Сағат түрлері және таймерлер

Кіріспе

Сағат түрі
сағат түрі

Таймер немесе кері санау таймері – белгілі бір уақыт мерзімінен басталып, 00:00-ге жеткенде тоқтайтын сағаттың бір түрі. Ең қарапайым таймер – құм сағаты. Көбінесе таймер аяқталғанда дабыл береді. Таймер аппараттық немесе бағдарламалық жасақтама арқылы іске асырылуы мүмкін. Хронометрлер кері бағытта емес, 00:00-ден бастап уақытты жоғары қарай санап, белгілі бір сәттен бері өткен уақытты өлшейді. Уақыттық қосқыштар – электрлік қосқышты басқаратын таймерлер.

Механикалық

Механикалық таймерлер уақытты өлшеу үшін сағат механизмін пайдаланады. Қолмен бапталатын таймерлер әдетте қажетті уақыт аралығына дискіні бұра отырып орнатылады, дискіні бұрау механизмді іске қосу үшін серпімді пружинада энергия жинақтайды. Олар механикалық сағатқа ұқсас жұмыс істейді, серпімді пружинадағы энергия тепе-теңдік дөңгелегін алға-артқа айналдырады. Дөңгелектің әрбір қозғалысы тісті дөңгелектерді белгілі бір мөлшерде жылжытады, нәтижесінде дискі нөлге жеткенше тұрақты түрде кері жылжиды, содан кейін рычаг қоңырауға соғып, сигнал береді. Механикалық ас үй таймері 1926 жылы ойлап табылды. Ең қарапайым және ең көне механикалық таймер – құм сағаты, ол сондай-ақ «сағат әйнегі» деп те аталады, онда белгілі бір мөлшердегі құм тар саңылау арқылы бір бөлімнен екінші бөлімге ағып, уақыт аралығын өлшейді.

Электромеханикалық

Қысқа мерзімді биметалл электрмеханикалық таймерлер термиялық механизмді қолданады, металл саусағы әртүрлі жылу кеңею жылдамдығы бар екі металлдан жасалған, бір-біріне қосылған, болат пен қола жиі қолданылады. Осы саусақ арқылы өтетін электр тогы металдарды қыздырады, бір жағы екіншісіне қарағанда аз кеңейеді, ал саусақтың ұшындағы электрлік контакт электрлік қосқыштың контактысынан алыстап немесе жақындап қозғалады. Бұл типтің ең көп тараған қолданысы автомобильдердегі және кейде Рождество шамдарындағы бұрылыс сигналдарын жыпылықтататын "жыпылықтағыш" құрылғыларында кездеседі. Бұл электрондық емес мультивибратор. Электромеханикалық камералық таймерде кішкентай синхронды АЖ (айнымалы ток) моторы бар, ол камераны коммутаторлардың қатарына қарсы айналдырады. АЖ моторы электр энергиясын өндіруші компаниялар мұқият реттейтін айнымалы ток арқылы дәл жылдамдықпен айналады. Диірмендер қалаған жылдамдықпен біліктерді қозғап, камераны бұрады. Бұл таймердің ең көп қолданылатын түрі - кір жуғыш машиналар, кептіргіштер және ыдыс жуғыш машиналар. Бұл типтегі таймерде жиі жүйе мен камера арасында сүргіш тұтқасы болады, сондықтан камераны уақытты қайта орнату үшін бұрауға болады. Электромеханикалық таймерлер осы қолданбаларда сақталады, өйткені механикалық қосқыштардың контактілері қуатты жарықтарды, моторларды және жылытқыштарды басқаруға қажетті жартылай өткізгіш құрылғыларға қарағанда арзан болуы мүмкін. Бұрын бұл электромеханикалық таймерлер электр релелерімен біріктіріліп, электромеханикалық басқарушылар жасалатын. Электромеханикалық таймерлер 1950-1960 жылдары әуе-ғарыш және қару-жарақ жүйелерінде кеңінен қолданылғандықтан дамудың жоғары деңгейіне жетті. Бағдарламаланатын электромеханикалық таймерлер ракеталар мен баллистикалық зымырандардың бастапқы кезеңіндегі іске қосу тізбегін бақылайтын. Электронды техниканың жетілуі және бағаның төмендеуі электронды таймерлердің тиімділігін арттырды. Электрондық таймерлер – бұл механикалық таймерлерге қарағанда жоғары дәлдікке қол жеткізе алатын арнайы электроникасы бар кварцты сағаттар. Оларда цифрлық электроника бар, бірақ аналогты немесе цифрлық дисплейі болуы мүмкін. Интегралды схемалар цифрлық логиканы соншалықты арзан етті, электронды таймер қазір көптеген механикалық және электромеханикалық таймерлерге қарағанда арзан. Жеке таймерлер қарапайым бір чиптік компьютерлік жүйе ретінде іске асырылады, ол сағатқа ұқсас және әдетте бірдей, жаппай өндірілетін технологияны пайдаланады. Қазіргі кезде көптеген таймерлер бағдарламалық жасақтамамен іске асырылады. Қазіргі заманғы басқарушылар электромеханикалық бөлшектерге толы қораптың орнына бағдарламаланатын логикалық басқарушыны (БЛБ) қолданады. Логика әдетте релелер сияқты жобаланады, сатылық логика деп аталатын арнайы компьютерлік тілді пайдалана отырып. БЛБ-да таймерлер әдетте басқарушыға орнатылған бағдарламалық жасақтама арқылы модельдеу жасалады. Әрбір таймер бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы сақталатын кестедегі жазба ғана. Компьютерлік жүйелерде әдетте кем дегенде бір аппараттық таймер болады. Бұл, әдетте, тұрақты жиілікпен өсетін немесе кемитін, көбінесе конфигурацияланатын және нөлге жеткенде процессорды үзуге болатын цифрлық есептегіштер. Басқа нұсқада жүйе өмірінің соңына дейін оның ағып кету шегіне жетпейтін жеткілікті үлкен сөз өлшемі бар есептегіш қолданылады. Күрделі таймерлерде таймердің мәнін бағдарламалық қамтамасыз етудің белгіленген нақты мәнімен салыстыру үшін салыстыру логикасы болуы мүмкін, бұл таймердің мәні алдын ала белгіленген мәнге сәйкес келгенде кейбір әрекетті орындайды. Бұл, мысалы, оқиғаларды өлшеу немесе импульс ені модульденген толқын формаларын жасау үшін моторлардың жылдамдығын басқару үшін пайдаланылуы мүмкін (D класындағы цифрлық электрондық күшейткішті пайдалану). Компьютерлік жүйелерде аппараттық таймерлерді арнайы пайдаланудың бірі – бақылаушы таймерлер, олар бағдарламалық қамтамасыз ету сәтсіздікке ұшыраса, жүйенің аппараттық қалпына келтіруін орындауға арналған.

Short period bimetallic electromechanical timers use a thermal mechanism, with a metal finger made of strips of two metals with different rates of thermal expansion sandwiched together, steel and bronze are common. An electric current flowing through this finger causes heating of the metals, one side expands less than the other, and an electrical contact on the end of the finger moves away from or towards an electrical switch contact. The most common use of this type is in the "flasher" units that flash turn signals in automobiles, and sometimes in Christmas lights. This is a non electronic type of multivibrator. An electromechanical cam timer uses a small synchronous AC motor turning a cam against a comb of switch contacts. The AC motor is turned at an accurate rate by the alternating current, which power companies carefully regulate. Gears drive a shaft at the desired rate, and turn the cam. The most common application of this timer now is in washers, driers and dishwashers. This type of timer often has a friction clutch between the gear train and the cam, so that the cam can be turned to reset the time. Electromechanical timers survive in these applications because mechanical switch contacts may still be less expensive than the semiconductor devices needed to control powerful lights, motors and heaters. In the past, these electromechanical timers were often combined with electrical relays to create electro mechanical controllers. Electromechanical timers reached a high state of development in the 1950s and 1960s because of their extensive use in aerospace and weapons systems. Programmable electromechanical timers controlled launch sequence events in early rockets and ballistic missiles. As digital electronics has progressed and dropped in price, electronic timers have become more advantageous. Electronic timers are essentially quartz clocks with special electronics, which can achieve higher precision than mechanical timers. They have digital electronics, but may have an analog or digital display. Integrated circuits have made digital logic so inexpensive that an electronic timer is now less expensive than many mechanical and electromechanical timers. Individual timers are implemented as a simple single chip computer system, similar to a watch and usually utilizing the same, mass produced technology. Nowadays, many timers are implemented in software. Modern controllers use a programmable logic controller (PLC) instead of a box full of electromechanical parts. The logic is usually designed as if it were relays, utilizing a special computer language called ladder logic. In PLCs, timers are usually simulated by the software built into the controller. Each timer is just an entry in a table maintained by the software. Computer systems typically have at least one hardware timer. These are typically digital counters that either increment or decrement at a fixed frequency, which is often configurable, and which interrupt the processor when reaching zero. An alternative design uses a counter with a sufficiently large word size that it will not reach its overflow limit before the end of life of the system. More sophisticated timers may have comparison logic to compare the timer value against a specific value set by software, which triggers some action when the timer value matches the preset value. This might be used, for example, to measure events or generate pulse width modulated waveforms to control the speed of motors (using a class D digital electronic amplifier). One specialist use of hardware timers in computer systems is as watchdog timers, which are designed to perform a hardware reset of the system if the software fails.

Бағдарламалық жасақтама

Бұл таймерлер құрылғылар немесе құрылғылардың бөліктері емес, олар тек бағдарламалық қамтамасыз ету түрінде ғана бар. Олар бағдарламалық қамтамасыз етуді іске қосатын аппараттық құрылғыға орнатылған сағат генераторының қатесіздігіне тәуелді.

Қолданбалар

Ұялы телефондардың таралуы артып келе жатқандықтан, көптеген таймерлік қосымшалар жасалды, олар ескі механикалық таймерлерді еліктейді, бірақ сонымен қатар жоғары деңгейдегі функцияларға ие. Бұл қосымшаларды пайдалану да ыңғайлы, себебі олар бірден қолжетімді, жеке құрылғыларды сатып алу немесе алып жүрудің қажеті жоқ. Таймерлер телефондарда, смарт-сағаттарда немесе планшеттердегі бағдарламалық қосымшалар түрінде болуы мүмкін. Кейбір қосымшалар кері санау таймерлері, хронометрлер және т.б. болып табылады. Бұл таймерлік қосымшаларды жұмыс немесе жаттығу уақытын қадағалау, балаларды тапсырмаларды орындауға ынталандыру, Boggle сияқты үстел ойындарындағы құм сағаты таймерін ауыстыру немесе тамақ пісіру кезінде уақытты бақылау үшін қолдануға болады. Қосымшалар құм сағаттарынан немесе механикалық таймерлерден артықшылықтары болуы мүмкін. Құм сағаттары дәлдігімен және айқындығымен шектеледі, сондай-ақ тұрып қалуы мүмкін. Механикалық таймерлерде қосымшалар қолдайтын, мысалы, жеке қажеттіліктерге сәйкес дыбыс деңгейін реттеу мүмкіндігі жоқ. Көптеген қосымшалар таңдаулы дабыл дыбыстарын ұсынады. Кейбір таймерлік қосымшалар балаларға уақыт ұғымын қалыптастыруға, тапсырмаларды уақтылы орындауға және оларды ынталандыруға көмектеседі. Бұл қосымшалар әсіресе АДҚҚ, Даун синдромы сияқты мүмкіндігі шектеулі балалар үшін пайдалы, бірақ олардан барлығы да пайда көре алады.