Der LM35-Temperatursensor ist eine weithin vertrauenswürdige Wahl für alle, die eine genaue, lineare und kalibrierungsfreie Temperaturmessung benötigen. Sein einfacher analoger Ausgang, der geringe Stromverbrauch und der große Betriebsbereich machen ihn ideal für eingebettete, industrielle und Umweltanwendungen. Dieser Artikel beleuchtet seine Merkmale, Verkabelungspraktiken, Anwendungen und praktische Überlegungen zur Erreichung zuverlässiger Temperaturmessungen.
Was ist der LM35-Temperatursensor?
Der LM35 ist ein präziser analoger Temperatursensor, der eine Spannung direkt proportional zur Temperatur in Grad Celsius ausgibt. Mit einem festen Skalierungsfaktor von 10 mV/°C bietet es eine einfache, lineare Beziehung zwischen Temperatur und Ausgangsspannung. Da der LM35 werkseitig kalibriert ist und mit minimaler Selbsterwärmung betrieben wird, lässt er sich problemlos sowohl in grundlegende als auch in fortgeschrittene Messsysteme integrieren.
LM35 Pinout
| PIN-Nummer | PIN-Name | Beschreibung |
|---|---|---|
| 1 | Vcc | Zugangsspannung, typischerweise +5V |
| 2 | Analog Ausgang | Die Spannung steigt um 10 mV pro 1°C. Gibt 0 V bei 0°C aus, wenn nur ein Netzteil verwendet wird. Negative Temperaturausgabe erfordert eine negative Zuleitung. |
| 3 | Boden | Verbinden Sie sich mit Systemmasse |
LM35-Sensormerkmale
| Funktion | Beschreibung |
|---|---|
| Eingangsspannung | −2V bis 35V (arbeitet üblicherweise mit 5V) |
| Temperaturbereich | −55°C bis +150°C |
| Linearer Ausgang | 10 mV/°C für eine einfache Analog-zu-Digital-Umstellung |
| Genauigkeit | ±0,5°C bei Raumtemperatur |
| Aktueller Verbrauch | Weniger als 60 μA, ideal für Systeme mit niedriger Leistung |
| Gesamtdesign | Kompakter, kostengünstiger IC, geeignet für eingebettete oder Fernerkundung |
| Verfügbare Pakete | TO-92, TO-220, TO-CAN, SOIC |
Äquivalente oder alternative Temperatursensoren
Hier sind gängige Alternativen zu LM35 und wie sie sich unterscheiden:
• DS18B20 – Ein digitaler 1-Draht-Sensor mit hoher Genauigkeit, starker Rauschfestigkeit und Zuverlässigkeit bei langen Kabeln. Ideal für raue oder elektrisch laute Umgebungen.
• DS1620 – Ein digitaler Sensor mit integriertem Thermostat und Steuerfunktionen für temperaturregulierte Systeme.
• LM94022 – Ein analoger Niederspannungssensor, der für batteriebetriebene oder ultrastrombetriebene Anwendungen optimiert ist.
Anwendungen des LM35-Temperatursensors
Umweltüberwachung
Eingesetzt in Wetterstationen, intelligenter Landwirtschaft und Raumklimasystemen, um die Umgebungstemperatur im Innen- oder Außenbereich mit zuverlässiger Präzision zu überwachen.
Wärmemanagement
In elektronische Schaltkreise integriert, um Überhitzung zu verhindern, indem Kühlventilatoren gesteuert, Alarme ausgelöst oder eine automatische thermische Abschaltung eingeleitet werden, wenn die Temperaturen über sichere Grenzen hinausgehen.
Batterieüberwachungssysteme
Sorgt für sicheres Laden und Entladen in Lithium-Ionen- und Blei-Säure-Batterien, indem es die Batterietemperatur überwacht und Schäden durch thermisches Runaway verhindert.
HVAC-Systeme
Verbessert die Effizienz von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen durch genaue Temperaturdaten zur Regulierung des Luftstroms, des Kompressorbetriebs und der Energiesparmodi.
Hausautomation und IoT-Geräte
Häufig in intelligenten Thermostaten, Sensorknoten und IoT-basierten Temperaturüberwachungssystemen verwendet, da sie einfach und kompatibel mit Mikrocontrollern sind.
Industrielle Prozesssteuerung
Unterstützt die Temperaturregulierung in Fertigungs-, Lager- und Laborumgebungen, in denen eine stabile und genaue Temperaturmessung unerlässlich ist.
Wie verwendet man den LM35 in praktischen Schaltungen?
Der LM35 bietet einen analogen Ausgang, der proportional zur Temperatur ist, und benötigt nur drei grundlegende Verbindungen:
• +5V an den Vcc-Pin anschließen.
• Erde mit der Systemerde verbinden.
• Die analoge Spannung von Pin 2 mit einem Mikrocontroller-ADC wie Arduino, ESP32, STM32 oder PIC zu lesen.
Ausgabeverhalten
• 0°C → 0V
• Jede 1°C-Erhöhung → +10 mV
• Messungen unter null Grad erfordern eine negative Zuleitungsschiene.
Umrechnungsformel:
Temperatur (°C) = Vout (mV) ÷ 10
Vorteile und Einschränkungen der LM35
Vorteile
• Keine externe Kalibrierung erforderlich
• Sehr geringer Stromverbrauch (<60 μA)
• Hohe Genauigkeit (±0,5 °C bei Raumtemperatur)
• Lineare, vorhersehbare Ausgabe
• Großer Bereich: −55°C bis +150°C
Einschränkungen
• Benötigt einen ADC für digitale Systeme
• Kann Rauschen über lange Drähte aufnehmen
• Benötigt zusätzliche Schaltungen für negative Temperaturen
• Weniger haltbar als digitale Sensoren unter rauen Bedingungen (z. B. DS18B20)
Vergleich LM35 vs. LM34
| Funktion | LM35 | LM34 |
|---|---|---|
| Output-Skala | 10 mV/°C | 10 mV/°F |
| Messeinheit | Celsius | Fahrenheit |
| Temperaturbereich | −55°C bis +150°C | −50°F bis +300°F |
| Genauigkeit | ±0,5°C | ±1°F |
| Beste Anwendungsfälle | Globale Anwendungen, wissenschaftliche Nutzung, industrielle Steuerung | US-basierte Verbrauchergeräte oder Systeme, die Fahrenheit-Ausgang benötigen |
Fazit
Der LM35 bleibt aufgrund seiner linearen Ausgangsleistung, Genauigkeit und einfachen Integration in elektronische Systeme ein zuverlässiger analoger Temperatursensor. Seine Einfachheit macht es zu einer praktischen Wahl für viele Messaufgaben, während ein Verständnis der Verkabelungsanforderungen und -grenzen eine optimale Leistung gewährleistet. Bei Bedarf bieten mehrere digitale und Niederspannungsalternativen erweiterte Funktionen für spezialisierte Anwendungen.
Häufig gestellte Fragen [FAQ]
Wie genau ist die LM35 im Vergleich zu digitalen Temperatursensoren?
Der LM35 bietet ±0,5°C Genauigkeit bei Raumtemperatur, aber digitale Sensoren wie die DS18B20 bieten in der Regel eine höhere Präzision und eine stärkere Geräuschresistenz. Für Fernverkabelung oder raue Umgebungen halten digitale Sensoren in der Regel eine bessere Genauigkeit als analoge Typen wie der LM35.
10,2 Kann der LM35 mit 3,3V statt 5V betrieben werden?
Ja. Der LM35 funktioniert mit Versorgungsspannungen bis zu 4V für den Betrieb im vollen Bereich, kann aber bei 3,3V weiterhin moderate Temperaturen messen. Die Ausgangsskala bleibt bei 10 mV/°C, aber die maximal ablesbare Temperatur wird durch die verfügbare Versorgungsspannung begrenzt.
10,3 Warum ist die Temperatur meines LM35 laut oder instabil?
Instabile Messwerte entstehen oft durch elektrische Störungen oder Erdungsprobleme. Halten Sie analoge Leitungen von Schaltkomponenten fern, sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Erdung und verwenden Sie einen Entkopplungskondensator an der Versorgungsleitung.
10,4 Wie misst man mit dem LM35 unter 0°C?
Der LM35 benötigt eine negative Versorgungsspannung, um Temperaturen unter null Grad darzustellen. Ohne negative Schiene liefert der Sensor 0 V bei jeder Temperatur unter 0°C.
Kann das LM35 zur Messung der Oberflächen- oder Flüssigkeitstemperatur verwendet werden?
Ja, wenn es richtig installiert ist. Für Oberflächen verwenden Sie thermischen Klebstoff oder eine Metalloberfläche, um den Wärmetransfer zu verbessern. Bei Flüssigkeiten wird das LM35 in eine wasserdichte Metallprobe oder ein versiegeltes Gehäuse gelegt, um Schäden zu vermeiden und gleichzeitig eine gute Wärmeleitfähigkeit zu gewährleisten.