熱電偶傳感器:是什么,類型和購買指南用戶推薦
發布時間:2020-12-07 13:55:05來源:
熱電偶是一種用于溫度測量的設備,由多種傳感器類型組成,供消費者選擇。從K型熱電偶到J型,T型等等,了解它們的區別并購買適合您下一個熱電偶Arduino項目的產品可能不是一件容易的事!
不過,請不要害怕,通過本指南,我將通過解釋為您提供幫助:
- 什么是熱電偶?
- 熱電偶如何工作?
- 什么是熱電偶?
- 如何選擇熱電偶?
- 如何在Arduino上使用熱電偶?
什么是熱電偶?定義
熱電偶是由兩塊金屬制成的傳感器,用于測量溫度。將這兩塊金屬的一端焊接在一起,形成一個用于測量溫度的結點。
熱電偶如何工作?
熱電偶的工作原理
熱電偶基于塞貝克效應原理(也稱為熱電效應)工作,該原理是德國物理學家托馬斯·約翰·塞貝克在18世紀發現的。
塞貝克效應指出,當兩種不同的金屬在兩個結處連接在一起時,會產生電動勢(emf)。
為了進一步了解該工作原理,我們將看一下熱電偶電路!
熱電偶電路說明
下圖展示了熱電偶中常見的電路。這是熱電偶在此圖中的工作方式:
- 將兩塊金屬的一端焊接在一起,形成連接
- 熱結是產生溫度的熱源
- 溫度變化時,金屬之間會產生電壓差
- 然后參考熱電偶參考表來解釋要計算的溫度的電壓
熱電偶有什么作用?
現在我們已經了解了熱電偶的工作原理,現在我們來看看它的應用。
熱電偶不僅用于工業應用,而且還用于日常電器中:
- 工業應用:
- 金屬的溫度測量
- 窯,發動機,過程的溫度測量
- 食品工業; 牛奶巴氏殺菌和低溫
- 日常應用:
- 熱電偶爐
- 爐子
- 烤面包機
總體而言,熱電偶是一種廣泛用于測量和控制的溫度傳感器,盡管與其他類型的溫度傳感器(如RTD和恒溫器)相比存在差異。稍后我們將討論差異。
熱電偶,RTD,熱敏電阻之間有什么區別?
可以將熱電偶與RTD和熱敏電阻一起進行比較,因為它們都是用于溫度測量的常見傳感器類型。
注意:下表僅供比較,每個傳感器的適用性取決于您要使用的傳感器
熱電阻 | 熱敏電阻 | 熱電偶 | |
---|---|---|---|
如何測量溫度 | 使用金屬電阻器并通過電阻變化測量溫度 | 使用陶瓷/聚合物電阻器并通過電阻變化測量溫度 | 使用兩根金屬線并通過結中的電壓差測量溫度 |
典型溫度范圍 | -200至650°C | -100至325°C | 200至1750°C |
成本 | 最貴的 | 成本適中 | 最低 |
感應靈敏度 | 靈敏度差,一般響應時間為1至50s | 靈敏的響應時間 | 靈敏度高,一般響應時間為0.10至10s |
線性度 | 相當線性 | 指數的 | 非線性的 |
熱激發 | 必需,當前來源 | 必需,電壓源 | 不需要 |
長期穩定性 | 穩定,0.05°C | 穩定,0.2°C | 變量 |
最適合 | 讀數更穩定,典型精度為±0.1°C | 讀數一致,典型精度為±0.1°C | 更高的溫度范圍,典型精度為±0.5°C |
除了以上對熱電偶,rtd和熱敏電阻之間的比較之外,還經常討論熱電偶和熱電堆之間的差異。
為了幫助您簡單地理解,您只需要注意一個主要區別:
- 熱電偶是由兩塊金屬制成的傳感器,用于測量溫度。
- 熱電堆是將熱能轉換為電能的設備
熱電偶有哪些類型?
既然您已經了解了什么是熱電偶及其工作原理,那么我們現在將更深入地探討什么是熱電偶?
有8種熱電偶類型,分為“賤金屬和貴金屬”:
- 由賤金屬制成的熱電偶類型:
- K型
- J型
- T型
- E型
- N型
- 由貴金屬制成的熱電偶類型:
- R型
- S型
- B型
K型熱電偶(最受歡迎)
毫無疑問,最流行的熱電偶類型是K型熱電偶。它以其寬廣的溫度范圍和耐用性而聞名,是許多人考慮的一種!
以下是有關K型熱電偶的所有信息:
使用的鉛材料:
- 鎳鉻(+),鋁(-)
色標:
- ANSI(美國):黃色(+),紅色(-)
- IEC:綠色(+),白色(-)
溫度范圍:
- -200°C至1250°C
- 華氏度:–328至2,282F
準確性
- 標準:+/- 2.2°C或+/- 0.75%
- 特殊誤差范圍:+/- 1.1°C或+/- 0.4%
J型熱電偶(功率比K?。?/font>
其次,在基本金屬清單上是J型熱電偶。盡管溫度范圍較小并且在較高溫度下的感應能力較弱,但這仍然是常見的選擇!
這是有關J型熱電偶的所有信息:
使用的鉛材料:
- 鐵(+),君士坦?。?)
色標:
- ANSI(美國):白色(+),紅色(-)
- IEC:黑色(+),白色(-)
溫度范圍:
- -210至760°C
- 華氏度:–346至1,400F
準確性:
- 標準:+/- 2.2°C或+/- 0.75%
- 誤差的特殊限制:+/- 1.1°C或+/- 0.4%
T型熱電偶(低溫選項)
第三,T型熱電偶。通常用于需要極低溫度的食品工業應用(例如低溫),盡管溫度范圍較小,但它仍可提供較低的溫度讀數。
以下是有關T型熱電偶的所有信息:
使用的鉛材料:
- 銅(+),康斯坦?。?)
色標:
- ANSI(美國):藍色(+),紅色(-)
- IEC:棕色(+),白色(-)
溫度范圍:
- -270至370°C
- 華氏度:–454至700F
準確性:
- 標準:+/- 1.0°C或+/- 0.75%
特殊誤差極限:+/- 0.5°C或0.4%
E型熱電偶(比K&J更高的精度)
在閱讀標題之前,E型是最好的熱電偶類型,因為它比流行的類型具有更高的精度,請耐心等待!
E型熱電偶確實比K&J型提供更高的精度和更強的信號,但僅在中等溫度以下時才有效!
這是關于E型熱電偶的所有信息!
使用的鉛材料:
- 鎳鉻(+),康斯坦?。?)
色標:
- ANSI(美國):紫色(+),紅色(-)
- IEC:紫色(+),白色(-)
溫度范圍:
- -200至900°C
- 華氏度:-328至1652F
準確性:
- 標準:+/- 1.7°C或+/- 0.5%
- 特殊誤差限制:+/- 1.0C或0.4%
N型熱電偶(K型的昂貴版本)
N型熱電偶在溫度極限和精度方面與流行的K型具有相似的功能,盡管價格更高。
這是有關N型熱電偶的所有信息:
使用的鉛材料:
- Nicrosil(+),Nisil(-)
色標:
- ANSI(美國):橙色(+),紅色(-)
- IEC:玫瑰(+),白色(-)
溫度范圍:
- -270至392°C
- 華氏度:-454至2300F
準確性:
- 標準:+/- 2.2°C或+/- 0.75%
- 特殊誤差限制:+/- 1.1°C或0.4%
S型熱電偶(高溫熱電偶)
S型是三種貴金屬型熱電偶中的第一個。具有高溫感應功能,通常用于有此要求的場合。這樣的條件是制藥工業,生物技術等。
以下是有關S型熱電偶的所有信息:
使用的鉛材料:
- 鉑銠(+),鉑(-)
色標:
- ANSI(美國):黑色(+),紅色(-)
- IEC:橙色(+),白色(-)
溫度范圍:
- 0至1450°C
- 華氏度:32至2642F
準確性:
- 標準:+/- 1.5°C或+/- 0.25%
- 特殊誤差限制:+/- 0.6°C或0.1%
R型熱電偶(類似但比S型貴)
其次,三個貴金屬型熱電偶是R型。與S型相似,它具有高溫感應功能。但是,R型比S型貴,因為它由較高百分比的銠組成。
以下是有關R型熱電偶的所有信息:
使用的鉛材料:
- 鉑銠(+),鉑(-)
色標:
- ANSI(美國):黑色(+),紅色(-)
- IEC:橙色(+),白色(-)
溫度范圍:
- 0至1450°C
- 華氏度:32至2642F
準確性:
- 標準:+/- 1.5°C或+/- 0.25%
- 特殊誤差限制:+/- 0.6°C或0.1%
B型熱電偶(最高溫度限制)
B列表最后是B型熱電偶。以為R型和S型提供了高溫限制?B類型通過在所有列出的溫度中具有更高的溫度限制來改進它!
它不僅提供了最高溫度限制,而且還在那些高溫下也保持了準確性和穩定性!
這是有關B型熱電偶的所有信息:
使用的鉛材料:
- 鉑銠(+),鉑銠(-)
色標:
- ANSI(美國):黑色(+),紅色(-)
- IEC:橙色(+),白色(-)
溫度范圍:
- 0至1700°C
- 華氏度:32至3100F
準確性:
- 標準:+/- 0.5%
- 特殊誤差限制:+/- 0.25%
所有熱電偶類型有什么區別
這是所有熱電偶類型之間的匯總比較表。您可以在決定如何選擇熱電偶時參考此信息
使用的鉛材料 | 色標 | 溫度范圍 | 準確性 | |
---|---|---|---|---|
K型 | 鎳鉻(+) 鋁(-) |
ANSI(美國):黃色(+),紅色(-) IEC:綠色(+),白色(-) |
200°C至1250°C 華氏度:–328至2,282F |
標準:+/- 2.2°C或+/- 0.75% 特殊:+/- 1.1°C或+/- 0.4% |
J型 | 鐵(+) 君士坦?。?) |
ANSI(美國):白色(+),紅色(-) IEC:黑色(+),白色(-) |
-210至760°C 華氏度:–346至1,400F |
標準:+/- 2.2°C或+/- 0.75% 特殊:+/- 1.1°C或+/- 0.4% |
T型 | 銅(+) 康斯坦?。?) |
ANSI(美國):藍色(+),紅色(-) IEC:棕色(+),白色(-) |
-270至370°C 華氏度:–454至700F |
標準:+/- 1.0°C或+/- 0.75% 特殊:+/- 0.5°C或0.4% |
E型 | 鎳鉻(+) 康斯坦?。?) |
ANSI(美國):紫色(+),紅色(-) IEC:紫色(+),白色(-) |
-200至900°C 華氏度:-454至1600F |
標準:+/- 1.7°C或+/- 0.5% 特殊:+/- 1.0C或0.4% |
N型 | Nicrosil(+) Nisil(-) |
ANSI(美國):橙色(+),紅色(-) IEC:玫瑰(+),白色(-) |
270至392°C 華氏度:-454至2300F |
標準:+/- 2.2°C或+/- 0.75% 特殊:+/- 1.1°C或0.4% |
S型 | 鉑銠(+) 鉑(-) |
ANSI(美國):黑色(+),紅色(-) IEC:橙色(+),白色(-) |
0至1450°C 華氏度:-32至2642F |
標準:+/- 1.5°C或+/- 0.25% 特殊:+/- 0.6°C或0.1% |
R型 | 鉑銠(+) 鉑(-) 銠的百分比更高 |
ANSI(美國):黑色(+),紅色(-) IEC:橙色(+),白色(-) |
0至1450°C 華氏度:-32至2642F |
標準:+/- 1.5°C或+/- 0.25% 特殊:+/- 0.6°C或0.1% |
B型 | 鉑銠(+) 鉑銠(-) |
ANSI(美國):黑色(+),紅色(-) IEC:橙色(+),白色(-) |
0至1700°C 華氏度:32至3100F |
標準:+/- 0.5% 特殊:+/- 0.25% |
如何選擇熱電偶傳感器?
選擇熱電偶最終取決于您打算使用的熱電偶。在考慮以下因素之前,您可以首先參考上一節中的表格以全面了解所有熱電偶類型:
溫度范圍:
- 對于最寬的溫度范圍:選擇k??型熱電偶
- 為了在高溫下保持穩定:請選擇N型熱電偶
- 對于低溫用途:選擇T型熱電偶
您在以下環境中使用它的環境:
- 在沒有化學或磨蝕的安全環境中使用;選擇不接地的熱電偶,因為它具有更快的響應時間
- 不接地的熱電偶是裸露的熱電偶線,不接觸護套
- 為了在容易發生化學或磨損的環境中使用,接地的熱電偶最有效
如何在Arduino上使用熱電偶?
無論您是否已決定購買哪種類型的熱電偶,
僅憑一個熱電偶就不足以與Arduino配合使用。
因此,本節將提供有關可將熱電偶與Arduino配合使用的產品的建議!
Grove –高溫傳感器使用K型熱電偶溫度檢測,并帶有熱敏電阻來檢測環境溫度,作為溫度補償。
多虧了我們的Grove系統以及該傳感器上的專用Grove端口,您可以通過即插即用將其連接到Arduino,從而使Arduino熱電偶成為一個簡單的現實!
熱電偶放大器
您可以考慮將熱電偶與Arduino配對的另一種選擇是我們選擇的熱電偶放大器!
注意:我們選擇的熱電偶放大器都具有冷端補償,并且內部有一個熱電偶數字轉換器。
您可能已經聽說過MAX31855熱電偶放大器,但是相比之下,基于MAX31850的熱電偶放大器提供相同的分辨率。
它是專門為K型熱電偶制造的,具有64位ROM和1線接口,允許僅一個微控制器使用多個熱電偶!
另一個選擇是基于MCP9600的熱電偶放大器。與MAX31855相比,盡管使用相同的I2C接口,該選項仍可提供更高的分辨率。
與以前的熱電偶放大器選項類似,該模塊也設計為與k型熱電偶一起使用!
概要
這就是今天有關熱電偶和選擇指南的全部內容。我希望通過這個博客,您對熱電偶,類型以及如何為下一個熱電偶Arduino項目選擇合適的產品有了更多的了解!
有關我們提供的k型熱電偶的更多信息,您可以查看我們的產品頁面!
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