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LM35 温度センサーガイド: 動作原理、配線、および用途

May22
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LM35 温度センサーは、電子システム、組み込みシステム、およびマイクロコントローラーベースのシステムでの正確な温度測定に使用される高精度アナログセンサーです。リニア電圧出力、シンプルな 3 ピン配線、工場で校正された摂氏測定値を備えているため、信頼性の高い温度監視が必要な回路での使用が容易になります。この記事では、LM35 の動作原理、ピン配置、配線セットアップ、主な仕様、他の温度センサーとの比較、トラブルシューティングのヒント、および実際の電子システム アプリケーションについて説明します。

カタログ

1. LM35 温度センサーとは何ですか?
2. LM35 温度センサーの仕組み
3. LM35 のピン配置、ピン配置、および基本配線
4. LM35の主な機能と仕様
5. LM35 と他の温度センサーの比較
6. LM35 の一般的なトラブルシューティングのヒント
7. 実際の電子システムにおける LM35 アプリケーション
8. 結論

LM35 Temperature Sensor

図 1: LM35 温度センサー

LM35 温度センサーとは何ですか?

LM35 温度センサーは、電子システムおよび組み込みシステムの温度測定に使用される高精度アナログ温度センサーです。シンプルな設計、正確な温度測定、回路への組み込みの容易さで広く知られており、初心者、学生、エンジニア、愛好家の間で人気があります。複雑な校正を必要とする一部の温度センサーとは異なり、LM35 は工場出荷時に摂氏で校正されているため、電子回路設計の簡素化に役立ちます。コンパクトなサイズ、低コスト、信頼性の高いパフォーマンスにより、LM35 センサーは教育プロジェクト、プロトタイプ開発、および一般的な電子温度検知アプリケーションに一般的な選択肢となっています。

LM35 温度センサーの仕組み

LM35 温度センサーは、周囲の温度変化を比例したアナログ電圧出力に変換することで機能します。温度が上昇すると、LM35 の出力電圧も直線的に増加するため、電子回路やマイクロコントローラーの温度測定が簡単かつ正確になります。LM35 アナログ温度センサーの重要な機能の 1 つは、摂氏 1 度あたり 10mV の校正済み出力スケールです。温度と電圧の間にはこの線形関係があるため、LM35 では複雑な校正回路を必要とせずに簡単に温度を計算できます。

温度
出力 電圧
25℃
250mV
50℃
500mV
100℃
1V

LM35 IC 温度センサーの内部では、精密半導体コンポーネントが温度変化を継続的に検出し、安定した電気信号に変換します。生成されたアナログ電圧は、出力ピンを介して Arduino ボード、ADC 回路、温度監視用の組み込みシステムなどのデバイスに送信されます。LM35 は消費電力が非常に少ないため、自己発熱が最小限に抑えられ、連続動作中に正確な温度測定値を維持するのに役立ちます。シンプルなアナログ出力、安定した性能、簡単な信号処理により、LM35 は電子システムや組み込みシステムの設計で最も広く使用されている温度センサーの 1 つとなっています。

LM35 のピン配置、ピン配置、および基本配線

Basic Wiring of LM35 Temperature Sensor

図 2: LM35 温度センサーの基本配線

LM35 温度センサーは、電源入力、アナログ出力、およびグランド接続にシンプルな 3 ピン構成を使用します。ほとんどの LM35 センサーは、電子回路やプロトタイプ ボードで一般的に使用される TO-92 トランジスタ スタイルのパッケージで入手できます。LM35 パッケージの平らな面が前を向き、ピンが下を向いている場合、左側のピンは電源電圧 (VCC)、中央のピンはアナログ出力 (VOUT)、右側のピンはグランド (GND) です。VCC ピンは通常、回路設計に応じて 4V ~ 30V で動作します。VOUT ピンは、電圧を表すアナログ電圧信号を生成します。 GND ピンが電気的接続を完了する間、測定温度 回路グランドへの接続。

ピン
機能
説明
VCC
電源
消耗品 センサーへの動作電圧
VOUT
アナログ出力
出力 電圧は温度に比例する
GND
地面
完了します 回路アース接続

LM35の主な機能と仕様

パラメータ

センサーの種類
アナログ 温度センサー
出力スケール
10mV/℃
動作中 電圧
4V~30V
温度 範囲
-55℃~ 150℃
精度
±0.5℃ 典型的な
出力タイプ
アナログ 電圧
校正
工場 ℃単位で校正
パッケージの種類
TO-92、 TO-220、SOIC

LM35 温度センサーは、電子システムで正確かつ安定した温度測定を行えるように設計されています。工場出荷時に校正された摂氏出力は、通常、追加の校正コンポーネントが不要なため、温度検出回路の簡素化に役立ちます。このセンサーは、幅広い動作電圧範囲と低消費電力もサポートしているため、組み込みシステム、アナログ監視回路、マイクロコントローラーベースのアプリケーションに適しています。

LM35 と他の温度センサーの比較

LM35 vs Other Temperature Sensors

図 3: LM35 と他の温度センサーの比較

特徴
LM35
DHT11
DS18B20
サーミスター
センサーの種類
アナログ 温度センサー
デジタル 温度・湿度センサー
デジタル 温度センサー
抵抗性 温度センサー
出力タイプ
アナログ 電圧
デジタル 信号
デジタル 信号
抵抗 変更
精度
良い
中等度

中程度~ 高
温度 範囲
-55℃~ 150℃
0℃~50℃
-55℃~ 125℃
に応じて 種類
使いやすさ インターフェース
とても簡単
簡単
簡単
必要なもの 追加回路
校正 要件
工場 校正済み
工場 校正済み
工場 校正済み
多くの場合 校正が必要です
騒音 免疫力
中等度
より良い

中等度
長いケーブル サポート
限定
より良い
素晴らしい
中等度
追加 特長
シンプルリニア 出力
対策 湿度
複数の センサーのサポート
低コスト
ベストユース 事例
アナログ 回路、組み込みシステム
天気 モニタリング
精度 デジタルモニタリング
低コスト 温度検出

LM35 の一般的なトラブルシューティングのヒント

LM35 温度センサー回路では、読み取り値が不安定になったり、出力値が不正確になったり、配線関連の問題が発生したりすることがあります。ほとんどの問題は、不適切な接続、電気ノイズ、または誤った ADC 計算によって引き起こされます。次のトラブルシューティングの表は、LM35 の一般的な問題と実際の解決策を示しています。

問題
可能 原因
トラブルシューティング ヒント
出力なし 電圧
不正解 配線またはセンサーの損傷
チェックしてください LM35 のピン配置と、VCC、GND、および出力の接続が適切であることを確認します。
不安定 温度測定値
電気 ノイズや接続の緩み
短く使う 配線、アースの改善、バイパスコンデンサの追加
不正解 温度値
間違った ADC 計算または基準電圧
を確認してください A/D変換式と基準電圧の設定
一定の0℃ 読書
出力端子 正しく接続されていない
チェックしてください アナログ入力接続とブレッドボード配線
温度 読み取り値が高すぎる
不正解 電源またはセンサーの配置
安定したものを使用する 電源を離し、センサーを発熱部品の近くに置かないでください。
変動する アナログ出力
電力不足 フィルタリング
小さなものを追加 信号ノイズを低減するための VCC と GND 間のコンデンサ
センサー 過熱
過剰 供給電圧または間違った接続
を確認してください。 動作電圧はLM35の推奨範囲内に留まります
ランダム 温度変化
弱い ブレッドボードの接触または干渉
すべてを保護する ジャンパー線を使用し、高電流回路の近くでセンサー線を配線しないでください。

実際の電子システムにおける LM35 アプリケーション

HVAC、冷却、および熱保護システム

空調システム – LM35 は、自動冷却制御のために室温を監視するのに役立ちます。

スマートサーモスタット – センサーは周囲温度を測定し、安定した室内状態を維持します。

自動ファンコントローラー – LM35 は、温度が高すぎると冷却ファンを作動させます。

コンピューターの熱保護 – 温度監視回路は、CPU と電源の過熱を防止します。

バッテリー冷却システム – センサーは、充電式バッテリー回路の冷却を調整するのに役立ちます。

産業および電力管理アプリケーション

モーター保護システム – LM35 は、電気モーターや機械の過熱を検出します。

変圧器の監視 – 産業用回路では、LM35 センサーを使用して変圧器の温度を追跡します。

FA機器 – このセンサーは、産業システムでリアルタイムの温度監視を提供します。

バッテリー充電回路 – LM35 センサーは、充電サイクル中の過熱の検出に役立ちます。

UPSとインバータシステム – LM35 温度検知により、バックアップ電源システムの熱保護が向上します。

Arduino、組み込み、教育プロジェクト

デジタル体温計プロジェクト – LM35 はリアルタイム温度表示回路によく使用されます。

IoT監視デバイス – 組み込みシステムは、環境温度の検知に LM35 センサーを使用します。

マイクロコントローラーベースの回路 – センサーは、組み込みアプリケーションにアナログ温度入力を提供します。

エレクトロニクストレーニングキット – LM35 は、アナログ センサー インターフェイスの学習に広く使用されています。

工学実験室での実験 – 生徒は LM35 回路を使用して、温度検知と ADC 変換を学習します。

結論

LM35 温度センサーは、線形 10mV/°C 出力、シンプルな VCC-VOUT-GND ピン構成、広い動作範囲、および工場出荷時校正により、アナログ温度検出用として実用的な選択肢として残ります。基本的な配線要件により、Arduino ボード、ADC 回路、組み込みシステムとの接続が容易になり、適切な接地、安定した電源供給、ノイズ低減により読み取り精度が向上します。DS18B20 や DHT11 などのデジタル センサーと比較して、LM35 は単純なアナログ回路、教育プロジェクト、冷却制御、HVAC モニタリング、産業用保護、および電源管理アプリケーションに最適です。

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よくある質問の答え [FAQ]

1. LM35 温度センサーが他の多くのアナログ温度センサーよりも使いやすいと考えられるのはなぜですか?

LM35 温度センサーは、次の理由により使いやすいと考えられています。 工場出荷時に校正された線形アナログ電圧出力を直接提供します。 摂氏度。サーミスタや古いアナログ温度とは異なります。 追加の校正回路または複雑な校正回路が必要なセンサー 数学的変換では、LM35 は 1°C 上昇するごとに 10mV を出力します。 温度。この単純な関係は、回路の複雑さを軽減するのに役立ちます Arduino ボード、ADC 回路、および 組み込みシステム。

2. 電気ノイズが LM35 の温度測定値に影響を与えるのはなぜですか?

LM35 はアナログ電圧出力を使用しているため、感度が高くなります。 デジタル温度センサーと比較して電気ノイズの影響を受けません。ロング 電線、不安定な電源、弱いアース、近くに大電流が流れる場所 回路がアナログ信号に不要な干渉を引き起こす可能性があります。 これにより、温度測定値が変動したり、不正確になったりする可能性があります。を追加する バイパスコンデンサ、接地の改善、短い信号線の使用が役立ちます。 LM35の出力を安定させ、測定精度を向上させます。

3. LM35 が DS18B20 などのデジタル温度センサーよりも優れた選択肢となるのはどのような場合ですか?

多くの場合、単純なアナログ温度を測定するには LM35 が適しています。 低コストで最小限のハードウェアを必要とする監視システム 単純な信号処理。Arduinoプロジェクトではうまく機能しますが、 教育用電子機器、ファン制御回路、組み込みシステム 長距離通信と高度なデジタルプロトコルが存在する場所 不必要です。ただし、DS18B20 などのデジタル センサーは通常、 より優れたノイズ耐性、より高い精度を必要とするシステムに好まれます。 または長いケーブルを介した複数のセンサー通信。

4. 電子回路において LM35 の適切な配線が重要なのはなぜですか?

間違ったピン接続は危険を引き起こす可能性があるため、適切な LM35 配線が重要です。 センサーが損傷したり、温度測定が不安定になったりすることがあります。以来、 LM35 は、電源、出力、グランドに 3 つのピンのみを使用し、 供給電圧やブレッドボードの接続が不十分な場合、問題が発生する可能性があります。 センサーが正常に機能しない可能性があります。安定した配線、適切な接地、 クリーンなアナログ接続は、正確な電圧出力を維持するのに役立ちます。 信頼性の高い温度感知性能。

5. LM35 はどのようにして温度を電圧に変換しますか?

LM35 温度センサーには精密半導体が含まれています 温度変化を検出して温度変化を変換する回路 比例アナログ電圧信号。周囲の温度としては 増加すると、出力電圧も 10mV のレートで直線的に増加します。 摂氏1度あたり。たとえば、センサーは約 250mV を出力します。 25℃では1V、100℃では1V。この直接的な電圧と温度の関係 マイクロコントローラーベースのシステムでの温度測定を簡素化します。

6. LM35 温度センサーの制限は何ですか?

LM35 はシンプルなアナログ温度検知機能を備えていますが、 出力は正確ですが、いくつかの制限もあります。アナログを使っているので 電圧出力の場合、センサーは電気ノイズに対してより脆弱になり、 デジタルセンサーよりも信号干渉が少ないです。長いケーブル配線も可能です。 信号の安定性と精度が低下します。また、LM35 には、 組み込みのデジタル通信プロトコルをサポートし、 高度なネットワーク化されたセンシング システムに適しています。

7. LM35 が Arduino プロジェクトや教育プロジェクトでよく使用されるのはなぜですか?

LM35 は Arduino や教育用電子機器で広く使用されています 配線が簡単で理解しやすく、必要な作業が必要なため、プロジェクトに最適です。 外部コンポーネントはほとんどありません。学生や初心者でもすぐに学べます LM35 を使用したアナログ温度検出コンセプトは、その出力が 電圧は温度変化を直接表します。との互換性 マイクロコントローラーのアナログ入力ピンもデジタルに最適です。 温度計、IoT プロジェクト、組み込みシステムの実験など。

8. LM35 は熱保護システムにどのように役立ちますか?

LM35 温度センサーは熱保護によく使用されます システムは温度変化を継続的に監視するため、 制御回路にリアルタイムのアナログフィードバックを提供します。冷却中 システム、バッテリー充電器、産業用モーター、電源など、 センサーは、コンポーネントが故障する前に過熱状態を検出するのに役立ちます。 破損した。測定された温度データにより冷却ファンが作動し、 警告システム、または自動シャットダウン保護回路。

9. LM35 ではマイクロコントローラー システムでアナログからデジタルへの変換が必要なのはなぜですか?

LM35 はデジタル電圧出力ではなくアナログ電圧出力を生成します。 信号のため、マイクロコントローラーはアナログ - デジタル コンバーター (ADC) を使用する必要があります。 センサーデータを解釈します。ADC はアナログ電圧を次のように変換します。 ソフトウェアで処理して温度として表示できるデジタル値 読み物。ADC 基準電圧の正確な設定は重要です。 変換値が正しくないと、温度計算が正しく行われない可能性があります。

10. エンジニアがプロジェクト用に LM35 を選択する際に考慮すべき要素は何ですか?

エンジニアは精度要件、配線距離、 電気ノイズ条件、動作温度範囲、およびシステム LM35 温度センサーを選択する際の複雑さ。LM35は動作します シンプルな低コストのアナログ温度検知アプリケーションに最適 回路の統合と直接摂氏出力が重要です。ただし、 長いケーブルや強電を伴う産業環境向け 干渉、ノイズ耐性が強化されたデジタル温度センサー より安定したパフォーマンスを提供できる可能性があります。

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