Кулачковый таймер или барабанный секвенсор — это электромеханическая система для автоматического управления последовательностью событий . Она напоминает музыкальную шкатулку с подвижными штифтами, управляющими электрическими переключателями вместо музыкальных нот.
Электродвигатель приводит в движение вал, на котором расположен ряд кулачков или барабан, усеянный штифтами вдоль его поверхности. С каждым кулачком связан один или несколько переключателей . Двигатель вращается с фиксированной скоростью, а кулачковый вал приводится в движение через редуктор с удобной низкой скоростью. Углубления или выступы на кулачках управляют переключателями в разное время. Путем расположения кулачков и переключателей можно создавать сложные последовательности открытия и закрытия переключателей. Затем переключатели управляют различными элементами управляемой системы, например, двигателями, клапанами и т. д.
Программист может изменить или переставить (перепрограммировать) положения колков или кулачков. Подобно тому, как колки в цилиндре музыкальной шкатулки активируют ноты, в барабанном секвенсоре , когда барабан секвенсора вращается, колки пробегают по переключателям, активируя машинные процессы. Размещение колков по длине цилиндра определяет, какой переключатель по длине барабана он активирует. То, где колышек лежит вдоль круговой окружности барабана, определяет, в какой момент вращения барабана колышек активирует переключатель. Управляя временем и последовательностью переключателей, барабан выполняет повторяющиеся операции переключения.
Большинство кулачковых таймеров используют миниатюрный синхронный двигатель от сети для вращения механизма с точной постоянной скоростью. Иногда встречаются более сложные таймеры с двумя двигателями.
Барабанный секвенсор — это перепрограммируемое электромеханическое устройство синхронизации, используемое для активации электрических переключателей в повторяющихся последовательностях. В первую очередь эти секвенсоры использовались в промышленных приложениях для обеспечения автоматизированных производственных процессов.
Кулачковые таймеры и барабанные секвенсоры в основном использовались с промышленными машинами для управления повторяющимися операциями последовательности. Кулачковые толкатели часто управляли гидравлическими клапанами. Кулачковые таймеры в промышленности были заменены с появлением программируемых логических контроллеров (ПЛК), которые предлагают улучшенную гибкость и более сложные функции логики управления. В потребительских товарах, таких как стиральные машины, они были заменены на ASIC или микроконтроллеры .
Наиболее распространенное применение кулачковых таймеров — в автоматических стиральных машинах , где они используются для управления последовательностью стирки в соответствии с предварительно запрограммированным шаблоном. Они постепенно вытесняются микропроцессорными системами, которые обладают большей универсальностью и, таким образом, могут легче реагировать на различные обратные связи.
Другим примером является использование в электромеханических автоматах для игры в пинбол , где кулачковый таймер также известен как «мотор счета».
Самый простой тип кулачкового таймера вращается непрерывно, что не подходит, когда необходимо ожидать событий, происходящих в разное время.
При использовании таймеров кулачков для стиральных машин необходимо ждать разное количество времени (например, ожидание нагрева воды в баке до заданной температуры). Для этого кулачковый двигатель подчиняется управлению одного из своих переключателей . Последовательность таймера выключает кулачковый двигатель, и двигатель снова запускается по сигналу термостата, когда достигается требуемая температура.
Обычно термостаты стиральных машин имеют меньше фиксированных точек определения температуры, чем количество используемых температур стирки. Для промежуточных температур кулачковый механизм использует метод остановки и ожидания для нагрева до ближайшей температуры ниже желаемой, а затем использует только фиксированное время нагревательного элемента для повышения температуры воды до желаемой.
Некоторые кулачковые таймеры также имеют режим быстрой перемотки, в котором подача питания на точку на контроллере вызывает быстрое продвижение механизма. Это часто можно увидеть на контроллерах стиральных машин. Быстрое продвижение может быть достигнуто путем перемещения зубчатой передачи , которое может быть запущено различными способами.
Используя обратную связь и внешнюю задержку времени и другие сенсорные схемы, можно построить электромеханическую машину состояний с использованием кулачкового таймера. Они распространены в стиральных машинах , где кулачковый таймер работает по фазам, но также останавливается и ждет внешних сигналов, таких как датчик уровня заполнения или датчик температуры нагрева воды .
Хотя они все еще довольно популярны, кулачковые таймеры являются механическими и, следовательно, подвержены износу и проблемам с надежностью. Их показатели надежности остаются хорошими, но всегда есть некоторая частота отказов с механическими контактами переключателей.
Электронные контроллеры в большинстве случаев заменили кулачковые таймеры, в первую очередь для снижения затрат, а также для максимального расширения функциональных возможностей продукта.
Таймеры кулачков не обладают большей степенью гибкости, которую обеспечивают контроллеры на базе ЦП. Помимо предложения большего количества вариантов программ стирки, контроллер стиральной машины на базе ЦП может реагировать на неисправности, автоматически инициировать циклы тестирования, снижая производственные затраты и выдавать коды неисправностей на месте, что снова снижает затраты на ремонт и обеспечивает обратную связь по реальным показателям и причинам отказов. Все это снижает производственные и деловые затраты.