Giao diện vận hành của các thiệt bị tự động hóa

Công nhân vận hành máy cần giao tiếp với máy để kích hoạt các thiết bị hoặc quá trình và nhận lại các trạng thái phản hồi. Trong lịch sử thì công việc này được hoàn thành nhờ vào các nút nhấn, công tắc và đèn báo hiệu. Nhờ vào sự tân tiến của công nghệ, mà những thứ đó đã được thay thế bằng văn bản chuyên dụng, hiển thị đồ họa cùng với nút nhấn màng và màn hình cảm ứng. Các loại máy tính công nghiệp có sử dụng màn hình kết hợp với bàn phím và thiết bị con trỏ như chuột máy tính là một dạng khác của giao tiếp máy. Máy tính giao tiếp qua bộ điều khiển chuyên dụng cũng được sử dụng rộng rãi. Giao diện vận hành bao gồm phần mềm (logical) và phần cứng (physical). Giống như sự miêu tả của các hệ thống tự động đời đầu, giao diện vận hành cung cấp phương tiện của:

• Ngõ vào, cho phép người dùng gửi tín hiệu hoặc dữ liệu cho hệ thống hoặc bộ điều khiển
• Ngõ ra, cho phép hệ thống điều khiển sự ảnh hưởng của việc người dùng thao tác

Một giao diện vận hành được lập trình bằng nhiều phương tiện phần mềm trên một máy tính tiêu chuẩn. Giao diện nên được thiết kế để giới thiệu người dùng giao tiếp một cách đơn giản hiệu quả khi vận hành máy. Người vận hành cũng có thể thêm tối thiểu số ngõ vào để cho ra được kết quả như ý muốn, và giao diện chỉ nên cung cấp thông tin theo ý muốn của người vận hành. Quá trình này đòi hòi việc lập kế hoạch cẩn thận cho màn hình menu, đồ họa đại diện cho máy móc, các icon và sự nhất quán trong việc hiển thị để giao diện được hiệu quả.

Một số khái niệm khác có mối liên quan với giao diện vận hành là MMI, HMI, GUI và OIT.

1. Giao diện theo văn bản

Giao diện vận hành nên được dựa theo văn bản, cung cấp những hướng dẫn đơn giản hoặc trạng thái máy cho người vận hành. Chúng có thể hoặc không cần chứa nút nhấn cho ngõ vào. Màn hình hiển thị thường là màn hình LCD nhưng cũng có thể dùng đèn. Một dãy các bóng đèn LED cũng thường được sử dụng trong việc truyền tải các thông tin- kiểu màn hình có thể nhìn ở khoảng cách xa. Nhiều bóng đèn một màu được sắp xếp thành một hình dạng, cho phép các điểm được chọn chiếu sáng theo một hình ảnh chữ số nào đó. Chúng thường được sắp xếp theo dạng nhiều hàng nhiều cột, phụ thuộc vào độ dài và kích thước của thông điệp. Hình 3-3 cho thấy dữ liệu được hiển thị dưới dạng tinh gọn. Màu sắc là thông số giúp cho các phần khác nhau được đọc dễ dàng hơn, chúng thậm chí còn được lập trình để các phần thay đổi dựa theo giới hạn số học.

2. Giao diện đồ họa

Với sự hỗ trợ từ công nghệ, giao diện đồ họa đã trở thành tiêu chuẩn của các máy móc cho việc sử dụng nó với hình ảnh đại diện cho máy hoặc dây chuyền sản xuất. Chúng có thể đơn sắc hoặc nhiều màu và có nút nhấn màng, màn hình cảm ứng hoặc cả hai.

Hình 1 Màn hình hiển thị văn bản (sản phẩm của Courtesy of Mills )

Giao tiếp đồ họa đã được sản xuất ở hầu hết các nhà sản xuất PLC hay DCS và bên thứ 3- chuyên sản xuất các sản phẩm như vậy. Giao tiếp đồ họa có thể sử dụng hệ thống hoạt động độc quyền hoặc dựa vào nền tảng của một chiếc máy tính, như Microsoft Window. Phần mềm để lập trình ra giao tiếp đồ họa hầu hết đươc các nhà sản xuất độc quyền. Các loại driver thì có thể sử dụng ở hầu hết các nền tảng điều khiển thông dụng.

Giao diện đồ họa cung cấp khả năng tạo ra không giới hạn số lượng các hình ảnh cho màn hình giao diện. Màn hình nhỏ có thể được chồng lên những cái lớn hơn hoặc nhỏ hơn như hệ điều hành Window.

Bản mặt có thể được sử dụng làm giao diện đồ họa. Một bản mặt là một vật thể bao gồm sự sắp xếp theo tiêu chuẩn của nút nhấn và các thao tác chỉ thị thường được phổ biến trong phần mềm với các thiết bị dữ liệu khác nhau. Chính vì vậy mà các thiết bị tưởng tự như motor hoặc các băng tải, chúng có thể sử dụng dạng bản mặt tương tự cho các nút và trạng thái chỉ thị start/stop.

3. Màn hình cảm ứng

Màn hình cảm ứng là một màn hình hiển thị điện từ có thể phát hiện sự hiện diện và vị trí khi chạm vào khu vực màn hình. Để phát hiện được vị trí khi chạm nó cần xác định hai giá trị đo, một là trục X và hai là trục Y. Khái niệm chung này liên quan đến việc chạm vào màn hình của thiết bị bằng ngón tay hoặc bàn tay. Nó có thể giúp ta thao tác trực tiếp lên những thứ đang được hiển thị trên màn hình, nhanh hơn cách sử dụng gián tiếp như con trỏ chuột hoặc bàn di chuột cảm ứng.

Các phép đo tọa độ là dưới dạng tín hiệu analog và được chuyển đổi bằng cách sử dụng 10-bit analog chuyển qua tín hiệu số, cung cấp 1024 vị trí theo trục X và trục Y. Các điểm chạm sẽ tiếp tục chuyển qua máy tính hoặc vi điều khiển của HMI sử dụng kết nối serial. Tiếp theo đây sẽ là một số công nghệ màn hình cảm ứng đã có mặt hiện nay.

Điện trở kháng

Màn hình cảm ứng điện trở kháng được tạo ra từ nhiều lớp chất liệu. Phần cứng bên ngoài cung cấp sự cách nhiệt giữa ngón tay người dùng với các chất liệu dẫn điện bên trong. Phía sau lớp này là hai lớp dẫn điện mỏng được phân cách ra một khoảng nhỏ. Khoảng cách đó được chia ra bởi một dãy các chấm nhỏ cách điện trong suốt, khi bề mặt ngoài được ấn, các lớp bên trong sẽ chạm vào nhau và màn hình sẽ phản ứng như một cặp chia điện áp. Điều này tạo ra dòng điện chỉ thị vị trí trên màn hình được ấn. Dữ liệu này được gửi đến cho bộ điều khiển để được biên dịch dựa theo địa chỉ của nút nhấn.

Màn hình cảm ứng điện trở có hiệu quả về giá cả và thường được sử dụng trong nhà hàng và bệnh viện bởi vì khả năng kháng chất lỏng và các tạp chất khác. Một điểm bất lợi cho công nghệ này là nó rất dễ bị hư bởi những vật có dạng nhọn. Nó cũng cung cấp khoảng 75% độ trong suốt bởi vì có nhiều lớp và khả năng cách điện.

Sóng âm bề mặt (SAW)

Màn hình cảm ứng sử dụng công nghệ sóng âm bề mặt (SAW) sử dụng bề mặt kính và vì vậy nên nó có thể chống chịu các vật nhọn tốt hơn so với màn hình cảm ứng điện trở. Thiết bị SAW hai dãy đầu dò liên kỹ thuật dùng để phát sóng ultrasonic qua bề mặt của màn hình. Bề mặt cảm ứng sẽ hấp thụ một phần sóng, ghi lại vị trí trên bề mặt. Sau đó được gửi đến bộ điều khiển màn hình cảm ứng để biên dịch.

Hình ảnh rõ nét sử dụng công nghệ SAW tốt hơn trên công nghệ điện trở hay màn hình cảm ứng điện dung bởi vì nó không có thêm lớp nào giữa hình ảnh và tấm thủy tinh. Cảm ứng đa điểm cũng được cảm nhận đồng thời. Tuy nhiên các tạp chất trên bề mặt màn hình có thể gây gián đoạn với sóng ultrasonic. Bởi vì khả năng thu và phát của bộ chuyển đổi bị hở dọc theo các cạnh của màn hình, chúng còn không được niêm phong hoàn toàn và có thể bị hư hỏng khi tiếp xúc một lượng lớn chất lỏng và bụi. Màn hình cũng phải được chạm bởi một vật thể khá rộng như ngón tay, đối với bút stylus sẽ không hoạt động được.

Điện dung

Màn hình cảm ứng điện dung bao gồm một lớp cách điện như được tráng kính cùng dây dẫn trong suốt. Cơ thể con người cũng là một dạng dây dẫn điện, do vậy khi chạm lên bề mặt màn hình dẫn đến sự thay đổi trường tĩnh điện của màn hình, có thể đo được là sự thay đổi điện dung. Vị trí sẽ được gửi đến bộ điều khiển để xử lý. Không giống như màn hình cảm ứng điện trở, chúng ta không thể dùng màn hình cảm ứng điện dung với vật liệu cách điện, ví dụ như gang tay. Bút stylus hoặc găng tay có đầu ngón tay có thể tạo ra tĩnh điện khi sử dụng, nhưng chúng lại bất tiện trong việc sử dụng hằng ngày.

Có nhiều công nghệ điện dung đã được dùng cho màn hình cảm ứng, mỗi loại đều có giá và điểm nổi bật về công nghệ khác nhau. Công nghệ điện dung cung cấp một sản phẩm về độ bền và giá cả phải chăng nhưng giới hạn về độ phân giải, đó là dễ bị kích hoạt sai, và cần phải căn chỉnh trong quá trình sản xuất. Màn hình cảm ứng điện dung chiếu (PCT) sẽ chính xác hơn nhờ có độ phân giải lớn hơn. Lớp trên cùng của nó là thủy tinh, giúp thiết bị bền hơn khi sử dụng các vật sắc bén. Vì lớp dẫn điện được khắc, nên độ nét và việc truyền ánh sáng sẽ bị giảm bớt.

Màn hình cảm ứng đa điểm (MCT) có một tụ điện ở giao điểm ở mỗi hàng và cột. Nó cho phép ghi lại nhiều cú chạm được phát hiện, nhưng những loại này sẽ có giá mắc hơn là màn hình bề mặt điện dung. Cảm biến điện dung có thể được dùng cho cùng một lưới điện X-Y. Chúng cung cấp tín hiệu mạnh hơn loại điện dung đa điểm nhưng không thể dùng nhiều hơn một ngón tay hoặc nhấn cùng một lúc.

Hồng ngoại

Màn hình cảm ứng hồng ngoại sử dụng một dãy đèn LED hồng ngoại và các bộ tách sóng quang xung quanh các cạnh của màn hình để phát hiện sự gián đoạn hình dạng của các tia chiếu. Những tia LED hồng ngoại đi qua nhau theo chiều dọc, chiều ngang, hay dạng X-Y giúp cho cảm biến xác định được chính xác vị trí. Kiểu công nghệ có thể phát hiện bất cứ đầu vào nào, bào gồm cả ngón tay, gang tay, stylus, hoặc bút. Nó thường được sử dụng cho các ứng dụng không phụ thuộc vào dây dẫn ( như dùng tay trần) để kích hoạt màn hình cảm ứng. Màn hình cảm ứng hồng ngoại không yêu cầu về bất cứ hình dạng thủy tinh, là thứ giúp tăng độ bền và độ rõ nét của một hệ thống nói chung, không giống các công nghệ điện dung hay điện trở kháng.

Hình ảnh quang học

Hình ảnh quang học sử dụng thiết bị kết nối (CCD) cảm biến hình ảnh tương tự như như một máy ảnh kỹ thuật số cùng với đèn hồng ngoại. Một vật thể được phát hiện như một cái bóng. Nó còn được sử dụng để phát hiện được vị trí và kích thước của vật chạm vào. Vì giá của các bộ phận CCD thấp , nên công nghệ này đang ngày càng trở nên phổ biến. Chúng rất đa năng, có khả năng mở rộng, và đặc biệt là các ứng dụng dùng màn hình lớn.

Công nghệ tín hiệu phân tán

Công nghệ này sử dụng các cảm biến để phát hiện áp điện được tạo ra trong thủy tinh nhờ một cú chạm. Nhờ vào các rung động cơ học được sử dụng để phát hiện các tiếp xúc, bất cứ vật thể nào cũng có thể sử dụng trên màn hình cảm ứng. Giống như công nghệ SAW và công nghệ hình ảnh quang học, vì có vật thể hoặc đường khắc nào bên dưới màn hình nên độ nét quang học là cực kỳ tốt. Vì các khía cạnh khác về công nghệ cơ khí, sau cú chạm đầu tiên thì hệ thống không thể phát hiện ngón tay bất động.

Nhận dạng xung âm thanh (APR)

Một công nghệ thú vị khác đó là nhận dạng xung âm thanh (APR). 4 bộ chuyển đổi nhỏ dọc theo cạnh màn hình sẽ phát hiện âm thanh của của vật thể tác động lên kính. Âm thanh này sẽ được so sánh bằng cách sử dụng bảng ghi lại âm thanh từ bất kỳ vị trí nào lên kính. APR loại bỏ các âm thanh từ môi trường xung quanh vì chúng không phù hợp với các âm thanh số hóa đã được lưu trữ. Giống với công nghệ phân tán tín hiệu, sau cú chạm đầu tiên thì ngón tay bất động sẽ không được phát hiện, nhưng giải pháp dùng bảng tra sẽ đơn giản hơn so với các thuật toán phức tạp đã sử dụng để phát hiện áp điện tiếp xúc.

Màu sắc và phản xạ

Như đã mô tả về cảm biến số hóa ở phần 3.3.1, nhiều loại đèn LED sẽ phản xạ khác nhau với mỗi chất liệu màu ở các cường độ khác nhau. Tính chất này có thể được sử dụng để làm ví dụ cho lượng ánh sáng phản xạ lại từ vật nhận và quyết định màu sắc của ánh sáng. Sự kết hợp phản xạ ánh sáng đỏ, lục, lam có thể được phân tích để quyết định sắc thái và màu sắc để phân chia riêng biệt các thuộc tính màu. Mắc dù đã được liệt kê trong phần này, cảm biến màu sắc thường được “dạy” một màu sắc và ngõ ra sẽ được thay đổi nếu màu sắc được phát hiện.

Để tăng khả năng chính xác khi phát hiện màu sắc, CDD được sử dụng để nhận biết vùng màu. CDDs phản ứng lại các hạt photon, và khi một bộ lọc tên là Bayer Mask được đặt trên CDD, nó trở thành một thiết bị cảm biến màu . Đỏ, lục, lam lại một lần nữa là những màu sắc phù hợp cho màu sắc CDDs. CDDs còn được sử dụng để tạo hình ảnh trắng đen rồi chuyển đổi thành một thang đo cường độ.

LVDTs

LVDTs là một kiểu cảm biến điện được sử dụng để đo sự thay đổi tuyến tính. Máy biến áp- như một thiết bị có 3 cuộn coil điện từ được đặt từ đầu đến cuối xung quanh một cái ống. Cuộn coil trung tâm là cuộn sơ cấp, và hai cuộn còn lại là cuộn thứ cấp. Lõi sắt từ hình trụ được gắn với vật có vị trí cần đo, lõi sắt trượt dọc theo trục của ống.

Dòng điện xoay chiều  AC đi qua cuộn sơ cấp , tạo ra một hiệu điện thế theo tỉ lệ giữa các cuộn thứ cấp, cuộn sơ cấp và dòng điện cảm ứng chung của cuộn thứ cấp. Tần số thường dao động trong khoảng 1-10kHz .

Vì lõi sắt di chuyển, dòng điện cảm ứng chung bị thay đổi, điện áp được tạo ra trong các cuộn thứ cấp cũng thay đổi. Cuộn coil được kết nối theo hai kiểu đối ngược nhau, do đó điện áp ngõ ra là khác biệt giữa điện áp của hai cuộn thứ cấp. Khi lõi sắt nằm ở vị trí trung tâm, cách đều giữa hai cuộn thứ cấp, bằng nhưng ngược chiều điện áp được gây ra giữa 2 cuộn coil, do đó điện áp bằng 0.

Khi lõi sắt được thay đổi theo một hướng, điện áp trong một cuộn coil sẽ tăng lên trong khi cuộn còn lại giảm đi. Điều này làm điện áp ngõ ra tăng từ 0 lên tối đa. Điện áp ngõ ra cùng pha với điện áp cuộn sơ cấp. Khi lõi sắt di chuyển một hướng khác, điện áp ngõ ra cũng cũng tăng từ 0 lên tối đa, nhưng pha của nó sẽ ngược lại với cuộn sơ cấp. Cường độ điện áp ngõ ra tỉ lệ với khoảng cách di chuyển của lõi sắt, điều đó giải thích việc tại sao thiết bị được miêu tả là tuyến tính. Pha của điện áp cho biết hướng thay đổi. Hình 3.13 minh họa sự sắp xếp bên trong của một LVDT.

Bởi vì quá trình trượt của lõi sắt không chạm vào bề mặt bên trong của ống, nên nó có thể di chuyển không có ma sát, làm cho LVDT trở thành một thiết bị lý tưởng. Sự vắng mặt của các tiếp xúc trượt hay xoay cho phép LVDT hoàn toàn được tách biệt với môi trường.

LVDTs thường được sử dụng cho phản hồi vị trí trong servo cơ khí và các công cụ đo tự động trong máy móc và nhiều ngành công nghiệp ứng dụng khoa học khác.

Siêu âm

Cảm biến siêu âm phát ra xung ở một tần số cao và ước lượng âm vang phản hồi lại cảm biến. Cảm biến tính toán thời gian của khoảng cách giữa tín hiệu gửi đi và âm vang nhận lại để quyết định khoảng cách của vật thể.

Cảm biến siêu âm thường được dùng để đo khoảng cách nhưng đa số là ứng dụng trong chất lỏng và mức bể chứa. Công nghệ này bị giới hạn bởi hình dạng của bề mặt và tỷ trọng hoặc độ đặc của vật liệu, ví dụ như lớp bọt trên bề mặt của chất lỏng trong bể chứa có thể làm sai lệch quá trình xử lý của cảm biến.

Bởi vì ảnh hưởng trung bình của không khí đến tốc độ âm thanh trên tín hiệu, cảm biến siêu âm không có tính liên tục hoặc tính chính xác trong một số trường hợp, tuy nhiên, chúng có thể được sử dụng cho những khoảng cách khá dài và có thể mang lại hiệu quả trung bình khi đo đạc các bề mặt chuyển động.

Khoảng cách và kích thước

Cảm biến quang, công tắc hành trình, LVDTs, sóng siêu âm và encoder có thể được dùng để đo đạc khoảng cách và kích thước.

Với nhiều loại cảm biến quang như mắt hình ảnh, tính chất phản xạ có thể được sử dụng để đo khoảng cách của một vật thể đến cảm biến. Bởi vì một vật thể di chuyển ra xa hơn, thì lượng ánh sáng nhận lại của cảm biến cũng ít hơn. Màu sắc của vật thể cũng ảnh hưởng đến tín hiệu nhận về, do đó dụng cụ đo khoảng cách quang học được dùng nhiều nhất trên các vật thể có tính nhất quán. Các thiết bị dùng laser có thể được sử dụng tương tự các bóng đèn LED với dải đo rộng hơn và ít phụ thuộc vào màu sắc.

Các hàng LED hay laser có thể đo kích thước dựa vào số lượng ánh sáng nhận được và thiết bị CCD- dựa theo các thiết bị có thể đo khoảng cách chính xác thì phương pháp quang học lại rất hữu ích. Các phương pháp này không phụ thuộc vào sự phản xạ và có thể được sử dụng để đo các vật ở khoảng cách không quá xa. Kỹ thuật sử dụng công cụ đo chính xác và tiếp xúc vật lý với vật thể như LVDTs cũng được sử dụng phổ biến ở những nơi có thể tiếp xúc với vật thể.

Đối với các chu trình có khoảng cách xa hơn, LVDTs có thể không còn đủ chính xác khi sử dụng. Một lựa chọn tốt hơn để đo khoảng cách lúc này chính là cảm biến vị trí theo thời gian. Từ tính sử dụng một lõi sắt từ có tên là ống dẫn sóng, dọc theo vị trí chuyển động của nam châm. Nam châm tạo ra một trục từ trường bên trong ống dẫn sóng. Khi dòng điện được dẫn qua ống dẫn sóng, một từ trường thứ 2 được tạo ra theo bán kính xung quanh ống. Sự tác động giữa hai từ trường một xung biến dạng, rồi di chuyển với một tốc độ không đổi từ điểm được tạo ra tại nam châm(điểm đo), sau đó di chuyển tới cuối ống dẫn sóng. Một cảm biến phát hiện được xung đó và tạo ra một vị trí đọc chính xác thông qua bộ đếm xung tốc độ cao.

Cảm biến từ tính cung cấp vị trí đọc tuyệt đối mà không cần phải cân chỉnh lại hay trở về home sau khi bị mất nguồn. Đây có thể coi là một lợi thế rõ ràng của thông qua việc sử dụng LVDTs và encoder. Nhưng công nghệ này chỉ bị giới hạn ở chỗ là nó không thể sử dụng để đo khoảng cách ngắn, ít nhất là 25mm. Một nhà sản xuất có danh tiếng lần đầu tiên phát triển sản phẩm sử dụng công nghệ này là hệ thống MTS, nhà phát triển cảm biến nhịp.

 

Cặp nhiệt điện và cảm biến nhiệt

Có rất nhiều thiết bị được sử dụng để đo nhiệt độ. Một thiết bị được sử dụng phổ biến đó chính là cặp nhiệt điện. Một cặp nhiệt điện là sự kết hợp giữa hai miếng kim loại khác nhau, tạo ra một điện áp dựa theo sự thay đổi của nhiệt độ. Chúng rẻ tiền, có thể thay đổi, có các chuẩn kết nối khác nhau và có thể đo được một dải đo rộng. Nhưng điểm giới hạn lớn của cặp nhiệt điện chính là độ chính xác của nó, lỗi hệ thống ít hơn 1 độ K có thể gây khó khăn cho cặp nhiệt điện.

Bất cứ mạch điện nào làm bằng 2 loại kim loại khác nhau sẽ sinh ra một nhiệt độ liên quan sự thay đổi của điện áp. Cặp nhiệt điện dùng để đo nhiết độ được làm bằng các loại hợp kim cụ thể, các hợp kim đó có thể được kết hợp dựa theo mối quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp. Tuy nhiên mối quan hệ là không tuyến tính và đường cong điện áp phải được tuyến tính với ngõ vào của thiết bị. Các bộ điều khiển vòng lặp nhiệt độ bao gồm các thuật toán tuyến tính hóa cho hầu hết các loại cặp nhiệt điện. Việc chọn kiểu cặp nhiệt điện có thể thực hiện bằng việc cài đặt công tắc DIP hoặc phần mềm đo.

Các loại hợp kim khác nhau được dùng cho các dải đo nhiệt độ khác nhau và dùng để chống ăn bị ăn mòn. Tại những điểm đo cách xa với thiết bị đo, việc kết nối tức thời có thể được thực hiện bằng cách đi dây mở rộng, là cách tiết kiệm chi phí hơn so với việc sử dụng cảm biến. Cặp nhiệt điện được chuẩn hóa đối với mối liên quan nhiệt độ của 0 độ C; các thiết bị sử dụng giải pháp điện bù điểm lạnh để hiệu chỉnh các nhiệt độ khác nhau trong thiết bị. Các thiết bị điện cũng bù lại cho các tính chất khác của cặp nhiệt điện trong thuật toán tuyến tính hóa và giúp tăng độ chính xác trong việc đo đạc. Một ví dụ cho cặp nhiệt điện được thể hiện trong hình 2; phần dưới của đầu dò là phần tử cảm biến được bảo vệ bên trong, trong khi phần vỏ ngoài ở phía trên là phần trung tâm, có chứa điểm kết thúc của dây tín hiệu cặp nhiệt điện.

Hình 2 Cặp nhiệt điện

Cặp nhiệt điện được sử dụng rộng rãi trong các nền công nghiệp và khoa học; một vài ứng dụng bao gồm cả việc đo nhiệt độ cho lò nung và quá trình ép phun nhựa, đo nhiệt độ khí thải của các tua bin khí hay động cơ chạy bằng dầu và nhiều quá trình công nghiệp khác nữa

Kiểu cặp nhiệt điện sử dụng rộng rãi là cặp nhiệt điện K. Cặp nhiệt điện này có dải đo nhiệt độ từ -200 độ C đến 1350 độ C. Nó cũng rẻ tiền và có nhiều tùy chọn khác nhau cho quá trình sử dụng. Cặp nhiệt điện J thì không phổ biến bằng cặp nhiệt điện K bởi vì chúng sử dụng dải đo hạn chế hơn cặp nhiệt điện K, chỉ từ – 40 độ C đến 750 độ C. Các kiểu cặp nhiệt điện khác bao gồm E, N, B ,R , S, T, C, M và crom-vàng/sắt. Một bảng  thể hiện sự khác nhau giữa các kiểu cặp nhiệt điện được đặt trong App.F

Một lưu ý cho điện cực của cặp nhiệt điện là nó có hai chân âm, dương dùng để kết nối cho tín hiệu vào. Ngược lại với cách suy nghĩ thông thường là dây đỏ sẽ là dây dương trong nhiều mạch điện một chiều DC, nhưng đối với cặp nhiệt điện thì dây đỏ lại là dây âm. Nhưng cũng không phải tất cả các cặp nhiệt điện đều có dây đỏ, mà khi sử dụng theo tiêu chuẩn mã màu của Mỹ (ANSI), thì dây dẫn đỏ luôn là dây âm.

Nhiệt điện trở là một dạng điện trở có trở kháng tỉ lệ với nhiệt độ của nó . Nhiệt điện trở thường được làm từ gốm hoặc polyme. Chúng có độ chính xác cao và dải đo giới hạn trong khoảng từ -90 độ C đến 130 độ C.

Nhiệt kế điện trở (RTDs) cũng thay đổi trở kháng theo tỉ lệ với nhiệt độ, nhưng chúng lại được làm từ thuần kim loại. Chúng sử dụng rất hữu ích vì có dải đo rộng hơn là nhiệt điện trở, nhưng bù lại chúng sẽ thiếu đi độ chính xác . RTDs và nhiệt điện trở có thể đồng thời được sử dụng theo chuẩn analog đối với ngõ vào và điện áp kích thích bởi vì tính chất tuyến tính của chúng, không giống với cặp nhiệt điện, phải sử dụng một ngõ vào đặc biệt nhằm tuyến tính hóa tín hiệu.

Cặp nhiệt điện hồng ngoại hay cảm biến nhiệt độ hồng ngoại được sử dụng như một cách gián tiếp cho quá trình đo nhiệt độ. Chúng sử dụng lượng nhiệt của khí thải ra từ vật để đo nhiệt độ và đọc giá trị. Chúng cũng thường được sản xuất cho việc sử dụng thay thế các kiểu cặp nhiệt điện loại J,K.