Nabídka integrovaných polovodičových senzorů teploty je již mnoho let opravdu široká a všichni více či méně známí výrobci jich nabízejí požehnaně. Většina z nich však má relativně malý měřicí rozsah do cca 90°C. Dnes se proto podíváme na zoubek dvěma senzorům s rozsahem až do 150 °C a to konkrétně z nabídky společnosti National Semiconductor. Těmi jsou typy LM35 a LM92.
Typ
LM35 - analogový senzor teploty
Součástka s označením LM35 je polovodičový senzor teploty s analogovým výstupem, měřící v rozsahu -55°C až 150°C, tedy pro běžná použití více než dostačujícím. Další výhodou a zajímavostí je kalibrace senzoru přímo ve stupních Celsia a ne tedy zde v běžnějších jednotkách Kelvin. Výhoda je jasná, prostě při nulové teplotě (0°C) je výstupní napětí 0 V a proti napětí nenulovému napětí odpovídající hodnotě 256 K. Není tedy nutné při zpracování žádná napětí odečítat.
Možnost připojení snímače kabelem na vysokoimpedanční vstup a charakteristiky přesnosti měření.
Senzor nevyžaduje žádnou kalibraci, protože je již od výroby nastaven na měření s přesností +/- 0,25 °C při pokojové teplotě a +/- 0,75 °C v celém rozsahu -55 až 150°C, což je velmi dobrá hodnota. Stejně tak senzor nevyžaduje žádné externí součástky, jen připojit napájecí napětí v širokém rozsahu 15 až 30 V DC, takže není problém přímé nasazení v průmyslu a připojení na stabilizovaný zdroj 24 V a tedy odpadá výroba nějakého dalšího stabilizátoru. Přitom senzor v průměru spotřebovává ze zdroje jen 60 mikroA proudu, což koresponduje s minimálním samozahříváním – jen méně než 0,1 °C při nehybném okolním vzduchu. Napěťový výstup senzoru je pak lineární s převodní konstantou + 10.0 mV/°C. Tedy při 100°C je na výstupu napětí + 1 V. Naopak při -50°C je na výstupu záporné napětí – 0,5 V. Dále je výstup nízkoodporový, konkrétně má odpor 0,1 Ohmů při zátěžovém proudu 1 mA.
Pro snadnou montáž se senzor vyrábí i v běžných tranzistorových pouzdrech TO-92 a TO-220 nebo pak i v 8vývodovém SMD pouzdru SO-8.
Blokové schéma vnitřku senzoru LM35 a příklad jeho použití napojením na převodník napětí - frekvence, realizovaný obvodem LM131.
Typ
LM92 – digitální senzor teploty
Součástka s označením LM92 pak ve srovnání s předchozím kolegou představuje plně digitální senzor teploty s měřicím rozsahem -25 až 150 °C, sériovou datovou komunikací I2C a také jedním spínaným, porovnávacím výstupem. Senzor je tedy vhodný pro napojení na nějaký mikrokontrolér. Tomu odpovídá i rozsah napájecího napětí 2,7 až 5,5 V s typickou spotřebou 350 mikroA (v nízkopříkonovým režimu pak jen 5 mikroA).
Jinak je obvod svou vnitřní konstrukcí oproti výše prezentovanému kolegovi o dost složitější. Navenek se však podobně prezentuje jen několika vývody. Prakticky zde najdete jen pár napájecích pinů, dva vývody sériové komunikační sběrnice I2C a s tím související vývody A0 a A1 pro hardwarové nastavení adresy senzoru a potřeby současného napojení více senzorů na jednu sběrnici. Vše pak již doplňuje jen dvojice výstupů: Open-drain Interrupt (INT) výstup, informující připojený systém, že teplota vybočila z programově nastaveného okna (limitů) a Critical Temperature Alarm (T_CRIT_A) výstup, informující, že teplota překročila nastavený kritický limit. V defaultním továrním nastavení jsou limitní hodnoty nastaveny na 2°C THYST, 10°C TLOW, 64°C THIGH a 80°C T_CRIT.
Blokové schéma vnitřního provedení senzoru LM95 a jeho charakteristika přesnosti měření.
Senzor měří teplotu s přesností na +/- 0,33 °C v okolí 30°C, jinak v rozsahu -10 až +50°C s přesností lepší než ±0.50°C. V celém deklarovaném rozsahu -25 až 150°C je pak přesnost již v celku nic moc a v nejhorším případě by měla chyba činit ±1.5°C. Měřicí charakteristika je samozřejmě lineární v celém rozsahu (chyba linearity max. ±0.5°C) a o digitalizaci naměřené analogové hodnoty se uvnitř obvodu stará 13bitový A/D převodník s výstupem v podobě 12bitového znaménkového čísla. Rozlišení naměřené teploty je tak teoreticky 0,0625°C, což je však v praxi prakticky k ničemu, vzhledem k chybě převodu na nejnižším LSB bitu.
Senzor se vyrábí jen v 8vývodovém SMD pouzdru SO-8.
Příklad připojení senzoru LM92.
Článek vytvořil : Antonín Vojáček
DOWNLOAD & Odkazy
- Odkaz na stránky výrobce - společnosti National Semiconductor - www.national.com
- Datasheet senzoru LM35 - LM35.pdf
- Datasheet senzoru LM92 - LM92.pdf
- Další články a testy o snímačích, PLC, komponentech nejen pro průmyslové aplikace najdete na stránkách serveru automatizace.HW.cz
