADC đo được thì điện áp đầu vào của LM35 là: (t*k)/(5/1024) = ((10^-2)*1024*t)/5 = 2.048*t. Vậy nhiệt độ ta đo được t = giá trị ADC/2048.

Tương tự với ADC 11bit và Vcc khác ta cũng tính như trên để được công thức lấy nhiệt độ:

set_adc_channel(0);

value = (float)read_adc(); value=value/2.048;

Sai số của LM35:

+ Tại 0 độ C thì điện áp của LM35 là 10mV + Tại 150 độ C thì điện áp của LM35 là 1.5V

==> Dải điện áp ADC biến đổi là 1.5 - 0.01 = 1.49 (V) + ADC 11 bit nên bước thay đổi của ADC là : n = 2.44mV Vậy sai số của hệ thống đo là : Y = 0.00244/1.49 = 0.164%

 Dải nhiệt độ và sự thay đổi trở kháng theo nhiệt độ của LM35

Các bộ biến đổi chuyển đổi các đại lượng vật lý như nhiệt độ, cường độ anh sáng, lưu tốc và tốc độ thành các tín hiệu điện phụ thuộc vào bộ biến đổi mà đầu ra có thể là tín hiệu dạng điện áp, dòng, trở kháng hay dung kháng. Ví dụ như nhiệt độ được biến đổi về tín hiệu điện sử dụng một bộ biến đổi gọi là bộ cảm biến nhiệt (thermistor), một bọ cảm biến nhiệt đáp ứng sự thay đổi nhiệt độ bằng cách thay đổi trở kháng nhưng đáp ứng của nó không tuyến tính.

Nhiệt độ (0C) Trở kháng của cảm biến (kΩ)

0 29,490

25 10,000

50 3,893

75 1,700

100 0,817

Bảng 4. Trở kháng của bộ cảm biến phụ thuộc vào nhiệt độ.

 Các bộ cảm biến nhiệt họ LM35

Loạt các bộ cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Chúng cũng không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh. Chúng đưa ra điện áp 10mV cho mỗi sự thay đổi 10

C.

Mã sản phẩm Dải nhiệt độ Độ chính xác Đầu ra

LM35A -550C đến 1500C 1,00C 10mV/F LM35 -550C đến 1500 C 1,50C 10mV/F LM35CA -400C đến 1100 C 1,00C 10mV/F LM35C -400C đến 1100 C 1,50C 10mV/F LM35D 00C đến 1000 C 2,00C 10mV/F

Bài tập lớn Trang 35