Если проанализировать схемы различных вариантов устройств выдержки времени (УВВ), то можно сделать вывод, что алгоритм действия устройств во всех случаях одинаковый. УВВ имеет одну общую деталь – она имеет только два возможных варианта, но  в одном из этих вариантов она может находиться только в тот период времени строго определенного промежутка времени T. Обозначим эти состояния как 0 и 1. Устройство находится в состоянии 0 (пассивное состояние) до того момента пока на его вход не поступит какое либо внешнее воздействие, питание. После этого оно переходит в состояние 1 (активное состояние). По истечении временного интервала T устройство возвращается в состояние 0.  В неэлектрических УВВ работающих по такому принципу (например, в механическом таймере) активное (динамическое) и пассивное (статическое) состояния могут проявляться в различных углах поворота управляющих рычагов, имеющие непосредственный контакт с исполнительными механизмами. В электрических УВВ как правило, проявляется в изменениях значений напряжения на выходе. Для формирования функции  S(t) был выбран простой (а в то время и единственно приемлемый и общепринятый) принцип. Он заключался в зарядке или разрядке конденсатора определенной емкости через достаточно большое сопротивление. Для лучшего понимания этого принципа рассмотрим цепь, состоящую из конденсатора и резистора (рис.1) соединенных последовательно.

Рисунок 1. Цепь из конденсатора и транзистора

При поступлении напряжения Е конденсатор начинает заряжаться. Напряжение на нем возрастает по экспоненциальному закону:

                                                                                                             (1)

где Uc(t) – напряжение на конденсаторе в момент времени t, а pt=RC – постоянная времени.

Напряжение на резисторе можно найти по формуле:

                                                                                                               (2)

где  Ur(t)- напряжение на резисторе в момент времени t,а Uc- напряжение на конденсаторе.

Как видно из формулы (1), для того чтобы напряжение на конденсаторе достигло определенного значения Uс1 необходим некоторый период времени tв, определяемый по формуле

                                                                                                       (3)

Из формулы (3) видно, что tв имеет зависимость от емкости конденсатора С, сопротивления резистора R, а так же напряжения Е и собственно от уровня Uc1. Но если сделать один из этих параметров переменным, а остальные оставить постоянными, то можно получить устройство выдержки времени с возможным изменением интервала времени  Т, причем этот интервал (задержка) напрямую будет зависеть от переменного параметра R(сопротивления).

Чтобы получить из данной схемы практически применимое устройство которое можно будет использовать в повседневной жизни, можно подключить параллельно к конденсатору любое пороговое устройство с двумя устойчивыми состояниями, которое при достижении максимального значения напряжение Uс значения Uс1 изменяло бы свое состояние.

Рисунок 2. Схема УВВ

БП- блок питания;

Г- тактовый генератор;

А1- орган минимальной выдержки времени;

А2- орган контроля выходного напряжения;

С- счетчик;

Д- дешифратор;

ИО- исполнительный орган.

Орган выдержки времени: задает задержку времени, с которой в зависимости от положения омметра вступает в действие защита.

Блок питания: источник электропитания, предназначенный для преобразования электроэнергии из сети до нужного значения для устройства потребления.

Тактовый генератор: предназначен для синхронизации всевозможных процессов в цифровых устройствах — ЭВМ, электронных часах, таймерах, тэновых нагревателях.

Счетчик: устройство, на выходах которого получается двоичный (двоично-десятичный) код, определяемый числом поступивших импульсов.

Дешифратор: в цифровой электронике — комбинационная схема, преобразующая n-разрядный двоичный, троичный или k‑ичный код в {\displaystyle \ k^{n}} -ичный одноединичный код, где k-основание системы счисления.

Исполнительный орган: функциональный элемент системы автоматического управления, который воздействует на объект изменяя поток энергии, которые поступают на объект.

Напряжение которое мы получаем на выходе устройства можно подать на какую электронный прибор или отдельное устройство, например как лампа накаливания или светодиод.

При всей простоте такого УВВ оно имеет и свои недостатки, которые начали активно проявляться при увеличении точности задания и повторения интервала Т. Как мы можем увидеть на схеме, для задания значения Т применяется способ вращения (поворота) двигателя переменного резистора на нужный угол F. При этом погрешность установки порядка одного градуса на однооборотном переменном резисторе практически не видна. Но в тоже время эта же погрешность, особенно в резисторах с высокоомным сопротивлением, совпадает с погрешностью установки сопротивления в несколько килоом. При задании больших интервалов выдержки времени (примерно одного или двух часов) это приведет к погрешности примерно равной одной минуты. Таким образом, в следующий раз будет куда сложнее задать именно такую выдержку времени, если двигатель переменного резистора по каким-то причинам окажется в другом положении и следовательно с другим сопротивлением.

Другой, возможной причиной неточности измерений является конденсатор, значения которого (как правило это бывает у элетролитического) имеют свойство меняться со временем. Эта нестабильность в измерении может привести к тому что разница между измерениями интервалов выдержки времени за 1 час при первом и втором запуске (опыте) УВВ будет соответствовать примерно 2-3 мин (данные для электролитического конденсатора).

А так же, изменение (просадки, утечки) напряжения в питающей сети приведёт к изменению продолжительности выдержки времени у УВВ (устройство выдержки времени).

Для снижения влияния этих причин приходилось использовать прецизионные переменные резисторы, удорожавшие в несколько раз все устройство, применять специальные средства стабилизации напряжения питания и т.п.

В процессе развития и улучшения цифровой техники, а так же и  появлением цифровых счетчиков с высоким быстродействием, появилась возможность значительно увеличить точность измерений УВВ путем пересмотра самого принципа работы. Согласно новому принципу создания УВВ в качестве выдержки времени Т берется не время полной зарядки конденсатора а время нескольких его перезарядок. Достоинство такого УВВ очевидны – резистор можно сделать постоянным и вследствие этого его цена будет относительно низкая, а в место конденсатора использовать неэлектролитический, относительно маленькой емкости. Недостаток УВВ конструкции – дискретная сетка выдержек времени – легко исправляется путем уменьшения времени одной перезарядки, значение которого будет примерно равно  и ниже (частота перезарядки >1 КГц). Устройство, которое автоматически будет производить перезарядку конденсатора можно использовать RC-генератор. Структурная схема такого УВВ приведена на рис. 2.

Рисунок 3. Структурная схема УВВ

Импульсы генератора, которые соответствуют периоду времени одной полной перезарядки конденсатора, поступают на вход цифрового счетчика импульсов. С выхода счетчика число импульсов поступивших в двоичном коде передается на устройство контроля (УК). Когда число импульсов соответствует заданному значению, УК отправляет сигнал на исполнительное устройство ИУ, которое  в процессе сопоставления данных производит какое либо действие. В существующих (реальных) УВВ данного типа устройств контроля, так же может осуществлять блокировку (разблокировку) счетчика, остановку или пуск генератора, включение или выключение сигнализации и т.п. Еще одним преимущество данных УВВ заключается в том, что для  более точного интервала выдержки времени можно в целом и отказаться от применения в генераторе времязадающей RC-цепи и использовать вместо неё более новейшие, а так же  стабильные элементы, пример которого является кварцевые резонаторы.

Рисунок 4. Кварцевый резонатор

Кварцевый резонатор: электронный прибор, в котором пьезоэлектрический эффект и явление механического резонанса используются для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы (рисунок 4). Принцип его действия заключается в том, что на пластинку, тонкостенный цилиндр, кольцо или брусок, вырезанные из кристалла кварца с определённой ориентацией относительно кристаллографических осей монокристалла нанесены 2 или более электродов — проводящие металлические полоски, выполнение которых выполняется в вакууме напылением или выжиганием плёнки металла на заданные расстояния на поверхности кристалла.