CN106142915A - 带有电量指示功能的防近视书写笔 - Google Patents

带有电量指示功能的防近视书写笔 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有电量指示功能的防近视书写笔，其包括下笔身、下端与下笔身的上端连接的上笔身、设置在上笔身上端的笔帽装置、设置在下笔身与上笔身内的笔芯，在上笔身内设置有使得笔芯伸出或缩回下笔身下端口的传动装置；本发明设计合理，使用方便，实时监控并提醒纠正写字时的姿势与光线强度，反应及时精确，结构紧凑。

Description

带有电量指示功能的防近视书写笔
技术领域
本发明涉及一种带有电量指示功能的防近视书写笔。
背景技术
近视多发生在中小学阶段，由于青少年阅读姿势不正确，光线强度不合适造成，其中青少年写字导致近视的概率远大于其阅读导致近视的概率，如何让青少年养成健康的写字习惯成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种设计合理、结构紧凑且使用方便的带有电量指示功能的防近视书写笔。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种带有电量指示功能的防近视书写笔，包括下笔身、下端与下笔身的上端连接的上笔身、设置在上笔身上端的笔帽装置、设置在下笔身与上笔身内的笔芯，在上笔身内设置有使得笔芯伸出或缩回下笔身下端口的传动装置；
传动装置包括设置在上笔身内的电机、设置在电机输出轴上的蜗杆、与蜗杆啮合的蜗轮、与蜗轮同轴传动设置的主动齿轮、与主动齿轮啮合的第一中间齿轮、与第一中间齿轮同轴传动设置的第二中间齿轮、与第二中间齿轮啮合的输出齿轮、设置在输出齿轮一侧面上的偏心轴、上端套装在偏心轴上的连杆、通过连接轴与连杆下端铰接的导向活塞块、设置在下笔身内且与导向活塞块外侧壁相适配的导向孔、上端插装在导向活塞块下端盲孔内的外芯套管以及设置在外芯套管与下笔身之间的顶起弹簧；
蜗杆的轴心线与笔芯长度方向平行，偏心轴的轴心线与输出齿轮的轴心线平行且不同轴，输出齿轮的轴心线与笔芯长度方向垂直，导向孔的轴心线与笔芯长度方向平行，在外芯套管外侧壁上以及下笔身内孔壁上分别设置有用于对顶起弹簧轴向定位的环形台阶面，笔芯设置在外芯套管内。
进一步，还包括电气控制系统；
电气控制系统包括充电电池、充电电池、旋钮开关、USB充电模块、单片机、纠正握笔感应传感器、光照度传感器、报警器、纠正头高度传感器以及控制器；
USB充电模块通过外置电源对充电电池进行充电，充电电池通过旋钮开关与单片机电连接，纠正握笔感应传感器、光照度传感器以及纠正头高度传感器分别与单片机相应输入端电连接，单片机的输处端与控制器输入端电连接，控制器分别控制报警器与电机的通断。
进一步， 电气控制系统还包括LED电量指示灯；LED电量指示灯与显示充电电池电连接。
进一步， 在上笔身内分别设置有用于控制电机转动的上限位开关与下限位开关，上限位开关与下限位开关分别与偏心轴转动的最高点与最低点相对应，偏心轴以输出齿轮的轴心线为基准公转。
进一步， 旋钮开关设置在上笔身上端，笔帽装置包括设置在旋钮开关上方且带动旋钮开关旋转的旋转控制片、内四方孔套装在旋转控制片上端的四方转动轴上的内笔帽、套装在内笔帽上的外笔帽、设置在内笔帽与外笔帽之间传动键、设置在内笔帽外侧壁上且用于对外笔帽轴向移动限位的环形卡位凸缘以及设置在外笔帽下端且用于遮挡上笔身上端的下遮沿。
进一步， USB充电模块、单片机、报警器以及控制器设置在上笔身内。
进一步， 在上笔身内设置有用于固定充电电池的电池固定架，在电池固定架与上笔身之间设置有缓冲垫。
进一步，纠正握笔感应传感器设置在上笔身外侧壁上且与握笔者的虎口相对应，在下笔身下端口处设置有不透光的弧板，光照度传感器设置在弧板的内侧中部，光照度传感器用于感应经纸张反射后光线。
进一步， 纠正头高度传感器设置在上笔身外侧壁上且用于感应握笔者的头部位置。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明通过USB充电模块进行对充电电池进行充电，通过LED电量指示灯显示充电电池电量多少，当电量不足时为红色，当电量充足时为绿色。通过手动转动外笔帽，外笔帽通过传动键带动内笔帽转动，内笔帽的四方孔带动旋转控制片上端的四方轴转动，通过旋转控制片转动来控制旋钮开关的通断，降低了电能的浪费；当旋钮开关闭合，充电电池与单片机连接，用手握住握笔橡胶垫，当纠正握笔感应传感器与人的虎口相接触，纠正头高度传感器感应不到头部，光照度传感器接收的纸张反射的光线强度符合设置阙值，上述传感器均符合要求后，上述传感器将信号反馈给单片机，单片机通过控制器驱动电机正旋转，依次通过蜗杆、蜗轮、主动齿轮、第一中间齿轮、第二中间齿轮、输出齿轮转动，输出齿轮通过偏心轴、连杆带动导向活塞块做上下直线往复运动，通过顶起弹簧使得外芯套管始终顶住导向活塞块盲孔的底部，使得笔芯露出下笔身，当偏心轴移动到最低点即与下限位开关接触时，电机停止转动，通过蜗杆自锁；当纠正握笔感应传感器与人的虎口未接触，纠正头高度传感器感应到头部，光照度传感器接收的纸张反射的光线强度不符合设置阙值，上述传感器至少一个是为上述情况时，该传感器将信号反馈给单片机，单片机通过控制器驱动电机反旋转，相应，使得笔芯缩回下笔身，当偏心轴移动到最高点即与上限位开关接触时，电机停止转动，通过蜗杆自锁，通过单片机通过控制器控制报警器蜂鸣，提高握笔者纠正姿势。
缓冲垫防止电器件损坏，启动缓冲作用；不透光的弧板减少或减少光线直射与衍射的干扰，提高反应精度。
本发明设计合理，使用方便，实时监控并提醒纠正写字时的姿势与光线强度，反应及时精确，结构紧凑。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的内部结构示意图。
图3是图2的俯视结构示意图。
图4是本发明传动装置的结构示意图。
图5是本发明的剖视结构示意图。
图6是图5的仰视结构示意图。
图7是图4的详细结构示意图。
图8是本发明的电气原理框图。
其中：1、笔帽装置；2、上笔身；3、下笔身；4、传动装置；5、外笔帽；6、传动键；7、下遮沿；8、内笔帽；9、环形卡位凸缘；11、旋转控制片；12、旋钮开关；13、USB充电模块；14、单片机；15、LED电量指示灯；16、充电电池；17、电池固定架；18、电机；19、蜗杆；20、蜗轮；21、主动齿轮；22、第一中间齿轮；23、第二中间齿轮；24、输出齿轮；25、偏心轴；26、连杆；27、上限位开关；28、下限位开关；29、导向孔；30、导向活塞块；31、连接轴；32、纠正握笔感应传感器；33、外芯套管；34、握笔橡胶垫；35、顶起弹簧；36、笔芯；37、光照度传感器；38、报警器；39、纠正头高度传感器；40、控制器。
具体实施方式
如图1-8所示，本发明包括下笔身3、下端与下笔身3的上端连接的上笔身2、设置在上笔身2上端的笔帽装置1、设置在下笔身3与上笔身2内的笔芯36，在上笔身2内设置有使得笔芯36伸出或缩回下笔身3下端口的传动装置4；
传动装置4包括设置在上笔身2内的电机18、设置在电机18输出轴上的蜗杆19、与蜗杆19啮合的蜗轮20、与蜗轮20同轴传动设置的主动齿轮21、与主动齿轮21啮合的第一中间齿轮22、与第一中间齿轮22同轴传动设置的第二中间齿轮23、与第二中间齿轮23啮合的输出齿轮24、设置在输出齿轮24一侧面上的偏心轴25、上端套装在偏心轴25上的连杆26、通过连接轴31与连杆26下端铰接的导向活塞块30、设置在下笔身3内且与导向活塞块30外侧壁相适配的导向孔29、上端插装在导向活塞块30下端盲孔内的外芯套管33以及设置在外芯套管33与下笔身3之间的顶起弹簧35；
蜗杆19的轴心线与笔芯36长度方向平行，偏心轴25的轴心线与输出齿轮24的轴心线平行且不同轴，输出齿轮24的轴心线与笔芯36长度方向垂直，导向孔29的轴心线与笔芯36长度方向平行，在外芯套管33外侧壁上以及下笔身3内孔壁上分别设置有用于对顶起弹簧35轴向定位的环形台阶面；笔芯36设置在外芯套管33内。
进一步，如图8所示，还包括电气控制系统；
电气控制系统包括充电电池16、充电电池16、旋钮开关12、USB充电模块13、单片机14、纠正握笔感应传感器32、光照度传感器37、报警器38、纠正头高度传感器39以及控制器40；
USB充电模块13通过外置电源对充电电池16进行充电，充电电池16通过旋钮开关12与单片机14电连接，纠正握笔感应传感器32、光照度传感器37以及纠正头高度传感器39分别与单片机14相应输入端电连接，单片机14的输处端与控制器40输入端电连接，控制器40分别控制报警器38与电机18的通断。
进一步， 电气控制系统还包括LED电量指示灯15；LED电量指示灯15与显示充电电池16电连接。
进一步， 在上笔身2内分别设置有用于控制电机18转动的上限位开关27与下限位开关28，上限位开关27与下限位开关28分别与偏心轴25转动的最高点与最低点相对应，偏心轴25以输出齿轮24的轴心线为基准公转。
进一步， 旋钮开关12设置在上笔身2上端，笔帽装置1包括设置在旋钮开关12上方且带动旋钮开关12旋转的旋转控制片11、内四方孔套装在旋转控制片11上端的四方转动轴上的内笔帽8、套装在内笔帽8上的外笔帽5、设置在内笔帽8与外笔帽5之间传动键6、设置在内笔帽8外侧壁上且用于对外笔帽5轴向移动限位的环形卡位凸缘9以及设置在外笔帽5下端且用于遮挡上笔身2上端的下遮沿7。
进一步， USB充电模块13、单片机14、报警器38以及控制器40设置在上笔身2内。
进一步， 在上笔身2内设置有用于固定充电电池16的电池固定架17，在电池固定架17与上笔身2之间设置有缓冲垫。
进一步，纠正握笔感应传感器32设置在上笔身2外侧壁上且与握笔者的虎口相对应，在下笔身3下端口处设置有不透光的弧板，光照度传感器37设置在弧板的内侧中部，光照度传感器37用于感应经纸张反射后光线。光照度传感器可以采用TAOS公司的TSL2560、TSL2561等常用型号，光照度优选范围200—400lx，以300lx为最佳。
进一步， 在下笔身3外侧壁上设置有三个用于握笔的握笔橡胶垫34，握笔橡胶垫34分别与握笔者的大拇指、食指以及中指相对应。
进一步， 纠正头高度传感器39设置在上笔身2外侧壁上且用于感应握笔者的头部位置。
通过设置纠正头高度传感器39感应不到头部或感应到头部后使得电路连通，优选感应不到头部使得相应电路连通。通过光照度传感器37设置其接收纸张反射后的最低和/或最高光线强度值。
使用本发明时，通过USB充电模块13进行对充电电池16进行充电，通过LED电量指示灯15显示充电电池16电量多少，当电量不足时为红色，当电量充足时为绿色。通过手动转动外笔帽5，外笔帽5通过传动键6带动内笔帽8转动，内笔帽8的四方孔带动旋转控制片11上端的四方轴转动，通过旋转控制片11转动来控制旋钮开关12的通断，降低了电能的浪费；当旋钮开关12闭合，充电电池16与单片机14连接，用手握住握笔橡胶垫34，当纠正握笔感应传感器32与人的虎口相接触，纠正头高度传感器39感应不到头部，光照度传感器37接收的纸张反射的光线强度符合设置阙值，上述传感器均符合要求后，上述传感器将信号反馈给单片机14，单片机14通过控制器40驱动电机18正旋转，依次通过蜗杆19、蜗轮20、主动齿轮21、第一中间齿轮22、第二中间齿轮23、输出齿轮24转动，输出齿轮24通过偏心轴25、连杆26带动导向活塞块30做上下直线往复运动，通过顶起弹簧35使得外芯套管33始终顶住导向活塞块30盲孔的底部，使得笔芯36露出下笔身3，当偏心轴25移动到最低点即与下限位开关28接触时，电机18停止转动，通过蜗杆19自锁；当纠正握笔感应传感器32与人的虎口未接触，纠正头高度传感器39感应到头部，光照度传感器37接收的纸张反射的光线强度不符合设置阙值，上述传感器至少一个是为上述情况时，该传感器将信号反馈给单片机14，单片机14通过控制器40驱动电机18反旋转，相应，使得笔芯36缩回下笔身3，当偏心轴25移动到最高点即与上限位开关27接触时，电机18停止转动，通过蜗杆19自锁，通过单片机14通过控制器40控制报警器38蜂鸣，提高握笔者纠正姿势。
缓冲垫防止电器件损坏，启动缓冲作用；不透光的弧板减少或减少光线直射与衍射的干扰，提高反应精度。
本发明设计合理，使用方便，实时监控并提醒纠正写字时的姿势与光线强度，反应及时精确，结构紧凑。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种带有电量指示功能的防近视书写笔，包括下笔身(3)、下端与下笔身(3)的上端连接的上笔身(2)、设置在上笔身(2)上端的笔帽装置(1)、设置在下笔身(3)与上笔身(2)内的笔芯(36)，其特征在于：在上笔身(2)内设置有使得笔芯(36)伸出或缩回下笔身(3)下端口的传动装置(4)；
传动装置(4)包括设置在上笔身(2)内的电机(18)、设置在电机(18)输出轴上的蜗杆(19)、与蜗杆(19)啮合的蜗轮(20)、与蜗轮(20)同轴传动设置的主动齿轮(21)、与主动齿轮(21)啮合的第一中间齿轮(22)、与第一中间齿轮(22)同轴传动设置的第二中间齿轮(23)、与第二中间齿轮(23)啮合的输出齿轮(24)、设置在输出齿轮(24)一侧面上的偏心轴(25)、上端套装在偏心轴(25)上的连杆(26)、通过连接轴(31)与连杆(26)下端铰接的导向活塞块(30)、设置在下笔身(3)内且与导向活塞块(30)外侧壁相适配的导向孔(29)、上端插装在导向活塞块(30)下端盲孔内的外芯套管(33)以及设置在外芯套管(33)与下笔身(3)之间的顶起弹簧(35)；
蜗杆(19)的轴心线与笔芯(36)长度方向平行，偏心轴(25)的轴心线与输出齿轮(24)的轴心线平行且不同轴，输出齿轮(24)的轴心线与笔芯(36)长度方向垂直，导向孔(29)的轴心线与笔芯(36)长度方向平行，在外芯套管(33)外侧壁上以及下笔身(3)内孔壁上分别设置有用于对顶起弹簧(35)轴向定位的环形台阶面，笔芯(36)设置在外芯套管(33)内；
还包括电气控制系统；
电气控制系统包括充电电池(16)、充电电池(16)、旋钮开关(12)、USB充电模块(13)、单片机(14)、纠正握笔感应传感器(32)、光照度传感器(37)、报警器(38)、纠正头高度传感器(39)以及控制器(40)；
USB充电模块(13)通过外置电源对充电电池(16)进行充电，充电电池(16)通过旋钮开关(12)与单片机(14)电连接，纠正握笔感应传感器(32)、光照度传感器(37)以及纠正头高度传感器(39)分别与单片机(14)相应输入端电连接，单片机(14)的输处端与控制器(40)输入端电连接，控制器(40)分别控制报警器(38)与电机(18)的通断；
电气控制系统还包括LED电量指示灯(15)；LED电量指示灯(15)与显示充电电池(16)电连接。
2. 根据权利要求1所述的一种带有电量指示功能的防近视书写笔，其特征在于: 在上笔身(2)内分别设置有用于控制电机(18)转动的上限位开关(27)与下限位开关(28)，上限位开关(27)与下限位开关(28)分别与偏心轴(25)转动的最高点与最低点相对应，偏心轴(25)以输出齿轮(24)的轴心线为基准公转。
3. 根据权利要求2所述的一种带有电量指示功能的防近视书写笔，其特征在于: 旋钮开关(12)设置在上笔身(2)上端，笔帽装置(1)包括设置在旋钮开关(12)上方且带动旋钮开关(12)旋转的旋转控制片(11)、内四方孔套装在旋转控制片(11)上端的四方转动轴上的内笔帽(8)、套装在内笔帽(8)上的外笔帽(5)、设置在内笔帽(8)与外笔帽(5)之间传动键(6)、设置在内笔帽(8)外侧壁上且用于对外笔帽(5)轴向移动限位的环形卡位凸缘(9)以及设置在外笔帽(5)下端且用于遮挡上笔身(2)上端的下遮沿(7)。
4. 根据权利要求3所述的一种带有电量指示功能的防近视书写笔，其特征在于: USB充电模块(13)、单片机(14)、报警器(38)以及控制器(40)设置在上笔身(2)内。
5. 根据权利要求4所述的一种带有电量指示功能的防近视书写笔，其特征在于: 在上笔身(2)内设置有用于固定充电电池(16)的电池固定架(17)，在电池固定架(17)与上笔身(2)之间设置有缓冲垫。
6.根据权利要求5所述的一种带有电量指示功能的防近视书写笔，其特征在于:纠正握笔感应传感器(32)设置在上笔身(2)外侧壁上且与握笔者的虎口相对应，在下笔身(3)下端口处设置有不透光的弧板，光照度传感器(37)设置在弧板的内侧中部，光照度传感器(37)用于感应经纸张反射后光线。
7. 根据权利要求6所述的一种带有电量指示功能的防近视书写笔，其特征在于: 纠正头高度传感器(39)设置在上笔身(2)外侧壁上且用于感应握笔者的头部位置。
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