具有可调时间控制器的定时器和 包含这种定时器的烘箱 本发明涉及具有可控振荡频率的RC振荡器，它包括：电容和电阻的串联电路以及向所述串联电路提供阶跃信号的信号源，工作时所述振荡频率取决于所述电容被充电到给定值所经过的时间。
本发明还涉及电烘箱，它包括：电加热元件；用于把电加热元件连接到电源的装置；用于在可调时间终止之后使所述加热元件与所述电源断开的可调定时器，所述可调定时器包含这种RC振荡器。
例如，从美国专利No.5,402,708知道这种RC振荡器和烘箱。这种已知的烘箱具有可以用来设定烘烤时间地定时器。所述定时器包括RC振荡器和分频电路，后者把所述RC振荡器的比较高的振荡频率划分成具有低的频率和其长度适合于烘烤的周期的信号。所述振荡频率的产生基于把阶跃电压加到电阻和电容的串联电路并且基于随后直至所述电容两端的电压超过给定阈电压的等待。在所述已知的RC振荡器中，通过电位器来改变所述电阻值，以便能够控制所述振荡频率的周期。随着所述电阻值的减小，所述阈电压被更快地超过，于是，所述周期变小。由于通常电位器的电阻值具有相当大的公差，所以，由这种RC振荡器产生的频率中存在比较大的分散。如果把这种电位器用于烘箱的定时器，对于控制旋钮或者电位器的滑臂的给定的设定值所获得的烘烤时间将从一台烘箱到另一台烘箱而不同。
本发明的目的是提供一种解决上述问题的方法。为此，开头一节中定义的类型的RC振荡器具有以下特征：所述信号源包括用来控制所述阶跃信号的幅度的装置。
本发明基于对以下事实的认识：应当改变施加在电阻和电容的串联电路的阶跃电压的幅度，而不是改变所述电容的充电电阻值。可以用各种方法来改变所述幅度，最好通过起所述阶跃电压的分压器作用的电位器来改变所述幅度。这种电位器的公差是不重要的，因为现在重要的是两个同样不精确的电阻值之间的比值。现在所述阶跃电压、并且因此所述振荡频率正比于所述电位器的设定值，而与其公差无关。
还可以用其它方法来调整阶跃电压的幅度，例如，借助于通过开关与齐纳二极管串联的电阻，所述齐纳二极管是从至少两个具有不同齐纳电压的齐纳二极管的一组中选择的。这样，就有可能产生若干分立的阶跃电压。
一般说来，根据本发明的RC振荡器适合于定时器，但是，具体地说，适合于在给定的时间之后应当断开电源的电气设备，例如烘箱、电褥子(sunbed)等等。
下面将参考附图描述和阐明本发明的这些和其它方面，附图中：
图1是举例说明根据本发明的RC振荡器的原理的电路图；
图2是先有技术可变RC振荡器的电路图；
图3是根据本发明的可变RC振荡器的第一实施例的电路图；
图4是根据本发明的可变RC振荡器的第二实施例的电路图；
图5显示其定时器基于根据本发明的可变RC振荡器的烘箱；以及
图6是图6中所示的烘箱的电路图。
在这些图中，相同的元件带有相同的标号。
图1示出说明RC振荡器的基本原理的电路图。通过施加来自电压源6的阶跃电压US经由电阻4对电容2充电。一旦电容2两端的电压已经到达阈值，电容2立即放电：或者通过开关将电容2放电，如在“555”型定时器IC中的习惯做法那样，或者将阶跃电压US反向，如在“4060”型定时器中的习惯做法那样。电容2和电阻4的串联电路的时间常数确定所述RC振荡器的频率。在具有秒或者分数量级时间范围的定时器中，习惯做法是通过分频器来降低所述振荡器的频率。
如从先有技术知道的并且示于图2中的那样，可以通过使电阻4的电阻值变成可变的来改变所述频率。在图2的电路图中，电阻4已经被以下电阻代替：固定电阻10；设置成与这个固定电阻串联的可变电阻8；以及设置成与可变电阻8并联的固定电阻12。可变电阻8通常是旋转的或者滑动的电位器，由于成本价格的原因，它通常在其标称电阻值上呈现相当大的公差。结果，绝对电阻值以及因此对于电位器的游标的给定位置的定时器的时间设定值也具有相当大的公差。配备这种定时器的相同的设备，对于定时器旋钮的相同的位置将呈现不同的时间设定值。
图3示出解决这个问题的方法。解决所述公差问题的方法不是使串联电阻4变成可变的，而是使来自电压源6的阶跃电压US变成可变的。电位器14跨接在电压源6的两端并且其电位器游标连接到电容2和电阻4的串联电路。电位器14的游标将该电位器的总电阻值分成两部分，这两部分的电阻值比值确定了输出的阶跃电压的幅度。所述电阻值比值仅仅决定于所述电位器游标的机械位置。因此消除了可变电阻的公差的影响。
图4示出一种变型，其中，通过与齐纳二极管串联的电阻16来改变来自电压源6的阶跃电压US。借助于各自的选择开关22和24，可以从一组至少两个具有不同齐纳电压的齐纳二极管18和20中选择所述齐纳二极管。所述齐纳二极管将阶跃电压限制在不同的值。齐纳电压越小，把电容2充电到所要求的阈电压之前所经过的时间越长，于是所述振荡频率越低。
图5显示具有可调烘烤时间的烘箱。烘烤时间是可以通过安装在电位器14的心轴上的旋转旋钮26来调整的。通过把手柄28向下推来起动烘烤，这样就把食物下降到烘烤容器中并且也起动了烘箱的定时器电路。
图6显示烘箱的定时器电路的电路图。烘箱具有电加热元件30，可以通过开关32把电加热元件30连接到交流电源端子34和36。当手柄28(见图5)处在其最低位置时，开关32是闭合的。借助于二极管38和平滑电容40将加热元件30两端的交流电压整流，以便为可以从Philips Semicoductors买到的HEF型的定时器IC42(14-Stage Rippe-Carry Binary Counter/Divider and Oscillstor)或者类似型号的定时器提供电源电压。定时器IC42经由PNP晶体管44驱动线圈46，该线圈锁定手柄28，直至通过旋钮26设定的时间终止。然后，所述手柄被松开。结果，开关32断开，于是，手柄28自动地向上移动。
在管脚P12处通过电容4端子50预置定时器IC42，结果，管脚P3的输出信号变成低电平，于是PNP晶体管44被接通，导致线圈46被激励。可以通过开关52将PNP晶体管44的基极-发射极结短路，以便能够将烘烤过程提前结束。定时器IC42包括其输入端连接到管脚P10而其输出端连接到管脚P9的倒相器。工作时，输出端P9携带阶跃电压，后者是可以通过管脚P9和信号地之间的电位器14和限流电阻54来改变的。通过电容2和电阻56、58和60的串联电路把电位器14的游标上的可变阶跃电压反馈到所述倒相器的输入端P10，对温度敏感的电阻62被设置成与电阻58并联，以便提供对烘箱的冷的和热的工作状态的校正。此外，电阻64连接在定时器IC42的管脚P11和电容2与电阻58之间的节点之间。关于电阻64以及关于定时器IC42的其它细节，请参考有关的制造商的数据页。
在通过管脚P12进行预置之后，定时器IC42的内部计数器对RC振荡器的周期数目进行计数。在可以通过电位器14调整的某段时间之后，管脚P13处的输出信号变成高电平，结果，PNP晶体管44被截止。然后，线圈46不再接收任何激励电流，使得烘箱被断开。
所述定时器电路可以用作机内自备的装置或者可以把它包含在电子设备中。显然，所述定时器电路不仅适用于烘箱，而且适用于在可调的时间终止之后应当自动地断开的所有其它类型的设备，例如电褥子(sunbed)，炉子等等。