CN103869686A - 一种钟表及其时刻反馈、时刻校准和指针定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钟表及其时刻反馈、时刻校准和指针定位方法，该钟表至少具有时轮轮片、分轮轮片、电机和控制器，其中，所述分轮轮片上设有透光孔，所述分轮轮片的透光孔上下侧分别设有红外光耦发生侧和红外光耦接收侧，所述红外光耦接收侧在接收到红外光时产生位置反馈信号给所述控制器；所述控制器在接收所述位置反馈信号时得到钟表当前时刻的分钟数为软件预设的分钟数，并与小时计数器配合确定钟表当前的指示时间。本发明的红外光耦装置可以在透光孔经过其正下方时产生位置反馈信号给控制器，确定钟表当前时刻，实现了指针位置的有效时刻反馈及可靠传输，进而实现时钟的校准；并通过软件辅助智能化指针定位，实现便捷的指针安装定位。

Description

一种钟表及其时刻反馈、时刻校准和指针定位方法

技术领域

本发明涉及计时控制技术领域，更具体地说，涉及一种钟表及其时刻反馈、时刻校准和指针定位方法。

背景技术

现有的钟表，大多没有指针位置识别与反馈系统，钟表走时系统工作在开环状态下；仅有少数的建筑钟产品设计有反馈机构，但现有的建筑钟反馈机构因技术还不够先进、也不够成熟，所以在结构的可靠性、反馈信号的稳定性、安装和维护的可操作性等方面均存在很多问题，直接影响整个控制系统的可靠性和建筑钟产品质量。因此，研究结构简单可靠、技术方法先进、安装调整和维护便捷、反馈信号稳定准确的指针位置反馈技术，是实现建筑钟产品可靠闭环控制的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有钟表缺乏指针位置反馈系统的缺陷，提供一种钟表及其时刻反馈、时刻校准和指针定位方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种钟表，至少具有时轮轮片、分轮轮片、电机和控制器，所述的时轮轮片和分轮轮片通过传动轮系由同一电机驱动而联动，且所述电机由所述控制器进行控制，所述分轮轮片上设有透光孔，所述分轮轮片的透光孔的上侧和下侧分别设有红外光耦发生侧和红外光耦接收侧；

所述红外光耦接收侧在接收到所述红外光耦发生侧发射的红外光时产生位置反馈信号给所述控制器；所述控制器在接收所述位置反馈信号时确定钟表当前时刻的分钟数为软件预设的分钟数，并与所述控制器中小时计数器记录的小时数配合确定钟表当前的指示时间。其中，软件预设的分钟数为预先确定的分轮轮片的透光孔正对红外光耦的分钟时刻，每接收到一次反馈信号，所述控制器内部的小时计数器加1或者减1，其中在电机正转、时钟顺时针走动时加1，在电机反转、时钟逆时针走动时减1。这样可以得到当前钟表指示的小时数，因此控制器每个小时都可以通过位置反馈信号获得钟表当前的指示时间。

在根据本发明所述的钟表中，所述控制器还用于在接收到齿轮定位操作信号时，驱动所述时轮轮片和分轮轮片以高于常速的速度转动，并在接收到所述位置反馈信号时停止所述时轮轮片和分轮轮片转动并保持磁励待安装指针至软件预设的初始时刻；所述控制器在接收到钟表启动操作信号时，驱动所述时轮轮片和分轮轮片常速转动，并将小时计数器数值设定为所述软件预设的初始时刻对应的小时数。

在根据本发明所述的钟表中，所述控制器还用于在所述时轮轮片和分轮轮片常速转动之后，在接收到所述位置反馈信号时确定所述钟表当前时刻的分钟数为软件预设的分钟数，并配合所述小时计数器中记录的小时数得钟表当前指示的时间，与标准时间进行比对判定，对所述时轮轮片和分轮轮片的走时误差实施校准。在根据本发明所述的钟表中，由于红外光耦的位置是固定的，分轮轮片的透光孔通过红外光耦时的时刻为每个小时确定的某分钟，如每个小时的第5分钟。

在根据本发明所述的钟表中，所述钟表还包括在所述控制器上安装的齿轮定位按键和钟表启动按键，且所述齿轮定位按键和钟表启动按键分别电连接至所述控制器，所述齿轮定位按键在被按下时向所述控制器发送齿轮定位操作信号，所述钟表启动按键在被按下时向所述控制器发送钟表启动操作信号。

本发明还提供了上述钟表的时刻反馈方法，包括以下步骤：

接收所述红外光耦接收侧在接收到红外光时产生的位置反馈信号；

确定钟表当前时刻的分钟数为软件的分钟数，并结合当前小时计数器中记录的小时数确定钟表当前的指示时间。

本发明还提供了上述钟表的时刻校准方法，包括以下步骤：

接收所述红外光耦接收侧在接收到红外光时产生的位置反馈信号；

确定钟表当前时刻的分钟数为软件预设的分钟数，并结合当前小时计数器中记录的小时数确定钟表当前指示的时间。

将所述钟表当前指示的时间与标准时间进行比对判定，对所述时轮轮片和分轮轮片的走时误差实施校准

本发明还提供了上述钟表的指针定位方法，包括以下步骤：

在接收到齿轮定位信号时，控制器驱动所述时轮轮片和分轮轮片以高于常速的速度转动；

接收所述红外光耦接收侧在接收到红外光时产生的位置反馈信号，停止所述时轮轮片和分轮轮片转动并保持磁励待安装指针至软件预设的初始时刻；

在接收到钟表启动操作信号时，驱动所述时轮轮片和分轮轮片常速转动，并将小时计数器数值设定为所述软件预设的初始时刻对应的小时数。

在本发明提供的钟表的指针定位方法中，通过齿轮定位按键向控制器发送齿轮定位操作信号，通过钟表启动按键向控制器发送钟表启动操作信号。

实施本发明的钟表及其时刻反馈、时刻校准和指针定位方法，具有以下有益效果：本发明通过在钟表分轮上增设透光孔，并增设红外光耦装置在透光孔通过光耦装置时产生位置反馈信号给控制器，结合控制器内部的小时计数器确定钟表当前时刻，实现了指针位置的有效时刻反馈及可靠传输，进而实现时钟校准；并通过软件辅助智能化指针定位，实现便捷的指针安装定位。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为根据本发明的优选实施例的钟表的机芯内部结构图；

图2为根据本发明的优选实施例的钟表的时间反馈和校对的软件流程图；

图3为根据本发明优选实施例的钟表的指针定位方法的软件流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

请参阅图1，为根据本发明的优选实施例的钟表的机芯内部结构图。本发明的钟表的机芯由包含钟表齿轮在内的一套传动轮系组成。且该钟表由控制器对钟表齿轮的走时进行控制。该钟表齿轮如图1中至少具有时轮轮片15和分轮轮片13，其中分轮轮片13上设有时轮透光孔131。并在分轮轮片13安装好之后的分轮透光孔131的上下侧安装有红外光耦装置，其中包括安装在分轮透光孔131的正上方的红外光耦发生侧12，即红外LED，以及安装在分轮透光孔131的正下方的红外光耦接收侧14，即光电三极管。其中，红外光耦发生侧12可以发出红外光，因此分轮轮片13的透光孔在某一时刻通过红外光耦装置时，红外光耦发生侧12发出的红外光将通过透光孔被红外光耦接收侧14所接收。由于红外光耦装置的位置固定，不随分轮轮片13转动，只有当分轮轮片13上的透光孔在红外光耦发光侧12正下方时，红外光耦接收侧14的光电三极管才导通，其他时候均处于截止状态。

由于时轮轮片13和分轮轮片15由同一电机驱动，二者由于减速比的不同旋转速度满足以下关系：分轮轮片13旋转1周时轮轮片15刚好旋转30°.这样每经过1小时，分轮轮片13回到起始位置；每经过12小时，时轮轮片15和分轮轮片13均回到起始位置且相互之间的相对位置保持不变。

因此，红外光耦接收侧14在接收到红外光时产生位置反馈信号，例如红外光耦接收侧14通过引脚142接高电平，在光电三极管导通时在引脚141发出低电平位置反馈信号。控制器与该红外光耦接收侧14连接，实时监控红外光耦接收侧14引脚141的电压，在接收该位置反馈信号例如低电平信号时确定钟表当前时刻的分钟数为软件预设的分钟数，即预先设定的透光孔通过红外光耦的时刻，钟表当前时刻的小时数可通过小时计数器获得，从而可以确定钟表当前时刻，即钟表当前的指示时间。假设预先将分轮轮片13的透光孔131通过红外光耦装置的时刻设定为00分，并将此时时轮轮片15所在的位置定义为06时，即通过软件预设系统运行的起始时间为06:00，并将小时计数器赋值为6。以后每当控制器接收到位置反馈信号，都将小时计数器加1或者减1（取决于电机是正转还是反转），然后读取小时计数器的值得到钟表当前指示的时刻为某整点时刻。控制器在获得了钟表当前时刻后可以有效地利用该钟表当前时刻，例如对钟表时间进行校准，或者用来安装指针等，后面将对其进行详细说明。

本发明的钟表通过上述安装的红外光耦装置和透光孔结构可以有效地实现钟表当前时刻的反馈。并且，在本发明的一些优选实施例中，可以利用上述结构在钟表正常运转时对时间进行校准。例如在时钟正常运走时，一旦控制器接收到位置反馈信号，即可根据预先设定的分钟数和小时计数器得到钟表当前时刻，随后，控制器将得到的钟表当前时刻与标准时间进行比对判定，对时轮轮片15和分轮轮片13的走时误差实施校准。例如，钟表当前时刻相对标准时间快了5分钟，则可以驱动时轮轮片15和分轮轮片13倒退相应的角度。如果钟表正常运转，则控制器每隔1小时将接收到位置反馈信号。

在本发明的另一些优选实施例中，还可以利用上述结构辅助安装钟表指针。要实现指针位置的有效反馈，就需要在钟表指针安装时建立指针指示时间与透光孔通过光耦的时间之间的对应关系，由于分轮轮片13的透光孔密封在机芯内部，不拆开机芯无法看到，这就给钟表的指针安装定位带来了困难。因此本发明通过在控制器中运行齿轮定位子程序，采用软件辅助指针定位设计，可以智能化找到分轮定位点，便捷地建立指针指示时间与软件预设时间之间的对应关系。具体的控制过程如下：当需要安装指针时，可以向控制器发送齿轮定位操作信号。控制器在接收齿轮定位操作信号时，驱动时轮轮片15和分轮轮片13以高于常速的速度转动，并在接收到位置反馈信号时停止时轮轮片15和分轮轮片13转动并保持励磁，这样分轮轮片13停留的位置代表分轮透光孔131通过光耦并产生反馈信号的位置，将此位置定义软件预设的初始时刻，例如06:00，这样就可以手动安装指针至该初始时刻，如将指针安装在指示06:00的位置。在指针安装完毕后，可以发送钟表启动操作信号给控制器，控制器在接收到钟表启动操作信号时，再驱动时轮轮片15和分轮轮片13常速转动，并将小时计数器的值置为6，表明当前时间的小时数为6。本发明所指的常速转动是指钟表在正常走时的情况下的转动速度。优选地，钟表上可以安装有齿轮定位按键和钟表启动按键，且齿轮定位按键和钟表启动按键分别电连接至控制器，齿轮定位按键在被按下时向控制器发送齿轮定位操作信号，钟表启动按键在被按下时向控制器发送钟表启动操作信号。

在本发明的优选实施例中，钟表中分轮轮片13通过光耦时对应的时刻优选为整点时刻，例如6点，12点，以便于安装指针或者对时间进行校准。

本发明还提供了上述钟表的时刻反馈方法，也就是控制器中优选执行的时刻反馈软件流程主要包括以下步骤：

首先，无论钟表处于何种运转情况下，红外光耦发生侧12都在不停地发射红外光。

随后，当分轮轮片13上的透光孔131通过红外光耦装置时，控制器接收到红外光耦接收侧14在接收到红外光时产生的位置反馈信号。也就是说，控制器检测到红外光耦接收侧14的引脚产生的位置反馈信号，例如低电平信号。

最后，控制器在接收到该位置反馈信号时即可以确定钟表当前时刻的分钟数为软件预设的分钟数，并结合当前小时计数器中记录的小时数确定钟表当前的指示时间。也就是说，假设预先将分轮轮片13的透光孔131通过红外光耦的时刻设定位为0分，同时将此时时轮所在的位置定义为6点整。则每当控制器接收到位置反馈信号，都将小时计数器计数器加1或者减1（取决于电机是正转还是反转），然后根据小时计数器的值确定钟表当前时刻为xx点00分。上述钟表的时间反馈方法不论钟表在何种运行状态下均可以进行，控制器在获得了钟表当前时刻后可以有效地利用该钟表当前时刻，例如对钟表时间进行校准，或者用来安装指针等，后面将对其进行详细说明。

本发明还提供了上述钟表的时刻校准方法，也就是控制器中优选执行的时刻校准软件流程主要包括以下步骤：

首先，红外光耦发生侧12在钟表上电时即开始发射红外光。

随后，当分轮轮片13上的透光孔131通过红外光耦装置时，控制器接收到红外光耦接收侧14在接收红外光时产生的位置反馈信号。也就是说，控制器检测到红外光耦接收侧14的引脚产生的位置反馈信号，例如低电平信号。

随后，控制器在接收到该位置反馈信号时即可以确定钟表当前时刻为xx点00分(获得钟表当前时刻的方法参考时刻反馈软件软件流程部分)。

最后，将钟表当前时刻与标准时间进行比对判定，对时轮轮片15和分轮轮片13的走时误差实施校准。例如，钟表当前时刻相对标准时间快了5分钟，则可以驱动时轮轮片15和分轮轮片13倒退相应的角度。如果钟表正常运转，则控制器每隔1小时将接收到位置反馈信号。

本发明优选实施例中的钟表的时刻反馈和校时的软件流程图请参阅图2。如图2所示，该钟表的时间反馈和校时至少包括以下步骤：

首先，在步骤S201中，进入时间反馈子程序；

随后，在步骤S202中检测到是否接收到位置反馈信号，如果未接收到位置反馈信号，则转至步骤S206，退出时间反馈子程序；如果接收到了时间反馈子程序则转至步骤S203；

随后，在步骤S203中，根据此时电机的转动状态计算小时计数器，如果电机正转则小时计数器+1，如果电机反转，则小时计数器-1；

随后，在步骤S204中，根据小时计数器和预设的分轮轮片13的透光孔通过光耦的分钟数得到钟表的当前时刻；

随后，在步骤S205中，利用S204步骤中得到的钟表当前时刻和控制器内部的标准时间对比，并结合当前状态执行追时子程序；

最后，在步骤S206中，退出时间反馈子程序。

本发明还提供了上述钟表的指针定位方法，也就是控制器中优选执行的指针定位软件流程。请参阅图3，为根据本发明优选实施例的钟表的指针定位方法的软件流程图。如图3所示，该钟表的指针定位方法至少包括以下步骤：

首先，在步骤S301中，程序开始，进入齿轮定位子程序。

随后，在步骤S302中，检测是否接收到齿轮定位操作信号，是则转步骤S303，否则转步骤S308；优选地，钟表上可以安装有齿轮定位按键，控制器通过检测齿轮定位按键是否被按下来检测是否接收到齿轮定位操作信号。

随后，在步骤S303中，驱动电机使得时轮轮片15和分轮轮片13以高于常速的速度转动，例如高速正转。红外光耦发生侧12在钟表上电时即开始发射红外光。

随后，在步骤S304中，检测是否接收红外光耦接收侧产生的位置反馈信号，是则转步骤S305，否则转步骤S304继续检测。

随后，在步骤S305中，停止时轮轮片15和分轮轮片13转动并保持电机励磁，此时分轮轮片13停留的位置代表透光孔通过光耦的时刻，然后手动安装指针至软件预设初始时刻，例如软件预设初始时刻为06:00，这样就可以手动将指针安装在指示06:00的位置。

随后，在步骤S306中，检测是否接收到钟表启动操作信号，是则转步骤S307，否则转步骤S306继续检测；优选地，钟表上可以安装有钟表启动按键，控制器通过检测钟表启动按键是否被按下来检测是否接收到钟表启动操作信号。

随后，在步骤S307中，驱动时轮轮片15和分轮轮片13常速转动，实现正常钟表走时，并将的小时计数器的值置为6。

最后，在步骤S308中，退出齿轮定位子程序。

本发明的钟表的优点在于：1、本发明通过对机芯内部的齿轮的位置进行反馈，其位置反馈信号可以免受自然环境和外界随机事件的干扰；2、齿轮的运行相对于指针更平稳，摆动小，信号不会出现明显跳动，信号稳定容易被拾取；3、位置反馈的关键部件红外光耦装置被密封在机芯内部，防尘、防日晒雨淋，器件工作环境相对较好，工作寿命相对延长。以上三点延长了钟表尤其是建筑钟在户外严酷的工作环境下的无故障运行时间。

进一步地，本发明的钟表还可以采用软件辅助时刻校准，每隔1小时，控制器可根据位置反馈信号确定钟表的当前时刻，与控制器内部存储的标准时间比较确定二者的差异，再确定是否展开指针追时。

再进一步地，本发明的钟表还可以采用软件辅助指针定位，可以对分轮轮片15的透光孔的位置进行自动识别，通过运行一个齿轮定位子程序，自动搜索并驱动轮系运转，直至分轮轮片15的透光孔通过光耦正下方时，停止轮系运转，等待指针安装；此时可实施时钟指针安装，使其指示为某一特定的时间，可以是12点、可以是6点、也可以是其它时间，但必须与控制器预先设定的起始时间点相对应，如本发明优选实施例中的06:00。因此，本发明实施了对指针位置的监控与校准，实现时钟控制系统的闭环控制，建立了指针—齿轮位置—控制器时间三者一一对应的关系，该设计的优点在于可实现便捷智能化指针安装。

应该说明地是，本发明提供的钟表与其时刻反馈、时刻校准和指针定位方法所采用的原理和流程相同，因此对钟表的各个实施例的详细阐述与对钟表的时刻反馈、时刻校准和指针定位方法的详细阐述相互适用。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (8)

1.一种钟表，至少具有时轮轮片、分轮轮片、电机和控制器，所述的时轮轮片和分轮轮片通过传动轮系由同一电机驱动而联动，且所述电机由所述控制器进行控制，其特征在于，所述分轮轮片上设有透光孔，所述分轮轮片的透光孔上侧和下侧分别设有红外光耦发生侧和红外光耦接收侧；

所述红外光耦接收侧在接收到所述红外光耦发生侧发射的红外光时产生位置反馈信号给所述控制器；

所述控制器在接收所述位置反馈信号时得到钟表当前时刻的分钟数为软件预设的分钟数，并与所述控制器中小时计数器记录的小时数配合确定钟表当前的指示时间。

2.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述控制器还用于在接收齿轮定位操作信号时，驱动所述时轮轮片和分轮轮片以高于常速的速度转动，并在接收到所述位置反馈信号时停止所述时轮轮片和分轮轮片转动并保持励磁待安装钟表指针至软件预设的初始时刻；所述控制器在接收到钟表启动操作信号后，驱动所述时轮轮片和分轮轮片常速转动，并将小时计数器数值设定为所述软件预设的初始时刻对应的小时数。

3.根据权利要求2所述的钟表，其特征在于，所述控制器还用于在所述时轮轮片和分轮轮片常速转动之后，在接收到所述位置反馈信号时确定所述钟表当前时刻的分钟数为软件预设的分钟数，并配合所述小时计数器中记录的小时数得钟表当前指示的时间，与标准时间进行比对判定，对所述时轮轮片和分轮轮片的走时误差实施校准。

4.根据权利要求2所述的钟表，其特征在于，所述钟表还包括在所述控制器上安装的齿轮定位按键和钟表启动按键，且所述齿轮定位按键和钟表启动按键分别电连接至所述控制器，所述齿轮定位按键在被按下时向所述控制器发送齿轮定位操作信号，所述钟表启动按键在被按下时向所述控制器发送钟表启动操作信号。

5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的钟表的时刻反馈方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收所述红外光耦接收侧在接收到红外光时产生的位置反馈信号；

确定钟表当前时刻的分钟数为软件预设的分钟数，并结合当前小时计数器中记录的小时数确定钟表当前的指示时间。

6.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的钟表的时刻校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收所述红外光耦接收侧在接收到红外光时产生的位置反馈信号；

确定钟表当前时刻的分钟数为软件预设的分钟数，并结合当前小时计数器中记录的小时数确定钟表当前指示的时间；

将所述钟表当前指示的时间与标准时间进行比对判定，对所述时轮轮片和分轮轮片的走时误差实施校准。

7.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的钟表的指针定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

在接收到齿轮定位信号时，控制器驱动所述时轮轮片和分轮轮片以高于常速的速度转动；

接收所述红外光耦接收侧在接收到红外光时产生的位置反馈信号，停止所述时轮轮片和分轮轮片转动并保持励磁待安装指针至软件预设的初始时刻；

接收钟表启动操作信号，驱动所述时轮轮片和分轮轮片常速转动，并将小时计数器数值设定为所述软件预设的初始时刻对应的小时数。

8.根据权利要求7所述的钟表的指针定位方法，其特征在于，所述方法通过齿轮定位按键向控制器发送齿轮定位操作信号，通过钟表启动按键向控制器发送钟表启动操作信号。

Images