防近视自动调控笔的制作方法

专利名称：防近视自动调控笔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种文具，尤其是涉及一种防近视自动调控笔。
背景技术：
传统的用于青少年尤其是中小学生使用的各种书写用具，有各种铅笔, 圆珠笔和钢笔等，当学生利用这些笔进行书写的时候，常常不能保持正确 的姿势，而且眼睛和纸面不能保证适当的距离，容易导致近视或其他视力 障碍。同时，因长期书写的姿势不正确，极易引起学生脊柱弯曲变形，出 现驼背现象。
为此，有人设计了一种名为"防近视太阳能自动调控书写笔"的专利
(专利申请号02215255.5),它包括笔芯、握笔套、笔杆和红外探头，其 特征是在笔杆的内连接套中设有杠杆状止退挡杆，在笔杆内腔设有单相永 磁微型电机，电机转子上有拨头可与止退挡杆碰触，在红外探头外沿设有 一段透明套圈，笔杆后端设有活动轴，活动轴固定有起重锤作用的重量板 及太阳能电池板，活动轴还通过固定内套与转动外套活动配合，使重量板 始终处于后端笔杆的下方，从而使写字的红外探头始终都朝着人脸方向， 当学生没按正确姿态和正常距离写字时，自动控制电路会让电机定子铁芯 线圈通电产生磁场磁力使转子上的拨头转动并与止退挡杆碰触使之偏移止 挡位置，使笔芯縮入笔头不能书写。
该专利虽然解决了书写者的坐姿和书写距离的问题，但是该设计结构 较为复杂，永磁微型电机容易损坏，耗电量大；其次，它只能提示书写者 改正姿势，而不能对书写者起到强制纠正坐姿及书写距离的作用。
发明内容
本实用新型主要是解决上述的技术问题，从而提供一种结构简单，不 易损坏，耗电小，同时可以强制纠正坐姿及书写距离的防近视自动调控笔。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的包 括相互连接的上笔杆，下笔杆和笔尖套，上笔杆内设有可自由转动的红外 传感器组件，电池和配重件，下笔杆内设有止退杆，止退轴和笔芯套，在 笔芯套和下笔杆之间设有复位弹簧，同时在笔芯套内装有笔芯，在所述下 笔杆内设有导向孔，在该导向孔内设有钢针，所述钢针的下端嵌套在笔芯 套的顶端；同时在下笔杆上，止退杆的上方设有电磁线圈；在所述止退杆 的两端均设有磁钢，且该止退杆的一端呈弯曲状，其中下端的钢吸附在钢 针的顶端；还包括有一个机械开关，所述机械开关、电池、红外传感器组 件和电磁线圈串联成一个回路。
当本实用新型正常工作的时候，所述机械开关、电池、红外传感器组 件和电磁线圈串联成的回路连通，回路的部件之间可以用导线连接。在正 常书写的时候，红外传感器组件没有感应到人脸，回路中的电流很小，仅 仅只有几十个微安，电磁线圈上几乎没有电压降，因此，电磁线圈两端的 磁场很微小，无法对止退杆产生影响，使止退杆移动。止退杆一端的磁钢 吸附在钢针的顶端，使得笔芯套在书写的时候无法縮进笔内，保证了正常 的书写。反之，当书写姿势不正确，眼睛过于靠近桌面的时候，红外传感 器组件感应到人脸，电磁线圈的电流变大，电磁线圈产生和止退杆上方的 磁钢相异的磁场极性，由于磁场同性相斥，异性相吸的作用，止退杆绕着 止退轴转动，使得止退杆下端的磁钢离开钢针的顶端。书写的时候，由于 复位弹簧的弹力远小于正常写字的力度，使笔芯退回，导致不能正常书写。 一旦回到正常距离写字时，红外传感器组件就变成高电阻，电磁线圈的电流变小，钢针和电磁线圈的磁场及其微弱，止退杆下端的磁钢回复到与钢 针吸合状态，同时在复位弹簧作用下推动笔心套，使笔芯回到可以正常书 写的状态，从而起到强制纠正书写距离和姿势的作用。在这个过程中，要 保证电磁线圈和上方的磁钢产生相异的极性，同时止退杆一端呈弯曲状， 而止退杆下端的磁钢吸附在钢针上，要保证止退杆上端的磁钢不在电磁线 圈的中心线上。由于采用的电磁线圈转动止退杆的形式，使得本实用新型 结构简单，不易损坏，耗电小，而且可以强制纠正坐姿及书写距离。
作为优选，在所述止退杆的下方同样设有一个将钢针包围在中心处的 电磁线圈，该电磁线圈和止退杆上方的电磁线圈相互连接，成为所述回路
的一部分。
在止退杆的下方同样设有一个电磁线圈，且该电磁线圈将钢针包围在 其中心处，作为回路的一部分，在止退杆上方的电磁线圈产生磁场的时候， 该电磁线圈也会产生一个磁场，该电磁线圈产生的磁场要和吸附在钢针上 的磁钢的磁场相同，可以推动止退杆转动。在这里增加一个电磁线圈，更 加有利于推动止退杆转动。
作为优选，所述红外传感器组件由红外线接收器、控制电路和红外线 发射器组成,所述控制电路包括有模拟开关、电容、二极管、电阻和三线
制红外线感应件；在红外传感器组件的两端设有上、下两个导电顶针座， 其中上方的导电顶针座与电池连接，而下方的导电顶针座与止退杆上方的 电磁线圈连接，在导电顶针座上设有导电顶针，所述导电顶针分别与控制 电路和导电顶针座相连。
控制电路采用超低功耗的集成电路，静态工作时只需几个微安的电流， 耗电量较小；红外线发射器和红外线接收器能检侧书写距离和姿势，当书 写距离较小或书写姿势不正确时，向控制电路传递信息。红外线感应件感
应到人脸接近的时候，模拟开关打开，电流变大，使得电磁线圈两端产生 压降，线圈两端的磁场就变大，导致止退杆偏移，导电顶针两端的电压很 低，此时三线制红外线感应件的工作电压有电容提供，二极管能使电容不 向回路放电，当三线制红外线感应件选用能低电压且工作电压范围又很大 时，二极管可不用。
作为优选，所述两个电磁线圈安装在下笔杆的上、下两个环形凹槽内， 所述导向孔设在下方环形凹槽的中间，所述钢针和吸附在钢针上的磁钢在 电磁线圈的中心线上，而另一端的磁钢则偏离该中心线。
上、下两个环形凹槽内安装有电磁线圈，每个环形凹槽中间是个中心 柱，导向孔就开在下方环形凹槽的中心柱上，当钢针放入导向孔的时候， 即放置在下方电磁线圈的内部中间。上、下端的磁钢不在共一条直线上， 下端的磁钢吸附在钢针的顶端，即在两个中心柱的轴线上。
作为优选，所述机械开关包括固定的静片和可移动的动片，同时在下 笔杆上套有可使动片和静片分开的笔夹套。
本实用新型不用的时候，笔夹套套在下笔杆上，笔夹套的内壁和动片 接触并推动动片，使得动片和静片分开，导致整个机械开关出于断开的状 态，整个回路就就断开；当需要使用的时候，笔夹套拿开，使得动片和静 片接触，整个回路就会连通，使得本实用新型可以正常工作。
作为优选，在所述上笔杆的端部安装有笔帽，在该笔帽和上方的导电 顶针座之间依次设有电池、导电片和弹簧，所述电池为纽扣电池。
笔帽安装在上笔杆的端部，形成一个内部空间，在该空间内安装上电 池、导电片和弹簧。导电片一侧和电池接触，另一侧和弹簧接触，而弹簧 的另一侧和导电顶针座接触。导电片和弹簧使得电池和导电顶针座的导电 效果更好，同时弹簧可以调节空间的大小，有利于电池的安装以及与其他部件的接触。纽扣电池的体积小，电力充足，完全可以满足本实用新型的 需要，当然在必要的情况下，也可以采用其他合适的电池来代替。 作为优选，所述配重件设置在红外传感器组件一侧的边缘上。
配重件可用密度较大的金属制成，由于重力作用始终处在笔的倾斜面 的下方，从而使红外传感器组件能始终朝着人脸正常工作。
作为优选，所述笔芯套底部的外径与下笔杆的内径相配合，在所述笔 芯套的下方设有挡圈。
笔芯套套接在下笔杆内且可在下笔内上下滑动，挡圈用以对笔芯套的 限位；也可以不用挡圈，只要加长笔芯套的长度，通过笔尖套来对笔芯套 的限位。
因此，本实用新型具有如下特点1.它主要包括止退机械结构和红外 传感器组件及电磁线圈，无微型马达，结构简单合理，不易损坏；2.红外 传感器组件检测书写距离且通过电磁线圈电流的大小对止退机械结构的控 制，强制纠正书写距离和姿势，从而有效的起到预防近视和纠正视力的作 用；3.控制电路采用超低功耗的集成电路，静态工作时只需几个微安的电 流，耗电量较小，较为节能。


附图1是本实用新型的一种结构示意图； 附图2是图1的电路原理附图3是图1中A处的放大具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具 体的说明。
实施例1:如图1所示，在本实施例中，采用两个电磁线圈14的形 式，在本实用新型中，下笔杆1与上笔杆2连接，并有约一半的下笔杆1 伸入在上笔杆2内，在上笔杆2的另外一端安装有一个笔帽7，而在下笔杆 1的另一端则连接有笔尖套3，在所述的下笔杆1和笔尖套3的外侧套有笔 夹套6，该笔夹套6的端部顶着上笔杆2的端部，且所述笔夹套6的内壁贴 着下笔杆1的外壁，而笔夹套6的外壁与上笔杆2的外壁在同一平面上。
在下笔杆1的上半部分有两个环形凹槽17，在所述的环形凹槽17内安 装有两个相互连接的电磁线圈14，而且在两个环形凹槽17之间有一个容纳 止退杆15和止退轴18。止退轴18安装在止退杆15中心处，所述止退杆 15可绕着止退轴18转动，在所述止退杆15的两端均设置有磁钢16，且位 于止退轴18下方的止退杆15为笔直状，而位于止退轴18上方的止退杆15 则向一边弯曲，弯曲端的磁钢16和止退轴18下方的止退杆15并不在同一 直线上。在下笔杆1的下半部分安装有笔芯套13和复位弹簧19，所述笔芯 套13为一端开口的中空柱状，在该中空柱状内安装有笔芯。在笔芯套13 的开口处形成一个向外的凸台，复位弹簧19安装在该凸台和下方的环形凹 槽17之间，套在笔芯套13的外侧。在笔芯套13和笔尖套3之间安装有档 圈31，以防止笔芯套13滑落。在下方的环形凹槽17中心处开有一个导向 孔11，该导向孔11将笔芯套13所在的空间和止退杆15所在的空间相互沟 通，并在该导向孔ll内活动安装有钢针12，该钢针12—端嵌套的笔芯套 13的顶端， 一端与止退杆15下端的磁钢16吸附。止退杆15下端的磁钢 16在两个电磁线圈14的轴线上，而止退杆15上端的磁钢16偏离电磁线圈 14的轴线。
在上笔杆2的上端，有两个向内的凸台，在这个凸台和上方的环形凹 槽17之间设置有红外传感器组件5。所述所述红外传感器组件5由红外线 接收器51、控制电路52和红外线发射器53组成。所述控制电路52包括有
模拟开关521、电容522、 二极管523、电阻524和三线制红外线感应件525
(参见图2)。在红外传感器组件5的两端设有上、下两个导电顶针座22， 上方的导电顶针座22安装在两个向内的凸台之间，而下方的导电顶针座22 安装在上方的环形凹槽17的上面，同时下方的导电顶针座22与上方的电 磁线圈14连接。在导电顶针座22上设有导电顶针23，所述导电顶针23分 别与控制电路52和导电顶针座22相连。在两个向内的凸台和笔帽7之间 安装有电池21，导电片24和弹簧25。导电片24—侧和电池21接触，另 一侧和弹簧25接触，而弹簧25的另一侧和导电顶针座22接触。电池21 采用体积小，电力足的纽扣电池。用一组三颗纽扣电池基本可以维持本实 用新型使用三个月。
如图3所示，笔夹套6和上笔杆2交汇处安装有一个机械开关4，所述 机械开关4包括静片41和动片42，静片41固定安装在上笔杆2末端的内 壁上，动片42可以移动。所述机械开关4、电池21、红外传感器组件5和 上、下两个电磁线圈14串联成一个回路，回路中的部件可以用导线连接。 笔夹套6套在下笔杆1上的时候，笔夹套6的内壁和动片42接触，将动片 42推离静片41，使得回路断开；当笔夹套6拿下的时候，动片42向外弹 开，与静片41接触，回路连通，本实用新型正常工作。
如图2所示，本实用新型的工作原理如下所述机械开关4、电池21、 导电顶针23、红外传感器组件5和上、下两个电磁线圈14串联成一个回路。 当笔夹套6摘掉的时候，动片42和静片41接触，即机械开关4闭合，整 个回路连通。红外线发射器53和红外线接收器51能检侧书写距离和姿势。 当书写姿势正确的时候，红外传感器组件5没有感应到人脸，回来中的电 流很小，电磁线圈14上几乎没有电压降，即电磁线圈14两端的磁场很微 小，止退杆15下端的磁钢吸附在钢针12的顶端，不产生偏移，使得笔芯
套13不能縮进，可以正常书写。当书写姿势不正确，人脸过于接近的时候， 控制电路52中的三线制红外线感应件525感应到人脸，模拟开关521闭合， 电流变大几个毫安，电磁线圈14上产生电压降变大，即电磁线圈14两端 的磁场变大。止退杆15下端的磁钢16和下方的电磁线圈14产生相同的磁 场，而止退杆15上端的磁钢16和上方的电磁线圈14产生相异的磁场，导 致止退杆15偏移，导电顶针23两端的电压很低，此时三线制红外线感应 件525的工作电压有电容522提供，二极管523能使电容522不向回路放 电，当三线制红外线感应件525选用能低电压且工作电压范围又很大时， 二极管522可不用。止退杆15偏移之后，下端的磁钢16离开钢针12，这 时，书写用力远大于复位弹簧19的弹力，笔芯套13向内縮进，强迫书写 者纠正书写姿势和距离。当回到正常的书写姿势时，红外传感器组件5停 止向电磁线圈14通电，无磁场产生，在复位弹簧19的作用下，笔芯套13 向外弹出，并且下端的磁钢16吸附在钢针12上，将笔芯套13顶住，使得 本实用新型回复在可以正常书写的状态。
在上述的实施例中，存在两个电磁线圈14，当上述的在止退杆15下方 的电磁线圈14不存在的时候，本实用新型也是可以正常运作的，只是在止 退杆15杆转动的时候少了一个力推动，并不妨碍本实用新型的使用，其他 的原理是一样的。
权利要求1.一种防近视自动调控笔，包括相互连接的上笔杆，下笔杆和笔尖套，上笔杆内设有可自由转动的红外传感器组件，电池和配重件，下笔杆内设有止退杆，止退轴和笔芯套，在笔芯套和下笔杆之间设有复位弹簧，同时在笔芯套内装有笔芯，其特征在于在所述下笔杆(1)内设有导向孔(11)，在该导向孔(11)内设有钢针(12)，所述钢针(12)的下端嵌套在笔芯套(13)的顶端；同时在下笔杆(1)上，止退杆(15)的上方设有电磁线圈(14)；在所述止退杆(15)的两端均设有磁钢(16)，且该止退杆(15)的一端呈弯曲状，其中下端的磁钢(16)吸附在钢针(12)的顶端；还包括有一个机械开关(4)，所述机械开关(4)、电池(21)、红外传感器组件(5)和电磁线圈(14)串联成一个回路。
2. 根据权利要求1所述的防近视自动调控笔，其特征在于在所述止退 杆(15)的下方同样设有一个将钢针(12)包围在中心处的电磁线圈(14)， 该电磁线圈(14)和止退杆(15)上方的电磁线圈(14)相互连接，成为 所述回路的一部分。
3. 根据权利要求1所述的防近视自动调控笔，其特征在于所述红外传 感器组件(5)由红外线接收器(51)、控制电路(52)和红外线发射器(53) 组成，所述控制电路(52)包括有模拟开关(521)、电容(522)、 二极管(523)、电阻(524)和三线制红外线感应件(525);在红外传感器组件(5) 的两端设有上、下两个导电顶针座(22)，其中上方的导电顶针座(22)与 电池(21)连接，而下方的导电顶针座(22)与止退杆(15)上方的电磁 线圈(14)连接，在导电顶针座(22)上设有导电顶针(23)，所述导电顶针(23)分别与控制电路(52)和导电顶针座(22)相连。
4. 根据权利要求1或2所述的防近视自动调控笔，其特征在于所述两 个电磁线圈(14)安装在下笔杆(1)的上、下两个环形凹槽(17)内，所 述导向孔(11)设在下方环形凹槽(17)的中间，所述钢针(12)和吸附 在钢针(12)上的磁钢(16)在电磁线圈(14)的中心线上，而另一端的 磁钢(16)则偏离该中心线。
5. 根据权利要求1所述的防近视自动调控笔，其特征在于所述机械开 关(4)包括固定的静片(41)和可移动的动片(42)，同时在下笔杆(1) 上套有可使动片(42)和静片(41)分开的笔夹套(6)。
6. 根据权利要求1或3所述的防近视自动调控笔，其特征在于在所述 上笔杆(2)的端部安装有笔帽(7)，在该笔帽(7)和上方的导电顶针座(22)之间依次设有电池(21)、导电片(24)和弹簧(25),所述电池(21) 为纽扣电池。
7. 根据权利要求1或3所述的防近视自动调控笔，其特征在于所述配 重件(54)设置在红外传感器组件(5) —侧的边缘上。
8. 根据权利要求1所述的防近视自动调控笔，其特征在于所述笔芯套 (13)底部的外径与下笔杆(1)的内径相配合，在所述笔芯套(13)的下方设有挡圈(31)。
专利摘要本实用新型具体涉及一种防近视自动调控笔。包括相互连接的上笔杆，下笔杆和笔尖套，上笔杆内设有红外传感器组件，电池和配重件，下笔杆内设有止退杆，止退轴和笔芯套，在笔芯套和下笔杆之间设有复位弹簧，同时在笔芯套内装有笔芯，在下笔杆内设有导向孔，在该导向孔内设有钢针，钢针的下端嵌套在笔芯套的顶端；同时在下笔杆上，止退杆的上方设有电磁线圈；在所述止退杆的两端均设有磁钢，且该止退杆的一端呈弯曲状，其中一磁钢吸附在钢针的顶端；还包括有一个机械开关。通过上述结构，本实用新型具有结构简单，不易损坏，耗电小，同时可以强制纠正坐姿及书写距离的优点。
文档编号B43K29/00GK201068023SQ20072011135
公开日2008年6月4日 申请日期2007年6月26日 优先权日2007年6月26日
发明者戚新琪 申请人:戚新琪