Simplificando muchos comparadores de ventanas

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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 cuál o cuántos están dentro del rango válido, solo necesito saber si todos están dentro de la (misma) ventana o no. Esta es una solución solo para hardware, por lo que la secuenciación de software de lecturas ADC está fuera de discusión.

Mi mejor solución actualmente es utilizar un grupo de IC de comparación e implementar un comparador de ventana por separado para cada termistor. Para optimizar la solución, puedo usar varios 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, almacenan en búfer y luego los suministran a todos los comparadores.

Me siento estúpido simplemente por lanzar un montón de comparadores al problema. No estoy seguro de que no haya una mejor manera, principalmente estoy tratando de optimizar el espacio de la placa. ¿Hay alguna forma creativa que sabes? Por ejemplo, seleccione los voltajes mínimos y máximos de todos los termistores y use un comparador de una sola ventana (EDIT: dos comparadores de c), lo que en mi humilde opinión conduciría a una solución más amplia 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 desde el principio y por adelantado para evitar que todos lo sugirieran. La razón por la que 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 a un monitor de software. Así que la solución basada en software ya está ahí, "solo" necesito encontrar la mejor manera de implementar la basada en hardware.

    
pregunta ultimA

7 respuestas

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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 necesitas saber es que todos están bien; Eso es 3 fichas, trabajo hecho. (74HC163, 74HC4051, comparador, más algo 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 aislada en el otro lado proporciona un divisor de voltaje. Si todos los termistores están conectados a GND, la resistencia pasa a 5V.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Si necesita grabar / visualizar CUALES 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, vaya para el MCU y el software.

    
respondido por el Brian Drummond
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Creo que la respuesta no de SW de Brian es la mejor, pero aquí hay una solución puramente analógica. Use un circuito que elija de forma inherente la entrada de voltaje más alto (de varias) y la ponga en la salida. Igual al circuito para el voltaje más bajo.

Considere el rectificador de precisión: -

Produceunatensióndesalidaquesiguealatensióndeentradaentodosurangopositivo.Ahoraconsideraquésucedecuandotienesdosentradascomoesta:-

Cualquiera de V1 y V2 es más alto ganará la batalla para impulsar la línea de salida. Paso a paso y repita para 8 entradas, luego haga lo mismo con los diodos conectados en reversa y tendrá una solución que genera dos voltajes de salida que representan los niveles más altos y más bajos 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 me equivoque en esto?

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

    
respondido por el Andy aka
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Sugerencias para mejorar las soluciones multiplexadas para su uso como circuito de seguridad: haga que una de las entradas del multiplexor esté preestablecida en una entrada que se conozca fuera de la ventana de seguridad (o incluso dos entradas, una debajo de la anterior). Compruebe que haya una respuesta de "ventana externa" del comparador cuando se seleccionan las entradas relevantes en el multiplexor.

Mejor unidad el multiplexor con un contador (sincrónico es el mejor) que tiene un poco más de resolución de la que necesita (y su velocidad de reloj es dos veces más rápida): el bit de contador menos significativo produce una gran señal de disparo para que pueda cargar el estado de el comparador en un flip-flop D desencadenado por el borde después de haber tenido suficiente tiempo para asentarse, y esta señal de disparo también puede ser activada de forma segura por lógica dependiendo del estado del contador a diferentes flip-flops D (por ejemplo, uno para cada termistor, o uno para los termistores y uno para los canales de autoprueba que sugerí anteriormente).

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

    
respondido por el rackandboneman
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Aquí hay un 6 x comparador de ventanas IC y aquí hay un Quad window comparator IC .
No hay 8, por desgracia.

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

Hoja de datos aquí

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

    
respondido por el Russell McMahon
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U2 + será máximo (entradas) - caída de diodo.

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

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

No estoy seguro de lo que realmente quieres hacer cuando ocurra cualquiera de las dos condiciones, pero recuerda un transistor / FET / SCR.

    
respondido por el Magoo
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Puede comprar IC de comparador de ventana para ahorrar espacio en la placa. Por ejemplo, TPS3700 , LTC1042 , LMV7231 (hexadecimal ), o MAX969 (quad).

    
respondido por el τεκ
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La mayoría de las veces intento optimizar el espacio de la placa.
Me siento estúpido simplemente por lanzar 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 de forma trivial 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 para que sea efectivamente instantáneo.

Usted dice que la secuenciación de lecturas A / D está "fuera de discusión", pero no dio ninguna justificación para este requisito arbitrario. Un pequeño microcontrolador tomará menos espacio en el tablero que un montón de comparadores. Dado que optimizar el espacio de la pizarra es principalmente lo que está buscando, esto es algo que necesita explorar seriamente.

    
respondido por el Olin Lathrop

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