Прежде чем взяться за проработку решения достаточно плотно изучил этот вопрос. Вначале мысли были именно такими как см.выше в обсуждениях. Задача не простая, простое решение, типа компаратор + АЦП не приведут к решению с заданной точностью, и главное с заданной скоростью.
Если есть мысли по существу вопроса прошу помочь.