Задатчик временных интервалов

Задатчик временных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при производстве часов песочного типа.

Обычно песочные часы применяются в тех случаях, когда:

- важно определить только окончание заданного отрезка времени;

- большое значение имеет простота наблюдения за изменением времени;

- большое значение имеет наглядность процесса изменения времени;

- не требуется высокая точность отсчета временных интервалов.

Чаще песочные часы используются при проведении различных медицинских (физиотерапевтических) процедур, в процессе которых отведенное на них время ограничено и имеет определенное значение. Реже песочные часы применяются при проведении некоторых игр, например, шахматных турниров. Известны и другие примеры использования песочных часов.

Известны шахматные часы [1], основу которых составляют две расположенные взаимно перпендикулярно колбы песочных часов (одни песочные часы на одного игрока). Колбы могут совершать поворот на оси на 90° с помощью поворотного механизма. Недостатками аналога является:

- относительная сложность изготовления;

- не обеспечивается жесткая фиксация колб, т.к. они закреплены пружинами за самую узкую часть колб, т.е. часы имеют низкую надежность;

- часы позволяют фиксировать только один неизменный временной интервал, т.е. имеют ограниченные функциональные возможности.

Известны шахматные часы [2], которые несколько проще и надежнее предыдущего аналога, но имеющие все тот же недостаток: фиксирование только одного неизменного временного интервала.

Известно устройство отсчета времени [3], которое имеет более широкие функциональные возможности. Так, в устройство входит не менее трех колб песочных часов с различными временами истекания песка, каждая из которых вертикально установлена на своей горизонтальной оси вращения. Устройство соединения и разъединения осей вращения колб позволяет либо одновременно, либо в разные моменты времени устанавливать колбы в рабочее положение, при котором песок из верхней части колб будет вытекать в нижнюю часть. Это позволяет осуществлять контроль сразу нескольких временных интервалов (по количеству колб). Недостатком устройства является сложность его конструкции из-за наличия большого количества осей вращения (на каждую колбу своя ось) и из-за наличия устройства соединения и разъединения этих осей вращения.

Ближайшим по технической сущности устройством, выбранным за прототип, являются классические песочные часы, представляющие собой два одинаковых стеклянных сосуда, соединенных узкой горловиной, один из которых частично заполнен песком. Эти сосуды называются колбой песочных часов. Время, за которое песок через горловину пересыпается из одного в другой сосуд при повороте колбы на 180°, может составлять от нескольких часов до нескольких секунд [4]. Достоинством классических песочных часов является простота изготовления.

Недостатком таких часов является возможность фиксировать только один заданный отрезок времени, определяемый геометрическими размерами колбы - диаметром и высотой обеих частей (сосудов), диаметром горловины и количеством песка в одной из ее частей. Для того чтобы иметь возможность регистрировать различные временные отрезки, необходимо иметь целый набор таких песочных часов, рассчитанных на различное время истечения песка.

Целью предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей задатчика временных интервалов, заключающееся в том, что с помощью одной колбы песочных часов можно фиксировать несколько различных временных интервалов.

Сущность изобретения состоит в том, что в задатчике временных интервалов, состоящем из вертикального основания, одной колбы песочных часов и ее фиксатора, колба своей горловиной жестко закреплена на оси вращения, установленной на основании, с исходным положением колбы в горизонтальном положении с песком, сосредоточенным в одной из ее частей, и симметричными фиксированными рабочими положениями колбы при повороте части с песком в обе стороны на угол 90° в вертикальное верхнее положение, количество фиксаторов колбы равно количеству ее рабочих положений n при повороте в одну из сторон от 0° до 90°, причем n при повороте колбы в одну сторону должно быть не менее трех, а общее количество фиксаторов колбы в задатчике N=2n-1.

Принцип действия задатчика временных интервалов поясняется фиг.1, 2, 3, на которых изображены соответственно конструкция задатчика и его общий внешний вид, положение колбы песочных часов в i-м рабочем положении, рекомендуемая конфигурация колбы для задатчика временных интервалов.

В конструкцию задатчика временных интервалов входят: вертикальное основание 1 и колба песочных часов 2, жестко закрепленная на оси вращения 3. При своем вращении в ту или иную сторону колба может фиксироваться в n симметричных положениях соответствующими фиксаторами 4, общее количество которых равно N=2n-1.

Фиксатор 4 может представлять собой, например, подпружиненный шарик, стержень и др. При этом в каждом основании колбы должен быть соответствующий паз (канавка и др.) для фиксатора.

Задатчик работает следующим образом.

Исходным положением колбы 2 является горизонтальное положение с песком в одной из ее частей, пусть в правой, как показано на фиг.1. В этом положении она стопорится фиксатором "1" и, так как песок не пересыпается, временной интервал в этом положении Т₁=0.

Для формирования первого временного интервала Т₂ колбу вручную поворачивают на определенный угол до фиксатора i, который фиксируют ее в этом положении. Часть песка пересыпается из верхней половины колбы в нижнюю именно за рассчитанное время Т₂.

Для формирования i-го временного интервала колбу из исходного положения вручную поворачивают на другой угол до соответствующего i-го фиксатора (фиг.2). Аналогично часть песка пересыпется в нижнюю половину за соответствующее время и т.д.

Если в определенное положение колбу переводить не из исходного положения, а из предыдущего, то будут формироваться иные временные интервалы. Поясним сказанное конкретным примером.

Пусть n=4 и временные интервалы в этих положениях:

- в положении "1" - интервал T₁=0;

- в положении "2" - интервал Т₂=1 мин.;

- в положении "3" - интервал Т₃=5 мин.;

- в положении "4" - интервал Т₄=8 мин.

Если перевести колбу в положение "3" из положения "2", то новый временной интервал

Т₃ ^*=Т₃-Т₂=5-1=4 мин.

Если перевести колбу в положение "4" из положения "3", то новый временной интервал

Т₄ ^*=Т₄-Т₃=8-5=3 мин.

Если перевести колбу в положение "4" из положения "2", то очередной временной интервал

Т₄ ^**=8-1=7 мин.

Таким образом, при трех рабочих положениях колбы можно задать минимум 6 временных интервалов (для нашего примера: 1, 3, 4, 5, 7 и 8 минут).

Если же после истечения всего песка в нижнюю часть колбы ее оперативно прокрутить и вновь выставить в определенное положение (в песочных часах высокая точность установки временных интервалов не нужна), то можно еще задавать дополнительные временные интервалы. Например, если после прокрутки колбу поставить в положение "3", то первый дополнительный временной интервал составит:

Т_Д1=8+5=13 мин. и т.д.

Для того, что бы определенная часть песка в i-x положениях задерживалась в верхней части колбы необходимо, что бы угол наклона «дна» α обеих частей колбы был минимальным, а диаметр колбы d, наоборот, должен быть максимальным (фиг.3). Очевидно, что в каждом конкретном исполнении задатчика значения α, d и h (высота одной из частей колбы) должны рассчитываться в зависимости от максимального времени полного истечения песка из верхней части колбы в нижнюю (пропорционального объему песка V_П) или подбираться практическим путем, что в описании изобретения не рассматривается.

Таким образом, достоинствами данного задатчика являются:

1. Возможность задавать множество различных временных интервалов с помощью всего лишь одной колбы.

2. Простота конструкции.

3. Удобство в работе.

Источники информации

1. Шахматные часы. Авторское свидетельство СССР №643826, 1979.

2. Шахматные часы. Патент РФ на изобретение №2029332, 1995.

3. Устройство отсчета времени. Патент РФ на полезную модель №60234, 2007.

4. Песочные часы. Советский энциклопедический словарь. Изд. четвертое. - М.: "Советская энциклопедия", 1987, стр.995 (прототип).

Задатчик временных интервалов, включающий вертикальное основание, колбу песочных часов и ее фиксатор, отличающийся тем, что колба своей горловиной жестко закреплена на оси вращения, установленной на основании, с исходным положением колбы в горизонтальном положении с песком, сосредоточенным в одной из ее частей, и симметричными фиксированными рабочими положениями колбы при повороте части с песком в обе стороны на угол 90° в вертикальное верхнее положение, количество фиксаторов колбы равно количеству ее рабочих положений n при повороте в одну из сторон от 0° до 90°, причем n при повороте в одну сторону должно быть не менее трех, а общее количество фиксаторов колбы в задатчике N=2n-1.