Semplificare molti comparatori di finestre

Ho 8 termistori e devo assicurarmi che ciascuno di essi sia all'interno di una finestra di temperatura. Hanno tutti la stessa finestra e non mi interessa quale o quanti siano all'interno dell'intervallo valido, ho solo bisogno di sapere se tutti sono all'interno della (stessa) finestra o meno. Questa deve essere una soluzione solo hardware, quindi il sequenziamento software delle letture ADC è fuori discussione.

La mia migliore soluzione attualmente è quella di utilizzare un sacco di circuiti integrati di confronto e implementare un comparatore di finestre separato per ciascun termistore. Per ottimizzare la soluzione, posso utilizzare un numero di comparatori quad, ciascuno con un'uscita open-drain in modo da poterli collegare tutti. Tuttavia, in sostanza è lo stesso circuito. Le tensioni di riferimento / trigger che posso creare una volta, buffer, quindi fornire a tutti i comparatori.

Mi sento stupido per aver semplicemente lanciato un sacco di comparatori sul problema. Non sono sicuro che non ci sia modo migliore, sto principalmente cercando di ottimizzare lo spazio sulla scheda. C'è un modo creativo che conosci? Ad esempio, selezionare le tensioni min / max di tutti i termistori e utilizzare un comparatore a finestra singola (EDIT: due comparatori ofc), che IMHO porterebbe a una soluzione più ampia e quindi non è una buona risposta, sto solo citando questo per ispirazione.

EDIT: so che una soluzione basata su software sarebbe la migliore. Ecco perché l'ho menzionato all'inizio e in anticipo per impedire a tutti di suggerirlo. Il motivo per cui il problema è stato definito in questo modo è perché si tratta di un circuito di sicurezza e le specifiche richiedono l'implementazione di una soluzione solo hardware oltre a un monitor software. Quindi la soluzione basata su software è già lì, ho "solo" bisogno di trovare il modo migliore per implementare quella basata su hardware.

Un comparatore a finestra, un contatore a 3 bit e un mux analogico 8: 1 per collegare un termistore al comparatore.

Se tutto ciò che devi sapere è che stanno tutti bene; sono 3 chip, lavoro fatto. (74HC163, 74HC4051, comparatore, più qualcosa come un 555 per cronometrarlo).

Come dice Andy, il MUX (ad es. 74HC4051) ha una resistenza ON piuttosto bassa, quindi ogni termistore si collega a un ingresso analogico e un resistore solitario sull'altro lato fornisce un partitore di tensione. Se i termistori sono tutti collegati a GND, la resistenza passa a 5 V.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Se è necessario registrare / visualizzare QUALI non sono conformi alle specifiche, si inizia ad aggiungere circuiti come un decodificatore a 3-8 linee (un altro IC, 74HC138) per pilotare otto LED; le parti colpevoli si alterneranno a lampeggiare.

Se hai bisogno di qualcosa di più, scegli MCU e software.

Penso che la risposta non SW di Brian sia la migliore, ma ecco una soluzione puramente analogica. Utilizzare un circuito che sceglie intrinsecamente l'ingresso di massima tensione (tra diversi) e lo immette in uscita. Idem per il circuito per la tensione più bassa.

Considera il raddrizzatore di precisione: -

Produce una tensione di uscita che segue la tensione di ingresso in tutto il suo intervallo positivo. Ora considera cosa succede quando hai due input come questo: -

Qualunque sia il V1 e V2 più alto vincerà la battaglia per guidare la linea di uscita. Fai un passo e ripeti per 8 ingressi, quindi fai lo stesso con i diodi collegati inversi e hai una soluzione che genera due tensioni di uscita che rappresentano i livelli più alto e più basso da diverse fonti di tensione.

Non sono al 100% ma penso che tu possa riutilizzare gli amplificatori operazionali per le tensioni più basse. Forse mi sbaglio su questo?

Quindi utilizzare i comparatori su entrambe le linee per determinare se uno degli otto potrebbe essere fuori portata.

Suggerimenti per migliorare le soluzioni multiplex da utilizzare come circuito di sicurezza: avere uno degli ingressi multiplexer preimpostato su un ingresso noto al di fuori della finestra di sicurezza (o anche due ingressi, uno sotto quello sopra). Verificare la presenza di una risposta "finestra esterna" dal comparatore quando gli ingressi rilevanti sono selezionati sul multiplexer.

Guidare al meglio il multiplexer con un contatore (sincrono è il migliore) che ha una risoluzione un po 'più del necessario (e ha un clock due volte più veloce): il bit del contatore meno significativo emette un segnale di trigger eccezionale in modo da poter caricare lo stato del comparatore in un fronte ha attivato il Flip-flop D dopo che ha avuto molto tempo per stabilizzarsi - e questo segnale di trigger può anche essere protetto in modo sicuro dalla logica a seconda dello stato del contatore con diversi Flip-flop D (ad esempio uno per ciascun termistore o uno per i termistori e uno per il sé -test dei canali che ho suggerito sopra).

Per essere ancora più sicuro, duplica l'intero circuito. Mentre i termistori e gli ingressi associati sono ancora teoricamente un singolo punto di errore, il fatto che si stia utilizzando un comparatore di finestre dovrebbe impedire che un cortocircuito completo o aperto su una termocoppia venga interpretato erroneamente come un falso OK (polarizzazione di conseguenza).

Ecco un IC comparatore a 6 finestre e qui c'è un IC comparatore a finestre Quad .
No 8, ahimè.

Potresti soddisfare l'esigenza con 4 comparatori di drenaggi quad-open LM339 4 x vecchi.
Questi possono essere disponibili in
1,7 mm x 1,7 mm (3 mm x 3 mm inclusi gli elettrodi) QFN
o 6,4 x 5 mm TSSOP

Scheda tecnica qui

Avresti anche bisogno di tensioni di riferimento della finestra superiore e inferiore (3 resistori) e un singolo pullup di uscita.

U2 + sarà max (input) - caduta di diodi.

U1- sarà min (input) + drop dei diodi.

R3,4,5 stabilisce soglie. Se troppo basso su qualsiasi ingresso, U1- scende sotto la soglia su U1 +, U1out sale. Se troppo alto su qualsiasi input, U2 + supera la soglia. U2out sale.

Non sono sicuro di ciò che vuoi effettivamente fare quando si verifica una delle condizioni, ma ti viene in mente un transistor / FET / SCR.

È possibile acquistare circuiti integrati di comparazione finestre per risparmiare spazio sulla scheda. Ad esempio, TPS3700 , LTC1042 , LMV7231 (esadecimale) o MAX969 (quad).

Sto principalmente cercando di ottimizzare lo spazio sulla scheda.

Mi sento stupido per aver semplicemente lanciato un sacco di comparatori sul problema.

La soluzione ovvia è utilizzare un microcontrollore con almeno 8 ingressi A / D. Il resto è il firmware.

Anche un micro lento può tenere il passo con 8 termistori. Ad esempio, puoi creare banalmente un sistema che risponde in meno di un millisecondo. Dovrebbe essere molto più veloce del tempo di risposta dei termistori da essere effettivamente istantaneo.

Dici che il sequenziamento delle letture A / D è "fuori questione", ma non ha fornito alcuna giustificazione per questo requisito arbitrario. Un piccolo microcontrollore occuperà meno spazio sulla scheda rispetto a un gruppo di comparatori. Poiché l'ottimizzazione dello spazio sulla scheda è principalmente ciò a cui stai mirando, questo è qualcosa che devi esplorare seriamente.