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REGISTRO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL

k ES 2 004 264 kN´umero de solicitud: 8700745 kInt. Cl. : G04C 23/50

11 N.◦ de publicaci´ on: 21

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˜ ESPANA

D06F 33/02 A47L 15/46

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PATENTE DE INVENCION

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73 Titular/es: Ulgor, S.Coop. Ltda.

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72 Inventor/es: Garate Orbe, Lu´ıs

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74 Agente: Herrero Antol´ın, Julio

22 Fecha de presentaci´ on: 17.03.87

45 Fecha de anuncio de la concesi´ on: 16.12.88

46 Fecha de publicaci´ on del folleto de patente:

16.12.88

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Bo San Andres, s/N Mondrag´ on, Guipuzcoa, ES

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k kResumen

54 T´ıtulo: Temporizador de puesta en marcha para lavadoras lavavajillas y similares. 57

Consiste la invenci´on en un temporizador acoplable a electrodom´esticos tales como lavadoras y/o lavavajillas, en los que los mandos de control son electromec´anicos y se accionan mediante pulsadores o teclas. El temporizador consiste en un circuito electr´onico combinado con una fuente de alimentaci´on, un oscilador, un decodificador y un display.

Venta de fasc´ ıculos: Registro de la Propiedad Industrial. C/Panam´ a, 1 – 28036 Madrid

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DESCRIPCION La presente invenci´on se refiere a un temporizador, especialmente concebido para retardar a voluntad la puesta en marcha de lavadoras, lavavajillas y otros aparatos similares, en orden a que la puesta en funcionamiento de los mismos se lleve a cabo en el momento propicio para conseguir un menor costo energ´etico, dado que, como es sabido, las empresas suministradoras de energ´ıa el´ectrica disponen de tarifas distintas para distintas horas del d´ıa, aplicando una tarifa m´ as reducida, en las comunmente denominadas “horas valle”, en las que la demanda en menor, generalmente durante las horas nocturnas. Esta tendencia de las compa˜ n´ıas suministradoras de energ´ıa el´ectrica, a potenciar el consumo durante las “horas valle” mediante la aplicaci´ on en tales horas de una tarifa m´ as reducida, ha dado lugar a la aplicaci´ on en m´aquinas lavadoras de ropa, lavavajillas dom´esticos y otros aparatos similares de sistemas para arranque diferido o retardado, concretamente para programar un arranque a horas nocturnas, sin necesidad de que el usuario deba esperar personalmente, para la puesta en funcionamiento real de la m´ aquina, hasta el momento en el que se inician tales periodos de tarifa reducida. El temporizador de puesta en marcha para este tipo de m´ aquinas sobre el que se centra el objeto de la presente invenci´ on, ha sido especialmente concebido para ser aplicado a m´aquinas tradicionales con controles electromec´anicos, en las que no se desean mandos giratorios sino teclas basculantes o pulsantes. Especificamente dicho temporizador se materializa en un circuito electr´onico simple, con la misi´on espec´ıfica de realizar la funci´ on de retardador de arranque, y que desde el punto de vista funcional incorpora un display o indicador num´erico y un pulsador, de manera que en dicho display aparecer´ a un n´ umero correspondiente al n´ umero de horas que falta para que se produzca el arranque de la m´ aquina, cuyo n´ umero podr´ a ser variado a voluntad mediante el accionamiento sobre el correspondiente pulsador. De forma m´ as concreta, al conectar la m´ aquina en el display aparecer´a la cifra “cero” lo que equivale a que si no se act´ ua sobre el dispositivo a trav´es del pulsador, la m´ aquina arrancar´ a inmediatamente, pero si se desea un arranque retardado bastar´ a con oprimir el pulsador de manera que en cada pulsaci´ on aumentar´ a la cifra que aparece en el display en una unidad, hasta establecer en el mismo el n´ umero de horas de retardo previsto, concretamente hasta llegar a la cifra “nueve” tras la cual y ante la siguiente pulsaci´on, aparecer´ a de nuevo el “cero”, repiti´endose el ciclo hasta que se deje de actuar sobre el pulsador de selecci´ on. Esta operatividad, es decir, el cambio del n´ umero que aparece en el display, puede efectuarse mediante pulsaciones unitarias para cada cambio de cifra, o mediante un cambio permanente de las mismas, mientras se mantenga accionado el pulsador. Tambi´en existe la posibilidad de que el temporizador incorpore dos pulsaciones, una para incremento y otra para decremento de la cifra que aparece en el display, y en este u ´ ltimo pueden apa2

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recer dos cifras para no ver limitada la temporizaci´on a un m´ınimo de nueve horas, como sucede cuando se utiliza un display con una s´ ola cifra. Otra de las caracter´ısticas funcionales espec´ıficas de la invenci´on, se centra en el hecho de que, mientras que en los sistemas de temporizaci´on convencionales para mantener la m´ aquina parada durante un tiempo seleccionado se corta la alimentaci´on el´ectrica a la misma, por lo que el elemento que corta tal alimentaci´on, y que puede ser un rel´e, un triac o cualquier otro elemento similar, debe soportar durante el funcionamiento de la m´aquina toda la corriente el´ectrica que consume esta u ´ ltima, por lo que el elemento elegido al respecto debe ser de caracter´ısticas y calidades adecuadas, para soportar dicha corriente, y en consecuencia de costo elevado, en el temporizador de la invenci´on se ha previsto que tal dispositivo de control act´ ue u ´ nicamente sobre la alimentaci´on de la electrov´alvula de llenado de agua, correspondiente a la primera fase del programa operativo de la m´ aquina, por lo que las caracter´ısticas a exigir a este componente son m´ınimas en cuanto a la intensidad o corriente el´ectrica que ha de soportar, lo que supone una m´ axima reducci´ on de costos para el mismo, cumpliendo no obstante y de forma perfecta su misi´on de mantener la m´aquina parada hasta la hora de arranque preseleccionada, ya que el programa de la misma no puede iniciarse en tanto no se produzca su llenado de agua. De acuerdo con estas caracter´ısticas funcionales y desde el punto de vista estructural, el temporizador que se preconiza est´a constituido a partir de una fuente de alimentaci´ on, encargada de transformar la tensi´ on de red, generalmente de 220 voltios, en una tensi´ on de trabajo de 12 voltios, un circuito de tiempo materializado en un oscilador y en un temporizador, un circuito contador de impulsos, un decodificador a siete segmentos y el ya mencionado display, colaborando con estos elementos un detector de “cero” y un triac o elemento similar que actuar´a sobre la electrov´alvula de llenado de la m´aquina, como anteriormente se ha dicho. De acuerdo con otra de las caracter´ısticas de la invenci´on, la fuente de alimentaci´ on y en sustituci´on del cl´ asico transformador, incorpora un divisor de tensi´on formado por un condensador, y un diodo zener, lo que constituye una soluci´ on considerablemente m´as econ´omica, que si bien suministra una escasa potencia, en el temporizador de la invenci´ on resulta sobradamente suficiente por cuanto que, como se ha dicho con anterioridad, dicho temporizador tan s´ olo ha de suministrar la potencia necesaria para el accionamiento de la electrov´alvula de llenado de agua de la m´ aquina, y no la potencia del funcionamiento global de la misma, como sucede en los sistemas convencionales. Esta soluci´on para la fuente de alimentaci´on determina adem´ as que uno de los bornes de la alimentaci´on del circuito sea una fase de la red, lo que seg´ un otra de las caracter´ısticas de la presente invenci´on, permite controlar el elemento de potencia, triac, o elemento de que se trate, de una forma directa y muy sencilla, sin necesidad del cl´asico “interface” entre la corriente continua

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de los elementos de control y los elementos de potencia que son de alterna. En cuanto al circuito de tiempo, un oscilador genera impulsos a una frecuencia fija, y un contador de impulsos suministra una se˜nal cuando detecta el n´ umero de impulsos que “caben” en una hora. pues bien, de acuerdo con otra de las caracter´ısticas de la invenci´on, estas dos funciones, la del oscilador y la del contador, se obtienen simultaneamente con un mismo circuito, concretamente con un circuito integrado consistente en un contador binario que tiene la posibilidad de construir con ´el un oscilador conect´andole una red RC. Como circuito contador se utiliza tambi´en un circuito integrado que ofrece dos caracter´ısticas fundamentales: por un lado los impulsos que cuenta o descuenta los presenta ya decodificados a siete segmentos, no requiriendo m´as que del concurso de una serie de resistencias limitadoras de corriente, por lo que act´ ua simult´ aneamente como contador-descontador y decodificador a siete segmentos, y por otro lado las entradas para contar o descontar son distintas contando positiva o negativamente, es decir, en sentido creciente o decreciente, en funci´on del “pin” o terminal de dicho circuito elegido para acceso al mismo de los impulsos. Para la detecci´ on del “cero”, ´esta se lleva a cabo en las se˜ nales que se env´ıan al display, sin m´as que detectar en este u ´ ltimo la combinaci´ on entre sus diodos led encendidos correspondientes a dicho “cero”. Finalmente y en relaci´on con el pulsador de accionamiento, dado que ´este es un elemento mec´anico y que por su propia naturaleza se producen rebotes y otros fen´ omenos durante la apertura y cierre de los contactos, que pueden ser interpretados como se˜ nales por los circuitos digitales, se ha previsto la utilizaci´on de un filtro, que elimine los picos y de una puerta NAND trabajando como inversor Schmitt-Trigger, que elimina los rebotes. En cuanto al display cabe destacar tambi´en, como otra de las caracter´ısticas de la invenci´on, que ´este no est´a directamente conectado al terminal de masa de alimentaci´ on, sino a un punto previo al filtrado, lo que reduce su consumo en un 50 % ya que s´ olo se encender´a en uno de los semiciclos de la tensi´on de alimentaci´on, sin que ´esto sea apreciable a simple vista al encenderse y apagarse 50 veces por segundo. Para complementar la descripci´ on que se est´a realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensi´on de las caracter´ısticas del invento, se acompa˜ na a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos en el que con car´ acter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: Figura 1. Muestra un diagrama de bloques, correspondiente al temporizador de puesta en marcha para lavadoras, lavavajillas y similares, que constituye el objeto de la presente invenci´on. Figura 2. Muestra un esquema de realizaci´ on pr´ actica del diagrama de bloques representado en la figura 1. A la vista de estas figuras y m´ as concreta-

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mente de la figura 1, puede observarse c´ omo el temporizador que se preconiza parte de una fuente de alimentaci´ on 1, que recibe la tensi´on alterna de red 2, y la transforma en una tensi´ on continua 3 de 12 voltios, incorporando adem´ as dicho temporizador un oscilador 4, un temporizador 5, un contador-descontador 6, un pulsador de accionamiento 7, un decodificador 8, de siete segmentos, un display 9, un detector de “cero” 10 y el triac o medio de accionamiento 11 elegido al efecto, que actuar´ a sobre la electrov´alvula 12 de llenado de la lavadora, lavavajillas o m´ aquina 13 de que se trate, alimentada tambi´en a expensas de la tensi´on de red 2. A partir de esta estructuraci´ on b´ asica, la fuente de alimentaci´on 1, se materializa en una pareja de condensadores C1 y C2 , una resistencia R1 , un diodo zener Dz y un diodo D1 , formando el condensador C1 y el diodo zener Dz un divisor de tensi´on, cuyo costo es sustancialmente inferior al del transformador que se utiliza convencionalmente para reducir la tensi´ on de alimentaci´on 2. Tal como anteriormente se ha dicho, aunque esta soluci´on suministra poca potencia, ´esta es suficiente para alimentar al circuito, y tal soluci´on determina adem´as que uno de los bornes de alimentaci´on en continua sea una fase de la red, lo que posibilita el controlar de forma directa el triac 11, que es as´ı alimentado directamente de la red, como se observa en la figura 2, sin necesidad de interface entre la corriente continua de los elementos de control y los elementos de potencia que son de alterna. Una vez reducido el valor de la tensi´ on, mediante el divisor anteriormente citado, ´esta debe ser rectificada, lo que se lleva a cabo mediante el diodo D1 , siendo seguidamente filtrada por el condensador C2 . Los bloques oscilador 4 y temporizador 5 del diagrama de la figura 1, se materializan en la pr´ actica en un circuito integrado 14, consistente en un contador binario que tiene la posibilidad de construir con ´el un oscilador conectando una red RC a sus terminales 9, 10 y 11. Especificamente la red RC est´ a compuesta por las resistencias R5 , R6 , R7 , el potenci´ometro de ajuste P y el condensador C5 . Se ajusta el oscilador a 1,14 ciclos/segundo o lo que es lo mismo, cada ciclo dura 0,88 segundos. En el pin o terminal 2, del circuito integrado 14 se produce un impulso cuando dicho circuito haya contado 4.096 impulsos del oscilador, por cuanto que 4.096 x 0,88 = 3.600 segundos. En realidad el pin 2 permanece en “cero” durante una hora al cabo de la cual env´ıa una se˜ nal. Como se requiere que cuando llegue a contabilizar una hora pase otra vez al estado inicial y cuente otra hora, y as´ı sucesivamente, el circuito integrado 14 es realimentado conectando su pin 2, con el pin 12, que es el de puesta a cero (RESET). Esta realimentaci´on no se realiza directamente sino a trav´es de las resistencias R2 , R3 , y los condensadores C3 , C4 , con el objeto de que la se˜ nal del pin 2 no llegue inmediatamente al reset 12, sino que se retrase un poco, estableci´endose as´ı la seguridad de que el otro circuito sobre el que tambi´en debe actuar el circuito integrado 14, concretamente el circuito integrado 15, detecte 3

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con toda claridad que el circuito integrado 14 ha contabilizado una hora. La frecuencia de 1,14 ciclos/segundo no es una frecuencia caprichosa, sino un compromiso entre una frecuencia algo superior a un ciclo/segundo necesario para el avance autom´ atico de las horas al programar el retardador y la hora que se necesita teniendo en cuenta que el primer circuito integrado s´ olo cuenta en cada pin un n´ umero fijo de impulsos. El n´ umero de impulsos que puede contar es de 2X , variando X entre 4 y 14. De esta manera, con el oscilador y con el pin 2 se obtienen dos se˜ nales, una se produce cada 0,88 segundos y la otra cada hora. El circuito contador 6 y el circuito decodificador 8 del diagrama de bloques de la figura 1, se materializa en la pr´actica y de acuerdo con el esquema de la figura 2, en el circuito integrado 15. La selecci´on de este circuito integrado 15 viene derivada de dos caracter´ısticas esenciales del mismo: Por un lado, los impulsos que cuenta o descuenta los presenta ya decodificados a siete segmentos, por lo que basta con disponer u ´ nicamente unas resistencias limitadoras de corriente, R11 a R17, para que pueda ser conectado directamente al display 9, este circuito integrado 15 act´ ua, pues, tanto como contador-descontador como decodificador a 7 segmentos. Por otro lado, las entradas para contar o descontar son distintas. Concretamente, si se introducen los impulsos por su pin 9 cuentan positivamente (1 - 2 - 3 -...- 9 - 0 - 1 -...), y si por el contrario se introducen los impulsos por su pin 7 cuenta negativamente, es decir, descuenta (..- 5 4 - 3 -...- 1 - 0 - 9 -...). De esta manera, si se conecta la salida del oscilador es decir, el pin 9 del circuito integrado 14 con el pin 9 del circuito integrado 15, a trav´es del interruptor 7 situado entre los puntos A-B de la figura 2, cada 0,88 segundos ir´ a contando n´ umeros en sentido creciente, manteni´endose esta situaci´on mientras le lleguen impulsos. Por otro lado, al estar conectado el pin 2 del circuito integrado 14 con el pin 7 del circuito integrado 15 y no estar llegando impulsos a este u ´ltimo circuito por su pin 9, cada hora se descontar´ a un n´ umero hasta alcanzar el “cero”, momento en el que por necesidades de aplicaci´on debe detenerse y dejar de contar. La forma espec´ıfica de detener el proceso de descontaje es desconectando el “cero” y enviando una se˜ nal (un 1) al reset o pin 12, perteneciente al circuito de tiempo de circuito integrado 14, con lo que ´este deja de generar impulsos y de contarlos. De esta manera se detiene el proceso de descontaje. Para la detecci´ on del “cero” y dado que al estar integrados los bloques contador-descontador y decodificador, en un mismo circuito integrado 15, no existe posibilidad de conexi´ on intermedia accesible, la detecci´on se realiza respecto de las se˜ nales que se env´ıan al display 9, display constituido, como es convencional, por siete diodos LED que se encienden con diferentes combinaciones para

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cada uno de los n´ umeros, del 0 al 9, siendo evidente que existe una combinaci´ on espec´ıfica para el “cero”. Por lo tanto, u ´nicamente con el “cero” ocurre que en el pin 2 del circuito integrado 15 no hay tensi´ on, y que en el pin 12 haya tensi´ on independientemente de los otros pines. Utilizando parcialmente un tercer circuito integrado 16, se consigue cuando se da esta condici´on, se obtenga un “uno” que es introducido en el reset del circuito integrado 14, con lo que ´este deja de oscilar, manteni´endose as´ı indefinidamente en “cero”. Especificamente, el circuito integrado 16 es un circuito que tiene cuatro puertas NAND de dos entradas y que adem´ as es Schmitt-Triggers, esto es, que uno de sus cambios de estado (de “cero” a “uno” o de “uno” a “cero”) se producen de una forma r´ apida y “limpia” y siempre a valores de entrada fijos. Para la detecci´ on del “cero” no es preciso esta propiedad pero si lo es para la introducci´ on de se˜ nales a trav´es de un interruptor, como el interruptor 7 del presente caso. Dicho interruptor o pulsador 7 se utiliza para introducir los impulsos del oscilador al contador del circuito integrado 15, concretamente al pin de contaje en sentido ascendente, y se utiliza para seleccionar las horas. Dado que el pulsador es un elemento mec´anico, los contactos, tanto en la conexi´on como en la desconexi´on no suelen ser “limpios” produci´endose rebotes y otros fen´ omenos que los circuitos digitales pueden interpretar como se˜ nales. Es precisamente para evitar que se produzcan estos hechos por lo que se introduce la se˜ nal del pulsador despu´es de que haya pasado por un filtro que elimine los picos y de una puerta NAND, trabajando como inversor Schmitt-Triggers, que elimina los rebotes. El hecho de que la salida del inversor (pin 11) del circuito integrado 16 est´e conectada tambi´en al reset del primer circuito integrado 14, tiene como finalidad que este circuito deje de contar y empiece a hacerlo desde “cero” a partir del u ´ ltimo impulso que se haya introducido por el pulsador 7, con el objeto de que la primera hora sea efectivamente de una hora. Por u ´ltimo y como tambi´en se ha dicho con anterioridad y se observa en la figura 2, el terminal com´ un del display 9 no est´ a directamente conectado al terminal de masa M de alimentaci´ on, sino entre la resistencia R1 y el diodo D1 . De esta manera s´ olo se encienden los Led del display 9 durante uno de los semiciclos de la tensi´ on de alimentaci´on, lo que reduce el consumo de dicho display en un 50 %. No se considera necesario hacer m´as extensa esta descripci´on para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invenci´ on y las ventajas que de la misma se derivan. Los materiales, forma, tama˜ no y disposici´ on de los elementos ser´an susceptibles de variaci´ on siempre y cuando ello no suponga una alteraci´ on a la esencialidad del invento. Los t´erminos en que se ha descrito esta memoria deber´an ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo.

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REIVINDICACIONES 1. Temporizador de puesta en marcha para lavadoras, lavavajillas y similares, en especial para las que utilizan controles electrodom´esticos, y se requiere de mandos pulsantes o basculantes, esencialmente caracterizado por estar constituido a partir de una fuente de alimentaci´ on, de un oscilador, de un temporizador, de un decodificador a siete segmentos y de un display con los que colabora el correspondiente pulsador de accionamiento, un detector de “cero” y un triac, o cualquier otro elemento accionador, con la especial particularidad de que dicho elemento accionador act´ ua sobre la electrov´ alvula de llenado de la cuba de la m´ aquina, de manera que dicho temporizador no interrumpe la alimentaci´ on general del resto de los mecanismos de dicha m´aquina. 2. Temporizador de puesta en marcha para lavadoras, lavavajillas y similares, seg´ un reivindicaci´on 1, caracterizado porque la fuente de alimentaci´on est´a constituida a partir de un divisor de tensi´on, formado por un condensador y un diodo zener, con el que colaboran un diodo y un condensador, como elementos rectificador y de filtrado, respectivamente, consigui´endose con dicho divisor de tensi´on un nivel de potencia suficiente para alimentar la electrov´ alvula de llenado de agua de la m´ aquina y una tensi´ on entre los circuitos electr´ onicos que alimenta la fuente y el neutro o tierra, que permite controlar el elemento de potencia (triac), alimentando a este u ´ltimo directamente de la red. 3. Temporizador de puesta en marcha para lavadoras, lavavajillas y similares, seg´ un reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los bloques oscilador y temporizador se materializan en un circuito integrado u ´nico, consistente en un contador binario que permite obtener un oscilador conectando una red RC compuesta por tres resistencias, un potenci´ometro de ajuste y un condensador, habi´endose previsto que dicho oscilador sea ajustado a 1,4 ciclos/segundo y todo ello de forma que el citado circuito integrado genera un impulso tras la contabilizaci´on de 4.096 impulsos del oscilador, es decir, un impulso cada hora, habi´endose previsto que para recuperar dicho circuito su situaci´ on inicial tras cada impulso de una hora, ´este se encuentre realimentado, conectando su pin de salida con su pin reset y llevandose a cabo esta realimentaci´on a trav´es de dos resisten-

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cias y dos condensadores al objeto de que dicha se˜ nal no llegue inmediatamente al reset sino que se retrase en un tiempo suficiente como para asegurar que la citada se˜ nal de una hora, alcance el subsiguiente circuito contador. 4. Temporizador de puesta en marcha para lavadoras, lavavajillas y similares, seg´ un reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como circuito contador se utiliza otro circuito integrado, circuito que los impulsos que cuenta o descuenta los presenta ya decodificados a siete segmentos, de manera que el decodificador y el contador quedan integrados en un mismo circuito integrado, habi´endose previsto que a la salida de tal circuito y en correspondencia con cada uno de los Led del display se sit´ ue una resistencia limitadora de corriente. 5. Temporizador de puesta en marcha para lavadoras, lavavajillas y similares, seg´ un reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como detector de “cero” se utiliza parcialmente un tercer circuito integrado, que en tal situaci´ on de “cero” genera una se˜ nal (1) reenviada al reset del primer circuito integrado, provocando que ´este deje de oscilar, manteni´endose as´ı indefinidamente en “cero”, habi´endose previsto que este tercer circuito integrado incorpore cuatro puertas NAND de dos entradas siendo adem´as un Schmitt - Triggers, de manera que sus cambios de estado se produzcan de una forma r´ apida y “limpia” y siempre a valores de entrada fijos. 6. Temporizador de puesta en marcha para lavadoras, lavavajillas y similares, seg´ un reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las se˜ nales generadas, por el pulsador mec´ anico, y al objeto de evitar rebotes y otros fen´ omenos puedan ser interpretados como se˜ nales por los circuitos digitales, son introducidas a trav´es de un filtro que elimina los picos y de una puerta NAND trabajando como inversor Schmitt-Triggers. 7. Temporizador de puesta en marcha para lavadoras, lavavajillas y similares, seg´ un reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el terminal com´ un del display est´ a conectado al terminal de masa de alimentaci´on a trav´es del diodo de la fuente de alimentaci´ on, de manera que tal alimentaci´on al display tan s´ olo se produce durante uno de los semiciclos de la tensi´ on de alimentaci´on, con la consecuente disminuci´on en su consumo.

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