專利名稱：電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)芯控制系統(tǒng)(Movement Control System)，尤指一種應(yīng)用于電波鐘(Radio Clock，R/C)的機(jī)芯控制系統(tǒng)，用以控制時(shí)、分、秒針的運(yùn)轉(zhuǎn)與歸零定位。
背景技術(shù)：
電波鐘基本上以時(shí)、分、秒針齒輪的機(jī)械式時(shí)鐘為基礎(chǔ)，還增加了接收無(wú)線電長(zhǎng)波信號(hào)、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)校正的功能結(jié)構(gòu)，如此便可接收地面發(fā)射站以長(zhǎng)波發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，電波鐘在接收到這一精確的時(shí)碼后，經(jīng)微處理器處理，即可自動(dòng)校正電波鐘的走時(shí)誤差，使每個(gè)電波鐘的走時(shí)都受統(tǒng)一精確的時(shí)碼控制，從而實(shí)現(xiàn)了所有電波鐘高精度的計(jì)量時(shí)間和顯示時(shí)間的一致性。
請(qǐng)參閱圖1所示，電波鐘包含有微型天線11、接收芯片12、微處理器13與機(jī)芯控制系統(tǒng)14的基本結(jié)構(gòu)。接收芯片12通過天線11接收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息并進(jìn)行解調(diào)再送至微處理器13，微處理器13處理所有對(duì)時(shí)的工作。至于機(jī)芯控制系統(tǒng)14則負(fù)責(zé)所有時(shí)、分、秒針運(yùn)轉(zhuǎn)與定位的任務(wù)，當(dāng)電波鐘啟動(dòng)對(duì)時(shí)功能時(shí)，一般是將時(shí)、分、秒針初始化至零時(shí)零分零秒的位置，然后參考微處理器13所擷取的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，再控制時(shí)、分、秒針的位置使其與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息同步，完成對(duì)時(shí)工作。對(duì)于將時(shí)、分、秒針初始化的定位動(dòng)作，主要是利用光電元件來(lái)判斷時(shí)、分、秒針齒輪是否位于定位點(diǎn)的方式來(lái)實(shí)施。
一般電波鐘機(jī)芯控制系統(tǒng)是由單馬達(dá)驅(qū)動(dòng)秒針齒輪，再經(jīng)由減速齒輪帶動(dòng)分針齒輪，分針齒輪經(jīng)由減速齒輪帶動(dòng)時(shí)針齒輪，并由一光電元件來(lái)檢測(cè)時(shí)、分、秒針齒輪是否位于定位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。假設(shè)于一點(diǎn)整啟動(dòng)對(duì)時(shí)功能，則該秒針需環(huán)行660周方能將時(shí)、分、秒針歸為零時(shí)零分零秒，即該秒針需環(huán)行660周方能將時(shí)、分、秒針定位至零點(diǎn)整，可謂十分費(fèi)時(shí)，沒有效率。此外，另有電波鐘機(jī)芯控制系統(tǒng)是由雙馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并設(shè)有單一光學(xué)感測(cè)元件，先進(jìn)行秒針歸零，再進(jìn)行時(shí)分針歸零，速度比單馬達(dá)快但還是不夠迅速。因此，如何節(jié)省定位時(shí)間以提升效率是目前電波鐘面對(duì)的一大課題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種應(yīng)用于電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，以使時(shí)、分、秒針快速且精準(zhǔn)定位，節(jié)省定位時(shí)間，提升效率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用于電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，其包含一第一步進(jìn)馬達(dá)；一第二步進(jìn)馬達(dá)，與該第一步進(jìn)馬達(dá)之間是各自獨(dú)立運(yùn)作；一秒針齒輪組，由該第一步進(jìn)馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)，該秒針齒輪組所帶動(dòng)的最后一個(gè)齒輪外緣于轉(zhuǎn)動(dòng)方向上依序設(shè)有連續(xù)多個(gè)可透光的穿孔；一時(shí)分針齒輪組，由該第二步進(jìn)馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)，該時(shí)分針齒輪組包含至少三個(gè)齒輪，其中一分針齒輪經(jīng)由至少一個(gè)減速齒輪而帶動(dòng)一時(shí)針齒輪，該分針齒輪與該時(shí)針齒輪平行運(yùn)轉(zhuǎn)并相互重迭，該分針齒輪外緣轉(zhuǎn)動(dòng)方向上設(shè)有連續(xù)多個(gè)相同、可透光的穿孔，以及該時(shí)針齒輪外緣，相對(duì)于該分針齒輪的所述多個(gè)穿孔的位置，設(shè)有一個(gè)可透光的穿孔，該時(shí)針齒輪上的穿孔大小大于或等于該分針齒輪上的穿孔大??；以及一第一光學(xué)感應(yīng)元件，設(shè)于該秒針齒輪組所帶動(dòng)的最后一個(gè)齒輪外緣的一側(cè)，檢測(cè)該齒輪的穿孔是否到定位點(diǎn)并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位準(zhǔn)信號(hào)；以及一第二光學(xué)感應(yīng)元件，設(shè)于該時(shí)分針齒輪組的該分針齒輪與該時(shí)針齒輪外緣的一側(cè)，用來(lái)檢測(cè)該分針齒輪的穿孔與該時(shí)針齒輪的穿孔是否同時(shí)到定位點(diǎn)并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位準(zhǔn)信號(hào)。
該秒針齒輪組所帶動(dòng)的最后一個(gè)齒輪外緣于轉(zhuǎn)動(dòng)方向上依序設(shè)有連續(xù)兩個(gè)可透光的穿孔，以及該分針齒輪外緣轉(zhuǎn)動(dòng)方向上設(shè)有連續(xù)四個(gè)相同、可透光的穿孔。
所述應(yīng)用于電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)還包含一光電開關(guān)固定架，通過該光電開關(guān)固定架，使該第一光學(xué)感應(yīng)元件與該第二光學(xué)感應(yīng)元件在嵌入時(shí)，分別快速找到該秒針齒輪上與該時(shí)分針齒輪上的穿孔的相對(duì)位置。
該第一光學(xué)感應(yīng)元件與該第二光學(xué)感應(yīng)元件焊接于一電路板。
該電路板為一印刷電路板。
該第一光學(xué)感應(yīng)元件與該第二光學(xué)感應(yīng)元件以接線方式連接至該電波鐘的一內(nèi)部電路。
也就是說(shuō)，本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，其包含兩個(gè)步進(jìn)馬達(dá)、兩個(gè)齒輪組與兩個(gè)光學(xué)感應(yīng)元件。兩個(gè)步進(jìn)馬達(dá)各自獨(dú)立運(yùn)作并且各自驅(qū)動(dòng)一個(gè)齒輪組。兩個(gè)齒輪組，即秒針齒輪組與時(shí)分針齒輪組，其中時(shí)分針齒輪組包含至少三個(gè)齒輪，分針齒輪經(jīng)由至少一個(gè)減速齒輪而帶動(dòng)時(shí)針齒輪。秒針齒輪組所帶動(dòng)的最后一個(gè)齒輪外緣于轉(zhuǎn)動(dòng)方向上依序設(shè)有連續(xù)多個(gè)可透光的穿孔；時(shí)分針齒輪組中，分針齒輪與時(shí)針齒輪平行運(yùn)轉(zhuǎn)并相互重迭，分針齒輪外緣轉(zhuǎn)動(dòng)方向上設(shè)有連續(xù)多個(gè)相同、可透光的穿孔，以及時(shí)針齒輪外緣，相對(duì)于此分針齒輪的多個(gè)穿孔的位置，設(shè)有一個(gè)可透光的穿孔，此時(shí)針齒輪上的穿孔大小大于或等于分針齒輪上的穿孔大小。兩個(gè)光學(xué)感應(yīng)元件，分別設(shè)于秒針齒輪組所帶動(dòng)的最后一個(gè)齒輪外緣的一側(cè)以及該時(shí)分針齒輪組的該分針齒輪與該時(shí)針齒輪外緣的一側(cè)，用來(lái)檢測(cè)齒輪的穿孔是否到定位點(diǎn)并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位準(zhǔn)信號(hào)。
茲配合下列附圖、實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，將上述及本實(shí)用新型的其它目的與優(yōu)點(diǎn)詳述于后。


圖1為電波鐘的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3A為秒針齒輪組與第一光學(xué)感應(yīng)元件的剖面圖；圖3B為秒針齒輪組與第一光學(xué)感應(yīng)元件的俯視圖。
圖4A為時(shí)分針齒輪組與第二光學(xué)感應(yīng)元件的剖面圖。
圖4B為分針齒輪組與第二光學(xué)感應(yīng)元件的俯視圖。
圖4C為時(shí)針齒輪組與第二光學(xué)感應(yīng)元件的俯視圖。
圖4D為時(shí)分針齒輪的穿孔于定位點(diǎn)重迭的俯視圖。
圖5A為秒針齒輪歸零定位時(shí)，第一光學(xué)感應(yīng)元件產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)序圖。
圖5B為時(shí)分針齒輪歸零定位時(shí)，第二光學(xué)感應(yīng)元件產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)序圖。
圖6A為本實(shí)用新型電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)的組合剖面圖。
圖6B為圖6A的立體分解圖。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
11-微型天線；12-接收芯片；13-微處理器；14-機(jī)芯控制系統(tǒng)；21-第一步進(jìn)馬達(dá)；22-秒針齒輪組；23-秒針齒輪；24-第一光學(xué)感應(yīng)元件；25-第二步進(jìn)馬達(dá)；26-時(shí)分針齒輪組；27-分針齒輪；28-時(shí)針齒輪；29-第二光學(xué)感應(yīng)元件；31～37-穿孔；61-印刷電路板；62-光電開關(guān)固定架；63-下蓋。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，如圖2所示，包含兩個(gè)步進(jìn)馬達(dá)、兩個(gè)齒輪組與兩個(gè)光學(xué)感應(yīng)元件。微處理器13通過信號(hào)線控制兩個(gè)步進(jìn)馬達(dá)，即第一步進(jìn)馬達(dá)21與第二步進(jìn)馬達(dá)25，使其各自獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。兩個(gè)齒輪組，即秒針齒輪組22與時(shí)分針齒輪組26，分別由第一步進(jìn)馬達(dá)21、第二步進(jìn)馬達(dá)25所驅(qū)動(dòng)。時(shí)分針齒輪組26中的分針齒輪27經(jīng)由減速齒輪而帶動(dòng)時(shí)針齒輪28，進(jìn)而使對(duì)應(yīng)的時(shí)、分針移動(dòng)。
此外，時(shí)、分、秒針齒輪外緣分別設(shè)有可透光的穿孔，如圖3B所示為秒針齒輪的俯視圖，秒針齒輪外緣有連續(xù)兩個(gè)可透光穿孔31、32，以及此兩個(gè)穿孔之間的間距AB。圖4B和圖4C所示分別為分、時(shí)針齒輪的俯視圖，分針齒輪27上設(shè)有四個(gè)相同可透光的穿孔33～36，而時(shí)針齒輪28上設(shè)有一個(gè)穿孔37，其大小大于或等于穿孔33～36的大小。
又，光學(xué)感應(yīng)元件為一個(gè)具有產(chǎn)生發(fā)射光波的發(fā)射端與接收此發(fā)射光波的接收端的元件。第一光學(xué)感應(yīng)元件24，如圖3A所示，設(shè)于秒針齒輪組22所帶動(dòng)的最后一個(gè)齒輪23外緣的一側(cè)，用來(lái)檢測(cè)此齒輪的穿孔是否到定位點(diǎn)并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位準(zhǔn)信號(hào)；以及第二光學(xué)感應(yīng)元件29，如圖4A所示，設(shè)于時(shí)分針齒輪組26的分針齒輪27與時(shí)針齒輪28外緣的一側(cè)，用來(lái)檢測(cè)分針齒輪27的穿孔與時(shí)針齒輪28的穿孔是否同時(shí)到定位點(diǎn)并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位準(zhǔn)信號(hào)。歸零定位時(shí)，如圖3A和圖3B所示，秒針齒輪23轉(zhuǎn)動(dòng)使穿孔31、32陸續(xù)進(jìn)入第一光學(xué)感應(yīng)元件24有效檢測(cè)范圍。假設(shè)第一光學(xué)感應(yīng)元件24檢測(cè)不到發(fā)射光波時(shí)產(chǎn)生一低位準(zhǔn)信號(hào)，如圖5A所示，在時(shí)間點(diǎn)t1之前皆是低位準(zhǔn)信號(hào)，當(dāng)秒針齒輪23的穿孔31抵達(dá)定位點(diǎn)時(shí)，第一光學(xué)感應(yīng)元件24便能檢測(cè)到發(fā)射光波而產(chǎn)生一高位準(zhǔn)信號(hào)(t1～t2)，秒針齒輪23繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)AB在定位點(diǎn)時(shí)，第一光學(xué)感應(yīng)元件24檢測(cè)不到發(fā)射光波而產(chǎn)生一低位準(zhǔn)信號(hào)(t2～t3)，接著，穿孔32抵達(dá)定位點(diǎn)時(shí)，第一光學(xué)感應(yīng)元件24又產(chǎn)生一高位準(zhǔn)信號(hào)(t3～t4)，之后，第一光學(xué)感應(yīng)元件24即產(chǎn)生低位準(zhǔn)信號(hào)。在時(shí)間點(diǎn)t2之前，第一步進(jìn)馬達(dá)21以高速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)微處理器13檢測(cè)到第一個(gè)脈沖(impulse)時(shí)，便控制第一步進(jìn)馬達(dá)21降至低速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)檢測(cè)到第二個(gè)脈沖時(shí)，微處理器13通知第一步進(jìn)馬達(dá)21停止運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)秒針指針隨即穩(wěn)定并精確地回到零秒的位置。
至于時(shí)、分針齒輪28、27，如圖4A-圖4C所示，兩者平行運(yùn)轉(zhuǎn)、上下重迭，就定位時(shí)，穿孔37先回到定位點(diǎn)，分針齒輪27繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)穿孔33轉(zhuǎn)到穿孔37的正上方時(shí)(如圖4D)，使透過穿孔33的發(fā)射光波也得以繼續(xù)無(wú)阻礙地透過穿孔37，如圖5B所示，第二光學(xué)感應(yīng)元件29便能檢測(cè)到發(fā)射光波而產(chǎn)生一高位準(zhǔn)信號(hào)(t11～t12)，分針齒輪27繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)分針齒輪27遮住穿孔37時(shí)，第二光學(xué)感應(yīng)元件29檢測(cè)不到發(fā)射光波而產(chǎn)生一低位準(zhǔn)信號(hào)(t12～t13)，接著，穿孔34轉(zhuǎn)到穿孔37的正上方時(shí)，光學(xué)感應(yīng)元件產(chǎn)生一高位準(zhǔn)信號(hào)(t13～t14)，以此類推，總共產(chǎn)生四個(gè)脈沖。在時(shí)間點(diǎn)t12之前，步進(jìn)馬達(dá)以高速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)微處理器13檢測(cè)到第一個(gè)脈沖時(shí)，便控制第二步進(jìn)馬達(dá)25降至低速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)檢測(cè)到第四個(gè)脈沖時(shí)，微處理器13便完全停止第二步進(jìn)馬達(dá)25的運(yùn)轉(zhuǎn)，時(shí)、分針指針亦穩(wěn)定且精確地回到零時(shí)零分的位置，完成時(shí)、分針歸至定位點(diǎn)的任務(wù)。
本實(shí)用新型在制造組裝時(shí)，利用一連接于電波鐘下蓋63的光電開關(guān)固定架62(如圖6A)，通過此光電開關(guān)固定架62，使同時(shí)焊接于一印刷電路板(printed circuit board)61的第一光學(xué)感應(yīng)元件24與第二光學(xué)感應(yīng)元件29于嵌入時(shí)，可以分別快速找到秒針齒輪23上與時(shí)分針齒輪28，27上的穿孔的相對(duì)位置，以加速組裝生產(chǎn)速度。圖6B為圖6A的立體分解圖。又，第一光學(xué)感應(yīng)元件24與第二光學(xué)感應(yīng)元件29也可以接線(wiring)方式分別連接至電波鐘的內(nèi)部電路。
本實(shí)用新型電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)的主要特征在于雙步進(jìn)馬達(dá)、雙感應(yīng)器使時(shí)分針、秒針同時(shí)獨(dú)立運(yùn)作，以加速電波鐘完成定位歸零。此外，本實(shí)用新型的秒、分針齒輪上的多個(gè)穿孔，融合了在歸零定位過程中步進(jìn)馬達(dá)獨(dú)特的兩段速設(shè)計(jì)，齒輪未到定位點(diǎn)之前，馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)以加速定位歸零，接近定位點(diǎn)時(shí)，馬達(dá)低速轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪減少晃動(dòng)以收精確定位的效果。所以，本實(shí)用新型實(shí)際上兼具了快速與精準(zhǔn)定位的兩大優(yōu)點(diǎn)。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍。即凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新型專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，其特征是包含一第一步進(jìn)馬達(dá)；一第二步進(jìn)馬達(dá)，與該第一步進(jìn)馬達(dá)之間是各自獨(dú)立運(yùn)作；一秒針齒輪組，由該第一步進(jìn)馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)，該秒針齒輪組所帶動(dòng)的最后一個(gè)齒輪外緣于轉(zhuǎn)動(dòng)方向上依序設(shè)有連續(xù)多個(gè)可透光的穿孔；一時(shí)分針齒輪組，由該第二步進(jìn)馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)，該時(shí)分針齒輪組包含至少三個(gè)齒輪，其中一分針齒輪經(jīng)由至少一個(gè)減速齒輪而帶動(dòng)一時(shí)針齒輪，該分針齒輪與該時(shí)針齒輪平行運(yùn)轉(zhuǎn)并相互重迭，該分針齒輪外緣轉(zhuǎn)動(dòng)方向上設(shè)有連續(xù)多個(gè)相同、可透光的穿孔，以及該時(shí)針齒輪外緣，相對(duì)于該分針齒輪的所述多個(gè)穿孔的位置，設(shè)有一個(gè)可透光的穿孔，該時(shí)針齒輪上的穿孔大小大于或等于該分針齒輪上的穿孔大??；以及一第一光學(xué)感應(yīng)元件，設(shè)于該秒針齒輪組所帶動(dòng)的最后一個(gè)齒輪外緣的一側(cè)，檢測(cè)該齒輪的穿孔是否到定位點(diǎn)并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位準(zhǔn)信號(hào)；以及一第二光學(xué)感應(yīng)元件，設(shè)于該時(shí)分針齒輪組的該分針齒輪與該時(shí)針齒輪外緣的一側(cè)，用來(lái)檢測(cè)該分針齒輪的穿孔與該時(shí)針齒輪的穿孔是否同時(shí)到定位點(diǎn)并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位準(zhǔn)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，其特征是該秒針齒輪組所帶動(dòng)的最后一個(gè)齒輪外緣于轉(zhuǎn)動(dòng)方向上依序設(shè)有連續(xù)兩個(gè)可透光的穿孔，以及該分針齒輪外緣轉(zhuǎn)動(dòng)方向上設(shè)有連續(xù)四個(gè)相同、可透光的穿孔。
3.如權(quán)利要求1所述的電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，其特征是還包含一光電開關(guān)固定架，通過該光電開關(guān)固定架，使該第一光學(xué)感應(yīng)元件與該第二光學(xué)感應(yīng)元件嵌入并分別找到該秒針齒輪上與該時(shí)分針齒輪上之穿孔的相對(duì)位置。
4.如權(quán)利要求3所述的電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，其特征是該第一光學(xué)感應(yīng)元件與該第二光學(xué)感應(yīng)元件焊接于一電路板。
5.如權(quán)利要求4所述的電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，其特征是該電路板為一印刷電路板。
6.如權(quán)利要求3所述的電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，其特征是該第一光學(xué)感應(yīng)元件與該第二光學(xué)感應(yīng)元件以接線方式連接至該電波鐘的一內(nèi)部電路。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于電波鐘的機(jī)芯控制系統(tǒng)，其包含兩個(gè)步進(jìn)馬達(dá)、兩個(gè)齒輪組與兩個(gè)光學(xué)感應(yīng)元件。兩個(gè)步進(jìn)馬達(dá)各自獨(dú)立運(yùn)作并各自驅(qū)動(dòng)一個(gè)齒輪組。秒針齒輪組的一個(gè)齒輪外緣設(shè)有連續(xù)多個(gè)可透光的穿孔，時(shí)分針齒輪組中的分針齒輪與時(shí)針齒輪平行運(yùn)轉(zhuǎn)并相互重迭，分針齒輪外緣設(shè)有連續(xù)多個(gè)可透光的穿孔，以及時(shí)針齒輪外緣，相對(duì)于分針齒輪的穿孔位置，設(shè)有一個(gè)可透光的穿孔。兩個(gè)光學(xué)感應(yīng)元件各設(shè)于各齒輪組中有穿孔的齒輪外緣的一側(cè)，用來(lái)檢測(cè)該齒輪的穿孔是否到定位并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位準(zhǔn)信號(hào)。本實(shí)用新型獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)成了快速與精準(zhǔn)定位的雙重目的。
文檔編號(hào)G04C9/00GK2720489SQ20042006789
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月2日
發(fā)明者劉載德 申請(qǐng)人:洲晉企業(yè)有限公司