BÁO cáo nội DUNG môn học PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG IOT đề tài NGHIÊN cứu cảm BIẾN NHIỆT độ LM35

Thông tin cơ bản- LM35 là một cảm biến nhiệt độ tương tự, điện áp ở đầu ra của cảm biến tỷ lệ với nhiệt độ tức thời và có thể dễ dàng được xử lý để có được giá trị nhiệt độ bằng oC.. Chi

BAN CƠ YẾU CHÍNH PHỦ

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

-

 -BÁO CÁO NỘI DUNG MÔN HỌC PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG IOT

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35

Sinh viên thực hiện: Lê Hoàng Long DT020128

Hà Nội, ngày 25 tháng 1 năm 2022

MỤC LỤC

1 Thông tin cơ bản 1

2 Chức năng 1

3 Sơ đồ chân 2

4 Thông số kĩ thuật 2

5 Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ LM35 3

6 Các dạng mạch đo nhiệt độ 3

7 Các bước tính toán nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt độ LM35 4

8 Công thức chuyển đổi điện áp thành nhiệt độ 4

9 Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ LM35 5

10 So sánh giữa các dòng cảm biến LM35 6

1 Thông tin cơ bản

- LM35 là một cảm biến nhiệt độ tương tự, điện áp ở đầu ra của cảm biến

tỷ lệ với nhiệt độ tức thời và có thể dễ dàng được xử lý để có được giá trị nhiệt

độ bằng oC

- Ưu điểm của LM35 so với cặp nhiệt điện là nó không yêu cầu bất kỳ hiệu chuẩn bên ngoài nào Lớp vỏ cũng bảo vệ nó khỏi bị quá nhiệt Chi phí thấp và độ chính xác cao đã khiến cho loại cảm biến này trở thành một lựa chọn đối với những người yêu thích chế tạo mạch điện tử, người làm mạch tự chế và sinh viên

- Vì có nhiều ưu điểm nêu trên nên cảm biến nhiệt độ LM35 đã được sử dụng trong nhiều sản phẩm đơn giản, giá thành thấp Đã hơn 15 năm kể từ lần ra mắt đầu tiên nhưng cảm biến này vẫn tồn tại và được sử dụng trong nhiều sản phẩm và ứng dụng đã cho thấy giá trị của loại cảm biến này Giá thành của LM35 tương đối rẻ, dao động từ 20.000 VNĐ – 50.000 VNĐ

2 Chức năng

- Dòng cảm biến LM35 là cảm biến nhiệt độ mạch tích hợp chính xác, có điện áp đầu ra tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ độ C LM35 là IC cảm biến nhiệt độ

có điện áp đầu ra thay đổi, dựa trên nhiệt độ xung quanh nó Nó là một vi mạch

nhỏ và rẻ, có thể được sử dụng để đo nhiệt độ ở bất kỳ đâu trong khoảng từ -55 °

C đến 150 ° C Nó có thể dễ dàng được giao tiếp với bất kỳ vi điều khiển nào có chức năng ADC hoặc bất kỳ nền tảng phát triển nào như Arduino

- LM35 không yêu cầu bất kì hiệu chỉnh nào để cung cấp nhiệt độ chính xác điển hình ( ± 1⁄4˚C ở nhiệt độ phòng và ± 3⁄4˚C trong phạm vi nhiệt độ đầy

đủ -55 đến + 150˚C) Việc chuyển đổi điện áp đầu ra sang oC cũng dễ dàng và trực tiếp Trở kháng đầu ra nhỏ, đầu ra tuyến tính và hiệu chuẩn chính xác là

1

những đặc tính vốn có của LM35, giúp tạo giao tiếp để đọc hoặc điều khiển mạch rất dễ dàng

3 Sơ đồ chân

Hình sau là hình dạng và sơ đồ chân của cảm biến LM35

1 VCC hay +VS Chân cấp nguồn điện áp từ 4 tới 30V

2 Vout Chân lấy điện áp ra, điện áp ở chân này thay đổi

10mV/oC

4 Thông số kĩ thuật

Hiệu chuẩn trực tiếp theo oC

Điện áp hoạt động: 4-30VDC

Dòng điện tiêu thụ: khoảng 60uA

Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/°C

Khoảng nhiệt độ đo được: -55°C đến 150°C

Điện áp thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C

Độ tự gia nhiệt thấp, 0,08oC trong không khí tĩnh Sai số: 0,25°C,

Trở kháng ngõ ra nhỏ, 0,2Ω với dòng tải 1mA

2

Kiểu chân: TO92 ( phổ biến nhât)

Kích thước: 4.3 × 4.3mm

Phù hợp để ứng dụng cho các dự án từ xa

Độ chính xác thực tế: ± ¼oC (ở nhiệt độ phòng) ±3/4°C trong phạm vi nhiệt độ từ -55°C- 150°C

Đầu ra trở kháng thấp: 0.1 cho tải 1mA

5 Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ LM35

Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị điện áp nhất định tại chân VOUT ứng với mỗi mức nhiệt độ Như vậy, bằng cách đưa vào chân bên trái của cảm biến LM35 điện áp 5V, chân phải nối đất, đo hiệu điện thế ở chân giữa, bạn sẽ có được nhiệt độ (0-100ºC) tương ứng với điện áp đo được

Vì điện áp ngõ ra của cảm biến tương đối nhỏ nên thông thường trong các mạch ứng dụng thực tế, ta thường dùng mạch khuếch đại thuật toán để khuếch đại điện áp ngõ ra này

6 Các dạng mạch đo nhiệt độ

LM35 có thể được sử dụng một trong hai cấu hình mạch như hình bên dưới Cả hai đều mang lại kết quả khác nhau

Trong cấu hình mạch phía bên trái, cảm biến chỉ có thể đo nhiệt độ dương

từ 2 oC đến 150 oC Theo cấu hình mạch này, ta chỉ cần cấp nguồn cho LM35 và kết nối đầu ra trực tiếp với bộ chuyển đổi tương tự sang số

3

Trong cấu hình mạch thứ hai, ta có thể đo nhiệt độ toàn dải từ -55 oC đến

150 oC Cấu hình mạch này hơi phức tạp nhưng mang lại kết quả cao Trong trường hợp này, ta phải kết nối một điện trở bên ngoài (R1) để chuyển mức điện

áp âm lên dương Giá trị điện trở bên ngoài có thể được tính toán theo công thức ghi bên dưới cấu hình mạch

7 Các bước tính toán nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt độ LM35

Thiết kế mạch

Cấp nguồn cho cảm biến với điện áp từ 4V đến 30V Chân GND được nối đất

Kết nối chân VOUT với đầu vào bộ chuyển đổi tương tự sang số ADC hay vi điều khiển

Lấy mẫu đọc ADC để xác định điện áp đầu ra

VOUT Chuyển đổi điện áp thành nhiệt độ

8 Công thức chuyển đổi điện áp thành nhiệt độ

Điện áp đầu ra tại chân Vout được tính như sau:

Nhiệt độ đo được (oC) = Điện áp được đọc bởi bộ ADC/10 mV

Chia cho 10 mV vì độ nhạy của cảm biến LM35 là 10mV

Code mẫu:

int sensorPin = A0;

void setup() {

Serial.begin(9600);

}

4

void loop() {

int giaTriDoDuoc = analogRead(sensorPin);

float dienAp = giaTriDoDuoc * 5.0 / 1024.0;

float nhietDo = dienAp * 100.0;

Serial.println(nhietDo);

delay(1000);

}

Hàm analogRead() có nhiệm vụ đọc giá trị điện áp từ một chân Analog (ADC), hàm này luôn trả về 1 số nguyên nằm trong khoảng từ 0 đến 1023 ( 210 mức – vì các chân ADC trên Arduino Uno R3 có độ phân giải 10 bit ) tương ứng với thang điện áp (mặc định) từ 0 đến 5V

Công thức tính ra giá trị hiệu điện thế từ giá trị cảm biến (đơn vị Volt)

dienAp = giá trị điện áp từ cảm biến chia cho mức analog cao nhất (1024) rồi nhân với mức điện áp 5V Và với độ nhạy là 10mV / oC nên ta sẽ nhân giá trị điễn áp với 100

9 Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ LM35

Cảm biến nhiệt độ LM35 phù hợp cho các ứng dụng:

Học tập nghiên cứu

Đo nhiệt độ của một môi trường cụ thể

Giám sát nhiệt độ trong hệ thống

HVAC Kiểm tra nhiệt độ pin

Cung cấp thông tin về nhiệt độ của một linh kiện điện tử khác

5

10 So sánh giữa các dòng cảm biến LM35

LM35 có nhiều họ là LM35A, LM35CA, LM35D, LM135, LM35CA, LM235, LM335 Tất cả các thành viên trong họ LM35 đều hoạt động theo nguyên tắc giống nhau nhưng khả năng đo nhiệt độ khác nhau và chúng cũng có nhiều kiểu chân khác nhau(gói TO-92 là phổ biến nhất) Dưới đây là bảng dải nhiệt độ của một vài loại LM35 phổ biến:

Mã sản LM35A LM35 LM35CA LM35C LM35D LM135 LM235 LM335 phẩm

Dải nhiệt -55 o C , -55 o C , -40 o C , -40 o C , 0 o C , -55 o C , -40 o C , -40 o C ,

độ +150 o C +150 o C +110 o C +110 o C +100 o C +150 o C +125 o C +100 o C

6