LM35 온도 센서 완벽 가이드: 핀아웃, 사양, 회로 구성, 온도 계산법

LM35 온도 센서란?

LM35는 아날로그 출력 전압이 섭씨 온도에 선형 비례하는 정밀 온도 센서 IC입니다. 별도 보정(캘리브레이션) 없이 사용 가능하며, 웨이퍼 레벨 트리밍으로 높은 정밀도를 저렴한 비용에 제공합니다. TO-92, TO-220, SO-8, TO-CAN 등 다양한 패키지로 공급됩니다.

핀 구성 (TO-92 3핀 기준)

핀	이름	기능
1	VCC	전원 입력 (4V~30V, 통상 5V)
2	OUT	아날로그 출력 (10mV/°C 선형)
3	GND	그라운드

주요 사양 및 특징

• 측정 온도 범위: -55°C ~ +150°C (풀레인지 구성 시)
• 출력 스케일 팩터: 10mV/°C (1°C 당 10mV 상승)
• 정확도: ±0.5°C (25°C에서), ±1°C (전 범위 -55~150°C)
• 소모 전류: < 60μA (저전력, 배터리 구동 적합)
• 자가 발열: 0.08°C (정지 공기 중, 무시 가능 수준)
• 출력 임피던스: 0.1Ω (1mA 부하 시)
• 입력 전압 범위: -2V ~ 35V
• 동작 온도: -55°C ~ +150°C

회로 구성 두 가지 방식

1. 기본 센티그레이드 센서 (양온만 측정, 2°C ~ 150°C)

가장 단순한 구성. VCC-GND 전원만 인가하고 OUT을 ADC에 연결. VOUT-GND 사이에 80k~100kΩ 풀다운 저항 권장 (출력 플로팅 방지).

2. 풀레인지 센티그레이드 센서 (음온 포함, -55°C ~ 150°C)

음의 온도 측정 위해 외부 저항으로 음전압 바이어스 생성 필요.

R1 = -Vs / 50μA  (Vs = 음전원 전압, 예: -5V면 R1 = 100kΩ)

음전원 없으면 기본 구성만 사용 가능 (0°C 이하 측정 불가).

온도 계산 공식

기본 공식:

온도(°C) = VOUT / 10mV

아두이노/MCU 구현 예시 (5V 기준, 10비트 ADC):

float voltage = analogRead(A0) * (5.0 / 1023.0);  // 전압 읽기 (V)
float tempC = voltage * 100.0;                      // 10mV/°C → ×100

3.3V 시스템 (예: ESP32, STM32):

float voltage = analogRead(A0) * (3.3 / 4095.0);   // 12비트 ADC 가정
float tempC = voltage * 100.0;

LM35 패밀리 및 대체 소자

소자	특징	차이점
LM35	기본형, 10mV/°C	표준
LM35C	상용 등급	-40~110°C, 정확도 ±0.5°C
LM35D	확장 범위	0~100°C, 저가
LM135/LM235/LM335	칼빈 온도계	10mV/K, 2.73V @ 0°C, 전압 레퍼런스 겸용
LM34	화씨 출력	10mV/°F
DS18B20	디지털 (1-Wire)	디지털 출력, 멀티 드롭 가능, ±0.5°C
DS1620	디지털 (I²C 유사)	쓰레시홀 출력, EEPROM 설정 저장
TMP36	아날로그, 저전압	2.7~5.5V, 10mV/°C, 0°C에서 750mV 오프셋

주요 응용 분야

• 배터리 팩 온도 모니터링 (과충전/과방전 보호)
• 전력 소자/모터 열보호 (서멀 셧다운)
• HVAC 시스템 실내/실외 온도 측정
• 환경 모니터링 스테이션 (데이터 로거)
• 냉장고/냉동고 온도 제어
• 3D 프린터 핫엔드/베드 온도 제어 (고온용은 별도 써미스터 권장)
• 의료 기기/인큐베이터

사용 팁 & 주의사항

• 긴 케이블 사용 시: 차폐 케이블 사용, 출력단에 0.1μF 세라믹 커패시터로 노이즈 억제
• 자기 발열 최소화: 소모 전류 낮음으로 자체 발열 무시 가능하나, 고전압 구동 시 주의
• 정확도 향상: ADC 레퍼런스 전압 안정화 (내부 레퍼런스 또는 외부 레퍼런스 IC 사용)
• 방수/내구성 필요 시: 스테인리스 프로브 하우징에 에폭시 몰딩해 사용
• LM35 출력 단락 보호 내장되지 않음: 출력 단락 주의

결론

LM35는 10mV/°C라는 직관적인 스케일 팩터, 보정 불필요, 저렴한 가격으로 온도 측정의 표준적인 선택지입니다. 아날로그 출력으로 ADC만 있으면 어떤 MCU와도 쉽게 연동되며, 풀레인지 구성으로 영하 온도까지 측정 가능합니다. 디지털 출력이 필요하면 DS18B20, 초저전력이 필요하면 TMP36 대안을 고려하세요.