CN101561074A - 一种多功能旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能旋转装置，包括台座、支撑杆及其顶部的摇摆头和固定装置，台座内置控制电路及与控制电路连接的第一步进电机，第一步进电机通过第一驱动装置驱动支撑杆左右旋转；支撑杆内置与控制电路连接的第二步进电机，第二步进电机通过第二驱动装置连接固定装置，并驱动固定装置在摇摆头尾端的开口处上下旋转；固定装置包括面板，位于面板下部的伸缩式托架，分别位于面板两侧的伸缩式抱夹。本发明可以方便的固定手机或类似体积的产品，能够使得该设备进行左右、上下的转动，并有LED灯具和手机充电器，以及接收监控手机转动控制命令的功能，因此同时具有移动电视阅读、监控手机云台、产品展示、书写台灯、手机充电器等功能。

Description

一种多功能旋转装置

技术领域

本发明涉及电子产品的附属件领域，具体涉及一种可用于移动电视阅读、监控手机云台、产品展示、书写台灯、手机充电器等功能的多功能旋转装置。

背景技术

3G手机的出现，有了更高的数据传输速率，为流媒体技术发展提供了良好的技术平台，使得人们利用手机观看电视成为可能，这就是一般常说的手机电视。

由于社会的飞速发展，生活节奏的加快，人们已经不满足于只有在闲暇时间才可以通过电视获得信息。为了适应人们日益增长的需求，一种新的数字电视地面传输标准DMB-TH(Terrestrial DigitalMultimedia TV/Handle Broadcasting)诞生了，它适用于固定和移动数字电视接收系统，目前已经出现了将这种移动电视与手机集成在一起的产品-电视手机。

虽然手机电视与电视手机的技术原理完全不同，但最终都是在手机上观看电视节目，故人们一般把它们统称为移动电视。移动电视的出现改变了人们观看电视的传统习惯，人们不再必须坐在客厅才可以欣赏到精美的电视节目，在旅途当中、在床上、在写作或阅读间隙都可以方便地观看电视节目。正是移动电视的这种便捷使得该产品呈现出前所未有的发展前景，正像照相机已经成了手机必备部件一样，移动电视也将会是手机的一项不可缺少的功能。如同所有产品都要追求舒适实用一样，移动电视也不能仅仅满足于对图像清晰度、色彩逼真等的技术实现，所以很多移动电视也有了专门的固定结构或附属设施，以便于不用手持也可以观看。这样许多移动电视可以不用手持，而利用其固有的结构或者专用的支架观看节目。但是还有更多的普通移动电视不具备上述功能，要想观看手机电视节目只得像打电话一样需手持设备去欣赏。现有的移动电视的专门的固定结构或附属设施与手机外形匹配或与手机集成在一块，其旋转性和适用对象的范围都有一定的局限性。

另外，在图像监控系统中，为获取范围更广的图像画面，大都将摄像镜头安放在一个可以转动的云台上，由控制人员在操控台上操作，使得安装在云台上的摄像镜头能够根据需要旋转。一般来说在操控台上对镜头的转动控制是通过控制电缆将控制信号发出，从而操纵电机转动的。这种有线控制的监控系统价格昂贵、安装复杂，控制距离有限，只适应一些社区、大厦、学校、广场等公众场合使用。在一些特定的地点如家庭、小型独立办公室、临时需要监控的物料库等则难于施展。因此以照相手机作为监控镜头的小型无线监控方式非常适合作为大型有线监控系统的补充。这种以照相手机作为监控镜头的手机监控系统价格便宜、安装简单易行，可以在移动状态下获得监控信息，没有任何距离限制，所以具有非常好的应用前景。但手机是为个人手持操作所设计的，除手持操作外，一般手机是无法呈现一种适合拍照的稳定状态的。即使制作了相应的手机支撑部件，也只能将手机固定为对某一方向的监控，若要想获取不同角度的图像画面，必须要由人工来调整手机的安放位置，造成了使用上的不便。

申请号为200810239408.9和200820124443.1的专利就是利用手机具有的接收话音、短信和数据功能，用以向手机发送转动控制命令，并通过手机耳机信道控制云台转动的技术方案。与传统的有线监控系统相比，专利技术所述云台体积小巧，无需连接云台控制线缆，便于安装使用。欲实施控制时，只需要将云台控制信号线与受控手机耳机插口相连接即可实现正反两方向的180度转动。

这种使手机能够转动的设备和监控方式，虽然较为有效地解决了传统手机无法无法呈现稳定拍照状态和受控转动的不足之处，但与手机作为一种便携小巧的设备比较，还是有不宜随身携带的不足之处。

手机、数码照相机、MP3/MP4、U盘等属于时下较为流行的高技术时尚电子产品。人们的选购商品习惯是能够将其各个部位仔细地观察，但此类高价值产品都只是锁在橱窗内供人观看，大都将其安放在一个突出的展台之上以突出产品的高贵性。这种展出方式难以将各个位置呈现给购买者或观众。如能有一种能够多方面的展示放置高价值的小型电子产品方法，将会起到更好地介绍产品的效果。

书写台灯几乎是家庭的必备用品。白帜灯使用最普遍，但由于其耗电较多，效率不高，在日益倡导节能的今天它的退出是毫无疑问的了；日光灯虽然有节能之优点，但也有使用寿命短、频闪等不足之处。除上述缺点外，普通书写台灯的照射角度、高度需要人工进行调整，使用时略显不便。

手机是使用可充电电池作为能源的，因此手机充电器是所有手机必不可少的附件。尽管手机作为可移动的通信设备使用非常方便，但必须随时携带充电器以便补充能源。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能旋转装置，方便的固定手机或类似体积的产品，能够使得该设备进行左右、上下的转动，并有LED灯具和手机充电器，以及接收监控手机转动控制命令的功能，因此同时具有移动电视阅读、监控手机云台、产品展示、书写台灯、手机充电器等功能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多功能旋转装置，该装置包括：台座、支撑杆、支撑杆顶部的摇摆头、固定装置，其中：

台座内置控制电路及与控制电路连接的第一步进电机，第一步进电机通过设置在台座内的第一驱动装置连接支撑杆驱动支撑杆左右旋转；

支撑杆内置与控制电路连接的第二步进电机，第二步进电机通过设置在摇摆头内的第二驱动装置连接固定装置，第二驱动装置用于驱动固定装置在摇摆头尾端的开口处上下旋转；

固定装置包括：面板、位于面板下部的伸缩式托架以及分别位于面板两侧的伸缩式抱夹。

其中，所述第一驱动装置包括与第一步进电机连接的主动轮及与主动轮连接的从动轮，从动轮通过从动轮转轴与支撑杆固定连结；

从动轮的两边各设置一个随从动轮转动的发光二极管GD1、GD2，从动轮下方固定设置有可与GD1、GD2相对的光敏器件GM；

发光二极管GD1、GD2与控制电路连接，由控制电路驱动发光；

光敏器件GM与控制电路连接向其发送感光输出信号，控制电路根据所述感光输出信号停止第一步进电机的驱动。

其中，所述第二驱动装置内置包括：与第二步进电机连接的蜗杆、与蜗杆连接的第一蜗轮、由第一蜗轮驱动的第二蜗轮，第二蜗轮在摇摆头尾端开口处通过支撑架与固定装置连接；

所述摇摆头尾端开口两端各设置了一组相对的光电开关，其中，光电管YJG1和光敏管YJM1构成一组光电开关，光电管YJG2和光敏管YJM2构成另一组光电开关；

所述第二蜗轮用于带动所述支撑架转动使其位于所靠近的光电开关YJG1和YJM1之间、或YJG2和YJM2之间；

光电管YJG1、YJG2与控制电路连接，由控制电路驱动发光；

光敏管YJM1、YJM2与控制电路连接发送电平信号，控制电路根据所述电平信号停止第二步进电机的驱动。

其中，所述控制电路具有耳机信道接口。

其中，所述控制电路连接有充电电路，用于为固定到固定装置上的移动电视或监控手机进行充电。

其中，所述面板内置若干组与控制电路连接的LED灯。

其中，所述台座上具有与控制电路连接的上转、下转、左转、右转、照明/展台、监控、自动/手动按钮，用于向控制电路发送上转、下转、左转、右转旋转指令及照明/展台指令、监控指令、自动/手动控制指令。

其中，所述固定装置上通过所述抱夹固定有移动电视，通过设置照明/展台、监控、自动/手动控制按钮指示控制电路关闭LED灯，并采集上转、下转、左转、右转旋转指令对第一步进电机和第二步进电机进行控制。

其中，所述固定装置上通过所述抱夹固定有用于展示的产品；

所述控制电路内置旋转控制程序，用于根据光敏器件GM发送的感光输出信号、光敏管YJM1、YJM2发送的电平信号自动控制第一步进电机和第二步进电机；

通过设置照明/展台、监控、自动/手动控制按钮指示控制电路执行旋转控制程序。

其中，所述固定装置上通过所述抱夹固定有监控手机；

通过设置照明/展台、监控、自动/手动控制按钮指示控制电路通过耳机信道接口接收监控手机接收的监控控制指令，根据所述监控控制指令控制第一步进电机和第二步进电机的旋转。

其中，所述面板为矩形面板，抱夹的形状与面板侧面呈同一弧度，面板上具有凹槽，两抱夹分别与各自的连杆连接并在凹槽内平行排列，每一连杆用弹性部件固定在面板的一侧。

其中，所述摇摆头包括两部分：半圆部分、及沿半圆部分切线方向延伸的延伸部分，该延伸部分与支撑杆呈设定角度连接，半圆部分的边缘被挖空形成摇摆头尾端开口。

本发明所提供的多功能旋转装置可仅使用了一个价格低廉的单片机作为控制电路，就可以使其成为具有监控云台、移动电视阅读架、产品展示台、环保书写台灯和手机充电器之功能的智能设备，具有一物多用的功能，符合节俭、环保、节能的需求；随着3G的普及乃至4G的发展，移动视频业务无疑会有爆炸性增长，就像手机一样，移动电视将会成为人们日常生活中不可或缺的内容，本发明的装置也将会日益显现出其独特的作用。

附图说明

图1为本发明多功能旋转装置的主视图；

图2为本发明多功能旋转装置中固定装置的不同状态三视图；

图3为本发明多功能旋转装置中固定装置的抱夹拉出后视图；

图4为本发明多功能旋转装置中固定装置的抱夹不同状态视图；

图5a为本发明多功能旋转装置中台座内第一驱动装置侧视图；

图5b为本发明多功能旋转装置中台座内第一驱动装置俯视图；

图6为本发明多功能旋转装置中摇摆头内光电开关组位置视图；

图7为本发明多功能旋转装置中第二驱动装置及摇摆头侧视图；

图8a为本发明多功能旋转装置中第二驱动装置蜗轮蜗杆啮合图；

图8b本发明多功能旋转装置中第二驱动装置所采用的螺杆视图；

图9a为本发明实施例中成品光电开关的内部电路图；

图9b为本发明实施例中成品光电开关的封装图；

图9c为本发明实施例中成品光电开关外部电路的几种连接方式；

图10a～10c为本发明实施例中固定装置由第二驱动装置驱动位于不同位置的示意图；

图11为本发明实施例中固定装置固定有移动电视的示意图；

图12为本发明实施例中固定装置固定有监控手机的示意图；

图13为本发明实施例中固定装置的面板上设置的LED组示意图；

图14为本发明实施例中台座上所具有的按钮示意图；

图15为本发明实施例中控制电路的电路图；

图16为本发明实施例中固定装置处于不同位置的状态图；

图17为本发明实施例中控制电路的控制流程图；

图18为本发明实施例中控制电路执行照明处理流程的流程图；

图19为本发明实施例中控制电路执行移动电视阅读架处理流程的流程图；

图20为本发明实施例中控制电路执行产品展台处理流程时的流程图；

图21为本发明实施例中控制电路执行监控云台处理流程时的流程图；

图22为本发明实施例中控制电路执行水平转动时的中断控制流程图；

图23为本发明实施例中控制电路执向上转动的中断控制流程图；

图24是本发明实施例中控制电路执向下转动的中断控制流程图；

图25为本发明实施例中控制电路执行出错处理程序流程图。

具体实施方式

本发明提出的多功能旋转装置，结合附图和实施例说明如下。

实施例1

如图1为本发明提出的多功能旋转装置的结构图，该装置主要包括：台座1、支撑杆2、支撑杆顶部的摇摆头3、固定装置4，其中：台座1内置控制电路及与控制电路连接的第一步进电机101，第一步进电机101通过第一驱动装置连接支撑杆2驱动支撑杆2左右旋转；支撑杆2内置与控制电路连接的第二步进电机201，第二步进电机201通过第二驱动装置连接固定装置4并驱动固定装置4在摇摆头3尾端上下旋转；固定装置4包括：面板401，位于面板401下部的具体为可靠外力拉出或推入的伸缩式托架402，分别位于面板两侧可靠外力拉出并自动弹回去的伸缩式抱夹403。

如图2中由a部分到c部分表示了本实施例中固定装置由紧扣、拉出到旋转的状态视图，每一部分为正视、仰视、侧视角度看到的图。面板401为矩形面板，托架402为矩形托架，可用于托顶手机或其它产品使用，抱夹403的形状与面板401侧面呈同一弧度，当矩形托架402与两侧抱夹403未拉出来时它们与面板401紧扣，如图1中a部分所示。

如图3所示，面板401上具有凹槽，两抱夹403分别与各自的连杆404连接并在凹槽内平行排列，每一连杆404用弹性部件固定在面板404的另一侧，为使外部整齐，两抱夹403在凹槽中未拉出时呈同一水平线。如图4所示左边部分，两个连杆404与各自抱夹403的连结并不在同一位置，所以当抱夹403拉出(图2b部分、图4中间部分)并旋转180度后(图2的c部分、图4右边部分)，两者为一高一低形状分布。两侧抱夹403拉出来后旋转180度使其弧形面朝上以夹抱手机。

1)用于水平旋转的第一驱动装置

无论是作为监控手机云台还是移动电视阅读架都没有必要转动超过360度。而且由于监控手机与台座之间要用耳机信号线进行连接，或者台座的手机充电导线要与手机进行连接充电，也不允许支撑杆转动角度过大。在本设备中，将水平转动的角度设计成正负180度之间。如图1、图5a、5b所示，本实施例中第一驱动装置包括：通过主动轮轴102与第一步进电机连接101的主动轮103、与主动轮103连接的从动轮104，从动轮104通过从动转轴105与支撑杆2固定连结，从而带动支撑杆作水平方向的旋转，即左右旋转；从动轮104的两边各设置一个随从动轮转动的发光二极管GD1、GD2，从动轮104下方固定设置有随着从动轮104的转动可与GD1、GD2相对的光敏器件GM；发光二极管GD1、GD2与控制电路连接，由控制电路驱动发光；由于发光二极管GD1、GD2会随着从动轮104的转动而移动，而光敏器件GM是固定不动的，在运行时GD1、GD2会在控制电路的驱动下发光，当从动轮104转动至GD1或GD2与GM垂直重合的位置时，GM就会感光输出信号，光敏器件GM与向控制电路发送感光输出信号，控制电路根据所述感光输出信号停止第一步进电机101的驱动并进行转动方向的判别，进而决定下步工作如何进行。通过上述驱动装置可实现支撑杆2的水平旋转。

上述主动轮103一般为稍小的齿轮，从动轮104为较大齿轮，两者进行啮合。主动轮103的转动带动从动轮104向相反的方向转动，从动轮转轴105与从动轮104为一体，它随着从动轮104的转动而转动。从动轮转轴104与支撑杆予以固定连结，以便由从动轮104的转动带动支撑杆2水平旋转，进而实现固定装置4的水平旋转。

步进电机转动角度与驱动脉冲间的关系参见专利申请号为200810239408.9的说明，此处不赘述。

2)用于上下旋转的第二驱动装置

除去水平转动之外，本发明提供的装置可以实现上下旋转(仰角的调整)，这一点无论是对书写台灯或者是移动电视的观看以及监控手机对监视角度的调整都是有积极意义的。

支撑杆2和摇摆头3内部均为中空，支撑杆2内设置有第二步进电机201，摇摆头3的形状如图6所示，摇摆头3从侧面看包括两部分：半圆部分及沿半圆部分切线方向延伸的延伸部分，该延伸部分与支撑杆2呈一定角度连接。该角度可以根据需要设定。半圆部分的周边挖空，形成摇摆头3尾部的开口，限定了固定装置4旋转的范围。第二驱动装置内置在摇摆头3内，如图1、图7所示，第二驱动装置内置包括：与第二步进电机201连接的蜗杆202、与蜗杆202连接的第一蜗轮301、由第一蜗轮301驱动的第二蜗轮302，第二蜗轮302在摇摆头3尾部的开口处通过支撑架303与固定装置4连接。

如图8a、8b所示，第二步进电机201的转轴为蜗杆202，蜗杆202与第一蜗轮304啮合，第一蜗轮301与第二蜗轮302啮合，其中第一蜗轮301与第二蜗轮302分别通过第一蜗轮轴304和第二蜗轮轴305与摇摆头3的外壳连接。其中第二蜗轮302的每一侧均固定有两个支撑架303，因此第二蜗轮302共通过有四个支撑架303与固定装置4连接固定，当第二蜗轮302在摇摆头3尾部的开口转动时会带动固定装置4做同一方向的移动，因此使得固定在固定装置4之上的移动电视等随之上下旋转。

为了对上下旋转位置的定位，本实施例中在摇摆头3半圆部分的两端分别设置了一组相对的光电开关，由光电管YJG1和光敏管YJM1构成一组光电开关，由光电管YJG2和光敏管YJM2构成另一组光电开关；支撑架303在第二蜗轮的带动下可位于其靠近的YJG1和YJM1之间、或位于YJG2和YJM2之间；光电管YJG1、YJG2与控制电路连接，由控制电路驱动发光；光敏管YJM1、YJM2与控制电路连接发送电平信号，控制电路根据所述电平信号停止第二步进电机的驱动。

如图9a、图9b为成品光电开关的内部电路和封装形式，当然也可以使用分立元件形式的光电管和光敏管组成。图9c为使用光电开关的电路组成，图中a部分导通时输出为高电平，图中b部分导通时呈低电平，两组电路间没有优劣之分，取决于控制电路的设计需求。

设备在加电时，光电开关始终处于工作状态，即光电管YJG1、YJG2发射光束，光敏管输出YJM1、YJM2设计电位。当第二蜗轮302转动到其支撑杆303与其中一组光电开关重合并遮挡住光电管YJG1或YJG2所发光束时，对应地光敏管YJM1或YJM2电平信号改变，控制电路检查到这一变化后，得知已达到转动位置极限，作出相应处理即停止第二步进电机的驱动。图10a～10c给出了固定装置3转动至各种位置的示意图。

蜗杆蜗轮机构是由交错轴斜齿圆柱齿轮机构演变而来的，蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成，主要用于传递空间交错的两轴之间的运动和动力，通常轴间交角为90°。一般情况下，蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。蜗杆和螺纹一样有右旋和左旋之分，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮转过一齿。若蜗杆上有两条螺旋线，就称为双头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮转过两个齿。依此类推，设蜗杆头数用Z1表示(一般Z1＝1～4)，蜗轮齿数用Z2表示。

传动比公式：i＝Z2/Z1

可以看出，当Z1＝1，即蜗杆为单头，蜗杆需转一周，蜗轮转过一齿，因而可得到很大传动比。一般在动力传动中，取传动比i＝10-80。这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小、重量轻。

蜗杆蜗轮机构具有自锁性，可实现自锁。即蜗杆能带动蜗轮旋转，而蜗轮不能带动蜗杆。这点在本发明装置中非常有用，即当面板移动至某一位置后第二步进电机停止驱动工作时，不会出现第二蜗轮转动现象。

另外，当蜗轮蜗杆参数确定之后，可以方便的计算出转动角度所需的驱动脉冲数量。假如参数为：

Z1＝1

Z2＝60

则可以算出蜗杆转动60圈，蜗轮才转动一圈，即蜗轮转动180度蜗杆需转动30圈，蜗轮转90度蜗杆需转15圈，依此类推。因蜗杆轴由步进电机驱动，还需要根据步进电机的参数计算出蜗轮转动1度所需脉冲数。如步进电机的步距为1.8度，则可得出

1°≈33步

即蜗轮每转动1度需步进电机行走33步。

在本发明装置中，因面板401是由第二蜗轮302所驱动，故还要计算出第一蜗轮301、第二蜗轮302的传动比才能最终得出步进脉冲数与第二蜗轮302转动角度的关系式。假如最后算得第二蜗轮302每转1度需42步，即

1°＝33步

则可以在实施控制时，根据上式决定对第二蜗轮302转动角度和方向的控制方案。第二步进电机201正反方向转动的控制模型以及齿轮传动比、步进脉冲的计算在专利申请号200810239408.9中已有叙述，故从略。

实施例2

实施例1中提供的多功能旋转装置可以实现方便的固定手机或类似体积的产品，能够使得该设备进行正反、上下的转动，本实施例中对实施例1提供的多功能旋转装置进行附加一些部件和控制同时实现具有五种功能：移动电视阅读、监控手机云台、产品展示、书写台灯、手机充电器功能。

1)移动电视阅读

如图11所示，固定装置4上通过抱夹403固定有移动电视，用于欣赏电视节目。当需要调整观看角度时，在控制电路接收外部控制指令情况下，可以控制固定装置作出相应角度的转动，这样，一些不具备固定装置的移动电视就可以借助该设备很方便地进行观看。关于控制电路以何种形式接收控制指令，在下面会详细叙述。

2)监控手机云台

该装置由MCU/CPU作为核心控制电路，由于固定装置4可以固定移动电视，所以如图12所示，也可以将监控手机安放在固定装置4上，充当监控手机云台。控制电路中接有耳机信道接口，控制电路通过耳机信道接口接收监控手机接收的监控控制指令，根据所述监控控制指令控制第一步进电机和第二步进电机的旋转。实现了监控手机云台相应方向和角度的转动，以便监控手机可以获得不同视角的监控信息。

3)产品展示

同理，可以将与监控手机或移动电视体积类似的数码相机、手机、MP3/MP4等用于展示的电子产品固定在固定装置4上，充当小型电子产品展示台架。利用核心控制电路的可编程特性，在控制电路内置旋转控制程序，在作为产品展示台架时，可以令其作出不同速度、不同方向和仰角的自动转动，以便将产品以不同的角度、部位充分的予以展示，根据光敏器件GM发送的感光输出信号、光敏管YJM1、YJM2发送的电平信号对其定位进而决定如何控制第一步进电机和第二步进电机。

4)书写台灯

就照明材料本身而言，目前最为被业界看好的是半导体照明-LED灯。LED灯不含红外和紫外的成分，没有辐射污染，且直流驱动，没有频闪，亮度柔和不刺眼，是保护视力的环保光源。LED灯是氮化物白光发光二极管，具有体积小、电压低、寿命长、响应快、无频闪、耗能少、发热少，高效节能。LED灯的寿命可达到10万小时以上。

因此，如图13所示，在面板401内置若干组与控制电路连接的LED灯，将固定手机的面板401做成LED灯具，将抱夹和托架归位，同时要将照明开关打开。本实施例中设置了三组LED，从控制的角度讲分为两组，分组是因为当监控手机实施监控时可能会需要补偿光源，当然那需要控制者发送相应的控制命令方可。利用装置本身可以左右、上下转动的功能，实现电动调整照射方向和仰角，成为一种新颖的书写台灯

5)手机充电器

将充电线路安装在装置内并与控制电路连接，使该设备具有手机充电器功能，除了通常为手机充电外，可以长时间在监控手机实施监控或在移动电视上观看节目时提供电源，以解决用电池供电设备不能长期工作的不足。

如图14所示，台座上具有与控制电路连接的展台/照明、转动+、转动-、仰角+、仰角-按钮，用于向控制电路发送上转、下转、左转、右转旋转、执行展台/照明控制流程指令。

关于控制电路接收控制指令的方式，即可以是根据相应按钮发送的指令，也可以是内置控制程序自动控制旋转，也可以根据通过耳机信道接口接收指令。

如图15所示控制电路的电路图，控制电路是由MCU/CPU作为核心控制芯片，在本例中选用具有3个以上接口的MCU作为控制芯片。接口P0定义为输出口，作为水平转动和上下旋转时电机的输出控制，第一步进电机101控制水平转动，第二步进电机201控制上下转动；接口P1定义为输入口，分别为耳机通道数据接收、7位开关量输入。

7位开关量定义如下：

展台/照明＝0...展台功能

展台/照明＝1...照明功能

转动+............向右水平转动

转动-............向左水平转动

仰角+............面板向上转动

仰角-............面板向下转动

自动/手动＝0...手动状态

自动/手动＝1...自动状态

监控＝1.........监控手机云台；

接口P2定义成3位输出、3位输入。P2.0是LED灯具Light1组的开关输出控制位，P2.1、P2.2为水平转动控制中限位和定位发光二极管GD1、GD2的输出开关控制位；3位输入位分别是，P2.3将水平转动控制光敏器件GM的输出作为输入信号，控制仰角的光敏管YJM1、YJM2的输出信号经反相后引入P2.4、P2.5。还有两个不加控制的光电管YJG1、YJG2，它们与光敏管YJM1、YJM2构成光电开关对。图中最上面是三组LED灯具Light1、Light2、Light3的电路。全部电路在控制电路的管理下，对各开关状态进行采样，以决定整个设备的工作状态。图17是控制电路的控制流程图，在流程图中有若干子流程如监控云台处理流程、产品展台处理流程、移动电视阅读架流程和照明处理流程，分别管理实现各种不同的功能。具体执行上述哪种流程主要根据上述开关量监控、展台/照明、自动/手动开关量的采集。

(1)移动电视阅读架流程

当开关量满足以下条件时，执行移动电视阅读架流程：

监控＝0；展台/照明＝0；自动/手动＝0。

执行移动电视阅读架流程时控制电路接受4个转动开关《转动+》、《转动-》、《仰角+》和《仰角-》的控制，实现手动对移动电视阅读水平转动和仰角的调整。

在控制电路中，已经对各接口状态作了初始化定义，并按照设计执行了相应的动作，即P0口为输出、P1口为输入、P2口的P2.0P2.1P2.2为输出、P2.4P2.5为输入，同时将P2.1、P2.2置为高电平，使得GD1、GD2点亮。这样在子流程中，就可以对输入端进行采样检测了。如图19所示，执行移动电视阅读架流程时，p2.0输出“0”关闭Light1关闭LED。当检测到4个转动开关之一有输入时，会驱动相应步进电机做某一固定角度值的转动，若要转动较大的角度就需要一直按动相应的开关，直至松开开关或转动至光电开关闭合。例如系统检测到按动了开关《转动+》，驱动步进第一步进电机正向转动了2度，而后继续检测该开关和其他输入位，如开关仍处于按动状态则再次正向转动2度，...。直至检测到P1.1输入低电平，即光敏器件GM与GD1或GD2重合接收到其光照，这时系统停止继续驱动第一步进电机运行。又如系统检测到开关《仰角-》被按下，则驱动第二步进电机反向转动2度，而后继续检测该开关和其他输入位，如开关仍处于按动状态则再次反向转动2度，...。当电机转动至固定装置的支撑杆遮挡住光电管YJG1发出的光束后，光敏管YJM1的输出电平发生改变，引发P2.4电位变化，系统则停止继续驱动第二步进电机运行。

因此可将移动电视用抱夹固定在支撑杆摇摆头上的面板之上，通过操作图14的微动开关使得移动电视处于如图16所示的方便观看的舒适位置，免去了手持之苦。同时还可以将手机充电器与手机相连，以供长时间观赏的电源需求。

(2)照明处理流程

当开关量满足以下条件时，执行照明处理流程：

监控＝0；展台/照明＝1；自动/手动＝0。

执行照明处理流程时控制电路接受4个转动开关《转动+》、《转动-》、《仰角+》和《仰角-》的控制，实现手动对LED灯具水平转动和仰角的调整。

在控制电路控制过程中，当采样到《展台/照明》开关＝1时，即该开关闭合，进入到照明控制子流程，见图18。此开关的闭合使得LED组Light2、Light3点亮，同时开关高电平通过与门AND将LED组Light1也点亮，当然此时作为Light1控制端的P2.0应输出高电平予以配合。当检测到4个转动开关之一有输入时，其处理流程通上述的移动电视阅读架流程过程相同。

对灯具的这种通过电机调整方向和仰角控制，比起传统的手工调整灯具更显得方便和具有现代感。

(3)产品展台处理流程

当开关量满足以下条件时，执行产品展台处理流程：

监控＝0；展台/照明＝0；自动/手动＝1。

控制电路控制过程中，当采样到的上述三个开关量满足上述关系时，进入到产品展台处理流程。由于此时各组LED灯不会点亮。当作展台时一般面板上要安放展出物品部件，所以此时设计成LED灯关闭是恰当的。

由于《自动/手动》＝1，所以进入自动控制状态，见图20。此时可将欲展示的产品安放在面板上，系统会自动操纵步进第一步进电机、第二步进电机组合编排出各种不同方向、仰角和速度的转动，将所示产品以各种不同角度、方向予以展示，极大地减轻了工作人员的负担。

(4)监控云台处理流程

当开关量满足以下条件时，执行产品展台处理流程：

监控＝1；展台/照明＝0。

在本子流程中要求《展台/照明》开关＝0，而其它4个转动开关无意义。作为监控手机云台使用时，要将监控手机用抱夹固定在面板之上，同时要将耳机插头与手机耳机插孔相连接，以接收来自监控手机的控制命令。

监控手机所接收对云台的控制命令除去像专利申请号200810239408.9所述的水平转动外，增加了上下移动控制命令，同时为能够在光线不足的情况下有效的实施图像监控，又增加了补偿光源的命令。补充光源的实现方法是当系统收到命令后，通过接口P2.0输出高电平，经过或门OR打开LED灯Light1。这样在实施监控时由于《展台/照明》开关＝0，所以LED灯Light2、LED灯Light3不会发光，只有LED灯Light1点亮。

由于在监控方式下，对转动角度的控制命令并非来自手动操作开关，而发送命令的操控者并不知之当前设备所处位置，所以其对转动角度的控制采用中断方式。图22是水平转动的中断控制流程，图23为向上转动中断控制流程，图24是向下转动中断控制流程。水平转动引发中断后，要将位置恢复到GD2与GM重合的位置上；上下转动所引发的中断，最后将位置恢复到面板与水平面垂直的位置上。

监控手机接收控制命令的方法和命令形式在专利申请号为200610021027.4、200810119328.X的说明中已有阐述，通过耳机信道向云台发送控制命令的方法在申请号200810239408.9中也有详尽说明，此处从略。

(5)关于出错报警的处理

本发明装置为一个多功能的产品，其使用功能由几个开关组合而成。因此在使用过程中难免出现开关选择不当的情况，作为一种智能产品当发生选择开关不当的情况时，应予以提示，就如同在操作电脑过程中出现某些不当操作，电脑会提示一样。

如出现不当的开关选择，在本系统中由P2口的P2.0位输出一系列低电平波，使得LED灯Light1不停闪烁，以提醒操作者调整开关组合。为区别不同的错误开关组合，还可以设置成不同的闪烁方式，见图25。由于此为一般常用方法，故不叙述。

因系统的工作方式由三个开关做出定义，且开关之间互有影响，各开关状态对运行方式的影响如下表所示。

系统运行方式开关状态表

X：任意值

如作为“产品展示台”使用时，开关必须同时满足

《监控》＝0；《展台/照明》＝0；《自动/手动》＝1

而调整方向的开关《转动+》《转动-》《仰角+》《仰角-》不影响该方式的运行，即上述调整开关在此运行方式下不起作用。

有如作为“灯具”使用时，开关必须同时满足：

《监控》＝0；《展台/照明》＝1；《自动/手动》＝0

开关《转动+》《转动-》《仰角+》《仰角-》在此方式中起调整转动和仰角作用。

因3位开关有8种不同组合，在上表中有五种组合是系统定义的运行方式，其余3种为错误组合。当出现错误开关组合时系统会以LED灯Light1闪烁的方式报警。假如出现“使用不当1”时，即当作为灯具使用时，选择了自动控制，将会导致无法进行方向和仰角的调整。此时由于LED灯Light1、2、3均发光，故P2口的P2.0位输出低电平使得图15中与门AND输出封锁，同时或门OR输出为低，使LED灯Light1熄灭，延时后再将P2.0位输出高电平，LED灯Light1点亮，...，达到闪烁提示的效果。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (12)

1、一种多功能旋转装置，其特征在于，该装置包括：台座、支撑杆、支撑杆顶部的摇摆头、固定装置，其中：

台座内置控制电路及与控制电路连接的第一步进电机，第一步进电机通过设置在台座内的第一驱动装置连接支撑杆驱动支撑杆左右旋转；

支撑杆内置与控制电路连接的第二步进电机，第二步进电机通过设置在摇摆头内的第二驱动装置连接固定装置，第二驱动装置用于驱动固定装置在摇摆头尾端的开口处上下旋转；

固定装置包括：面板、位于面板下部的伸缩式托架以及分别位于面板两侧的伸缩式抱夹。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述第一驱动装置包括与第一步进电机连接的主动轮及与主动轮连接的从动轮，从动轮通过从动轮转轴与支撑杆固定连结；

从动轮的两边各设置一个随从动轮转动的发光二极管GD1、GD2，从动轮下方固定设置有可与GD1、GD2相对的光敏器件GM；

发光二极管GD1、GD2与控制电路连接，由控制电路驱动发光；

光敏器件GM与控制电路连接向其发送感光输出信号，控制电路根据所述感光输出信号停止第一步进电机的驱动。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述第二驱动装置内置包括：与第二步进电机连接的蜗杆、与蜗杆连接的第一蜗轮、由第一蜗轮驱动的第二蜗轮，第二蜗轮在摇摆头尾端开口处通过支撑架与固定装置连接；

所述摇摆头尾端开口两端各设置了一组相对的光电开关，其中，光电管YJG1和光敏管YJM1构成一组光电开关，光电管YJG2和光敏管YJM2构成另一组光电开关；

所述第二蜗轮用于带动所述支撑架转动使其位于所靠近的光电开关YJG1和YJM1之间、或YJG2和YJM2之间；

光电管YJG1、YJG2与控制电路连接，由控制电路驱动发光；

光敏管YJM1、YJM2与控制电路连接发送电平信号，控制电路根据所述电平信号停止第二步进电机的驱动。

4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制电路具有耳机信道接口。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制电路连接有充电电路，用于为固定到固定装置上的移动电视或监控手机进行充电。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述面板内置若干组与控制电路连接的LED灯。

7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述台座上具有与控制电路连接的上转、下转、左转、右转、照明/展台、监控、自动/手动按钮，用于向控制电路发送上转、下转、左转、右转旋转指令及照明/展台指令、监控指令、自动/手动控制指令。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述固定装置上通过所述抱夹固定有移动电视，通过设置照明/展台、监控、自动/手动控制按钮指示控制电路关闭LED灯，并采集上转、下转、左转、右转旋转指令对第一步进电机和第二步进电机进行控制。

9、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述固定装置上通过所述抱夹固定有用于展示的产品；

所述控制电路内置旋转控制程序，用于根据光敏器件GM发送的感光输出信号、光敏管YJM1、YJM2发送的电平信号自动控制第一步进电机和第二步进电机；

通过设置照明/展台、监控、自动/手动控制按钮指示控制电路执行旋转控制程序。

10、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述固定装置上通过所述抱夹固定有监控手机；

通过设置照明/展台、监控、自动/手动控制按钮指示控制电路通过耳机信道接口接收监控手机接收的监控控制指令，根据所述监控控制指令控制第一步进电机和第二步进电机的旋转。

11、根据权利要求1～10任一项所述的装置，其特征在于，所述面板为矩形面板，抱夹的形状与面板侧面呈同一弧度，面板上具有凹槽，两抱夹分别与各自的连杆连接并在凹槽内平行排列，每一连杆用弹性部件固定在面板的一侧。

12、根据权利要求11任一项所述的装置，其特征在于，所述摇摆头包括两部分：半圆部分、及沿半圆部分切线方向延伸的延伸部分，该延伸部分与支撑杆呈设定角度连接，半圆部分的边缘被挖空形成摇摆头尾端开口。

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