Rodrigo,
Pode não ser um termopar, pode ser ou sensor (termistor) do tipo PTC. Isto é compatível com a existência de um resistor (R10) entre o +5.1V e o sensor. Porém, o termistor possui formato globular (maior que um termopar) e possui resistência de alguns ohms a frio e aumenta com a temperatura (PTC).
Mas, é essencial que não hajam curtos entre o sensor e o ferro e que o sensor esteja íntegro.
Ser um Termistor é praticamente impossível, pois é visível apenas dois fios metálicos com cores diferentes, um levemente cinza, e um levemente verde (parece cobre oxidado). Desmontei toda a resistência, ela é feita de cerâmica, é um tubo, com 3 furos internos, um deles sai perto do final da outra ponta, porem pela lateral, onde liga na resistência, e o outro fio dela vai por fora da resistência para o cabo, os fios do termopar, entram por baixo do tubo de cerâmica, e saem bem na ponta lado a lado. Peguei uma câmera nova para tirar uma foto melhor.
Tem alguma forma simples de testar o lm358? Acho difícil, porque os outros que coloquei alem de novos, um deles estava em um mini amplificador de som que fiz.