LM35 als analoger Spannungstemperatursensor

Der LM35DZ/NOPB wandelt seine lokale Temperatur mit nominal 10 mV/°C in eine Analogspannung um. Ideal ergeben sich bei 25°C 250 mV und bei 100°C 1,000 V. Die einfache Formel ersetzt jedoch keine Prüfung von Versorgung, ADC-Referenz, Einschwingzeit, Verdrahtung und thermischer Platzierung.

TI nennt 4 V bis 30 V Versorgung und weniger als 60 µA Stromaufnahme. Dadurch bleibt die Eigenerwärmung gering. Neben einem Regler oder Prozessor misst der Sensor trotzdem dessen lokales Wärmefeld und nicht automatisch die geforderte Luft- oder Gehäusetemperatur.

Temperaturbereich, Gesamtfehler, Reaktionszeit, ADC-Bereich, Kabellänge, Störumgebung und Kalibrierung werden zuerst festgelegt. Danach folgen Gehäusehöhe, Filter und Schutz. Der dreipolige Anschluss ist einfach, der vollständige Messpfad ist es nicht.

Ausgangsspannung in Temperatur umrechnen

Die Temperatur ergibt sich aus der Ausgangsspannung geteilt durch 10 mV/°C. Firmware muss ADC-Code, Millivolt und Grad Celsius mit eindeutigen Einheiten führen. Eine Einpunktkalibrierung korrigiert überwiegend den Offset, zwei Punkte erlauben zusätzlich eine Steigungskorrektur.

TO-92-Gehäuse und Pinlage bestätigen

LM35DZ/NOPB nutzt ein dreipoliges TO-92. Die flache Seite ist nur eine Montagehilfe; Versorgung, Ausgang und Masse stammen aus der kontrollierten Zeichnung. Einstecktiefe, Biegeradius, Abstand und Überstand am Platinenrand gehören in die Fertigungsunterlagen.

Die Versorgung mit realer Reserve auslegen

Innerhalb von 4 V bis 30 V muss die kleinste Spannung noch Ausgangshub und Transienten abdecken. Eine geschaltete Versorgung kann lokale Filterung erfordern. Laststromimpulse dürfen nicht über denselben schmalen Masseweg wie Sensor und ADC-Referenz fließen.

Messungen unter 0°C bewusst ermöglichen

Die einfache Einversorgungsschaltung liegt bei 0°C nahe Masse und kann negative Temperaturen an einem massebezogenen ADC nicht darstellen. Für den Vollbereich wird eine Schaltung aus dem Datenblatt mit negativer Versorgung oder geeignetem Bias benötigt. Auch der Kaltstart ist zu prüfen.

ADC-Referenz an den Signalbereich anpassen

0°C bis 100°C entsprechen ungefähr 0 V bis 1 V. Eine sehr hohe Referenz verschwendet Codes. Eine kleinere Referenz oder Verstärkung kann die Auflösung erhöhen, verlangt aber Prüfung von Reserve, Offset, Gleichtaktbereich und Schutz. Die LM35-Spannung ist nicht automatisch ratiometrisch.

Ein vollständiges Fehlerbudget erstellen

Sensorfehler, Nichtlinearität, Referenz, ADC-Offset und -Verstärkung, Quantisierung, Rauschen, Schutzleckstrom, Einschwingen, Kalibrierung, Temperaturgradient und Verzögerung werden in Grad Celsius umgerechnet. Typische Kurven und garantierte Grenzen bleiben getrennt.

Kapazitive Last und ADC-Rückwirkung beherrschen

TI nennt etwa 50 pF als direkt treibbare Last ohne besondere Maßnahme. Lange Leitungen und Abtastkondensatoren können darüber liegen. Serienwiderstand oder RC-Dämpfung werden nach Stabilität und Einschwingzeit gewählt und mit der tatsächlichen ADC-Erfassungszeit geprüft.

Störungen filtern, ohne Ereignisse zu verlieren

Ein Tiefpass reduziert digitale, motorische und HF-Störungen. Seine Grenzfrequenz folgt dem schnellsten gültigen Temperaturereignis und der erlaubten Alarmverzögerung. Elektrische und thermische Zeitkonstanten von Gehäuse, Luft und Montage wirken gemeinsam.

Entfernte Sensoren als Analogschnittstelle behandeln

Bei entfernter Montage bilden Versorgung, Rückleiter und Ausgang eine Antenne und ein Widerstandsnetz. Ausgang und Rückleiter werden zusammen geführt und am Kabeleintritt geschützt. Der Schirm darf keinen Laststrom durch den Sensorbezug leiten.

Den Sensor am wirklichen Messort platzieren

Für Lufttemperatur ragt das Gehäuse in die repräsentative Strömung und wird thermisch von Kupfer entkoppelt. Für Platinentemperatur werden Abstand und Kupferanbindung zum Ziel festgelegt. Unbeabsichtigte Wärmequellen wie Regler und Prozessoren bleiben fern.

Eigenerwärmung, Luftstrom und Beschichtung prüfen

Geringer Strom begrenzt die Eigenerwärmung, doch Kupfer und Mechanik können Wärme zuführen. Stillstand und Zwangsbelüftung werden getrennt bewertet. Lack oder Verguss verändern Wärmekapazität und Kopplung und müssen mit realem Material qualifiziert werden.

Abtastung, Start und Fehler festlegen

Abtastrate, Mittelung, Plausibilitätsbereich und Timeout werden dokumentiert. Nach dem Einschalten wartet die Auswertung auf Versorgung, Referenz und Analogknoten. Ohne digitales Fehlerregister müssen Unterbrechung, Kurzschluss und Bereichsüberschreitung aus ADC-Verhalten erkannt werden.

Den montierten Kanal kalibrieren

Die Kalibrierung umfasst Sensor, Kabel, ADC-Referenz und mechanische Position. Die Referenzsonde liegt am gleichen thermischen Ziel, und beide erhalten ausreichende Stabilisierungszeit. Zwei Punkte erfassen Steigung und Offset; Temperaturgradient und Referenzunsicherheit bleiben Teil der Grenze.

Schützen, ohne Leckfehler einzuführen

Serienwiderstände und Klemmen verbessern die Festigkeit, aber ihr Leckstrom steigt mit Temperatur und Feuchte. Stoßstrom wird vor der ruhigen Analogmasse abgeleitet. Schutz und Erholung werden bei ein- und ausgeschaltetem Gerät geprüft.

Identität und Fertigungsprüfung kontrollieren

Vollständiger Bestellcode, Hersteller, Gehäusezeichnung und Markierungsreferenz bleiben erhalten. Ein ähnlich aussehendes TO-92 beweist weder Pinlage noch Kennlinie. Die Fertigung prüft Strom, Ausgang und ADC-Wert bei kontrollierter Temperatur, bei Bedarf an zwei Punkten.

Die LM35-Messkette abschließen

Zu bestätigen sind Suffix, Pinlage, Versorgung, Temperaturbereich, Schaltung für negative Werte, 10 mV/°C, Referenz, Erfassungszeit, RC-Werte, Kabelschutz und Fehlergrenzen. Platzierung, Luftstrom, Kalibrierung, Einheiten und Produktionstest schließen die Freigabe ab.