专利名称：用于钟表语音报时的机电转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种用于指针式钟表语音报时的机电转换装置。
在现有的数字式钟表内附设以语音报时功能，只需在数字信号上作控制及处理，即可轻易实现，但是在传统的指针式钟表中，要结合语音报时功能则非常困难，其原因在于该指针式钟表是机械式传动机构，语音电路则属于数字信号，要在这两个不同形式信号之间作正确检测及转换，势必要借助于一控制(或转换装置)才能实现。
在本申请人申请的名称为“光电式指针式钟表语音报时装置”，专利申请号为92201494.9的申请中，涉及了一种采用光电转换技术的转换装置，它包括在分齿轮转轴上安装的一个光码盘和一个光电检测装置。
本实用新型的目的是要提供另一种用于指针式钟表语音报时的机电转换装置，它利用动态电容的变化来检测机械装置的转动，因此可称它为电容式机电转换装置。
按照本实用新型的用于钟表语音报时的机电转换装置，其特征在于它包括一个安装在分齿轮转轴上的电容编码盘、一个位于电容编码盘上方的检测器和一个脉冲电路；当电容编码盘随分齿轮转轴转动时，检测器与电容编码盘之间的电容量发生动态变化，脉冲电路根据上述电容量的动态变化，产生分校对脉冲信号和时校对脉冲信号给中央处理单元。
本实用新型进一步的特征在于所说的电容编码盘由印制电路板制成，其上制有15个梯形铜片、1个小铜片；所说的脉冲电路包括3个放大器、3个整流滤波电路、3个整流电路、1个四倍计数电路和1个方向判别电路。
下面将结合附图对本实用新型的一个较佳实施例进行详细说明。
图1是采用本实用新型的指针式钟表语音报时装置的结构图。
图2是本实用新型中电容编码盘和检测器的结构图。
图3是说明检测器工作的波形图。
图4是本实用新型中脉冲电路的方框图。
图5是本实用新型中脉冲电路的一种具体线路图。
图6是说明脉冲电路工作的波形图。
为了更好地理解本实用新型，首先对本实用新型的应用进行简单说明。参见图1，该指针式钟表具有时针(1)、分针(2)、秒针(4)及钟表面盘(3)，它们分别由时齿轮(11)、分齿轮(28)及秒齿轮(41)经由同轴的时齿轮转轴(18)、分齿轮转轴(19)及秒齿轮转轴(42)所传动，而秒齿轮(41)又是由一步进马达(36)所带动，因此，时、分、秒即可通过特定的齿轮比传动而显示时间。本实用新型在分齿轮转轴(19)上设置了一个电容编码盘(13)，在电容编码盘上方设置了一个检测器(17)，该检测器(17)的输出送到脉冲电路(21)。电容编码盘(13)、检测器(17)和脉冲电路(21)即构成了本实用新型的电容式机电转换装置。脉冲电路可输出分校对信号(即每分钟一个脉冲)和时校对信号(每小时一个脉冲)给中央处理器(24)用于时间的校对。
中央处理单元(24)的时基脉冲是由一石英振荡器(35)提供的。因此，经众所都知的分频技术之后，在中央处理单元(24)内即可产生有时、分、秒的时间信号，而该时基脉冲也作为步进马达(36)的转动速度的基准，因此，中央处理单元(24)内的数字时间信号即可与马达所带动的指针时间信号始终保持同步运转。在同步运转的状态下，再经过时间调校技术，则时间之精确相当高。
在手动执行时间的调校时，只要按上调校钮(31)，并顺时针旋转，即可使离合杆(32)带动齿轮(27)下方的叉状拨杆(33)，而使转轴(20)转动，转轴(20)再通过过渡轮(38)带动时齿轮(18)顺时针转动，即带动整个时、分、秒驱动机构转动，从而进行时间的调校。在调校过程中，调校钮(31)因受按压而触动分调校开关(34)，使之接通，该分调校开关(34)可控制脉冲电路(21)中的分校对信号产生电路的电源，该开关的接通，使行脉冲电路(21)中的各个电路全部工作，脉冲电路(21)不仅给中央处理单元(24)提供时校对信号而且还提供分校对信号。钟表在正常运转时，分调校开关(34)是断开的，因此，脉冲电路(21)不输出分调对信号，这是为了节省电源。
在调校好的时间后，步进马达(36)驱动时、分、秒机构及各个指针正常运转，中央处理单元自动作秒、分的计量。每到一个正点，光电检测装置输出一个时校正(脉冲)信号给中央处理单元(24)作为分(以及秒)的清零脉冲，以及小时的计量脉冲。任何时刻，当使用者触发触动开关(7)(它也可以是一个声控、光控等遥控开关)时，中央处理单元即指令语音处理器(25)输出当前时间的语音信号通过发声器(26)发声当前时间的语音声音。
下面将结合图2～6对本实用新型的电容式机电转换装置进行详细说明。
图2显示了电容编码盘(13)和检测器(17)的具体结构。它们都可用印制电路板制成，在电容编码盘(13)的周边制成了15个大小相同，均匀分布的梯形铜片(14)，它们与检测器(17)上的铜片A、铜片B及铜片T相对应，用于分校对脉冲信号的产生。在某个梯形铜片(14)的上面还制成了一个小铜片(16)，它与检测器(17)上的铜片C相对应，用于时校对脉冲的产生。在电容编码盘(13)中间部位和各梯形铜片(14)之间的铜片(29)可通过分齿轮转轴(19)接地，从而起屏蔽作用，划斜线部分为非导体，起绝缘作用。
安装使用时，检测器(17)覆盖在电容编码盘(13)上，但不互相接触，铜片A、T、B与梯形筒片(14)对准，并且当分针指在12点钟处时，铜片C正好覆盖小铜片(16)。这样当电容编码盘绕分齿轮转轴(19)转动时，铜片A、铜片B、铜片C分别与铜片T之间的电容量发生动态变化，当两块铜片(比如A和T、B和T)同时覆盖在一个梯形铜片(14)上时，电容量最大，因为梯形铜片(14)起到反射电场(电磁玻)的作用，当两块铜片(比如A和T、B和T)不处在同一个梯形铜片(14)上时，因为绝缘效果和铜面(29)的屏壁作用，此时电容量最小。同理，铜片C和铜片T之间的电容量类似，不同的是，铜片A与铜片T以及铜片B与铜片T之间的电容量每周(即电容编码盘转动一圈)变化15次，而铜片C与铜片T之间的电容量每周只变化1次。如果铜片T用作发射极板，与一高频(如32K)振荡源连接，铜片A、B、C则用作接收极板，那么铜片A、B、C所接收到的信号分别如图3中的A′、B′、C′所示，这些波形反应了上述三个电容的动态变化。注意波形A′、B′、C′是通过放大和整流滤波后的波形。
参见图4，虚线框内是所述的脉冲电路(21)，铜片A、B、C接收来自铜片T的高频振荡信号，并分别经过放大器(211)放大、及整流滤波电路(212)后形成A′、B′、C′信号。A′、B′信号经过整形电路(213)后都送到四倍计数电路(214)和方向判别电路(215)，四倍计数电路即可输出分校对脉冲信号给中央处理单元CPU(24)，方向判别电路(215)根据指针(或电容编码盘)是顺时针还是反时针方向转动而产生不同的输出脉冲，以供中央处理单元CPU(24)判别。C′信号经整形后直接送给中央处理单元CPU(24)作为时校对脉冲信号。
脉冲电路(21)的详细线路图请见图5，放大器主要由运放U1、U2、U3构成。整流滤波电路主要由D2、R3、C3；D4、R8、C7；D6、R12、C10等构成。整形电路主要由斯密特触发器SD1、SD2、SD3等构成。四倍计数电路主要由异或门(互斥门)U4、R5、C4、异或门U7等构成。方向判别电路主要由D触发器U9、U10及异或门U11构成。
四倍电路的工作原理请参见图6所示的波形，因为它是熟知的电子技术，所以这里就不详述了。
上面详细介绍了本实用新型的一个实施例，但它并不限制本设计思想的范围。
本实用新型的优点是机械结构简单，易于制造。
权利要求1.一种用于钟表语音报时的机电转换装置，其特征在于它包括一个安装在分齿轮转轴(19)上的电容编码盘(13)、一个位于电容编码盘(13)上方的检测器(17)和一个脉冲电路(21)；当电容编码盘(13)随分齿轮转轴(19)转动时，检测器(17)与电容编码盘(13)之间的电容量发生动态变化，脉冲电路(21)根据上述电容量的动态变化，产生分校对脉冲信号和时校对脉冲信号给中央处理单元(24)。
2.根据权利要求1的用于钟表语音报时的机电转换装置，其特征在于所说的电容编码盘(13)由印制电路板制成，其上制有15个梯形铜片(14)、1个小铜片(16)。
3.按照权利要求1、2的用于钟表语音报时的机电转换装置，其特征在于所说的脉冲电路包括3个放大器，3个整流滤波电路、3个整形电路，1个四倍计数电路和1个方向判别电路。
专利摘要一种用于钟表语音报时的机电转换装置，它包括一个安装在分齿轮转轴(19)上的电容编码盘(13)，一个位于电容编码盘(13)上方的检测器(17)和一个脉冲电路(21)；当电容编码盘(13)随分齿轮转轴(19)转动时，检测器(17)与电容编码盘(13)之间的电容量发生动态变化，脉冲电路(21)根据电容量的动态变化，产生分校对脉冲信号和时校对脉冲信号给中央处理单元(24)。
文档编号G04C21/14GK2111535SQ9220297
公开日1992年7月29日 申请日期1992年2月26日 优先权日1992年2月26日
发明者冯金星 申请人:潘荣富, 冯台甲