يعد حساس درجة الحرارة LM35 خيارا موثوقا على نطاق واسع لأي شخص يحتاج إلى قياس دقيق وخطي وخالي من المعايرة. مخرجه التناظري البسيط، استهلاكه المنخفض للطاقة، ونطاق التشغيل الواسع يجعله مثاليا للتطبيقات المدمجة والصناعية والبيئية. تستعرض هذه المقالة ميزاتها، وممارساتها في الأسلاك، وتطبيقاتها، والاعتبارات العملية لتحقيق قراءات درجة حرارة موثوقة.
ما هو حساس درجة الحرارة LM35؟
LM35 هو حساس درجة حرارة تناظري دقيق يخرج جهدا يتناسب طرديا مع درجة الحرارة بالدرجات المئوية. مع عامل مقياس ثابت يبلغ 10 مللي فولت/°م، يوفر علاقة بسيطة وخطية بين درجة الحرارة وجهد الخرج. نظرا لأن LM35 معايرة في المصنع وتعمل بتسخين ذاتي منخفض جدا، فإنها تندمج بسهولة مع أنظمة القياس الأساسية والمتقدمة.
دبابيس LM35
| رقم الدبوس | الاسم الدبوس | الوصف |
|---|---|---|
| 1 | VCC | جهد الإمداد، عادة +5 فولت |
| 2 | مخرج تناظري | يزداد الجهد بمقدار 10 مللي فولت لكل 1°C. يخرج 0 فولت عند 0°C عند استخدام مصدر طاقة واحد. يتطلب الناتج السالب من درجة الحرارة سكة إمداد سالبة. |
| 3 | الملعب | الاتصال بأرضية النظام |
ميزات مستشعر LM35
| ميزة | الوصف |
|---|---|
| جهد الإدخال | −2 فولت إلى 35 فولت (يعمل عادة عند 5 فولت) |
| نطاق درجات الحرارة | −55°م إلى +150°C |
| الإخراج الخطي | 10 مللي فولت/°م للتحويل المباشر من التناظري إلى الرقمي |
| الدقة | ±0.5°C عند درجة حرارة الغرفة |
| الاستهلاك الحالي | أقل من 60 ميكروأمبير، مثالي للأنظمة منخفضة الطاقة |
| التصميم العام | دائرة متكاملة مدمجة ومنخفضة التكلفة مناسبة للاستشعار المدمج أو عن بعد |
| الحزم المتاحة | TO-92، TO-220، TO-CAN، SOIC |
حساسات درجة حرارة مكافئة أو بديلة
إليك البدائل الشائعة ل LM35 وكيف تختلف:
• DS18B20 – مستشعر رقمي بسلك واحد يقدم دقة عالية، ومقاومة قوية للضوضاء، وموثوقية للكابل الطويل. مثالي للبيئات القاسية أو المزعجة كهربائيا.
• DS1620 – مستشعر رقمي مزود بمنظم حرارة مدمج وميزات تحكم لأنظمة منظمة الحرارة.
• LM94022 – حساس تناظري منخفض الجهد محسن للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو منخفضة الطاقة جدا.
تطبيقات حساس درجة الحرارة LM35
المراقبة البيئية
يستخدم في محطات الطقس، والزراعة الذكية، وأنظمة المناخ الداخلية لمراقبة درجة الحرارة المحيطة أو الخارجية بدقة موثوقة.
الإدارة الحرارية
مدمجة في الدوائر الإلكترونية لمنع ارتفاع درجة الحرارة عن طريق التحكم في مراوح التبريد، أو تفعيل الإنذارات، أو بدء إيقاف تشغيل حراري تلقائي عند ارتفاع درجات الحرارة إلى ما بعد حدود الأمان.
أنظمة مراقبة البطاريات
يساعد في ضمان الشحن والتفريغ الآمن في بطاريات الليثيوم أيون والرصاص الحمضي من خلال تتبع درجة حرارة البطارية ومنع الضرر الناتج عن الهروب الحراري.
أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء 5.4
يعزز كفاءة معدات التدفئة والتهوية والتكييف من خلال توفير بيانات دقيقة عن درجة الحرارة لتنظيم تدفق الهواء، وتشغيل الضواغط، وأنماط توفير الطاقة.
أتمتة المنزل وأجهزة إنترنت الأشياء
يستخدم عادة في منظمات الحرارة الذكية، وعقد المستشعرات، وأنظمة مراقبة الحرارة المعتمدة على إنترنت الأشياء بسبب بساطته وتوافقه مع المتحكمات الدقيقة.
التحكم في العمليات الصناعية
يدعم تنظيم درجة الحرارة في التصنيع ومرافق التخزين وبيئات المختبرات حيث يكون قياس درجة الحرارة المستقر والدقيق.
كيف تستخدم LM35 في الدوائر العملية؟
يوفر LM35 خرجا تناظريا يتناسب مع درجة الحرارة ويتطلب فقط ثلاثة اتصالات أساسية:
• توصيل +5 فولت إلى دبوس Vcc.
• توصيل الأرضي بأرضية النظام.
• قراءة الجهد التناظري من الدبوس 2 باستخدام مدرج محول دقيق مثل Arduino أو ESP32 أو STM32 أو PIC.
سلوك الإخراج
• 0°C → 0V
• كل زيادة بمقدار 1°C → +10 ميلي فولت
• القياسات تحت الصفر تتطلب سكة إمداد سالبة.
صيغة التحويل:
درجة الحرارة (°م) = الفووت (ميلي فولت) ÷ 10
مزايا وحدود LM35
المزايا
• لا حاجة للمعايرة الخارجية
• استهلاك طاقة منخفض جدا (<60 ميكروأمبير)
• دقة عالية (±0.5°م عند درجة حرارة الغرفة)
• مخرج خطي ومتوقع
• النطاق الواسع: −55°C إلى +150°C
القيود
• يتطلب وجود ADC للأنظمة الرقمية
• يمكنه التقاط الضوضاء عبر الأسلاك الطويلة
• يحتاج إلى دوائر إضافية لدرجات الحرارة السلبية
• أقل متانة من الحساسات الرقمية في الظروف القاسية (مثل DS18B20)
مقارنة بين LM35 و LM34
| ميزة | LM35 | LM34 |
|---|---|---|
| مقياس الإنتاج | 10 ميلي فولت/°م | 10 مللي فولت/°فهرنهايت |
| وحدة القياس | الدرجة السليزية | فهرنهايت |
| نطاق درجات الحرارة | −55°م إلى +150°C | −50°F إلى +300°F |
| الدقة | ±0.5°م | ±1°F |
| أفضل حالات الاستخدام | التطبيقات العالمية، الاستخدام العلمي، التحكم الصناعي | الأجهزة أو الأنظمة الاستهلاكية الأمريكية التي تتطلب إخراج فهرنهايت |
الخاتمة
يظل LM35 مستشعر درجة حرارة تناظرية موثوقا بسبب خروجه الخطي ودقته ودمجه المباشر في الأنظمة الإلكترونية. بساطتها تجعله خيارا عمليا للعديد من مهام القياس، بينما يضمن فهم احتياجات وحدود الأسلاك أداء مثالي. عند الحاجة، تقدم العديد من البدائل الرقمية والمنخفضة الجهد ميزات محسنة للتطبيقات المتخصصة.
الأسئلة الشائعة [الأسئلة الشائعة]
ما مدى دقة LM35 مقارنة بحساسات الحرارة الرقمية؟
يوفر LM35 دقة ±0.5°C عند درجة حرارة الغرفة، لكن الحساسات الرقمية مثل DS18B20 توفر عادة دقة أعلى ومقاومة أقوى ضد الضوضاء. بالنسبة للأسلاك طويلة المدى أو البيئات القاسية، عادة ما تحافظ الحساسات الرقمية على دقة أفضل من الأنواع التناظرية مثل LM35.
هل يمكن لمحرك LM35 أن يعمل على طاقة 3.3 فولت بدلا من 5 فولت؟
نعم. يعمل LM35 بجهود تغذية منخفضة تصل إلى 4 فولت للتشغيل الكامل النطاق، لكنه لا يزال قادرا على قياس درجات حرارة معتدلة عند تشغيله عند 3.3 فولت. يبقى مقياس الإخراج 10 مللي فولت/°م، لكن الحد الأقصى لدرجة الحرارة القابلة للقراءة سيكون محدودا بجهد التزويد المتاح.
لماذا قراءة درجة حرارة LM35 لدي صاخبة أو غير مستقرة؟
غالبا ما تنتج القراءات غير المستقرة عن التداخل الكهربائي أو مشاكل التأريض. أبق الخطوط التناظرية بعيدا عن مكونات التبديل، وتأكد من التأريض الصحيح، واستخدم مكثف فصل على خط الإمداد.
كيف تقيس تحت 0°C باستخدام LM35؟
يحتاج LM35 إلى جهد تغذية سالب لتمثيل درجات الحرارة تحت الصفر. بدون سكة سالبة، ينتج المستشعر 0 فولت لأي درجة حرارة أقل من 0°C.
هل يمكن استخدام LM35 لقياس درجة حرارة السطح أو السائل؟
نعم، إذا تم تركيبه بشكل صحيح. بالنسبة للأسطح، استخدم لاصقا حراريا أو واجهة معدنية لتحسين نقل الحرارة. بالنسبة للسوائل، ضع LM35 داخل مسبار معدني مقاوم للماء أو حاوية محكمة الإغلاق لمنع التلف مع ضمان توصيل حراري جيد.