温度传感器arduino程序_lm35测温电路图[通俗易懂]

37款传感器与模块的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手试试多做实验，不管成功与否，都会记录下来——小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验二百零四：LM35DZ 精密摄氏温度传感器 LM35 温度采集封装TO-92

知识点：温度与LM35温度传感器
一、温度（temperature）
1、温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。温度理论上的高极点是“普朗克温度”，而理论上的低极点则是“绝对零度”。“普朗克温度”和“绝对零度”都是无法通过有限步骤达到的。目前国际上用得较多的温标有摄氏温标（°C）、华氏温标（°F）、热力学温标（K）和国际实用温标。

温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式。值得注意的是，少数几个分子甚至是一个分子构成的系统，由于缺乏统计的数量要求，是没有温度的意义的。温度出现在各种自然科学的领域中，包括物理、地质学、化学、大气科学及生物学等。像在物理中，二物体的热平衡是由其温度而决定，温度也会造成固体的热涨冷缩，温度也是热力学的重要参数之一。在地质学中，岩浆冷却后形成的火成岩是岩石的三种来源之一，在化学中，温度会影响反应速率及化学平衡。大气层中气体的温度是气温（atmospheric temperature），是气象学常用名词。它直接受日射所影响：日射越多，气温越高。温度也会影响生物体内许多的反应，恒温动物会调节自身体温，若体温升高即为发热，是一种医学症状。生物体也会感觉温度的冷热，但感受到的温度受风寒效应影响，因此也会和周围风速有关。

2、根据某个可观察现象（如水银柱的膨胀），按照几种任意标度之一所测得的冷热程度。温度是物体内分子间平动动能的一种表现形式。分子运动愈快，即温度愈高，物体愈热；分子运动愈慢，即温度愈低，物体愈冷。从分子运动论观点看，温度是物体分子运动平均动能的标志，温度是分子热运动的集体表现，含有统计意义。

温度高到一定程度，把空气中的氧气物质燃烧化为火焰传递热，可导致物质融化融解，高到极致便毁灭物质（质量）能量一切；温度低到一定程度，便可以与水或空气或身体（血液）中的水分凝固成冰传递冷，冰冻可导致物质碎裂，冷到极致可碎裂物质质量能量一切危及生命的都可以改变物体的移动（运动）速度。对于真空而言，温度就表现为环境温度，是物体在该真空环境下，物体内分子间平均动能的一种表现形式。物体在不同热源辐射下的不同真空里，物体的温度是不同的，这一现象为真空环境温度。比如，物体在离太阳较近的太空中，温度较高；物体在离太阳较远的太空中，反之，温度较低。这是太阳辐射对太空环境温度的影响。

大气层中气体的温度是气温，是气象学常用名词。它直接受日射所影响：日射越多，气温越高。中国以摄氏温标（℃）表示。气象部门所说的地面气温，就是指高地面约1.5m处百叶箱中的温度。

3、表示温度的三种温标
（1）摄氏温标
它的发明者是Anders Celsius（1701—1744），其结冰点是0℃，沸点为99.974℃。1740年瑞典人摄氏（Celsius）提出在标准大气压下，把冰水混合物的温度规定为0度，水的沸腾温度规定为99.974度。根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度。两点间作100等分，每一份称为1摄氏度。记作1℃。摄氏温度已被纳入国际单位制。物理学中摄氏温度表示为t，绝对温度（单位：开尔文）表示为T，摄氏温度的定义是t=T-273.15。摄氏度是表示摄氏温度时代替开尔文的一个专门名称，在数值上1K=1℃。

（2）华氏温标
华氏度（Fahrenheit）和摄氏度（Centigrade）都是用来计量温度的单位。包括中国在内的世界上很多国家都使用摄氏度，美国和其他一些英语国家使用华氏度而较少使用摄氏度。它是以其发明者Gabriel D. Fahrenheit（1681—1736）命名的，其结冰点是32°F，沸点为211.9532°F。1714年德国人法勒海特（Fahrenheit）以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度，人体温度为温度计的100度，把水银温度计从0度到100度按水银的体积膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作“1℉”。包括我国在内的世界上绝大多数国家都使用摄氏度；世界上仅存5个国家使用华氏度，包括巴哈马、伯利兹、英属开曼群岛、帕劳、美利坚合众国及其他附属领土（波多黎各、关岛、美属维京群岛）。

（3）开尔文温标
以绝对零度作为计算起点的温度。即将水三相点的温度准确定义为273.16K后所得到的温度，过去也曾称为绝对温度。开尔文温度常用符号K表示，其单位为开尔文，定义为水三相点温度的1/273.16。开尔文温度和人们习惯使用的摄氏温度相差一个常数273.15，即=+273.15（是摄氏温度的符号）。

例如，用摄氏温度表示的水三相点温度为0.01℃，而用开尔文温度表示则为273.16K。开尔文温度与摄氏温度的区别只是计算温度的起点不同，即零点不同，彼此相差一个常数，可以相互换算。这两者之间的区别不能够与热力学温度和国际实用温标温度之间的区别相混淆，后两者间的区别是定义上的差别。热力学温度可以表示成开尔文温度；同样，国际实用温标温度也可以表示成开尔文温度。当然，它们也都可以表示成摄氏温度。所以1℃=274.15K，0℃=273.15K。

4、温度对人体的影响
生理学家研究认为，30℃左右是人体感觉最佳的环境温度，也是最接近人皮肤的温度。
33℃——汗腺开始启动在这种温度下工作2-3小时，人体“空调”——汗腺就开始启动，通过微微出汗散发蓄积的体温。
35℃——散热机能立即反应此时，浅静脉扩张，皮肤冒汗，心跳加快，血液循环加速。对个别年老体弱散热不良者，需要配合局部降温，或启动室内空调降低人体温度。
36℃——一级警报在这个温度中，人体通过蒸发汗水散发热量进行“自我冷却”，每天要排出汗液和钠、维生素及其他矿物质，血容量也随之减少。此时，要及时补充含盐、维生素及矿物质的饮料，以防体内电解质紊乱，同时还应启动其他降温措施。
38℃——二级警报气温升至38℃，人体汗腺排汗已难以确保正常体温，不仅肺部急促“喘气”以呼出热量，就连心脏也要加快速度，输出比平时多60%的血液至体表，参与散热。这时，降温措施、心脏药物保健及治疗均不可有丝毫的松懈。
39℃——三级警报汗腺疲于奔命地工作，此时容易出现心脏病猝发之危险。
40℃——四级警报高温已令人头昏眼花，此时人必须立即到阴凉地方或借助冰块等降温，有不适者需马上送医院治疗。
41℃——五级警报人体排汗、呼吸、血液循环……一切能参与降温的器官，在开足马力后已接近强弩之末，此时对体弱多病的患者和老年人来说，是一个“休克温度”，一定要特别小心。
42℃——六级警报人体已经无法呼吸，应使用冰块降温，不降温的话，会使人死亡。

5、经过科学家的验证，最佳生活温度如下：
阳光浴的温度为15-30℃；
居室温度保持在20-25℃；
洗澡水的温度为37-44℃；
洗脚水的温度为38-43℃；
冷水浴的温度为18-20℃；
饭菜的温度30-42；
饮水时的温度为30-40℃；
泡茶的温度为70-80℃；
面包的温度为75-99.974℃；
衣服的温度为36-60℃；
衣服的温度必须比体温高；
穿衣保持最佳舒适感时，则皮肤的平均温度为33℃。

二、LM35温度传感器（LM35 temperature sensor）
1、LM35 是由National Semiconductor (美国国家半导体)所生产的温度传感器，只需要一个类比（模拟）接口就可以使用的温度感测器，其输出电压为摄氏温标。LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。LM35传感器可以随不同的温度变化而产生不同的电压，为线性关系。0°C时输出为0V，每升高 1°C，输出电压增加10mV。由于它采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始。LM35有多种不同封装型式。在常温下，LM35 不需要额外的校准处理即可达到 ±1/4℃的准确率。

2、LM-35温度传感器的内部电路（电原理图）

3、LM35工作原理
上图中的中心有两个晶体管，一个的发射器面积是另一个的十倍。这意味着它的电流密度只有十分之一，因为相同的电流流过两个晶体管。这会导致电阻器 R1 上的电压与绝对温度成正比，并且在我们关心的范围内几乎是线性的。“几乎”部分由一个特殊的电路处理，该电路可以拉直电压与温度的略微弯曲的曲线图。顶部的放大器通过比较两个晶体管的输出，确保左侧晶体管 (Q1) 基极的电压与绝对温度 (PTAT) 成正比。右侧的放大器将绝对温度（以开尔文测量）转换为华氏或摄氏度，具体取决于部件（LM34 或 LM35）。带“i”的小圆圈是恒流源电路。
这两个电阻器在工厂中经过校准，以生产出高精度的温度传感器。集成电路中有很多晶体管——两个在中间，一些在每个放大器中，一些在恒流源中，一些在曲率补偿电路中。所有这些都适合带有三个引线的微型封装。

4、LM35电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其引脚正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流-温度关系，在静止温度中自热效应低(0.08℃)，单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。工作电压4～30V，在上述电压范围以内，芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50μA），所以芯片自身几乎没有散热的问题。这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。目前，已有两种型号的LM35可以提供使用。LM35DZ输出为0℃～100℃，而LM35CZ输出可覆盖－40℃～110℃，且精度更高，两种芯片的精度都比LM35高，不过价格也稍高。

5、LM35规格参数
（1）工作电压：直流4～30V；
（2）工作电流：小于133μA；
（3）输出电压：+6V～-1.0V；
（4）输出电流：10mA；
（5）输出阻抗：1mA负载时0.1Ω；
（6）精度：0.5℃精度（在+25℃时）；
（7）漏泄电流：小于60μA；
（8）比例因数：线性+10.0mV/℃；
（9）非线性值：±1/4℃；
（10）校准方式：直接用摄氏温度校准；
（11）额定使用温度范围：-55～+150℃；
（12）引脚说明：①电源负GND；②电源正VCC；③信号输出S。

6、LM35引脚
面对 LM35 有字的那一面，由左至右的接脚功能分别为电源、讯号、接地，分别将三者接到 Arduino 开发板上的 5V、类比输入、GND。

7、LM35 参考资料表：https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf

LM35温度传感器的实验环境
一、实验所需硬件清单
LM35温度传感器X3
TM1637四位数码管X1
Arduino Uno开发板 X1
杜邦线若干（备了10条）
IIC/I2C 1602 LCD液晶屏模块X1
高电平触发有源蜂鸣器模块X1
LED发光二极管（蓝、绿色）X2
高电平触发单路5V继电器模块X1
Proto Shield 原型扩展板（带mini面包板）X1