Đơn giản hóa nhiều bộ so sánh cửa sổ

Tôi có 8 nhiệt điện trở và tôi phải đảm bảo rằng mỗi cái đều nằm trong cửa sổ nhiệt độ. Tất cả chúng đều có cùng một cửa sổ và tôi không quan tâm cái nào hoặc bao nhiêu trong phạm vi hợp lệ, tôi chỉ cần biết liệu tất cả chúng có ở trong cửa sổ (giống nhau) hay không. Đây là một giải pháp chỉ dành cho phần cứng, do đó, trình tự phần mềm đọc ADC là không cần thiết.

Giải pháp tốt nhất của tôi hiện tại là sử dụng một loạt các IC so sánh và thực hiện một bộ so sánh cửa sổ riêng cho mỗi nhiệt điện trở. Để tối ưu hóa giải pháp, tôi có thể sử dụng một số bộ so sánh quad, mỗi bộ so sánh có đầu ra mở để tôi có thể kết nối tất cả chúng. Tuy nhiên, về bản chất nó là cùng một mạch. Các điện áp tham chiếu / kích hoạt tôi có thể thực hiện một lần, đệm, sau đó cung cấp cho tất cả các bộ so sánh.

Tôi cảm thấy ngu ngốc khi chỉ đơn giản là ném một loạt các so sánh vào vấn đề. Tôi không chắc có cách nào tốt hơn không, tôi chủ yếu cố gắng tối ưu hóa không gian bảng. Có một số cách sáng tạo mà bạn biết? Ví dụ: chọn điện áp cực tiểu / cực đại của tất cả các nhiệt điện trở và sử dụng một bộ so sánh cửa sổ duy nhất (EDIT: hai bộ so sánh ofc), mà IMHO sẽ dẫn đến một giải pháp lớn hơn và do đó không phải là một câu trả lời hay, tôi chỉ đề cập đến điều này để lấy cảm hứng.

EDIT: Tôi biết rằng một giải pháp dựa trên phần mềm sẽ là tốt nhất. Đó là lý do tại sao tôi đã đề cập đến nó ngay từ đầu và trả trước để ngăn chặn mọi người đề xuất nó. Lý do vấn đề được xác định theo cách này là vì đây là mạch an toàn và thông số kỹ thuật yêu cầu tôi thực hiện giải pháp chỉ dành cho phần cứng bên cạnh màn hình phần mềm. Vì vậy, giải pháp dựa trên phần mềm đã có sẵn, tôi "chỉ" cần tìm cách tốt nhất để thực hiện giải pháp dựa trên phần cứng.

Bộ so sánh một cửa sổ, bộ đếm 3 bit và mux tương tự 8: 1 để kết nối một nhiệt điện trở với bộ so sánh.

Nếu tất cả những gì bạn cần biết là tất cả đều ổn; Đó là 3 chip, công việc đã hoàn thành. (74HC163, 74HC4051, bộ so sánh, cộng với một cái gì đó giống như một chiếc đồng hồ 555 để xem nó).

Như Andy nói, MUX (ví dụ 74HC4051) có điện trở ON khá thấp, vì vậy mỗi nhiệt điện trở kết nối với một đầu vào tương tự và một điện trở đơn độc ở phía bên kia cung cấp một bộ chia điện áp. Nếu tất cả các nhiệt điện trở được kết nối với GND, điện trở sẽ đi đến 5V.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Nếu bạn cần ghi / hiển thị MỌI cái nào không có thông số kỹ thuật, bạn bắt đầu thêm các mạch điện như bộ giải mã dòng 3-8 (thêm một IC, 74HC138) để lái tám đèn LED; các bên có tội sẽ thay phiên nhau chớp mắt.

Nếu bạn cần nhiều hơn thế, hãy tìm MCU và phần mềm.

Tôi nghĩ rằng câu trả lời không SW của Brian là tốt nhất nhưng đây là một giải pháp hoàn toàn tương tự. Sử dụng một mạch vốn đã chọn đầu vào điện áp cao nhất (từ một số) và đặt nó vào đầu ra. Ditto mạch cho điện áp thấp nhất.

Xem xét bộ chỉnh lưu chính xác: -

Nó tạo ra một điện áp đầu ra theo điện áp đầu vào trong toàn dải dương của nó. Bây giờ hãy xem xét những gì xảy ra khi bạn có hai đầu vào như thế này: -

Bất cứ ai trong số V1 và V2 là cao nhất sẽ giành chiến thắng trong cuộc chiến để điều khiển dòng đầu ra. Bước và lặp lại cho 8 đầu vào sau đó thực hiện tương tự với các điốt được kết nối ngược và bạn có một giải pháp tạo ra hai điện áp đầu ra đại diện cho các mức cao nhất và thấp nhất từ ​​một số nguồn điện áp khác nhau.

Tôi không 100% nhưng tôi nghĩ bạn có thể tái sử dụng op-amps cho điện áp thấp nhất. Có lẽ tôi sai về điều này?

Sau đó sử dụng các bộ so sánh trên cả hai dòng để xác định xem một trong tám dòng có thể nằm ngoài phạm vi không.

Gợi ý cải thiện các giải pháp ghép kênh để sử dụng làm mạch an toàn: Có một trong các đầu vào của bộ ghép kênh đặt trước một đầu vào được biết bên ngoài cửa sổ an toàn (hoặc thậm chí hai đầu vào, một bên dưới một ở trên). Kiểm tra xem có phản hồi "cửa sổ bên ngoài" từ bộ so sánh không khi các đầu vào có liên quan được chọn trên bộ ghép kênh.

Ổ đĩa tốt nhất cho bộ ghép kênh với bộ đếm (đồng bộ là tốt nhất) có độ phân giải cao hơn một chút so với mức bạn cần (và được xung nhịp nhanh gấp đôi): Bit bộ đếm ít quan trọng nhất tạo ra tín hiệu kích hoạt tuyệt vời để bạn có thể tải trạng thái của bộ so sánh vào một cạnh đã kích hoạt flipflop D sau khi nó có nhiều thời gian để giải quyết - và tín hiệu kích hoạt này cũng có thể được kiểm soát một cách an toàn bằng logic tùy thuộc vào trạng thái bộ đếm với các flipflop D khác nhau (ví dụ một cho mỗi thermistor, hoặc một cho nhiệt điện trở và một cho bản thân -test kênh tôi đề nghị ở trên).

Để an toàn hơn nữa, nhân đôi toàn bộ mạch. Mặc dù các nhiệt điện trở và các đầu vào liên quan về mặt lý thuyết vẫn chỉ là một điểm thất bại, nhưng thực tế bạn đang sử dụng một bộ so sánh cửa sổ sẽ ngăn không cho hoàn toàn ngắn hoặc mở trên một cặp nhiệt điện bị hiểu nhầm là sai OK (sai lệch tương ứng).

Đây là IC so sánh cửa sổ 6 x và đây là IC so sánh cửa sổ Quad .
Số 8, than ôi.

Bạn có thể đáp ứng nhu cầu với bộ so sánh cống mở 4 x ye olde LM339.
Chúng có thể có trong
1.7mm x 1.7mm (3 mm x 3 mm bao gồm cả miếng đệm) QFN
hoặc 6,4 x 5 mm TSSOP

Bảng dữ liệu ở đây

Bạn cũng cần điện áp tham chiếu cửa sổ trên và dưới (3 điện trở) và một pullup đầu ra duy nhất.

U2 + sẽ là max (đầu vào) - Diode thả.

U1- sẽ là min (đầu vào) + thả diode.

R3,4,5 đặt ngưỡng. Nếu quá thấp trên bất kỳ đầu vào nào, U1- giảm xuống dưới ngưỡng trên U1 +, U1out tăng cao. Nếu quá cao trên bất kỳ đầu vào nào, U2 + tăng trên ngưỡng. U2out lên cao.

Không chắc chắn những gì bạn muốn thực sự làm khi một trong hai điều kiện xảy ra, nhưng điều khiển một bóng bán dẫn / FET / SCR xuất hiện trong tâm trí.

Bạn có thể mua IC so sánh cửa sổ để tiết kiệm không gian bảng. Ví dụ: TPS3700 , LTC1042 , LMV7231 (hex) hoặc MAX969 (quad).

Tôi chủ yếu đang cố gắng tối ưu hóa không gian bảng.

Tôi cảm thấy ngu ngốc khi chỉ đơn giản là ném một loạt các so sánh vào vấn đề.

Giải pháp rõ ràng là sử dụng một vi điều khiển có ít nhất 8 đầu vào A / D. Phần còn lại là phần sụn.

Ngay cả một micro chậm có thể theo kịp với 8 thermistors. Ví dụ, bạn có thể tạo một hệ thống phản hồi dưới một phần nghìn giây. Điều đó sẽ nhanh hơn rất nhiều so với thời gian đáp ứng của các thermistors để có hiệu quả tức thời.

Bạn nói rằng việc đọc A / D sắp xếp thứ tự là "ngoài câu hỏi", nhưng không đưa ra lời biện minh nào cho yêu cầu tùy tiện này. Một vi điều khiển nhỏ sẽ chiếm ít không gian bảng hơn một loạt các bộ so sánh. Vì tối ưu hóa không gian bảng chủ yếu là những gì bạn đang hướng tới, đây là điều bạn cần khám phá nghiêm túc.