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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