CN107272390A - 一种指针式计时器及其指针递进方法 - Google Patents

Abstract

一种指针式计时器，包括有秒针和分针和时针、或秒针和分针、或分针和时针，其特征是:带有整点递进机构，使秒针转1圈后分针递进1位，和/或使分针转1圈后时针递进1位。也就是说，分针每60秒才转动一次，由递进前对准的分钟的指示值运行并对准至下一分钟的指示值；时针同理，每60分钟才转动一次。因此其产生了意想不到的效果：真正做到其指示的时间一目了然、一望便知，甚至刚认识数字的儿童也能一望便知其所指示的时间值是几点几分。

Description

一种指针式计时器及其指针递进方法

技术领域

本发明涉及一种指针式计时器领域，更具体地涉及一种带有整点递进机构的指针式计时器，例如带有指针指示时间的手表、家用时钟、挂钟、考勤机等。

背景技术

现有的指针式计时器，为了达到节约电能或弹簧动能的目的，其秒针、分针和时针都是在做持续而有规律的转动：秒针每秒转过6°，分针每秒转过0.1°，时针每秒转过0.008°。由此造成其指示时间达不到一目了然的效果：例如在3点52分这个时间点，时针转动到十分接近于刻度值“4”的位置，人们在看此计时器时，需要花一点时间辨认时针是在刻度“4”之前还是之后，以判别是3点52分还是4点52分，或者在心中进行常识甄别：虽然此时时针的位置十分接近于刻度值“4”，但是因为分针处于刻度值“6”之后和刻度值“12“之前，所以时间必然是3点52分而不会是4点52分。刚识字的儿童对此感到非常困惑，家长和老师花费大量时间来教导儿童也未必能取得良好效果。视力不好、智力开始衰退的老年人也容易因此看错时间。同理，分针也是存在此问题：分针每秒都在转动，例如在3点52分35秒这个时间值，分针转动至数值“52”和“53”之间，也就是说分针并没有对准数值“52”或“53”的其中一个，由此造成其分钟的指示值达不到一目了然、一望便知的效果。

中国专利CN 202522849 U是这样解决这个问题的：在两个相邻数字之间设有顺时针弧形箭头，箭头始于前一数字，终于后一数字，以此来表示，当时针指向弧形箭头区域时，读数均为前一数字。这样的方法是能部分解决此问题，但仍然无法做到一目了然的效果，仍然需要根据指针所处的具体位置来判断出准确的时间。

发明内容

为了有效解决上述问题和不足，本发明提供了一种指针式计时器及其指针递进方法，其带有整点递进机构，使秒针每转1圈分针递进1位，和/或使分针每转1圈时针递进1位。也就是说：秒针转满1整圈之前，例如秒针在运行至1秒-59秒之间，分针都是一直保持不动的，只有在秒针运行至60秒时，分针才动作，由例如分针对准52分刻度值运行至对准53分。时针同理：分针转满1整圈之前，时针一直保持不动，例如在3点0分01秒-3点59分59秒之间，时针一直保持对准小时刻度值“3”不动，只在4点正的时候时针才递进1位并对准小时刻度值“4”，这样就真正做到一目了然、一望便知。进一步地，在小时刻度盘（设有1圈数字“1-12”）的外圈设置1个分钟刻度盘（设有1圈数字“1-60”），此时分针时针都直接对准和指示了具体的小时值和分钟值，刚认识数字的儿童也能一望便知其所指示的时间值是几点几分。

用于解决问题的手段：

本发明所述的指针式计时器可以是带有秒针和分针和时针的计时器、或是带有秒针和分针而没有时针的计时器、或是带有分针和时针而没有秒针的计时器，其共同特征是:带有整点递进机构，使秒针每转1圈分针递进1位，和/或使分针每转1圈时针递进1位。

发明的效果：

根据本发明的指针式计时器，采用整点递进机构后，使秒针每转1圈分针递进1位，和/或使分针每转1圈时针递进1位。也就是说，分针每60秒才转动一次，由递进前对准的分钟的指示值运行并对准至下一分钟的指示值；时针同理，每60分钟才转动一次，由递进前对准的小时的指示值运行并对准至下一小时的指示值。由此，人们在查看此物理指针式计时器时，绝大部分时间里看到的都是分针和/或时针在静止不动的对准着某一指示值，例如分针对准分钟数值52，时针对准小时数值3，故人们可以一望便知此时的时间是3点52分，而无需花时间判断会不会是4点52分。

为实现以上的发明效果，整点递进机构可以采用以下的结构形式：

a. 包含有位置传感器和微处理器MCU（或集成电路）。位置传感器检测到秒针和/或分针转1圈后，微处理器MCU（或集成电路）输出指令，驱动电机转动，使分针和/或时针递进1位。

b. 包含有光发射管、光接收管和微处理器MCU（或集成电路）。光发射管发出光，光接收管检测到秒针和/或分针转1圈后，微处理器MCU（或集成电路）输出指令，驱动电机转动，使分针和/或时针递进1位。

c. 包含有微处理器MCU（或集成电路）。微处理器MCU（或集成电路）与电机相连，微处理器MCU（或集成电路）对电机信号作统计，计算出秒针和/或分针转1圈后，微处理器MCU（或集成电路）输出指令，驱动电机转动，使分针和/或时针递进1位。

类似以上的三种结构形式中，秒针、分针和时针可以各自有一个对应的独立的秒针电机、分针电机和时针电机，也可以是共用一个电机。

d. 包含有不完全齿轮。

e. 包含有棘轮。

f. 包含有槽轮。

g. 包含有蜗杆齿轮。

h. 包含有平行分度凸轮。

i. 包含有圆柱分度凸轮。

j. 包含有弧面分度凸轮。

k. 包含有链轮。

本发明所述的指针式计时器的整点递进机构，其本质是一种间歇运动机构。众所周知，机械式间歇运动机构的类型有很多，不完全齿轮、棘轮、槽轮、蜗杆齿轮、平行分度凸轮、圆柱分度凸轮、弧面分度凸轮、链轮这样的机械机构都是可以实现间歇运动的目的，因此也可以用来设计成本发明所述的指针式计时器的整点递进机构。采用类似的机构来实现指针整点递进的目的，均不超出本发明的保护范围。

上述的几种结构形式根据其属性可以划分为电子式、光电式、机械式的整点递进机构，例如包含有不完全齿轮属于机械式的整点递进机构，包含有光发射管、光接收管和微处理器MCU属于光电式的整点递进机构，只包含有微处理器MCU的则属于电子式的整点递进机构，而包含有位置感应器和微处理器MCU时，则可根据位置传感器是属于电子式、光电式还是机械式的来划分其是何种整点递进机构。

上述的光电式整点递进机构和/或电子式整点递进机构，例如位置感应器、光发射管和光接收管可归类为整点递进机构的位置检测部。因此，上述的光电式整点递进机构和/或电子式整点递进机构可以概括为包括有以下方式：

a.包括有位置检测部和微处理器MCU（或集成电路），位置检测部检测到秒针每转1圈，触发微处理器MCU（或集成电路）输出信号至电机，驱动分针递进1位，和/或位置检测部检测到分针每转1圈，触发微处理器MCU（或集成电路）输出信号至电机，驱动时针递进1位。上述方式的整点递进机构的指针式时钟，其运行逻辑图如图5所示。

b.包含有微处理器MCU（或集成电路），微处理器MCU（或集成电路）对电机的驱动信号作统计，计算出秒针和/或分针每转1圈，微处理器MCU（或集成电路）就输出指令，驱动电机转动，使分针和/或时针递进1位。上述方式的整点递进机构的指针式时钟，其运行逻辑图如图6所示。

上述的位置检测部位于秒针和/或分针旁，位置检测部与微处理器MCU（或集成电路）相连，微处理器MCU（或集成电路）与电机相连，位置检测部检测到秒针和/或分针每转1圈，输出信号至微处理器MCU（或集成电路），微处理器MCU（或集成电路）输出信号至电机，驱动分针和/或时针递进1位。

另外，由于本发明的指针式计时器，其分针每60秒才转动一次，其时针每60分钟才转动一次，为防止指针在晃动等外部冲击下颤行，可进一步地把指针式计时器设置成带指针自保持结构，例如以下形式：

a. 采用具有保持能量的步进电机，电机静止不动时，电机转子磁轴处于气隙最小磁阻位置上；即使受到外部冲击的情况下仍能使指针保持原来的位置。

b. 指针的重心与指针的旋转中心重合。如果指针的重心不在指针的旋转中心上，当指针式计时器产生晃动等外部冲击时，甩动的离心力会让指针产生颤行的趋势。

c. 带有防逆转齿轮。

以上所述的指针式计时器，其本质是采用了一种不同于以往同类产品的指针递进方法，使得其产生了意想不到的效果：真正做到其指示的时间一目了然、一望便知，甚至刚认识数字的儿童也能一望便知其所指示的时间值是几点几分。

一种指针式计时器的指针递进方法，其特征是，秒针每转1圈分针递进1位，和/或分针每转1圈时针递进1位。

上述的指针式计时器的指针递进方法，其特征是，指针的递进方式包括有以下方式：

a. 秒针和/或分针每转1圈时，分针和/或时针递进1位；

b. 秒针和/或分针每转1圈后，分针和/或时针递进1位；

c. 秒针和/或分针每接近转1圈，分针和/或时针递进1位。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明的指针式计时器的时间指示图；

图2是实施例一的整点递进机构的结构图；

图3是实施例二的整点递进机构的结构图；

图4-1是实施例三的整点递进机构的结构图，秒针和分针即将转满1圈，秒轮和过渡轮凸弧刚好与杆凸弧接触；

图4-2是实施例三的整点递进机构的结构图，秒针和分针刚好转满1圈，秒轮凸弧和过渡轮凸弧顶起相应的杆凸弧，使杆摆过一个角度；

图5是包括有位置检测部和微处理器MCU（或集成电路）的整点递进机构的指针式时钟，其运行逻辑图；

图6是包括有微处理器MCU（或集成电路）的整点递进机构的指针式时钟，其运行逻辑图。

附图标记说明：

101：微处理器MCU 102：秒用光发射管 103：秒用光接收管 104：分用光发射管 105：分用光接收管 106：秒过渡轮 107：秒齿轮 108：分过渡轮 109：分齿轮 110：时过渡轮 111：时齿轮 112：秒电机 113：分电机 114：时电机

201：微处理器MCU 202：秒用位置感应器 203：分用位置感应器 206：秒过渡轮 207：秒齿轮 208：分过渡轮 209：分齿轮 210：时过渡轮 211：时齿轮 212：秒电机 213：分电机214：时电机 215：秒针 216：分针 217：时针

301：秒轮 302：分棘轮 303：时棘轮 304：过渡齿轮 305：过渡齿轮 306：过渡轮 311：杆 312：弹簧 313：棘爪 314：止动爪 316：棘爪 317：弹簧 318：杆 319：止动爪 301a：秒轮凸弧 311a：杆凸弧 306a：过渡轮凸弧 318a：杆凸弧

具体实施方式

第一实施方式：

图2示出了根据本发明第一实施方式的指针式计时器，主要由秒针和分针和时针、整点递进机构等组成。整点递进机构由微处理器MCU、光发射管、光接收管、电机、齿轮等组成。

在指针式计时器正常运行过程中，秒用光发射管102发射出光，进行齿轮系统遮光与透光规律的检测，当秒齿轮107转满1整圈时，秒用光接收管103感应到秒齿轮107上的孔透过来的光信号，触发微处理器MCU101输出指令，驱动分电机113转动，使分齿轮109向前转过6度，使分针向前递进1位，例如分针由原来指示的51分钟刻度值短时间内转至52分钟刻度值。同理，当分齿轮109转满1整圈时，分用光接收管105感应到光信号，微处理器MCU101就输出指令，驱动时电机114转动，使时齿轮111向前转过30度，使时针向前递进1位，例如时针由原来指示的3小时刻度值短时间内转至4小时刻度值。

另外，在本实施例的基础上作出部分改动：不使用光发射管和光接收管作位置检测，而是通过微处理器MCU对秒电机和分电机的脉冲信号作统计，计算出秒针和分针转满1整圈，这种方式同样可以实现整点递进的目的。

第二实施方式：

图3示出了根据本发明第二实施方式的指针式计时器，主要由秒针和分针和时针、整点递进机构等组成。整点递进机构由位置感应器、微处理器MCU、电机、齿轮等组成。

在指针式计时器正常运行过程中，当秒用位置传感器202检测到秒针215转满1整圈时，微处理器MCU201就输出指令，驱动分电机213转动，使分针216向前递进1位，例如分针216由原来指示的51分钟刻度值短时间内转至52分钟刻度值。同理，当分用位置传感器203检测到分针216转满1整圈时，微处理器MCU201就输出信号，驱动时电机214转动，使时针217向前递进1位，例如时针217由原来指示的3小时刻度值短时间内转至4小时刻度值。

另外，在本实施例的基础上作出部分改动：不使用位置感应器作位置检测，而是通过微处理器MCU对秒电机和分电机的脉冲信号作统计，计算出秒针和分针转满1整圈，这种方式同样可以实现整点递进的目的。

第三实施方式：

图4-1和图4-2示出了根据本发明第三实施方式的指针式计时器的整点递进机构的结构图，主要由秒轮301、分棘轮302、时棘轮303、过渡齿轮304、过渡齿轮305、过渡轮306、杆、棘爪等组成。其中图4-1表示：秒针即将转满1圈时，秒轮凸弧301a刚好与杆凸弧311a接触；分针即将转满1圈时，过渡轮凸弧306a刚好与杆凸弧318a接触；图4-2表示：秒针和分针刚好转满1圈，秒轮凸弧301a和过渡轮凸弧306a分别顶起相应的杆凸弧311a和杆凸弧318a，使杆311和杆318摆过一个角度。

详细地：秒轮301、分棘轮302、时棘轮303和过渡齿轮304同心，为图示方便本图作拆解表示。秒轮301、分棘轮302和时棘轮303分别与秒针、分针和时针固定相接。过渡齿轮304与分棘轮302成一体，所以过渡齿轮304会跟随分棘轮302同步转动，过渡轮306与过渡齿轮305同心且成一体，故过渡轮306会跟随过渡齿轮305同步转动，过渡齿轮304与过渡齿轮305相啮合且传动比为1：1。在指针式计时器正常运行过程中，秒轮301每秒转动6度，转满1整圈耗时1分钟，秒轮301在前59秒的转动时，其秒轮凸弧301a都不会顶起杆凸弧311a，当秒轮301耗时60秒转满1整圈时，秒轮凸弧301a顶起杆凸弧311a并驱动杆311摆动，带动棘爪313驱动分棘轮302转过6度，使分针向前递进1位，例如分针由原来对准的51分钟刻度值短时间内转至对准52分钟刻度值。分棘轮302的每分钟转一次6度的转动通过过渡齿轮304、过渡齿轮305传递至过渡轮306，使过渡轮同样每分钟转一次6度，分棘轮302耗时60分钟转满1整圈时过渡轮306也转满1整圈，过渡轮凸弧306a驱动杆318摆动，带动棘爪316驱动时棘轮303转过30度，使时针向前递进1位，例如时针由原来对准的3小时刻度值短时间内转至对准4小时刻度值。

通过上文对本发明的指针式计时器的结构和工作原理的描述，所属技术领域的技术人员应该理解，本发明不局限于上述具体实施方式，在本发明的基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种指针式计时器，包括有指针，所述指针包括有秒针和分针和时针、或秒针和分针、或分针和时针，其特征是，还带有整点递进机构，使秒针每转1圈分针递进1位，和/或使分针每转1圈时针递进1位。

2.如权利要求1所述的指针式计时器，其特征是，所述的整点递进机构包括有以下方式：

a.机械式整点递进机构；

b.光电式整点递进机构；

c.电子式整点递进机构。

3.如权利要求2所述的指针式计时器，其特征是，所述整点递进机构包括有以下方式：

a. 包含有位置传感器；

b. 包含有光发射管、光接收管；

c. 包含有微处理器MCU；

d. 包含有集成电路；

e. 包含有不完全齿轮；

f. 包含有棘轮；

g. 包含有槽轮；

h. 包含有蜗杆齿轮；

i. 包含有平行分度凸轮；

j. 包含有圆柱分度凸轮；

k. 包含有弧面分度凸轮；

l. 包含有链轮。

4.如权利要求1-3中任何一项所述的指针式计时器，其特征是，还包含有指针自保持机构。

5.如权利要求4所述的指针式计时器，其特征是，所述指针自保持机构，包括有以下方式：

a. 采用具有保持能量的步进电机，电机静止不动时，电机转子磁轴处于气隙最小磁阻位置上；

b. 指针的重心与指针的旋转中心重合；

c. 带有防逆转齿轮。

6.如权利要求1-5中任何一项所述的指针式计时器，其特征是，指针的递进方式包括有以下方式：

a. 秒针和/或分针每转1圈时，分针和/或时针递进1位；

b. 秒针和/或分针每转1圈后，分针和/或时针递进1位；

c. 秒针和/或分针每接近转1圈，分针和/或时针递进1位。

7.一种指针式计时器的指针递进方法，其特征是，秒针每转1圈分针递进1位，和/或分针每转1圈时针递进1位。

8.如权利要求7所述的指针式计时器的指针递进方法，其特征是，指针的递进方式包括有以下方式：

a. 秒针和/或分针每转1圈时，分针和/或时针递进1位；

b. 秒针和/或分针每转1圈后，分针和/或时针递进1位；

c. 秒针和/或分针每接近转1圈，分针和/或时针递进1位。