LM35 温度传感器介绍

【本文基于Arduino项目】

1. LM35 温度传感器简介

LM35 是一款 精密模拟温度传感器，由德州仪器（TI）推出，具有线性输出、无需校准、低功耗等特点，广泛应用于环境监测、工业控制等领域。

主要特性

参数	规格
测量范围	-55°C ~ +150°C
精度	±0.5°C（室温下）
输出信号	模拟电压（10mV/°C）
供电电压	4V ~ 30V（推荐 5V）
接口类型	模拟输出（直接连接 Arduino ADC）
封装形式	TO-92（最常用）、SOIC

优势

✅ 无需校准：输出电压与温度呈线性关系（10mV/°C）。
✅ 低功耗：工作电流约 60μA。
✅ 低成本：适合学生和爱好者项目。

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2. 硬件连接（Arduino 示例）

LM35 只需 3 根线即可工作（供电、地、信号输出）。

接线方式

LM35 引脚	Arduino 引脚
VCC（+Vs）	5V
GND	GND
Vout（信号）	A0（或其他模拟输入引脚）

⚠️ 注意：

• 如果使用 3.3V 供电（如 ESP8266/ESP32），需将 VCC 接 3.3V，但测量范围会缩小（0°C ~ +110°C）。
• 避免将 LM35 靠近发热元件（如 Arduino 的稳压器）。

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3. Arduino 代码示例

基础代码（直接读取温度）

void setup() {
  Serial.begin(9600); // 初始化串口
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(A0); // 读取模拟值（0~1023）
  float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0); // 转换为电压（0~5V）
  float temperature = voltage * 100.0; // 转换为温度（10mV/°C）

  Serial.print("温度: ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.println(" °C");

  delay(1000); // 1秒更新一次
}

优化代码（滤波与精度提升）

const int numReadings = 10; // 滑动平均滤波的样本数
int readings[numReadings];  // 存储历史数据
int index = 0;              // 当前索引

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  for (int i = 0; i < numReadings; i++) {
    readings[i] = 0; // 初始化数组
  }
}

void loop() {
  // 读取当前值并存入数组
  readings[index] = analogRead(A0);
  index = (index + 1) % numReadings;

  // 计算滑动平均值
  float average = 0;
  for (int i = 0; i < numReadings; i++) {
    average += readings[i];
  }
  average /= numReadings;

  // 转换为温度
  float voltage = average * (5.0 / 1023.0);
  float temperature = voltage * 100.0;

  Serial.print("温度: ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.println(" °C");

  delay(500); // 0.5秒更新一次
}

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4. 常见问题与解决方法

Q1：温度读数跳动大？

• 原因：模拟信号受干扰或电源噪声。
• 解决：
  • 在 LM35 的 VCC 和 GND 之间加 0.1μF 电容。
  • 使用代码中的 滑动平均滤波（见优化代码）。

Q2：测量值偏高/偏低？

• 原因：ADC 参考电压不准确（默认 5V 可能有误差）。
• 解决：
  • 使用 analogReference(INTERNAL) 切换为 Arduino 内部 1.1V 基准（需调整计算逻辑）。
  • 校准公式：voltage = sensorValue * (实际电压 / 1023.0)（用万用表测量 Arduino 5V 实际值）。

Q3：如何测量负温度？

• 方法：
  • 使用 LM35DZ（支持 -55°C ~ +150°C），将 VCC 接 双电源（±5V），Vout 接 Arduino ADC（需分压电路）。
  • 或改用 DS18B20（数字传感器，直接支持负温度）。

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5. 进阶应用

(1) 多传感器组网

// 连接多个 LM35 到 A0、A1、A2...
float readLM35(int pin) {
  int value = analogRead(pin);
  return (value * 5.0 / 1023.0) * 100.0;
}

void loop() {
  float temp1 = readLM35(A0);
  float temp2 = readLM35(A1);
  Serial.print("传感器1: "); Serial.print(temp1); Serial.println(" °C");
  Serial.print("传感器2: "); Serial.print(temp2); Serial.println(" °C");
  delay(1000);
}

(2) 与 OLED 显示屏结合

使用 Adafruit_SSD1306 库在 OLED 上显示温度：

#include <Adafruit_SSD1306.h>

Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);

void setup() {
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  display.clearDisplay();
}

void loop() {
  float temp = (analogRead(A0) * 5.0 / 1023.0) * 100.0;
  
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(2);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0, 0);
  display.print("Temp: ");
  display.print(temp);
  display.println(" C");
  display.display();
  
  delay(1000);
}

(3) 低功耗模式

适用于电池供电项目：

• 通过 MOSFET 控制 LM35 电源，仅在测量时通电。
• 使用 Arduino 的 睡眠模式（需外部中断唤醒）。

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6. 替代方案

传感器	优势	缺点
DS18B20	数字信号、支持负温度、精度高	需单总线协议（代码复杂）
DHT11/DHT22	温湿度一体、数字输出	精度较低、响应慢
BME280	气压+温度+湿度三合一	价格较高

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7. 总结

• LM35 是一款简单易用的模拟温度传感器，适合快速原型开发。
• 接线简单：VCC → 5V，GND → GND，Vout → Arduino 模拟输入。
• 代码关键：analogRead() + 电压转换（电压 × 100 = 温度）。
• 优化方向：滤波、校准、低功耗设计。

如果有具体问题（如负温度测量或干扰处理），欢迎进一步讨论！ ❄️🔥