Układy z rodziny LM135 / LM235 / LM335

Opis ogólny

Układy z rodziny LM135 są precyzyjnymi, łatwo kalibrowalnymi scalonymi czujnikami temperatury. Działające jak dwu końcówkowe diody Zenera, układy LM135 mają napięcie przebicia wprost proporcjonalne do temperatury bezwzględnej ze współczynnikiem 10mV/K. Przy impedancji dynamicznej mniejszej niż 1om układy te pracują przy prądach od 400uA do 5mA. Skalibrowany dla 25°C układ LM135 ma typowy błąd w zakresie temperatur do 100°C mniejszy niż 1°C. W przeciwieństwie do innych czujników, wyjście układu LM135 jest liniowe. Zastosowania układów LM135 obejmują niemal dowolne rodzaje pomiarów temperatury w zakresie -55 do +150°C. Mała impedancja i liniowe wyjście czynią dopasowanie odczytu wyjątkowo łatwym.

Układ LM135 jest przeznaczony do pracy w zakresie temperatur -55 do +150°C, natomiast LM235 w zakresie -40 do + 125°C. Układy LM335 działają w zakresie -40 do +100°C. Układy LM135/LM235/LM335 są montowane w hermetycznych metalowych obudowach tranzystorowych TO-46, natomiast LM335 również w plastykowych obudowach tranzystorowych TO-92.

Właściwości

• Kalibracja bezpośrednio w Kelvinach

• Początkowa dokładność 1°C

• Praca przy prądach od 400uA do 5mA

• Impedancja dynamiczna mniejsza od 1 oma

• Łatwość kalibracji

• Liniowy współczynnik skali +10mV/°C

• Szeroki zakres roboczych temperatur otoczenia

• Dopuszczalny zakres przegrzania do 200°C

• Niska cena

Schemat elektryczny układów z rodziny LM135

Wskazówki aplikacyjne

Kalibracja układów z rodziny LM135
W układach LM135 przewidziano łatwą metodę kalibracji zwiększającą dokładność czujnika. Potencjometr dołączony równolegle do układu LM135 suwakiem do wyprowadzenia korekcji umożliwia jednopunktową kalibrację czujnika, korygującą niedokładność w całym zakresie temperatur. Jednopunktowa kalibracja jest skuteczna, ponieważ sygnał wyjściowy układu LM135 jest proporcjonalny do temperatury bezwzględnej przy ekstrapolacji napięcia wyjściowego czujnika osiągającego 0V przy 0K (-273,15°C). Błędy napięcia wyjściowego w funkcji temperatury są tylko błędami nachylenia (lub zakresu), tak że kalibracja nachylenia w jednej temperaturze koryguje błędy dla wszystkich temperatur. Sygnał wyjściowy układu (skalibrowanego lub nie kalibrowanego) może być określony jako:

Vout(T) = Vout(To)T/To

gdzie T jest nieznaną temperaturą, a To temperaturą odniesienia, obydwie wyrażone w Kelvinach. Po skorygowaniu sygnału wyjściowego dla prawidłowego odczytu w jednej temperaturze, odczyty dla wszystkich temperatur są prawidłowe. Nominalnie sygnał wyjściowy jest kalibrowany na wartość 10mV/K.

Dla zapewnienia odpowiedniej jakości pomiarów, należy uwzględnić kilka zastrzeżeń. Tak jak w przypadku innych czujników temperatury, samonagrzewanie może zmniejszyć dokładność. Układ LM135 powinien pracować przy najmniejszym prądzie dostępnym w danym zastosowaniu. Oczywiście, dostarczony prąd musi być wystarczający dla wysterowania zarówno czujnika, jak i potencjometru kalibrującego przy maksymalnej temperaturze roboczej i maksymalnym zewnętrznym obciążeniu. Jeśli czujnik jest użytkowany w środowisku, gdzie rezystancja termiczna jest stała, błędy samonagrzewania mogą być skorygowane. Jest to możliwe, gdy układ pracuje przy stabilnym temperaturowo prądzie. Nagrzewanie w takim przypadku będzie proporcjonalne do napięcia Zenera i tym samym do temperatury. Stąd błąd samonagrzewania będzie proporcjonalny do temperatury bezwzględnej tak samo, jak błędy nachylenia.

Uszczelnianie czujników
Rury termokurczliwe ze stapianym rdzeniem, takie jak produkowane przez firmę Raychem, mogą posłużyć do skonstruowania wodoszczelnego czujnika. Należy włożyć układ LH135 do rury na głębokość około 12mm od dolnego końca i nagrzać rurę do temperatury powyżej punktu topnienia rdzenia. Nie wypełniona końcówka 12mm topi się i tworzy uszczelnienie wokół układu.

Przykłady aplikacji

Podstawowy czujnik temperatury

Skalibrowany czujnik temperatury

Czujnik temperatury przystosowany do zasilania szerokim zakresem napięć