專利名稱：具有可調(diào)時間控制器的定時器和包含這種定時器的烘箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可控振蕩頻率的RC振蕩器，它包括電容和電阻的串聯(lián)電路以及向所述串聯(lián)電路提供階躍信號的信號源，工作時所述振蕩頻率取決于所述電容被充電到給定值所經(jīng)過的時間。
本發(fā)明還涉及電烘箱，它包括電加熱元件；用于把電加熱元件連接到電源的裝置；用于在可調(diào)時間終止之后使所述加熱元件與所述電源斷開的可調(diào)定時器，所述可調(diào)定時器包含這種RC振蕩器。
例如，從美國專利No.5,402,708知道這種RC振蕩器和烘箱。這種已知的烘箱具有可以用來設(shè)定烘烤時間的定時器。所述定時器包括RC振蕩器和分頻電路，后者把所述RC振蕩器的比較高的振蕩頻率劃分成具有低的頻率和其長度適合于烘烤的周期的信號。所述振蕩頻率的產(chǎn)生基于把階躍電壓加到電阻和電容的串聯(lián)電路并且基于隨后直至所述電容兩端的電壓超過給定閾電壓的等待。在所述已知的RC振蕩器中，通過電位器來改變所述電阻值，以便能夠控制所述振蕩頻率的周期。隨著所述電阻值的減小，所述閾電壓被更快地超過，于是，所述周期變小。由于通常電位器的電阻值具有相當(dāng)大的公差，所以，由這種RC振蕩器產(chǎn)生的頻率中存在比較大的分散。如果把這種電位器用于烘箱的定時器，對于控制旋鈕或者電位器的滑臂的給定的設(shè)定值所獲得的烘烤時間將從一臺烘箱到另一臺烘箱而不同。
本發(fā)明的目的是提供一種解決上述問題的方法。為此，開頭一節(jié)中定義的類型的RC振蕩器具有以下特征所述信號源包括用來控制所述階躍信號的幅度的裝置。
本發(fā)明基于對以下事實的認(rèn)識應(yīng)當(dāng)改變施加在電阻和電容的串聯(lián)電路的階躍電壓的幅度，而不是改變所述電容的充電電阻值?？梢杂酶鞣N方法來改變所述幅度，最好通過起所述階躍電壓的分壓器作用的電位器來改變所述幅度。這種電位器的公差是不重要的，因為現(xiàn)在重要的是兩個同樣不精確的電阻值之間的比值。現(xiàn)在所述階躍電壓、并且因此所述振蕩頻率正比于所述電位器的設(shè)定值，而與其公差無關(guān)。
還可以用其它方法來調(diào)整階躍電壓的幅度，例如，借助于通過開關(guān)與齊納二極管串聯(lián)的電阻，所述齊納二極管是從至少兩個具有不同齊納電壓的齊納二極管的一組中選擇的。這樣，就有可能產(chǎn)生若干分立的階躍電壓。
一般說來，根據(jù)本發(fā)明的RC振蕩器適合于定時器，但是，具體地說，適合于在給定的時間之后應(yīng)當(dāng)斷開電源的電氣設(shè)備，例如烘箱、電褥子(sunbed)等等。
下面將參考附圖描述和闡明本發(fā)明的這些和其它方面，附圖中

圖1是舉例說明根據(jù)本發(fā)明的RC振蕩器的原理的電路圖；圖2是先有技術(shù)可變RC振蕩器的電路圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的可變RC振蕩器的第一實施例的電路圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的可變RC振蕩器的第二實施例的電路圖；圖5顯示其定時器基于根據(jù)本發(fā)明的可變RC振蕩器的烘箱；以及圖6是圖6中所示的烘箱的電路圖。
在這些圖中，相同的元件帶有相同的標(biāo)號。
圖1示出說明RC振蕩器的基本原理的電路圖。通過施加來自電壓源6的階躍電壓US經(jīng)由電阻4對電容2充電。一旦電容2兩端的電壓已經(jīng)到達(dá)閾值，電容2立即放電或者通過開關(guān)將電容2放電，如在“555”型定時器IC中的習(xí)慣做法那樣，或者將階躍電壓US反向，如在“4060”型定時器中的習(xí)慣做法那樣。電容2和電阻4的串聯(lián)電路的時間常數(shù)確定所述RC振蕩器的頻率。在具有秒或者分?jǐn)?shù)量級時間范圍的定時器中，習(xí)慣做法是通過分頻器來降低所述振蕩器的頻率。
如從先有技術(shù)知道的并且示于圖2中的那樣，可以通過使電阻4的電阻值變成可變的來改變所述頻率。在圖2的電路圖中，電阻4已經(jīng)被以下電阻代替固定電阻10；設(shè)置成與這個固定電阻串聯(lián)的可變電阻8；以及設(shè)置成與可變電阻8并聯(lián)的固定電阻12?？勺冸娮?通常是旋轉(zhuǎn)的或者滑動的電位器，由于成本價格的原因，它通常在其標(biāo)稱電阻值上呈現(xiàn)相當(dāng)大的公差。結(jié)果，絕對電阻值以及因此對于電位器的游標(biāo)的給定位置的定時器的時間設(shè)定值也具有相當(dāng)大的公差。配備這種定時器的相同的設(shè)備，對于定時器旋鈕的相同的位置將呈現(xiàn)不同的時間設(shè)定值。
圖3示出解決這個問題的方法。解決所述公差問題的方法不是使串聯(lián)電阻4變成可變的，而是使來自電壓源6的階躍電壓US變成可變的。電位器14跨接在電壓源6的兩端并且其電位器游標(biāo)連接到電容2和電阻4的串聯(lián)電路。電位器14的游標(biāo)將該電位器的總電阻值分成兩部分，這兩部分的電阻值比值確定了輸出的階躍電壓的幅度。所述電阻值比值僅僅決定于所述電位器游標(biāo)的機械位置。因此消除了可變電阻的公差的影響。
圖4示出一種變型，其中，通過與齊納二極管串聯(lián)的電阻16來改變來自電壓源6的階躍電壓US。借助于各自的選擇開關(guān)22和24，可以從一組至少兩個具有不同齊納電壓的齊納二極管18和20中選擇所述齊納二極管。所述齊納二極管將階躍電壓限制在不同的值。齊納電壓越小，把電容2充電到所要求的閾電壓之前所經(jīng)過的時間越長，于是所述振蕩頻率越低。
圖5顯示具有可調(diào)烘烤時間的烘箱。烘烤時間是可以通過安裝在電位器14的心軸上的旋轉(zhuǎn)旋鈕26來調(diào)整的。通過把手柄28向下推來起動烘烤，這樣就把食物下降到烘烤容器中并且也起動了烘箱的定時器電路。
圖6顯示烘箱的定時器電路的電路圖。烘箱具有電加熱元件30，可以通過開關(guān)32把電加熱元件30連接到交流電源端子34和36。當(dāng)手柄28(見圖5)處在其最低位置時，開關(guān)32是閉合的。借助于二極管38和平滑電容40將加熱元件30兩端的交流電壓整流，以便為可以從Philips Semicoductors買到的HEF型的定時器IC42(14-Stage Rippe-Carry Binary Counter/Divider and Oscillstor)或者類似型號的定時器提供電源電壓。定時器IC42經(jīng)由PNP晶體管44驅(qū)動線圈46，該線圈鎖定手柄28，直至通過旋鈕26設(shè)定的時間終止。然后，所述手柄被松開。結(jié)果，開關(guān)32斷開，于是，手柄28自動地向上移動。
在管腳P12處通過電容4端子50預(yù)置定時器IC42，結(jié)果，管腳P3的輸出信號變成低電平，于是PNP晶體管44被接通，導(dǎo)致線圈46被激勵?？梢酝ㄟ^開關(guān)52將PNP晶體管44的基極-發(fā)射極結(jié)短路，以便能夠?qū)⒑婵具^程提前結(jié)束。定時器IC42包括其輸入端連接到管腳P10而其輸出端連接到管腳P9的倒相器。工作時，輸出端P9攜帶階躍電壓，后者是可以通過管腳P9和信號地之間的電位器14和限流電阻54來改變的。通過電容2和電阻56、58和60的串聯(lián)電路把電位器14的游標(biāo)上的可變階躍電壓反饋到所述倒相器的輸入端P10，對溫度敏感的電阻62被設(shè)置成與電阻58并聯(lián)，以便提供對烘箱的冷的和熱的工作狀態(tài)的校正。此外，電阻64連接在定時器IC42的管腳P11和電容2與電阻58之間的節(jié)點之間。關(guān)于電阻64以及關(guān)于定時器IC42的其它細(xì)節(jié)，請參考有關(guān)的制造商的數(shù)據(jù)頁。
在通過管腳P12進(jìn)行預(yù)置之后，定時器IC42的內(nèi)部計數(shù)器對RC振蕩器的周期數(shù)目進(jìn)行計數(shù)。在可以通過電位器14調(diào)整的某段時間之后，管腳P13處的輸出信號變成高電平，結(jié)果，PNP晶體管44被截止。然后，線圈46不再接收任何激勵電流，使得烘箱被斷開。
所述定時器電路可以用作機內(nèi)自備的裝置或者可以把它包含在電子設(shè)備中。顯然，所述定時器電路不僅適用于烘箱，而且適用于在可調(diào)的時間終止之后應(yīng)當(dāng)自動地斷開的所有其它類型的設(shè)備，例如電褥子(sunbed)，爐子等等。
權(quán)利要求
1．一種具有可控振蕩頻率的RC振蕩器，它包括電容(2)和電阻(4)的串聯(lián)電路以及用于把階躍信號輸送到所述串聯(lián)電路的信號源(6)，工作時所述振蕩頻率取決于所述電容(2)被充電到給定值所經(jīng)過的時間，其特征在于所述信號源(6)包括用于控制所述階躍電壓的幅度的控制裝置(14)。
2．權(quán)利要求1的RC振蕩器，其特征在于所述信號源(6)包括可調(diào)分壓器(14)。
3．權(quán)利要求2的RC振蕩器，其特征在于所述可調(diào)分壓器是其電位器游標(biāo)連接到所述串聯(lián)電路(4,2)的電位器(14)。
4．權(quán)利要求2的RC振蕩器，其特征在于所述分壓器是另一個電阻(16)和齊納二極管(18)的另一個串聯(lián)電路，所述齊納二極管(18)可以利用開關(guān)裝置(22,24)從至少兩個齊納二極管(18,20)的多個齊納二極管中選擇，所述首先提到的串聯(lián)電路(4,2)連接到所述另一個電阻(16)和所述齊納二極管(18)之間的節(jié)點。
5．一種電烘箱，它包括電加熱元件(30)；用于把電加熱元件(30)連接到電源(34,36)的裝置(32)；用于在可調(diào)時間終止之后使所述加熱元件(30)與所述電源(34,36)斷開的可調(diào)定時器(42)，所述可調(diào)定時器(42)包含權(quán)利要求1、2、3或者4中的RC振蕩器。
全文摘要
在具有可控振蕩頻率的RC振蕩器中,信號源(6)向電容(2)和電阻(4)的串聯(lián)電路提供階躍信號,工作時的振蕩頻率決定于把電容(2)充電到給定電壓所經(jīng)過的時間。信號源(6)包括控制裝置(14),用來控制階躍信號的幅度。改變加到電容和電阻的串聯(lián)電路的階躍電壓的幅度、而不是改變電容(2)的充電電阻(4)的電阻值;以便改變所述頻率。可以用各種方法來改變所述幅度,最好借助于起階躍電壓的分壓器作用的電位器(14)。該電位器的公差是沒關(guān)系的,因為現(xiàn)在重要的是兩個同樣不精確的電阻之間的比值。現(xiàn)在,所述階躍電壓并且因此所述振蕩頻率正比于電位器的設(shè)定值,而與電位器的公差無關(guān)。
文檔編號H03B5/20GK1234921SQ98800983
公開日1999年11月10日 申請日期1998年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月17日
發(fā)明者K·J·盧洛夫斯, T·C·拜德萊 申請人:皇家菲利浦電子有限公司