Simplificando muchos comparadores de ventanas

Tengo 8 termistores y debo asegurarme de que cada uno de ellos esté dentro de una ventana de temperatura. Todos tienen la misma ventana y no me importa cuáles o cuántos están dentro del rango válido, solo necesito saber si todos están dentro de la (misma) ventana o no. Esta será una solución solo de hardware, por lo que la secuencia de software de lecturas de ADC está fuera de discusión.

Mi mejor solución actualmente es utilizar un conjunto de circuitos integrados de comparación e implementar un comparador de ventanas separado para cada termistor. Para optimizar la solución, puedo usar una serie de comparadores cuádruples, cada uno con una salida de drenaje abierto para poder conectarlos a todos. Aún así, en esencia es el mismo circuito. Los voltajes de referencia / disparo que puedo hacer una vez, amortiguar y luego suministrar a todos los comparadores.

Me siento estúpido por simplemente arrojar un montón de comparadores al problema. No estoy seguro de si no hay una mejor manera, principalmente estoy tratando de optimizar el espacio de la placa. ¿Hay alguna forma creativa que conozcas? Por ejemplo, seleccione los voltajes mínimo / máximo de todos los termistores y use un comparador de ventana única (EDITAR: dos comparadores de c), que en mi humilde opinión conduciría a una solución más grande y, por lo tanto, no es una buena respuesta, solo menciono esto como inspiración.

EDITAR: Sé que una solución basada en software sería la mejor. Es por eso que lo mencioné al principio y por adelantado para evitar que todos lo sugieran. La razón por la cual el problema se define de esta manera es porque se trata de un circuito de seguridad, y las especificaciones requieren que implemente una solución solo de hardware además de un monitor de software. Entonces, la solución basada en software ya está allí, "solo" necesito encontrar la mejor manera de implementar la basada en hardware.

Un comparador de ventana, un contador de 3 bits y un mux analógico 8: 1 para conectar un termistor al comparador.

Si todo lo que necesita saber es que todos están bien; eso son 3 fichas, trabajo hecho. (74HC163, 74HC4051, comparador, más algo así como un 555 para registrarlo).

Como dice Andy, el MUX (por ejemplo, 74HC4051) tiene una resistencia de ENCENDIDO bastante baja, por lo que cada termistor se conecta a una entrada analógica, y una resistencia solitaria en el otro lado proporciona un divisor de voltaje. Si todos los termistores están conectados a GND, la resistencia va a 5V.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Si necesita grabar / mostrar CUÁLES están fuera de especificación, comience a agregar circuitos como un decodificador de 3-8 líneas (un IC más, 74HC138) para controlar ocho LED; los culpables se turnarán para parpadear.

Si necesita más que eso, busque el MCU y el software.

Creo que la respuesta no SW de Brian es la mejor, pero aquí hay una solución puramente analógica. Use un circuito que inherentemente elija la entrada de voltaje más alta (de varias) y la ponga en la salida. Lo mismo ocurre con el circuito para el voltaje más bajo.

Considere el rectificador de precisión: -

Produce un voltaje de salida que sigue el voltaje de entrada en todo su rango positivo. Ahora considere lo que sucede cuando tiene dos entradas como esta: -

Cualquiera de los V1 y V2 más altos ganará la batalla para conducir la línea de salida. Paso y repita para 8 entradas, luego haga lo mismo con diodos conectados inversamente y tendrá una solución que genera dos voltajes de salida que representan los niveles más alto y más bajo de varias fuentes de voltaje diferentes.

No estoy al 100%, pero creo que puedes reutilizar los amplificadores operacionales para los voltajes más bajos. Tal vez estoy equivocado en esto?

Luego use comparadores en ambas líneas para determinar si uno de los ocho podría estar fuera de rango.

Sugerencias para mejorar las soluciones multiplexadas para su uso como circuito de seguridad: haga que una de las entradas del multiplexor se preajuste a una entrada que se conoce fuera de la ventana segura (o incluso dos entradas, una debajo de una arriba). Verifique que haya una respuesta de "ventana exterior" del comparador cuando se seleccionan las entradas relevantes en el multiplexor.

Mejor maneje el multiplexor con un contador (síncrono es el mejor) que tiene un poco más de resolución de la que necesita (y se registra dos veces más rápido): el bit de contador menos significativo genera una excelente señal de disparo para que pueda cargar el estado del comparador en un flipflop D activado por el borde después de que tuvo suficiente tiempo para asentarse, y esta señal de disparo también puede activarse de forma segura por lógica dependiendo del estado del contador a diferentes flipflops D (por ejemplo, uno para cada termistor, o uno para los termistores y uno para el self -probar canales que sugerí anteriormente).

Para estar aún más seguro, duplique todo el circuito. Si bien los termistores y las entradas asociadas siguen siendo teóricamente un solo punto de falla, el hecho de que esté utilizando un comparador de ventanas debería evitar que un corto o abierto completo en un termopar se lea mal como un falso OK (sesgo en consecuencia).

Aquí hay un IC comparador de 6 ventanas y aquí hay un IC comparador de cuatro ventanas .
No 8, por desgracia.

Puede satisfacer la necesidad con 4 comparadores de drenaje abiertos LM339 de cuatro años.
Estos se pueden tener en
QFN de 1.7 mm x 1.7 mm (3 mm x 3 mm incluyendo almohadillas),
o TSSOP de 6.4 x 5 mm

Hoja de datos aquí

También necesitaría voltajes de referencia de ventana superior e inferior (3 resistencias) y un pullup de salida única.

U2 + será max (entradas) - caída de diodo.

U1- será min (entradas) + caída de diodo.

R3,4,5 establece umbrales. Si es demasiado bajo en cualquier entrada, U1- cae por debajo del umbral en U1 +, U1out sube. Si es demasiado alto en cualquier entrada, U2 + se eleva por encima del umbral. U2out va alto.

No está seguro de lo que quiere realmente hacer cuando se produce alguna de estas condiciones, pero conducir un transistor / FET / SCR vienen a la mente.

Puede comprar circuitos integrados de comparación de ventanas para ahorrar espacio en la placa. Por ejemplo, TPS3700 , LTC1042 , LMV7231 (hex) o MAX969 (quad).

Principalmente estoy tratando de optimizar el espacio de la placa.

Me siento estúpido por simplemente arrojar un montón de comparadores al problema.

La solución obvia es usar un microcontrolador con al menos 8 entradas A / D. El resto es firmware.

Incluso un micro lento puede mantenerse al día con 8 termistores. Puede crear trivialmente un sistema que responda en menos de un milisegundo, por ejemplo. Eso debería ser mucho más rápido que el tiempo de respuesta de los termistores como para ser efectivamente instantáneo.

Usted dice que la secuencia de lecturas A / D está "fuera de discusión", pero no dio justificación para este requisito arbitrario. Un microcontrolador pequeño ocupará menos espacio en la placa que un grupo de comparadores. Dado que la optimización del espacio de la placa es principalmente lo que está buscando, esto es algo que debe explorar seriamente.