温度传感器的温度特性研究与应用-(2399)

温度传感器的基本特性与应用研究

班级：机械一班姓名：汪浩奇；钟嘉怡学号：06180118 ； 06180102指导老师：汪亮

摘要：通过图 2 的简单电路，来测量LM35 的温度特性，了解LM35 一定范围内温度和电

压之间的关系。通过图 3 的电路，制作一个用 LM35 集成电路电压型传感器组装的温度控制仪

表，从而验证电压与温度的线性关系。

关键词：LM35 电压型集成温度传感器；温度控制仪表；数显温度计；

1.概述

温度是表征物体冷热程度的物理量，它和我们的生活环境密切相关，也是工农业生产过程中一个

很重要的测量参数，温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、

促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的应用十分广泛。

2.实验原理

温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。常用的温度传感

器有热电阻、热电偶、集成电路温度传感器等。本实验将通过测量几种常用的温度传感

器的特定物理量随温度的变化，来了解这些温度传感器的工作原理。

1、电压型集成电路温度传感器（LM35 ）

LM35 温度传感器，其准确度一般为0.5 C ，由于其输出为电压，且线性极好，故只

要配上电压源，数字式电压表就可以构成一个精密数字控温系统。内部的激光校准保证了极

高的准确度及一致性，且无须校准。LM35温度传感器的温度系数K V约为 10.0mV / C ，利用下式可计算出被测温度t：

t U0/K V

LM35 温度传感器的电路符号如图 1 所示，U0为电压输出端。

图1 LM35 电路符号

实验测量时只要直接测量其输出电压U 0，即可知待测量的温度。

2、用 LM35 电压型温度传感器组成温度控制装置

温度控制：若设置控制温度为t( C ) ，根据LM35传感器温度特性测试中的线性、拟合

结果进行计算，得出此温度对应的LM35 传感器输出电压值，调节可调电阻RX1 ，将控温

电压设定在计算值上（根据使用仪器的实际情况稍作修正），这就设定好了控制的温度。当

温度低于设定温度时，V2V3，则运放导通，运放输出高电平，则三极管Q1 导通，继电

器吸合，使常开触点闭合，控制加热器开始工作，加热井开始加热，当加热温度到达或略超过

设定温度时，运放截止，运放输出低电平，则三极管截止，继电器断开，控制加热器停止

工作，这样，用LM35 集成电路电压型传感器组装的温度控制仪表就完成了。

3.实验仪器

FB716-I 型物理设计性（热学）实验装置一套、JK-31 型直流稳压横流电源。

4.温度传感器基本特性测试

4.1LM35 电压型温度传感器基本特性测试

1.电压型集成温度传感器（ LM35 ）温度特性的测试

按图 2 接线，在环境温度高于摄氏零度时，先把温度传感器放入制冷井中，利用半导体制冷把温度降到0 C ，并以此温度作为起点进行测量，控温系统每隔10 C 设置一次，待控温稳定后，测量传感器LM35 的输出电压，将数据记录在表 1 中；当待测温度高于环境温度时，就把温度传感器转移到加热井中，然后开启加热器，控温系统每隔10 C 设置一次，待控温稳定后，记录传感器LM35 的输出电压。

图2 测量电压型温度传感器 LM35 温度特性实验线路图

表1 LM35 温度特性测试数据表格

序号1234

10203040

t ( C )

0.1180.2000.2840.360

U0 (V)

用最小二乘法进行线性拟合求出传感器温度系数以及线性相关系数。

a=0.0081

b=0.038

r=0.99979

0.4

0.35

0.3

0.25

0.2

线性拟合0.15

0.1

0.05

10203040

5.温度传感器的应用

5.1 用LM35电压型温度传感器组成温度控制装置

温度控制：若设置控制温度为t( C ) ，根据LM35传感器温度特性测试中的线性、拟合

结果进行计算，得出此温度对应的LM35 传感器输出电压值，调节可调电阻RX1 ，将控温

电压设定在计算值上（根据使用仪器的实际情况稍作修正），这就设定好了控制的温度。当

温度低于设定温度时，V2V3，则运放导通，运放输出高电平，则三极管Q1 导通，继电

器吸合，使常开触点闭合，控制加热器开始工作，加热井开始加热，当加热温度到达或略超过

设定温度时，运放截止，运放输出低电平，则三极管截止，继电器断开，控制加热器停止工作，

这样，用 LM35 集成电路电压型传感器组装的温度控制仪表就完成了。

图3 用 LM35 温度传感器组装数显温度计和温度控制仪的实验线路

表2 温度控制装置测试数据表格

序号12

设定电压0.2840.360

温度29.539.8

6.结束语

(1)实验结果表明，在一定范围内， LM35 的温度和电压是呈线性关系的。

(2)应用电路在生活中起着至关重要的作用，由于其实用性以及功能的强大被广泛应用

于各种生活中，成为了人们生活不可或缺的一部分。