CN115755562A - 一种采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟 - Google Patents

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CN115755562A CN202211579683.1A CN202211579683A CN115755562A CN 115755562 A CN115755562 A CN 115755562A CN 202211579683 A CN202211579683 A CN 202211579683A CN 115755562 A CN115755562 A CN 115755562A
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赵建飞
游亮
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Abstract

本发明涉及一种计时装置。目的是提供一种采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，该闹钟应具有闹响时间设定清晰明确、使用者使用快捷方便且容易辨识的特点。技术方案是一种采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，其特征在于：所述机壳中还设置有电接通所述主控电路以设定闹响时间的角度位移传感组件，所述刻度盘上设置有与角度位移传感组件相配合的闹响时间显示结构。

Description

一种采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟
技术领域
本发明涉及一种计时装置，具体是采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟。
背景技术
闹钟是家家户户必不可少的计时器具；并且市场上的闹钟品种繁多、各具特色。如CN2643359Y公开的一种指针式石英电子报时闹钟能够使得语音报时与指针走时同步，并且具有按压对时、按压对分功能；CN2420666Y公开的自动石英闹钟及其机芯具有定时止闹功能。上述闹钟的闹响时间大多采用指针式或按键式确定闹响时间；采用指针式的，使用者往往要转动定时指针若干圈才能对准所需的时间刻度，加之定时指针结构微小(除时针、分针、秒针之外的第四个指针，结构一般为其余指针的四分之一至五分之一)，因而操作比较麻烦；采用按键式的，由于闹响时间仅在显示屏上显示，使用者往往要反复捣鼓按键多次，才能完成闹响时间的设定；而且偶尔使用该功能者，对与是否正确设定了闹响时间还往往心中没底。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，该闹钟应具有闹响时间设定清晰明确、使用者使用快捷方便且容易辨识的特点。
本发明提供的技术方案是：
一种采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，包括配有电池和主控电路的机壳、固定在机壳内且电接通所述主控电路的时钟电路和闹响电路、安装在机壳前部的刻度盘上且电接通所述主控电路的显示屏；其特征在于：
所述机壳中还设置有电接通所述主控电路以设定闹响时间的角度位移传感组件，所述刻度盘上设置有与角度位移传感组件相配合的闹响时间显示结构。
所述角度位移传感组件设置于刻度盘后侧，包括固定于前壳且与刻度盘平行布置的感应线路板以及与感应线路板平行布置且由旋钮带动的角度线路板，感应线路板与角度线路板感应配合从而对所述主控电路输出信号。
所述感应线路板固定在闹钟固定架的前侧端面，所述角度线路板由旋钮带动从而与所述感应线路板进行所述感应配合；与所述旋钮插嵌配合的旋钮轴可转动地定位在闹钟固定架前侧端面中央部位，同轴安装在旋钮轴上的连接板通过所配设的滚珠保持结构可转动地定位在闹钟固定架前侧端面，从而使得同轴安装在连接板背面的角度线路板与所述感应线路板保持相互平行。
所述滚珠保持结构包括：开设在连接板正反两面并且规则布置的若干滚珠槽，每个滚珠槽中布置着若干滚珠；设置在连接板的正面或背面的所有滚珠的轴心均分别位于同一圆周面，并且该圆周面与旋钮轴的轴线共轴布置。
所述闹响时间显示结构包括指针或者色块显示结构；所述色块显示结构包括开设于所述刻度盘中央的进出缝以及由旋钮带动着穿过所述进出缝从刻度盘背面与刻度盘表面之间转动的指示片。
所述指示片平行于刻度盘盘面布置，且穿过所述进出缝从刻度盘背面转动至刻度盘表面，以通过所遮挡的刻度盘表面的刻度来表示所对应的闹响时间。
所述进出缝从刻度盘的中心孔伸展至刻度盘的0刻度部位；所述指示片的片状盘面平行于刻度盘盘面布置并且也开设有与所述缝隙相对应的直槽，该直槽从指示片的中心沿半径方向延伸至指示片的边沿并且将指示片分成始端和末端。
所述主控电路分别电连接第一显示电路、第二显示电路、闹响电路以及时钟电路，第一显示电路再分别电连接角度传感电路、闹钟电路、显示屏背光电路以及显示屏，第二显示电路也电连接显示屏；电源电路分别对主控电路、第一显示电路、第二显示电路以及角度传感电路供电；主控电路、第一显示电路还分别设置有按键。
本发明的有益效果：
本发明采用角度位移传感组件来设定闹响时间，只需转动一次就能直接设定闹响时间，不但简单快捷方便，能够而且保证定时精确；通过与时间刻度相对应的色块来表示闹响时间，闹响时间显示醒目清楚，辨识直观不易出错，给消费者全新的体验感。
附图说明
图1是本发明实施例1的主视结构示意图(采用色块显示结构显示闹响时间)。
图2是图1的右视结构示意图。
图3是本发明实施例2的主视结构示意图(采用指针显示闹响时间)。
图4是图2的剖视放大结构示意图。
图5是本发明实施例1的***图。
图6是图2中连接板的主视结构示意图。
图7是图2中连接板的后视结构示意图。
图8是图2中连接板与旋钮的连接关系示意图。
图9是是色块显示结构中指示片与刻度盘的配合关系示意图。
图10是实施例1中感应线路板信号采集部的印刷线路放大结构示意图。
图11是实施例1中角度线路板信号采集部的印刷线路放大结构示意图。
图12是本发明实施例1的电路原理图。
图13是本发明实施例1的电路结构图。
图中标记：
1、旋钮；1.1、旋钮轴；2、透明镜片；3、刻度盘；3.1、进出缝；4、指示片；4.1、直槽；5、前壳；6、显示屏；7、显示屏支架；8、连接板；8.1、滚珠；8.2、滚珠槽；9、角度线路板；10、感应线路板；11、闹钟固定架；12、主线路板；13、按键；14、闹响元件；15、后壳；16、磁块；17、电池；19、USB接口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示的采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，包括配有电池17和主控电路的机壳(由前壳5与后壳15连接形成)、固定在机壳后部且电连接所述主控电路的时钟电路和闹响电路(其中的闹响元件优选蜂鸣器)、位于机壳前部的刻度盘3、位于机壳前部并且与所述主控电路电连接的显示屏(实时显示实际时刻)；刻度盘前面还用透明镜片2封闭以保持机壳内清洁。
以上结构与现有的石英机芯闹钟类同。
本发明的改进在于：所述机壳内还设置有角度位移传感组件，该角度位移传感组件中的角度传感电路通过第一显示电路电接通所述主控电路用于设定闹响时间(即闹钟闹响时间)，并且所述刻度盘上配设有与闹响时间相向对应的闹响时间显示符号。
由图4可知：所述角度位移传感组件位于刻度盘3后侧，包括感应线路板10以及与感应线路板感应配合的角度线路板9；所述感应线路板配设有角度传感芯片U4并且设有信号采集部，该感应线路板固定于闹钟固定架的前侧端面上并且其中心孔与刻度盘同轴。所述角度线路板固定于连接板8的背面(与感应线路板相向对应的一面)，可由连接板带动绕刻度盘轴线旋转；转动过程中角度线路板的信号采集部与感应线路板的信号采集部进行电容感应配合，使得角度线路板每转过一个角度，感应线路板信号采集部感应采集的电容信号经过角度传感芯片U4产生一个电压的变量，通过电压的变量转换为角度的信号；而在转动停止后，最后产生的角度信号即作为对应的闹响设定信号输出(通过八个触点分别输出CL1至CL8共八种信号)至角度传感芯片U4，U4即将其转换并设定为闹钟闹响时间(待时钟的时间和设定的闹钟时间重合时，主控电路即启动响闹元件发出声响)。显然，该角度位移传感组件的结构和工作原理与常规的角度位移传感器相同，故不再一一赘述。
由于角度线路板转动一圈360度正好为钟面刻度的12个小时；因此角度与时间刻度的转换正好相配：转动90度即为时间刻度3点钟，转动180度即为时间刻度6点钟；以此类推即可
参见图6至与8；所述连接板结构与CN217932436U中公开的滑移片类同，为轴心部位固定着旋钮轴1.1的盘状板片，并且旋钮轴的两端分别在连接板中心位置往两侧端面垂直伸出，一端与闹钟固定架前侧端面可转动配合(由图4可知：此端可与闹钟固定架前侧端面中央部位的凸出部可转动地插套配合)，而另一端则是可与旋钮配合的旋钮柄。所述连接板也与所述滑移片相同，通过配设的滚珠保持结构以保持连接板的转动稳定；该滚珠保持结构包括：开设在连接板正反两面并且规则布置的若干滚珠槽8.2(图6、图7中均显示每个端面设有四个滚珠槽)，每个滚珠槽中布置着若干滚珠8.1(图6、图7中均显示三个滚珠)；设置在连接板的正面或背面的所有滚珠的轴心均分别位于同一圆周面，并且该圆周面与旋钮轴的轴线共轴布置。滚珠安装后能够在滚珠槽中露出部分，使得连接板正面滚珠槽中的滚珠与前壳的配合面5.1(即缩边部位面向连接板的一面)抵顶配合；而连接板背面滚珠槽中的滚珠则与感应线路板的外缘部位的正面抵顶着进行滚动配合(感应线路板上电路呈环形，其直径小于滚珠槽的圆周直径，滚动配合时正好避开该电路)。
所述定闹时间显示结构包括指针或者色块显示结构。采用指针时只需将指针固定在旋钮轴上(参见图3)即可。
所述色块显示结构与CN214586412U公开的结构类同，包括沿半径方向开设在所述刻度盘上的进出缝3.1、由旋钮轴带动且通过所述进出缝在刻度盘背面与刻度盘表面之间移动的指示片4。
所述进出缝从刻度盘的中心孔伸展至刻度盘的0刻度部位；所述指示片的片状、圆形盘面平行于刻度盘盘面布置并且也开设有与所述缝隙相对应的直槽4.1，该直槽从指示片的中心沿半径方向延伸至指示片的边沿并且将指示片分成始端和末端；指示片的末端(图5中直槽的右侧为末端)能够从所述的进出缝***刻度盘的背后，始端部分可遮挡在刻度盘的表面，从而通过所述始端所指向的刻度来表示闹响时间。使用时，指示片的始端由旋钮轴带动着，通过所述进出缝从刻度盘后侧转动至刻度盘表面，该始端所指向的刻度盘上的某一刻度即为所设定的闹响时间；例如(图9所示)，指示片的始端边沿对准“3”字刻度，表示闹响时间为3点钟。
参见图12：本实施例中，包括主控芯片U1的主控电路、闹响电路、时钟电路、包括第二显示芯片U3的第二显示电路以及带有电池的电源电路配设在主线路板12上，主线路板安装在后壳的定位座中；安装在显示屏支架7上的显示屏线路板上配设有包括显示第一显示芯片U2的第一显示电路、显示屏背光电路以及闹钟电路；感应线路板配设有包括角度传感芯片U4的角度传感电路(所述第一显示电路、第二显示电路、角度传感电路与主控电路也可集成在主线路板上，然后安装在连接板上)。电路连接关系为：主控电路分别电连接第一显示电路、第二显示电路、闹响电路以及时钟电路，第一显示电路再分别电连接角度传感电路、闹钟电路、显示屏背光电路以及显示屏(角度传感电路、闹钟电路、显示屏背光电路以及显示屏分别通过第一显示电路电接通主控电路)，第二显示电路也电连接显示屏；电源电路分别对主控电路、第一显示电路、第二显示电路以及角度传感电路供电；主控电路还电连接包括按键S1，第一显示电路还电连接按键S2、按键S3以及显示屏背光电路。
以下叙述电路原理(参见图13)。
1、配设有主控芯片U1的主控电路，负责时钟走时和闹铃；
2、配设有第一显示芯片U2的第一显示电路、配设有第二显示芯片U3的第二显示电路，负责通过显示屏背光电路控制LCD显示屏，以显示时钟吋间和闹钟设定时间；
3、配设有角度传感芯片U4的角度传感电路，负责将接收到的角度线路板信号采集部与感应线路板信号采集部之间电容变量参数由角度值的换算成时刻数值。
4、闹钟电路，负责闹响时间的设定。
5、时钟电路，负责保证时钟走时精度和时钟的校正。
电路连接关系
U1芯片：4#脚(通过电容C1)为正极电源接入、12#脚为负极电源的接入，在电源上并联电容C1滤波抗干扰稳定作用；5#脚和6#脚连接时钟电路SZ(由振荡器Y1与电容C2、C3组成，保证时钟走时精度)；14#脚(接线端SI)经过防干扰电阻R8连接芯片U2的8#脚，同时经过防干扰电阻R16连接芯片U3的2#脚进行信号互相传输；7#脚经过防干扰电阻R3连接芯片U2的16#脚进行信号互相传输；按键S1(即按键13)将高电平经过防干扰电阻R1输给芯片U1的1#脚，用于关闭闹钟的闹响声音；8#脚依次经过电阻R2、三极管Q2、二极管Q3接入工作电源VDD，闹响元件14的两根接线分别接二极管Q3的两端。
U2芯片：2#脚经电阻R6输出高电平经过三极管Q1信号的放大输出给LED灯D1(D1为LCD显示屏的背光源)，控制LED灯发光；电阻R9为调节LED的亮度；并且下拉电阻R7来作为时钟模式选择(接通为12小时制，断开为24小时制)；5#脚为(通过电容C7)为正极电源接入、12#脚为负极电源的接入，在电源上并联电容C7滤波作用；9个SEG脚作为显示笔段的输出连接显示屏的接头端J4的9个脚，其中SEG1对应连接显示屏(LCD显示屏)接头端J4的5#脚，SEG2对应连接显示屏接头端J4的6#脚------SEG9对应连接显示屏接头端J4的13#脚。此外，显示屏背光电路中，按键S2还通过电阻R10接通U2的3#脚与LCD显示屏接头端J4的5#脚，按键S3还通过电阻R11接通U2的4#脚与LCD显示屏接头端J4的6#脚，以使LCD显示屏接通电源；16#脚经防干扰电阻R3连接芯片U1的7#脚，用于时钟的校正，并且在实际时间走到与设定闹响的时刻一致时，发出信号给蜂鸣器使其发出闹响声音。
U3芯片：1#脚为为正极电源接入、8#脚为负极电源的接入，在电源上并联电容C5滤波抗干扰稳定作用；2#脚通过电阻R16连接U1的14#脚和U2的8#脚，作为信号的传输端；3～7#脚两两之间通过电阻R17至R24分别并联形成的4个连接端(COM1至COM4)作为显示屏背光电路，分别连接显示屏接头端J4的1#至4#脚(3#脚接电阻R24、4#脚接电阻R23，然后二者并联作为输出端COM4接屏接头端J4；5#脚接电阻R21、4#脚接电阻R22，然后二者并联作为输出端COM3接屏接头端J3；5#脚接电阻R20、6#脚接电阻R19，然后二者并联作为输出端COM2接屏接头端J3；7#脚接电阻R17、6#脚接电阻R18，然后二者并联作为输出端COM1接屏接头端J3)，连接时，COM1对应连接4#脚-----，COM4对应连接4#脚)。
U4芯片：2#脚为正极和15#脚为负极电源的接入，在电源上并联电容C4滤波抗干扰稳定作用；CL1～CL8脚为电容信号采集输入，依次一一连接感应线路板信号采集部JDB的8个脚(1#脚至8#脚；图9中省略该1#脚至8#脚)；13#脚为(CHECKIN脚)上拉电阻R15和下拉电阻R14起到电压的感应(随电容的改变随之改变)变化，与CL1～CL8脚电容变量经芯片U4数模转换，即时运算出角度值的换算成时刻数值；7#脚经过防干扰电阻R12将信号传送至芯片U2的15#脚，12#脚经过防干扰电阻R13将信号传送至芯片U2的14#脚。时钟电路NZDL(常规通用电路)串接在U2芯片的14#脚、15#脚以及U4芯片的7#脚、12#脚之间。
角度传感原理：U4芯片安装在固定不动的感应线路板上并且与角度线路板保持同轴和相互平行，角度线路板可以转动并且与感应线路板保持一定间隙，从而利用两者之间的电容量的变化来产生不同的角度信号。角度线路板信号采集部(参见图11)的印刷线路划分成12等分扇形小区间，每个小区间对应角度为30°(如图11表示的1～12)。感应线路板信号采集部(参见图11)的印刷线路中，圆环形的A区划分12个大区间(如图10所示的A1～A12)来对应角度线路板的12个扇形小区间，其中每个大区又分成8个小扇形区间，每个小扇形区间对应的角度为30/8°；角度线路板中圆环形的B区连接到GND(接地)来防止电容改变时受到周围信号的干扰；感应线路板的圆环形C区(最小的环形)连接到U4芯片13#脚位(CHECKIN脚)；当旋转角度线路板时，能使感应线路板的大区间和小区间产生电容容值的变量，并通过与U4芯片13#脚位(CHECKIN脚)连接的上拉电阻R15和下拉电阻R14来转化为电压的变量,再经过芯片U4数模转换，把电压的变量转换为角度值，即时将角度值换算成时刻数值，即闹钟设定完成；同时由芯片U4的7#脚经防干扰电阻R12输送该信号至芯片U2的15#脚，并由芯片U4的12#脚经防干扰电阻R13输送该信号至芯片U2的14#脚，还由芯片U2和芯片U3把相应的闹钟设定的时间显示在LCD屏幕上。当时间运行至设定的闹响时刻(设定闹响时间与时钟的时间一致时)，芯片U2通过16#脚经过防干扰电阻R3传输信号至芯片U1的7#脚，芯片U1通过8#脚输出高电平经过三极管Q2放大信号再输出给闹响元件(蜂鸣器)报警；当蜂鸣器报警时,可以通过按键1将高电平信号输入芯片U1的1#脚，即可暂时关闭蜂鸣器。
此外：机壳背部的磁块16用于在任何铁质物体上固定闹钟；机壳上配设有充电用的USB接口19。
本发明的使用方式是：启动按键S2、S3则开启时钟，显示屏上显示时钟。转动旋钮即可设定闹响时间；旋钮转动时，带动指示片在刻度盘上转动；设定完成的响闹时间后，启动按键S1，闹钟开启，显示屏上显示实时时刻，指示片所对应的刻度即为设定的闹响时间；待设定的时间一到，计时器发出闹响声音进行提示，对使用者进行提醒。

Claims (8)

1.一种采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，包括配有电池(17)和主控电路的机壳、固定在机壳内且电接通所述主控电路的时钟电路和闹响电路、安装在机壳前部的刻度盘(3)上且电接通所述主控电路的显示屏(6)；其特征在于：
所述机壳中还设置有电接通所述主控电路以设定闹响时间的角度位移传感组件，所述刻度盘上设置有与角度位移传感组件相配合的闹响时间显示结构。
2.根据权利要求1所述的采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，其特征在于：所述角度位移传感组件设置于刻度盘后侧，包括固定于前壳(5)且与刻度盘平行布置的感应线路板(10)以及与感应线路板平行布置且由旋钮(1)带动的角度线路板(9)，感应线路板与角度线路板感应配合从而对所述主控电路输出信号。
3.根据权利要求2所述的采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，其特征在于：所述感应线路板固定在闹钟固定架(11)的前侧端面，所述角度线路板由旋钮带动从而与所述感应线路板进行所述感应配合；与所述旋钮插嵌配合的旋钮轴(1.1)可转动地定位在闹钟固定架前侧端面中央部位，同轴安装在旋钮轴上的连接板(8)通过所配设的滚珠保持结构可转动地定位在感应线路板前侧，从而使得同轴安装在连接板背面的角度线路板与所述感应线路板保持相互平行。
4.根据权利要求3所述的采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，其特征在于：所述滚珠保持结构包括：开设在连接板正反两面并且规则布置的若干滚珠槽(8.2)，每个滚珠槽中布置着若干滚珠(8.1)；设置在连接板的正面或背面的所有滚珠的轴心均分别位于同一圆周面，并且该圆周面与旋钮轴的轴线共轴布置。
5.根据权利要求4所述的采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，其特征在于：所述闹响时间显示结构包括指针或者色块显示结构；所述色块显示结构包括开设于所述刻度盘中央的进出缝(3.1)以及由旋钮带动着穿过所述进出缝从刻度盘背面与刻度盘表面之间转动的指示片(4)。
6.根据权利要求5所述的采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，其特征在于：所述指示片平行于刻度盘盘面布置，且穿过所述进出缝从刻度盘背面转动至刻度盘表面，以通过所遮挡的刻度盘表面的刻度来表示所对应的闹响时间。
7.根据权利要求6所述的采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，其特征在于：所述进出缝从刻度盘的中心孔伸展至刻度盘的0刻度部位；所述指示片的片状盘面平行于刻度盘盘面布置并且也开设有与所述缝隙相对应的直槽(4.1)，该直槽从指示片的中心沿半径方向延伸至指示片的边沿并且将指示片分成始端和末端。
8.根据权利要求7所述的采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟，其特征在于：主控电路分别电连接第一显示电路、第二显示电路、闹响电路以及时钟电路，第一显示电路再分别电连接角度传感电路、闹钟电路、显示屏背光电路以及显示屏，第二显示电路也电连接显示屏；电源电路分别对主控电路、第一显示电路、第二显示电路以及角度传感电路供电；主控电路、第一显示电路还分别电连接按键电路。
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