Таймер или таймер обратного отсчета — это тип часов , которые запускаются с определенного промежутка времени и останавливаются по достижении 00:00. Примером простого таймера являются песочные часы . Обычно таймер запускает сигнал тревоги по окончании. Таймер может быть реализован с помощью аппаратного или программного обеспечения . Секундомеры работают в обратном направлении, начиная с 00:00, измеряя прошедшее время с заданного момента времени. Реле времени — это таймеры, которые управляют электрическим выключателем .
Механические таймеры используют часовой механизм для измерения времени. [1] Ручные таймеры обычно устанавливаются поворотом циферблата на желаемый временной интервал, поворот циферблата сохраняет энергию в главной пружине для работы механизма. Они функционируют аналогично механическому будильнику , энергия в главной пружине заставляет балансир вращаться вперед и назад. Каждое колебание колеса освобождает зубчатую передачу, чтобы двигаться вперед на небольшую фиксированную величину, заставляя циферблат неуклонно двигаться назад, пока не достигнет нуля, когда рычаг ударяет в колокол. Механический кухонный таймер был изобретен в 1926 году.
Самым простым и старейшим типом механического таймера являются песочные часы, также известные как «часовые часы», в которых фиксированное количество песка пересыпается через узкое отверстие из одной камеры в другую для измерения промежутка времени.
Короткопериодные биметаллические электромеханические таймеры используют тепловой механизм с металлическим пальцем, сделанным из полос двух металлов с разной степенью теплового расширения, зажатых вместе, обычно сталь и бронза. Электрический ток, протекающий через этот палец, вызывает нагревание металлов, одна сторона расширяется меньше другой, и электрический контакт на конце пальца отходит от или приближается к контакту электрического переключателя. Наиболее распространенное использование этого типа - в устройствах "мигалки", которые мигают поворотниками в автомобилях , а иногда и в рождественских гирляндах . Это неэлектронный тип мультивибратора .
Электромеханический кулачковый таймер использует небольшой синхронный двигатель переменного тока, вращающий кулачок против гребенки контактов переключателя. Двигатель переменного тока вращается с точной скоростью переменным током, который энергетические компании тщательно регулируют. Шестерни приводят в движение вал с желаемой скоростью и вращают кулачок. Наиболее распространенное применение этого таймера сейчас — в стиральных машинах , сушилках и посудомоечных машинах . Этот тип таймера часто имеет фрикционную муфту между зубчатой передачей и кулачком, так что кулачок можно повернуть, чтобы сбросить время.
Электромеханические таймеры находят применение в этих приложениях, поскольку механические переключающие контакты все равно могут быть дешевле полупроводниковых приборов, необходимых для управления мощными лампами, двигателями и нагревателями.
В прошлом эти электромеханические таймеры часто объединялись с электрическими реле для создания электромеханических контроллеров. Электромеханические таймеры достигли высокого уровня развития в 1950-х и 1960-х годах из-за их широкого использования в аэрокосмической и оружейной технике. Программируемые электромеханические таймеры управляли событиями последовательности запуска в ранних ракетах и баллистических ракетах . По мере того, как цифровая электроника прогрессировала и падала в цене, электронные таймеры стали более выгодными.
Электронные таймеры по сути являются кварцевыми часами со специальной электроникой, которая может достигать более высокой точности, чем механические таймеры. Они имеют цифровую электронику, но могут иметь аналоговый или цифровой дисплей. Интегральные схемы сделали цифровую логику настолько недорогой, что электронный таймер теперь дешевле многих механических и электромеханических таймеров. Отдельные таймеры реализованы как простая однокристальная компьютерная система, похожая на часы и обычно использующая ту же самую, массово производимую технологию.
В настоящее время многие таймеры реализованы в программном обеспечении. Современные контроллеры используют программируемый логический контроллер (ПЛК) вместо коробки, полной электромеханических деталей. Логика обычно разрабатывается так, как если бы это были реле, с использованием специального компьютерного языка, называемого релейной логикой. В ПЛК таймеры обычно моделируются программным обеспечением, встроенным в контроллер. Каждый таймер — это просто запись в таблице, поддерживаемой программным обеспечением.
Компьютерные системы обычно имеют по крайней мере один аппаратный таймер. Обычно это цифровые счетчики, которые либо увеличиваются, либо уменьшаются с фиксированной частотой, которая часто настраивается, и которые прерывают процессор при достижении нуля. Альтернативная конструкция использует счетчик с достаточно большим размером слова, чтобы он не достиг своего предела переполнения до конца срока службы системы.
Более сложные таймеры могут иметь сравнительную логику для сравнения значения таймера с определенным значением, установленным программным обеспечением, что запускает некоторое действие, когда значение таймера совпадает с предустановленным значением. Это может использоваться, например, для измерения событий или генерации широтно-импульсных модулированных волн для управления скоростью двигателей (с использованием цифрового электронного усилителя класса D).
Одним из специализированных применений аппаратных таймеров в компьютерных системах является их использование в качестве сторожевых таймеров, которые предназначены для выполнения аппаратного сброса системы в случае сбоя программного обеспечения.
Эти типы таймеров не являются ни устройствами, ни частями устройств, они существуют только как программное обеспечение. Они полагаются на точность генератора тактовых импульсов, обычно встроенного в аппаратное устройство, которое запускает программное обеспечение.
Из-за растущей популярности мобильных телефонов было разработано много приложений -таймеров , которые имитируют старый механический таймер, но которые также имеют весьма сложные функции. Эти приложения также проще в использовании, потому что они доступны сразу, без необходимости покупать или носить с собой отдельные устройства. Таймеры могут быть программными приложениями телефонов, умных часов или планшетов . Некоторые из этих приложений являются таймерами обратного отсчета , секундомерами и т. д. Эти приложения-таймеры можно установить на определенное время [2] и использовать для отслеживания рабочего или учебного времени, мотивации детей к выполнению заданий, замены таймера для яиц в форме песочных часов в настольных играх, таких как Boggle , или для традиционной цели отслеживания времени при приготовлении пищи.
Приложения могут превосходить песочные часы или механические таймеры. Песочные часы не точны и не четки, и они могут заклинивать. Механическим таймерам не хватает настройки, которую поддерживают приложения, например, регулировки громкости звука для индивидуальных потребностей. Большинство приложений также предлагают выбор звуков будильника.
Некоторые приложения-таймеры могут помочь детям понять концепцию времени, помочь им вовремя завершить задачи и мотивировать себя. [3] Эти приложения особенно полезны для детей с ограниченными возможностями, такими как СДВГ , [4] синдром Дауна и т. д., но и все остальные могут извлечь из них пользу.