如何从热电偶获得一致且准确的读数？

我升级到了Mk9双挤出机，它安装了热电偶，而不是以前的热敏电阻。

不管我用热电偶做什么，指示的温度都将升高30°C或更高。简而言之，经过数周的摆弄，我从未使热电偶正常工作，而是用热敏电阻代替了它们，这很好。

所以我的问题是：获得热电偶以提供可靠，一致，准确的读数需要什么？他们只是极度敏感吗？

我尝试过的一些事情包括：

• 当然，必须添加电路（通常是热电偶放大器板，例如http://wiki.ultimaker.com/Thermocouple_Sensor_Board_v1），才能将微小的电压差转换成可与Arduino或类似模拟输入一起使用的更大的电压差。

• 将这些板放置在靠近热电偶的位置，但要足够远，以使它们本身处于相当稳定的温度。

• 绝对没有接头的电线延伸，电线类型（材料）变化等。

• 避免重复测量太快。

• 我通过电位计将5V的热电偶板替换为模拟输入引脚，以排除Arduino，引脚配置或软件中的问题，并获得稳定的读数。

• 我检查了加热器块，热电偶的两侧，加热器本身等是否接地短路。未找到。

• 热电偶线被编织屏蔽层包围（不常见或与热电偶线短路）；我尝试将其两端和两端分别接地，分别连接到加热块，打印机框架，电源接地和RAMPS板接地。这些具有各种效果（有时很大），但是我找不到使读数稳定的任何配置（准确度要低得多！）。

我有什么想念的吗？

谢谢！

史蒂夫

热电偶通过塞贝克效应通过被动产生非常小的电压来工作，通常为几十毫伏。它们实际上只是一对由两种不同的特殊合金制成的电线，在“热”端电连接在一起。该线结可以安装在任何所需的连接尖端或接线片内部。

它们是非常简单且无源的设备，这使得它们在相同类型的TC之间极其精确和一致，比热敏电阻更重要。世界上任何一种K型热电偶都会为您提供相同的精确输出+/- 1-2C左右。您甚至可以将热电偶切成两半，将导线的末端重新绞合在一起，它仍然可以工作！

但是，它们产生的非常小的（毫伏）信号很容易受到电噪声和电路设计的影响。信号电压必须大大放大才能使用。因此，您的加热器或步进电线不需要太多的EMR即可干扰TC读数。3d打印机中TC电路经常出现的问题是可怕的接地环-如果将“热”尖端电连接到热块，则加热器和电机电线上的电压和电流会通过TC电线感应小电流，从而完全拧紧升高毫伏信号。放大器拾取这些杂散电压，并甩开温度读数。因此，有一些重要的准则可将噪声排除在TC导线之外：

• TC导线必须与安装硬件（吊耳，热套管，无论挤出机具有什么）电气绝缘。您可以使用万用表进行检查-您想要从TC引线到安装尖端和热块的无限大/超出范围的电阻。使用它时，请确保您的加热盒导线没有与热块短路-这是不安全的，并且也可能导致TC问题。
• 保持两条TC线靠近，并且不要立即与噪声源（如PWM控制的加热器或步进接线）平行。如果必须将TC与其他电线捆绑在一起使用，请对加热器/步进器电线对TWIST。（对于步进器，请尽可能将每个线圈对绞合到不同的螺距。您无需将单独的线圈对互相绞合。）

TC电路的另一个常见问题是冷结补偿。热电偶不测量烙铁头温度，它测量的是热烙铁头和冷端之间的温度差，其中TC连接到放大器或铜线。TC放大器具有一个板载热敏电阻，用于将冷端的温度与来自热电偶的测量信号相加。您需要做一些事情来确保冷端补偿正常工作：

• 您应该从“热”端到TC放大器一直使用TC导线。您可以将其拼接并安装插头，但只能使用更多的K型TC导线和正确的K型热电偶插头。它们使用与TC导线相同的金属，因此它们不会产生干扰TC信号的不良结电压。如果将铜线接在TC和放大器之间，则不会测量沿铜线的任何温度差！如果您在温暖的外壳内将铜接头接上，然后在外壳外的放大器上接铜，这将是一个特别大的问题。
• 放大器不应过热。机载热敏电阻设计为可精确测量接近室温（而不是热块温度）的温度。
• 放大器附近或TC导线终端和实际放大器芯片之间不应有较大的温度梯度。将放大器放置在远离热端和其他热源（例如步进电机）足够远的地方，以使其不会出现奇怪的温度曲线。

如果执行上述操作，TC将输出一个良好的信号，并且放大器将正确读取它。但是还有一个障碍。主板必须知道如何理解放大器的输出。专为TC设计的3D打印机控制板（例如Mightyboards）通常在放大器和主控制芯片（MCU）之间使用数字通信。这具有很高的可靠性，不需要任何特殊的固件配置-支持内置。但是，如果将外部TC放大器绑在需要热敏电阻的板上，则必须告诉固件如何读取信号。从放大器。对于放大器来说，最常见的技术是将线性电压信号输出到MCU的常规热敏电阻输入（ADC）。然后，将固件配置为对该特定放大器使用适当的“热敏电阻表”（实际上是电压查找表）。根据控制板的不同，您可能还需要确保常规的热敏电阻上拉/下拉电阻不会影响放大器的输出。

因此，您需要确保：

• 您没有电气噪声问题
• 冷端补偿按预期工作
• 固件和控制器板已针对您的amp芯片的输出正确配置

如果您做了所有这些，TC应该比热敏电阻具有更高的精度和可靠性。

听起来您的热电偶有问题。但是，我刚刚在Google上搜索了“为什么热电偶不准确”，并找到了这篇有关识别不良热电偶和预防性维护的文章。我从没想过文章中的许多技巧，但是我也没有出现过如此严重的温度误差。