Упрощение многих оконных компараторов

У меня есть 8 термисторов, и я должен убедиться, что каждый из них находится внутри температурного окна. Все они имеют одно и то же окно, и мне все равно, какие или сколько находятся в допустимом диапазоне, мне просто нужно знать, все ли они находятся в (одном и том же) окне или нет. Это должно быть аппаратное решение, поэтому о программной последовательности считывания ADC не может быть и речи.

Мое лучшее решение в настоящее время состоит в том, чтобы использовать связку интегральных схем и реализовать отдельный оконный компаратор для каждого термистора. Чтобы оптимизировать решение, я могу использовать несколько квадрупольных компараторов, каждый из которых имеет выход с открытым стоком, чтобы я мог соединить их все вместе. Тем не менее, по сути, это та же схема. Опорные / триггерные напряжения я могу сделать один раз, буферизовать и затем подать на все компараторы.

Я чувствую себя глупо, просто бросая кучу компараторов в проблему. Я не уверен, что нет лучшего способа, я в основном пытаюсь оптимизировать пространство на доске. Есть ли какой-то творческий способ, которым ты знаешь? Например, выберите минимальное / максимальное напряжение всех термисторов и используйте один оконный компаратор (РЕДАКТИРОВАТЬ: два компаратора c), который, IMHO, приведет к большему решению и, таким образом, не является хорошим ответом, я просто упомянул об этом для вдохновения.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Я знаю, что программное решение будет лучшим. Вот почему я упомянул об этом в самом начале и заранее, чтобы никто не предложил это. Причина, по которой проблема определяется таким образом, заключается в том, что это схема безопасности, а спецификации требуют от меня реализации аппаратного решения в дополнение к программному монитору. Таким образом, программное решение уже существует, мне просто нужно найти лучший способ реализовать аппаратное решение.

Один оконный компаратор, 3-битный счетчик и аналоговый мультиплексор 8: 1 для подключения одного термистора к компаратору.

Если вам нужно знать только то, что все в порядке; это 3 фишки, работа сделана. (74HC163, 74HC4051, компаратор, плюс что-то вроде 555 для синхронизации).

Как говорит Энди, MUX (например, 74HC4051) имеет довольно низкое сопротивление ON, поэтому каждый термистор подключается к одному аналоговому входу, а одиночный резистор на другой стороне обеспечивает делитель напряжения. Если все термисторы подключены к GND, резистор переходит на 5В.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Если вам нужно записать / отобразить, какие из них не соответствуют спецификации, вы начнете добавлять схемы, такие как 3-8 линейный декодер (еще одна микросхема, 74HC138), для управления восемью светодиодами; виновные стороны по очереди мигают.

Если вам нужно больше, перейдите на MCU и программное обеспечение.

Я думаю, что ответ Брайана, не относящийся к SW, является лучшим, но здесь есть чисто аналоговое решение. Используйте схему, которая по своей природе выбирает самый высокий вход напряжения (из нескольких) и подает его на выход. То же самое для цепи с самым низким напряжением.

Рассмотрим прецизионный выпрямитель: -

Он производит выходное напряжение, которое следует за входным напряжением во всем его положительном диапазоне. Теперь рассмотрим, что происходит, когда у вас есть два входа, как это: -

Какой из V1 и V2 наивысший, выиграет битву за выходную линию. Шаг и повторите для 8 входов, затем сделайте то же самое с обратными диодами, и у вас есть решение, которое генерирует два выходных напряжения, которые представляют самый высокий и самый низкий уровни от нескольких различных источников напряжения.

Я не на 100%, но я думаю, что вы можете использовать операционные усилители для самых низких напряжений. Может я в этом не прав?

Затем используйте компараторы в обеих строках, чтобы определить, может ли один из восьми быть вне диапазона.

Предложения по улучшению мультиплексных решений для использования в качестве схемы безопасности: один из входов мультиплексора должен быть предварительно настроен на вход, который известен за пределами безопасного окна (или даже два входа, один ниже одного выше). Проверьте, есть ли ответ компаратора на «внешнее окно», когда на мультиплексоре выбраны соответствующие входы.

Лучше всего управлять мультиплексором с (лучше всего синхронным) счетчиком, который имеет разрешение на один бит больше, чем вам нужно (и синхронизируется в два раза быстрее): младший бит счетчика дает отличный сигнал запуска, поэтому вы можете загрузить состояние компаратора в триггер D сработал с фронта после того, как у него было достаточно времени для установления - и этот сигнал триггера также может быть безопасно стробирован логикой в ​​зависимости от состояния счетчика для различных триггеров D (например, один для каждого термистора или один для термисторов и один для собственного -тесты, которые я предложил выше).

Чтобы быть еще более безопасным, продублируйте всю схему. Хотя термисторы и связанные с ними входы теоретически все еще являются единственной точкой отказа, тот факт, что вы используете оконный компаратор, должен предотвращать неправильное считывание полного короткого замыкания или размыкания термопары как ложное ОК (смещение соответственно).

Вот ИС 6-оконного компаратора, а вот ИС оконного компаратора .
Нет 8-х, увы.

Вы можете удовлетворить эту потребность с помощью четырех четверных компараторов с открытым стоком LM339.
Они могут быть в
1.7мм х 1.7мм (3мм х 3мм, включая прокладки) QFN
или 6.4 х 5мм TSSOP

Лист данных здесь

Вам также понадобятся опорные напряжения верхнего и нижнего окон (3 резистора) и одно выходное подтягивание.

U2 + будет max (входы) - падение диода.

U1- будет минимум (входы) + падение диода.

R3,4,5 устанавливает пороги. Если на каком-либо входе слишком низкий уровень, U1- падает ниже порогового значения на U1 +, U1out становится высоким. Если слишком высокий на любом входе, U2 + поднимается выше порога. U2out идет высоко.

Не уверен, что вы на самом деле хотите делать, когда возникает какое- либо условие, но приводите транзистор / FET / SCR в голову.

Вы можете купить микросхемы оконного компаратора для экономии места на плате. Например, TPS3700 , LTC1042 , LMV7231 (hex) или MAX969 (quad).

Я в основном пытаюсь оптимизировать пространство на доске.

Я чувствую себя глупо, просто бросая кучу компараторов в проблему.

Очевидное решение состоит в том, чтобы использовать микроконтроллер с как минимум 8 А / Ц входами. Остальное прошивка.

Даже медленный микро может выдержать 8 термисторов. Например, вы можете легко создать систему, которая отвечает менее чем за миллисекунду. Это должно быть намного быстрее, чем время отклика термисторов, чтобы быть эффективно мгновенным.

Вы говорите, что секвенирование A / D читает "вне вопроса", но не дало оправдания этому произвольному требованию. Маленький микроконтроллер займет меньше места на плате, чем группа компараторов. Поскольку оптимизация места на доске - это в основном то, к чему вы стремитесь, это то, что вам нужно серьезно изучить.