ТАЙМЕР Российский патент 1995 года по МПК H01H47/18 

Изобретение относится к электронным устройствам задания времени работы и может использоваться для преимущественно бесконтактного управления электроприводом бытовой техники, например стиральных машин.

Известны таймеры для стиральных машин, содержащие редукторы и концевые выключатели [1] . Недостатками известных устройств являются их сложность из-за большого количества подвижных деталей и значительный уровень радиоизлучения по причине отсутствия синхронизации моментов включения с сетью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровое реле времени, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик на триггерах, переключатели установки времени, многовходовые логические элементы, электронный ключ. Период следования тактовых импульсов задается элементами схемы, например 1 мин, а коэффициент деления счетчика выбирается соответствующими переключателями, соединяющими выходы триггеров при помощи логических элементов с электронным ключом [2]. В целом устройство содержит большое количество элементов (микросхем, переключателей). Для пуска таймера требуется отдельная кнопка. Аналогично нужна кнопка для принудительного выключения таймера. Применение переключателей с фиксацией усложняет конструкцию блока управления таймером, т.к. для большинства устройств необходима влагозащищенная конструкция блока управления, что особенно важно, например, для стиральных машин. Кроме того, даже при синхронизации тактового генератора частотой сети момент включения таймера от кнопки пуска произволен по отношению к моментам нулей сетевого напряжения, поэтому даже для устройств с бесконтактным включением нагрузки переменного тока уровень радиопомех будет высоким.

Целью изобретения является упрощение таймера.

Достигается это тем, что входы предустановки вычитающего счетчика соединены с выводами переключающих контактов кнопок выбора времени таймера и входами логического элемента ИЛИ, нормально замкнутые контакты этих кнопок заземлены, а нормально разомкнутые контакты соединены с источником питания, выход элемента ИЛИ соединен с входом логического элемента 2И непосредственно, через резистор - с базой транзистора типа n-p-n, имеющего заземленный вывод эмиттера, и через дифференцирующую цепочку - с входами записи счетчика и синхронизации триггера, причем вход D- триггера заземлен, вход S соединен с выходом логического элемента 2И, инвертирующий выход триггера соединен через резистор с коллектором транзистора и входом R делителя частоты, выход переноса которого в свою очередь соединен с входом синхронизации счетчика, а промежуточный выход делителя частоты соединен через дифференцирующую цепь с другим входом элемента 2И.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемое устройство отличается наличием новых функциональных элементов: логического элемента ИЛИ, дифференцирующих цепей и их связями с остальными элементами схемы.

Таким образом предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна".

Однако при их использовании в указанных с остальными элементами связях расширяются функциональные возможности узлов таймера, например, кнопки программирования времени таймера выполняют также функции пуска таймера или его принудительного выключения, что приводит к упрощению таймера. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Существенные отличия".

Упрощение таймера позволяет сократить количество элементов, в частности органов управления таймером. Применение нефиксируемых переключателей (квазисенсорное управление) упростит в свою очередь конструкцию для влагозащиты органов управления, что особенно важно, например, для стиральных машин. За счет синхронизации моментов бесконтактного включения нагрузки с частотой сети уровень радиопомех предлагаемого таймера минимален. Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечит достижение положительного эффекта - улучшение вышеотмеченных потребительских свойств.

На чертеже представлена схема устройства.

Сигнал частоты сети подается на вход делителя частоты 1. Выход делителя 1 соединен с входом синхронизации вычитающего счетчика 4. Входы предустановки счетчика 4 соединены с выводами переключающих контактов кнопок 6 выбора времени таймера. Нормально замкнутые контакты кнопок 6 заземлены, а нормально разомкнутые контакты кнопок 6 соединены с источником питания. Входы предустановки счетчика 4 соединены также со входами логического элемента ИЛИ 8. Выход элемента 8 соединен непосредственно с входами логического элемента И 9 через резистор 5 с базой транзистора 2 типа n-p-n и через дифференцирующую цепь 1 с входом записи счетчика 4, со входом синхронизации D-триггера 12. Вход D-тригера 12 заземлен, вход S соединен с выходом элемента 9, а вход R соединен через узел сброса 11 с выходом переноса счетчика 4. Неинвертирующий выход триггера 12 соединен с узлом включения нагрузки 13. Инвертирующий выход триггера 12 соединен через резистор 3 с входом R делителя частоты 1 и с коллектором транзистора 2. Эмиттер транзистора 2 заземлен. Промежуточный выход делителя 1 соединен через дифференцирующую цепь 7 с другим входом элемента 9.

Работает устройство следующим образом. Узел сброса обеспечивает установку триггера 12 в исходное состояние при подаче питания. Он может быть выполнен, например, на логическом элементе 2И-НЕ. Тогда один из входов 2И-НЕ шунтируют конденсатором и через резистор подключают к источнику питания. В момент подачи питания на входе R триггера 12 формируется импульс сброса триггера. Единичный потенциал инвертирующего выхода триггера 12 через резистор 3 устанавливает делитель частоты 1 в нулевое состояние и блокирует его работу. Транзистор 2 заперт.

При нажатии одной из кнопок 6 на соответствующий вход пpедустановки счетчика 4 подается единичный уровень. Одновременно единичный уровень появляется и на выходе элемента ИЛИ 8, транзистор 2 снимает блокирующий потенциал с входа R делителя частоты 1, разрешая ему работу в счетном режиме.

Через дифференцирующую цепь 10 выходной сигнал элемента 8 создаст кратковременный импульс, который обеспечит запись информации о нажатой кнопке 6 в счетчик 4. Состояние триггера 12 не изменится, т.к. вход D триггера заземлен и подача сигнала на вход синхронизации только подтвердит его исходное первоначальное состояние. Работа узла включения нагрузки 13 блокируется нулевым потенциалом неинвертирующего выхода триггера 12.

Если удерживать кнопку 6 нажатой, то через некоторое время, обусловленное появлением сигнала на промежуточном выходе делителя 1, через дифференцирующую цепь 7 и элемент 9 будет подан сигнал на вход S триггера 12. Он перейдет во второе устойчивое состояние. При этом его выходным сигналом будет разрешена работа узла включения нагрузки 13 и делителя частоты 1. Отпускание кнопки 6 не изменит состояния триггера 12. Транзистор перейдет в запертое состояние, но на входе R делителя 1 и так будет нулевой потенциал инвертирующего выхода триггера 12. Каждый импульс переноса делителя частоты 1 будет уменьшать записанное в счетчик число на единицу до достижения нуля. В этот момент выходной сигнал счетчика 4 через узел сброса 11 вернет триггер 12 в исходное состояние, работа узла включения нагрузки 13 заблокируется. Если во время работы таймера нажать одну из кнопок 6, то единичный выходной сигнал элемента 8 через дифференцирующую цепь 10 будет подан на вход синхронизации триггера 12 и триггер вернется в исходное состояние, т. к. вход D заземлен.

Таким образом, кратковременное нажатие кнопки 6 приводит к выключению таймера и отключению узла 13, а удерживание кнопки 6 в нажатом состоянии в течение некоторого времени, определяемого делителем 1, приводит к программированию таймера и включению узла нагрузки 13.

Длительность нажатия кнопки 6 после включения узла 13 не влияет на работу устройства. Исключено и влияние дребезга контактов 6, т.к. достоверная информация будет записана в счетчик 4 по последнему замкнутому состоянию кнопки при нажатии, а дифференцирующая цепь 10 исключит сбои от дребезга при размыкании кнопки 6 после включения узла 13.

Таким образом, поставленная цель достигается: таймер упрощен, сокращено количество элементов коммутации режимов таймера, микросхем.

Особенностью работы схемы является привязка момента включения узла нагрузки 13 к частоте сети. Наиболее целесообразно использовать таймер для устройств с бесконтактным управлением нагрузкой переменного тока, где включение узла 13, например симисторов, для уменьшения уровня радиоизлучения необходимо производить в моменты нуля сетевого напряжения, поэтому такие устройства и выбраны в заявке, как преимущественная область применения таймера.

Внедрение изобретения позволит создать простые таймерные устройства, например для стиральных машин, с низким уровнем радиопомех. За счет расширения функциональных возможностей кнопок программирования времени сокращается их количество, отпадает необходимость в отдельных кнопках для включения и выключения таймера.

Использование: преимущественно в устройствах с бесконтактным управлением нагрузкой переменного тока. Сущность изобретения: таймер содержит узел включения нагрузки, соединенный с выходом триггера, делитель частоты питающей сети, счетчик, выход переноса которого соединен с входом триггера через узел сброса. Входы предустановки вычитающего счетчика соединены с кнопками выбора времени таймера и входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен непосредственно с входом логического элемента 2И, через резистор - с базой транзистора n-p-n-типа, имеющего заземленный вывод эмиттера, и через дифференцирующую цепочку с входами записи счетчика и синхронизации триггера, причем D-вход триггера заземлен, S-вход соединен с выходом логического элемента 2И, инвертирующий выход триггера соединен через резистор с коллектором транзистора и входом R делителя частоты, выход переноса которого в свою очередь соединен с входом синхронизации счетчика, а промежуточный выход делителя частоты соединен через дифференцирующую цепь с другим входом элемента 2И, что позволяет упростить таймер за счет сокращения органов управления. 1 ил.

ТАЙМЕР, содержащий узел включения нагрузки, соединенный с выходом триггера, делитель частоты, счетчик, выход переноса которого соединен с R-входом триггера через узел сброса, отличающийся тем, что, с целью упрощения, входы предустановки вычитающего счетчика соединены с выводами переключающих контактов соответствующих кнопок выбора времени таймера и соответствующими входами логического элемента ИЛИ, нормально замкнутые контакты кнопок заземлены, а нормально разомкнутые контакты соединены с шиной источника питания, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом логического элемента 2И непосредственно, через резистор - с базой транзистора n-p-n-типа, эмиттер которого заземлен, и через дифференцирующую цепочку с входами записи счетчика и синхронизации триггера, причем D-вход триггера заземлен, S-вход соединен с выходом элемента 2И, инвертирующий выход триггера соединен через резистор с коллектором транзистора и R-входом делителя частоты, выход переноса которого соединен с входом синхронизации счетчика, а промежуточный выход делителя частоты соединен через дифференцирующую цепь с вторым входом элемента 2И.