[아두이노] 아날로그 온도 센서 완벽 가이드 (TMP36 vs LM35DZ)

아두이노로 온도를 측정할 때 가장 많이 사용하는 센서인 LM35DZ와 TMP36.
겉모양은 거의 동일한데, 왜 코드 속 계산식은 다를까요?

핵심은 바로 전압 스케일링 + 오프셋(Offset) 입니다.

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1. 하드웨어 이해 (TO-92 패키지)

두 센서 모두 동일한 형태입니다.

👉 평평한 면을 정면으로 봤을 때:

왼쪽  : VCC (5V)
가운데: OUTPUT
오른쪽: GND

센서 스펙 차이

• LM35DZ
  • 측정 범위: 0°C ~ 100°C
  • 특징: 음수 온도 측정 불가 (기본 상태에서는)
• TMP36
  • 측정 범위: -40°C ~ 125°C
  • 특징: 영하 온도 측정 가능

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2. 1단계: ADC 값을 전압으로 변환

아두이노는 전압을 직접 읽지 못하고
0 ~ 1023 범위의 디지털 값으로 변환합니다.

공식 (블로그 안전 버전)

Voltage(mV) = Reading × (5000.0 / 1024.0)

의미

• 5000.0 → 5V를 mV로 변환
• 1024.0 → ADC 분해능 (10비트)
• 1 step ≈ 4.88mV

즉,
👉 ADC 값 × 4.88mV = 실제 전압

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3. 2단계: 전압 → 온도 변환

두 센서 모두 공통점:

10mV = 1°C

하지만 차이는 여기서 발생합니다:

👉 0°C 기준점 (Offset)

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4. LM35DZ (기준점 = 0V)

특성

• 0°C → 0mV
• 완전히 비례하는 직선

공식

Temperature(°C) = Voltage(mV) / 10.0

장점

• 계산이 매우 단순

단점

• 음수 온도 측정 불가
  (아두이노는 음전압 측정 못함)

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5. TMP36 (Offset = 500mV)

핵심 개념: 오프셋(Offset)

• 0°C → 500mV
• 일부러 기준점을 위로 올려둠

이유

👉 영하에서도 전압이 0V 아래로 떨어지지 않게 하기 위해

예:

-10°C → 400mV

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공식

Temperature(°C) = (Voltage(mV) - 500.0) / 10.0

해석

1. 500mV 제거 (가짜 기준 제거)
2. 10으로 나눔 → 온도 환산

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6. 통합 코드 (그대로 사용 가능)

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int reading = analogRead(A0);
  
  // 1. ADC → 전압 변환 (mV)
  float voltage = reading * (5000.0 / 1024.0);
  
  // 2. 센서별 온도 계산
  float tempLM35 = voltage / 10.0;             // LM35
  float tempTMP36 = (voltage - 500.0) / 10.0;  // TMP36
  
  Serial.print("Voltage: ");
  Serial.print(voltage);
  Serial.print(" mV | ");
  
  Serial.print("Temp (LM35): ");
  Serial.print(tempLM35);
  Serial.println(" C");
  
  // TMP36 사용할 경우 아래 주석 해제
  // Serial.print("Temp (TMP36): ");
  // Serial.print(tempTMP36);
  // Serial.println(" C");
  
  delay(1000);
}

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7. 실전에서 많이 터지는 문제들

🔴 온도가 이상하게 높게 나올 때 (40~50°C)

👉 원인: 5V가 실제로 5V가 아님

• USB 전원 → 4.7V ~ 5.2V 흔함
• 해결:

float voltage = reading * (실측전압 / 1024.0);

👉 멀티미터로 5V 핀 측정 후 값 넣기

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🔴 값이 계속 흔들릴 때

• 노이즈 영향
• 해결 방법:

delay(10); // 또는 평균 필터 사용

또는

여러 번 읽어서 평균값 사용

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8. 핵심 요약

• LM35
  • 0V = 0°C
  • 공식: V / 10
  • 단순하지만 음수 측정 불가
• TMP36
  • 0°C = 500mV
  • 공식: (V - 500) / 10
  • 영하 측정 가능

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9. 한 줄 핵심 개념

👉 TMP36은
"온도 눈금을 500mV만큼 위로 이동시킨 센서"