兩種不同成份的導體兩端接合成回路，當兩個接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。

熱電偶就是利用熱點效應原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。

圖1 熱電偶實物圖

 熱電偶實際上是一種能量轉換器，它將熱能轉換為電能，用所產生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應注意如下幾個問題：

1、熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數；

2、熱電偶所產生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關；

3、當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這時候的熱電偶熱電勢僅是工作端溫度的單值函數。

將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流。

根據熱電偶測溫原理，熱電偶的輸出熱電勢不僅與測量端的溫度有關，而且與冷端的溫度有關，需要測量出冷端溫度，從而才能準確地測量出真實的溫度。下面將介紹集成冷端補償的芯片MAX6675。

MAX6675是MAXIM公司的K型熱電偶串行模數轉換器，它能獨立完成信號放大、冷端補償、線性化、A/D轉換及SPI串口數字化輸出功能。

 MAX6675內部集成有冷端補償電路；帶有簡單的3位串行SPI接口；可將溫度信號轉換成12位數字量，溫度分辨率達0.25℃；內含熱電偶斷線檢測電路。冷端補償的溫度范圍-20℃～80℃，可以測量0℃～1023.75℃的溫度。  MAX6675為SO-8腳封裝，工作電壓為+5V直流電壓，功耗為47.1mW，電流為50mA，適用于體積不大，不利散熱的裝置條件下使用，其引腳圖如圖2所示。其中SO為SPI串行輸出端口引腳； CS為片選信號；SCK為串行時鐘輸入；T+、T-分別接熱電偶的測量端和冷端。 

 

圖2 MAX6675引腳圖

MAX6675的庫文件自帶的串口輸出示例，把采樣間隔改為2s。

 #include "Max6675.h"

 

Max6675 ts(8, 9, 10);

// Max6675 module: SO on pin #8, SS on pin #9, CSK on pin #10 of Arduino UNO

// Other pins are capable to run this library, as long as digitalRead works on SO,

// and digitalWrite works on SS and CSK

 

void setup()

{

ts.setOffset(0);

// set offset for temperature measurement.

// 1 stannds for 0.25 Celsius

 

Serial.begin(9600);

}

 

void loop()

{

Serial.print(ts.getCelsius(), 2);

Serial.print(" C / ");

Serial.print(ts.getFahrenheit(), 2);

Serial.print(" F / ");

Serial.print(ts.getKelvin(), 2);

Serial.print(" K\n");

delay(2000);

采用用串口助手接收溫度數據，數據如下：

1、放置在空氣中，常溫環境下

圖5 熱電偶暴露于空氣中

圖6 空氣中的溫度

可以看出，溫度還是很穩定的，還說明南京很熱，都30℃了。

 

2、放置于一杯熱水中，高溫環境

 

 

圖8 瓷杯中的水溫

水溫穩定在57℃左右，看起來溫度不是很高，但是我端水杯還是感覺很燙的。