Таймер для зубной щетки

А. Ознобихин г. Иркутск

Как известно, для достижения опти­мального лечебно-профилактиче­ского эффекта минимальная продолжи­тельность чистки зубов должна состав­ить около двух минут (два-три раза в день). Но многие делают это нерегуляр­но, и редко кто выдерживает минимально необходимое время Обычно объ­ясняется это леностью характера, отсутствием в ванной комнате часов, а без них при монотонном скучном заня­тии (чистке зубов) время течет субъективно медленно. Специально прино­сить и каждый раз уносить часы, да еще устанавливать их в режим таймера неудобно, требует дополнительного времени, которого и так постоянно не хватает.

Предлагаемый таймер помогает приучить пользователей, особенно детей, к рекомендуемой продолжитель­ности чистки зубов и равномерного распределения времени для каждого участка полости рта.

При вынимании зубной щетки из цилиндрического отверстия стойки (держателя) включаются таймер и табло состоящее их четырех светодиодов, поочередное их  зажигание отобра­жает четыре полуминутных временных интервала Число свето диодов выбрано исходя из частей (сторон) полости рта верхние (левая и правая), а также ниж­ние (левая и правая) По окончании каж­дого полуминутного интервала звучит короткий (около 1 с) звуковой сигнал По завершен"" работы таймера табло гаснет и устройство переходит в энергосберегающий режим даже если зубная щетка не установлена на место или установлена неправильно. После нее R3, и на входы R двоичных счетчиков DD2.1, DD2.2 и счетчика-дешифратора DD3 поступит высокий логический уро­вень, который установит их в нулевое состояние. На выходе 0 (вывод 3) счетчи­ка-дешифратора DD3 присутствует на­пряжение высокого уровня и светодиод HL5 начинает светить.

Низкий логический уровень с выхода 2 (вывод 11) DD2.2 поступит на входы элемента DD1.1, который работает как инвертор. Высокий уровень с его выхода поступает на вход элемента DD1.2 и запускает одновибратор, собранный на элементах DD1.2, DD1.3. Длительность формируемого импульса определяется сопротивлением резистора R4 и ем­костью конденсатора СЗ: Т = 0.69R4C3 и составляет около 1 с. Этот импульс поступает на затвор транзистора VT1, а на акустический сигнализатор НА1 со встроенным генератором — питающее напряжение. Звучит короткий тональный сигнал, оповещающий о начале отсчета первого временного интервала.

Напряжение высокого уровня с выхода логического элемента DD1.4 является питающим для генератора им­пульсов с частотой следования около 1 Гц, собранного на "мигающем" светодиоде HL1 и резисторе R2. Работает он в экономичном режиме, и свечение светодиода HL1 малозаметно. Когда он светит, на резисторе R2 будет напряже­ние, соответствующее высокому логи­ческому уровню, когда погашен — низ­кому. Импульсы генератора поступают на счетный вход делителя частоты на шестнадцать, собранного на двоичном счетчике DD2.1. На счет­чике DD2.2 собран дели­тель частоты на два, поэ­тому общий коэффици­ент деления частоты ге­нератора составит 32 и на вход счетчика-дешифратора DD3 поступают им­пульсы с периодом сле­дования около 0,5 мин.

По истечении пример­но 0,5 мин после включе­ния таймера на вход счет­чика-дешифратора DD3 поступит первый импульс с выхода счетчика DD2.2. Светодиод HL5 погаснет, и станет светить HL4, индицируя второй вре­менной интервал. Сле­дующий импульс с выхо­да счетчика DD2.2 "вклю­чит" светодиод HL3 и "выключит" HL4. Переключение светодиодов сопровождается корот­ким звуковым сигналом, призывающим перейти к чистке очередного участ­ка полости рта. При поступлении последнего, четвертого, импульса все светодиоды погаснут, на выходе 4 (вывод 10) счетчика-дешифра­тора DD3 появится напряжение высоко­го уровня, которое запретит работу счетчика DD2.2, на выходе элемента DD1.4 установится низкий уровень и генератор работать не будет. Устройст­во перейдет в энергосберегающий режим.

После установки зубной щетки на место контакты геркона SF1 под дейст­вием магнита переключаются, напря­жение питания отключается и все кон­денсаторы разряжаются через рези­стор R1, подготавливая устройство к последующему (даже незамедлитель­ному) включению.

Чертеж печатной платы, на которой установлено большинство деталей, по­казан на рис. 2. Она изготовлена из односторонне фольгированного стек­лотекстолита толщиной 1 1,5 мм. Пе­ред установкой микросхем монтируют проволочные перемычки диаметром 0,25...0,5 мм.

Применены постоянные резисторы МЯТ, С2-23, С2-33, оксидные конденса­торы импортные, остальные — К10-17, КМ-6. Помимо указанного на схеме мож­но применить "мигающий" светодиод ARL-3014URD-B, при этом номинал рези­стора R2 должен быть не менее 27 кОм. Поскольку частота генератора увеличит­ся, вход CP счетчика DD3 и входы логи­ческого элемента DD1.1 необходимо со­единить не с выходом 2°, а с выходом 21 (вывод 12) счетчика DD2 2. Светодиоды TTL-500G3VC-2 можно заменить на аналогичные повышенной яркости свечения, например, ARL-5213UGC, OSBG5111A-VW. Транзистор КП501А заменим на приборы серий КП501, КП504, КП505 с любыми буквенными индексами, акустический сигнализатор TR-1205y— на НМВ-06. Батарея GB1 — 3R12 или три соединенных последова­тельно гальванических элемента типо­размера АА или AAA.

Плату устанавливают вертикально в прямоугольном пластмассовом корпу­се подходящих размеров таким обра­зом, чтобы светодиоды HL2—HL5 обра­зовали вертикальный столб, для них в корпусе делают отверстия соответ­ствующего размера. Эти светодиоды, как и акустический сигнализатор НА1, можно установить на передней панели, соединив с платой гибкими изолиро­ванными проводами. В этом случае плату можно разместить в любом месте корпуса. Для устойчивости к его нижней части можно приклеить расширенное основание.

Для установки зубной щетки в корпус применена цилиндрическая гильза диа­метром 13... 20 мм. Ее можно склеить из нескольких слоев бумаги, а для защиты от влаги покрыть слоем эпоксидного клея. Для гильзы в верхней части корпу­са делают отверстие соответствующего диаметра. Постоянный магнит цилинд­рической формы крепят на конце ручки зубной щетки с помощью эластичной ПВХ трубки, а геркон — в нижней части гильзы таким образом, чтобы при уста­новке зубной щетки с магнитом его кон­такты переключались.

Устройство налаживания не требует. При необходимости частоту генератора можно изменить в небольших пределах подборкой резистора R2 (10...62 кОм). Яркость свечения светодиодов HL2— HL5 изменяют подборкой резистора R5 (2,2. .кОм).

После проверки работоспособности и налаживания плату и детали, кроме светодиодов, желательно покрыть не­сколькими слоями влагозащитного ла­ка, поскольку устройство будет экс­плуатироваться в помещении с повы­шенной влажностью. Работоспособ­ность устройства сохраняется при сни­жении питающего напряжения до 3,2 В. Основной недостаток устройства — невысокая точность отсчета временных интервалов, но это оправдывается про­стотой схемы.