Ob im Keller oder in der Produktion, extreme Temperaturen messen zu können kann ein entscheidender Faktor sein. Projekte mit anspruchsvollen Umgebungen fordern hochwertige und robuste Sensoren. Während der DS18B20 oder der DHT22 für viele Anwendungen seine Zwecke erfüllt, stoßen sie bei extremeren Bedingungen an ihre Grenzen. Typ-K-Thermoelemente hingegen sind gemacht für solche Einsatzzwecke. Von eisigen -270 °C bis unangenehmen +1300 °C erfüllt das Typ-K Thermoelement seinen Zweck - das Messen von Temperaturen.
Produktempfehlungen und -suche in Verbindung mit dem Amazon Partnerprogramm:
- Preis aufsteigend
- Preis absteigend
- Reduzierte zuerst
¹ Angaben ohne Gewähr. Bei einem Kauf über den Link erhalten wir eine Provision.
Zum Kapitel springen Funktionsweise
Typ-K Thermoelemente funktionieren nach dem Prinzip des Seebeck-Effekts.
Gemäß dem Seebeck-Effekt, benannt nach Thomas Johann Seebeck, entsteht in einem Stromkreis aus zwei verschiedenen elektrischen Leitermaterialien bei einer Temperaturdifferenz zwischen den Kontaktstellen eine elektrische Spannung [ ... ]
Quelle: Thermoelement
Zwei Metalle erzeugen eine geringe Spannung durch Temperaturdifferenz. Beim Typ-K Thermoelement sind es die Legierung NickelChrom und das Metall Nickel, welches diese Spannung erzeugen. Die erzeuge Spannung ist nahezu proportional zur Temperatur. Dies kann man dem folgendem Diagram (K) entnehmen:
Datei:Thermocouple_voltages.PNG
Die erzeugte Spannung beträgt ca. −6,458 mV bei −270 °C und ca. 52,410 mV bei 1300 °C. Die Empfindlichkeit beträgt ab 0° C etwa 40 µV / °C. Die Spannung wird erzeugt. Sobald die beiden Metalle verbunden werden. Das bedeutet, dass allein das Verbinden beider Drähte der Messleitung das Kabel zu einem Thermoelement machen:
Die Farben der Adern bei Thermoelementen des Typs K sind nicht weltweit einheitlich, sondern hängen von der jeweiligen Norm ab. Hier sind die wichtigsten Standards und ihre Farbzuordnungen für die beiden Leiter:
Zum Kapitel springen Internationale Farbcodes
| Standard | + (ChromNickel) | - (Chrom) | Mantelfarbe |
|---|---|---|---|
| IEC 60584-3 (Europa, International) | Grün | Weiß | Grün |
| ANSI (USA, Kanada) | Gelb | Rot | Gelb |
| BS (Großbritannien) | Grün | Weiß | Grün |
| DIN (Deutschland, teilweise noch in älteren Anwendungen) | Rot | Blau | — |
| JIS (Japan) | Rot | Weiß | Blau |
| Sonstige | Rot | Schwarz | — |
K-Typ-Thermoelemente sind dadurch in zahlreichen Formen erhältlich, welche man bei klassische DIY-Sensoren wie den DS18B20 meist vergeblich sucht. Ob als Rohranlegefühler, Oberflächenfühler oder robustes Modell für extreme Umgebungen, Typ-K Sensoren lassen sich für die verschiedensten Projekte mit horen Anforderungen verwenden.
Produktempfehlungen und -suche in Verbindung mit dem Amazon Partnerprogramm:
- Preis aufsteigend
- Preis absteigend
- Reduzierte zuerst
¹ Angaben ohne Gewähr. Bei einem Kauf über den Link erhalten wir eine Provision.
Quellen:
Zum Kapitel springen Kenndaten
| Name | Beschreibung |
|---|---|
| Bezeichnung | Typ-K Thermoelement |
| Messbereich | -270 °C bis +1300 °C |
| Anwendungen | raue Umgebungen, hohe und niedrige Temperaturen |
| Genauigkeit | ±2 °C (je nach Klasse) |
| Norm | Ja, unterschiedlich; Siehe Internationale Farbcodes |
Zum Kapitel springen Code-Beispiel SPI mit MAX6675
Spezielle ICs wie beispielsweise der MAX6675 oder der MAX31855 können die geringe Spannung des Thermoelements umwandeln und die Temperaturdaten dann über das SPI-Interface zur Verfügung stellen. Dieses Protokoll kann beispielsweise mit einem ESP8266 oder einem ESP32 ausgelesen werden.
#include <SPI.h>
#include "max6675.h"
// Beispiel-Pinbelegung; Muss je nach Board angepasst werden
int thermoSO = 12; // MISO
int thermoSCK = 14; // Clock
int thermoCS = 15; // Chip Select
MAX6675 thermocouple(thermoSCK, thermoCS, thermoSO);
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial.println("MAX6675 Test");
delay(500); // kurze Wartezeit, bis Sensor bereit ist
}
void loop() {
Serial.print("Temperatur: ");
Serial.print(thermocouple.readCelsius());
Serial.println(" °C");
delay(1000); // 1 Sekunde Pause
}
| SPI-Signal | ESP8266 Pin | MAX6675 Pin | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| Stromversorgung | 3.3V | VCC | Versorgungsspannung |
| Stromversorgung | GND | GND | Masse |
| Master In - Slave Out | GPIO12 (MISO) | MISO | Daten vom Sensor zum Mikrocontroller |
| Serial Clock | GPIO14 (SCK) | SCK | Taktleitung für die Datenübertragung |
| Chip Select | GPIO15 (CS / SS) | CS / SS | Auswahl des Sensors für Kommunikation |
Der MAX6675 verwendet nur MISO, kein MOSI. Der MAX6675 hat keinen Slave. Mehr zum Thema SPI findest du in Artikeln zum SPI-Interface oder in einem anderen Tutorial von mir, in dem ich das SPI für einen Display verwendet habe : ESP8266 TFT Display - Komplette Einrichtung und Start
Der Pin MISO - Master In Slave Out - fehlt auf vielen Displays. Da das Display in der Regel nur als Empfänger fungiert, werden MOSI, SCLK und CS für die Kommunikation verwendet. MISO wird in diesem Fall nicht benötigt und ist daher nicht vorhanden.
