タイマー

タイマーまたはカウントダウン タイマーは、指定された時間から開始し、00:00 に達すると停止するタイプの時計です。単純なタイマーの例としては、砂時計があります。通常、タイマーは終了時にアラームをトリガーします。タイマーは、ハードウェアまたはソフトウェアで実装できます。 ストップウォッチは、 00:00 から上向きに反対方向に動作し、特定の時点からの経過時間を測定します。 タイム スイッチは、電気スイッチを制御するタイマーです。

機械式タイマーは、時計仕掛けを使って時間を計測します。^[1]手動タイマーは通常、ダイヤルを回して希望の時間間隔に設定し、ダイヤルを回すと、メカニズムを動かすためのエネルギーが主ゼンマイに蓄えられます。機械式目覚まし時計と同様に機能し、主ゼンマイのエネルギーによってテンプが前後に回転します。ホイールが振れるたびに歯車列が解放され、一定量ずつ前進します。ダイヤルは、レバーアームがベルを鳴らしてゼロになるまで着実に後退します。機械式キッチンタイマーは1926年に発明されました。

最も単純かつ古いタイプの機械式タイマーは砂時計です。これは「時のガラス」とも呼ばれ、一定量の砂が狭い開口部を通って 1 つの部屋から別の部屋へと流れ出て、時間間隔を測定します。

短周期バイメタル 電気機械式タイマーは、熱膨張率の異なる 2 種類の金属片を挟み込んだ金属フィンガーを使用した熱メカニズムを使用します。一般的には鋼と青銅が使用されています。このフィンガーに電流が流れると金属が加熱され、片側がもう片側よりも膨張が少なくなり、フィンガーの端にある電気接点が電気スイッチ接点から離れたり近づいたりします。このタイプの最も一般的な用途は、自動車の方向指示器を点滅させる「フラッシャー」ユニットで、クリスマス ライトにも使用されることがあります。これは非電子型のマルチバイブレーターです。

電気機械式カム タイマーは、スイッチ接点の櫛歯に対してカムを回転させる小型の同期 AC モーターを使用します。AC モーターは、電力会社が厳密に規制する交流電流によって正確な速度で回転します。ギアは、希望の速度でシャフトを駆動し、カムを回転させます。現在、このタイマーの最も一般的な用途は、洗濯機、乾燥機、食器洗い機です。このタイプのタイマーには、ギア トレインとカムの間に摩擦クラッチが付いていることが多く、カムを回転させて時間をリセットできます。

電気機械式タイマーがこれらのアプリケーションで生き残っているのは、機械式スイッチ接点が、強力な照明、モーター、ヒーターを制御するために必要な半導体デバイスよりもまだ安価である可能性があるためです。

過去には、これらの電気機械式タイマーは電気リレーと組み合わせて電気機械式コントローラーを作成することがよくありました。電気機械式タイマーは、航空宇宙および兵器システムで広く使用されたため、1950 年代から 1960 年代にかけて高度な開発段階に達しました。プログラム可能な電気機械式タイマーは、初期のロケットや弾道ミサイルの発射シーケンス イベントを制御しました。デジタル エレクトロニクスが進歩し、価格が下がるにつれて、電子タイマーはより有利になりました。

電子タイマーは、基本的には特殊な電子機器を備えたクオーツ時計で、機械式タイマーよりも高い精度を実現できます。デジタル電子機器を備えていますが、アナログまたはデジタルのディスプレイを備えている場合があります。集積回路によりデジタル ロジックが非常に安価になったため、電子タイマーは多くの機械式および電気機械式タイマーよりも安価になりました。個々のタイマーは、時計に似た単純なシングル チップ コンピュータ システムとして実装され、通常は同じ大量生産技術が使用されています。

現在、多くのタイマーはソフトウェアで実装されています。最新のコントローラーは、電気機械部品が詰まったボックスの代わりに、プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) を使用します。ロジックは通常、ラダー ロジックと呼ばれる特殊なコンピューター言語を使用して、リレーのように設計されます。PLC では、タイマーは通常、コントローラーに組み込まれたソフトウェアによってシミュレートされます。各タイマーは、ソフトウェアによって管理されるテーブル内のエントリにすぎません。

コンピュータ システムには、通常、少なくとも 1 つのハードウェア タイマーがあります。これらは通常、固定周波数 (多くの場合は構成可能) で増分または減分し、ゼロに達するとプロセッサに割り込むデジタル カウンターです。別の設計では、システムの寿命が尽きる前にオーバーフロー制限に達しないほど十分に大きなワード サイズを持つカウンターを使用します。

より高度なタイマーには、タイマー値をソフトウェアで設定された特定の値と比較する比較ロジックがあり、タイマー値がプリセット値と一致すると何らかのアクションがトリガーされます。これは、たとえば、イベントを測定したり、パルス幅変調波形を生成してモーターの速度を制御したりするために使用できます (クラス D デジタル電子アンプを使用)。

コンピュータ システムにおけるハードウェア タイマーの特殊な用途の 1 つは、ソフトウェアに障害が発生した場合にシステムのハードウェア リセットを実行するように設計されたウォッチドッグ タイマーとして使用することです。

これらのタイプのタイマーはデバイスでもデバイスの一部でもなく、ソフトウェアとしてのみ存在します。これらのタイマーは、通常ソフトウェアを実行するハードウェア デバイスに組み込まれている クロック ジェネレーターの精度に依存します。

携帯電話の人気の高まりにより、古い機械式タイマーを模倣しながらも、非常に洗練された機能を備えたタイマーアプリが数多く開発されています。これらのアプリは、別のデバイスを購入したり持ち運んだりする必要がなく、すぐに利用できるため、使いやすさも向上しています。タイマーには、携帯電話、スマートウォッチ、タブレットのソフトウェアアプリケーションがあります。これらのアプリには、カウントダウンタイマーやストップウォッチなどがあります。これらのタイマーアプリは特定の時間に設定でき^{[2] 、作業時間やトレーニング時間を追跡したり、子供にタスクをやる気にさせたり、} Boggleなどのボードゲームで砂時計型の卵タイマーを置き換えたり、料理中に時間を追跡するという伝統的な目的に 使用できます。

アプリは砂時計や機械式タイマーよりも優れているかもしれません。砂時計は正確でなく、鮮明でなく、詰まることがあります。機械式タイマーには、個々のニーズに合わせた音量調整など、アプリケーションがサポートしているカスタマイズ機能がありません。ほとんどのアプリケーションでは、選択可能なアラーム音も提供されます。

いくつかのタイマーアプリケーションは、子供が時間の概念を理解し、時間内にタスクを完了し、やる気を出すのに役立ちます。^{[3]これらのアプリケーションは、特に}ADHD、^[4] ダウン症候群などの障害を持つ子供たちに使用されますが、他のすべての人もそれらから恩恵を受けることができます。