CN1891032B - 定时浇花器 - Google Patents

Abstract

定时浇花器是在室内或凉台使用的定时浇花用具，该用具主要由一个改造的石英机芯，集成电路74HC4040(或4024等)，转换开关，电容器组成。由石英钟机芯带动操作机构定时松开和压紧输水软管而放水，本发明在集成电路的脉冲信号与电源一极之间串接了电容器和定子线圈，由电容器的充电，放电驱动步进电机转动，从而使其耗电较小，该浇花器使用额定1.5V电池作为电源，可每1、2、4、8天浇花一次，由分流调节阀控制浇水量，并可同时浇多盆花。由于其关键部件为大批量生产的产品，具有成本低，运转可靠的优点，如需求量大时，可开发专用集成电路使电气部分进一步简化。

Description

定时浇花器

技术领域

本发明涉及一种可在室内或凉台定时浇花的工具，可每一、二、四、八、十六、三十二天浇花一次，也可每天浇花二、四、八次。可兼用于冬季向暖气上的织物滴水以增加空气湿度。当操作机构改变时，可每一、二、四、八天定时投放鱼饲料(活鱼虫除外)等。

背景技术

就申请人所知，目前尚无此类用具。本发明可采用经改造的指针式石英钟机芯，以下所提及的机芯，钟电路皆属指针式石英钟的部件，所提及的电机皆为步进电机，所提及的集成电路，钟电路皆为CMOS集成电路。机芯中装有步进电机，晶体振荡器、多级齿轮传动组。轴齿轮传动组的末端轴为时针轴、钟包括秒跳式和扫秒式，该两钟机芯结构基本相同，扫秒式内的齿轮组总降速比(即指针轴每旋转一周电机转子的转数)较秒跳式增加16倍，同时其钟电路较秒跳式减少4级二分频。钟电路由振荡器、缓冲器、分频电路、窄脉冲形成电路和驱动器组成。当前多数小型机芯中的钟电路其振荡器输入端只与频率为32768赫兹的晶体振荡器连接(以下简称晶振)利用走线分布电容产生振荡，该钟电路无统一型号。

发明内容

因原机芯的时针轴只有每半天旋转一周的单一转数不能满足不同花卉不同季节的浇花要求，须将钟电路的输出的脉冲信号进行一到六级二分频，再传送至电机。由于频率的减少其脉冲的宽度成倍增加，使集成电路的负载大部分时间为定子线圈的电阻，从而使浇花器功耗大大增加而无使用价值，同时还存在时针轴不能产生较大转矩问题。

技术方案

定时浇花器由外壳、机械部分、电气部分组成。机械部分包括机芯壳体、电机、多级齿轮传动组、拨盘、操作机构。装于机芯壳体内的电机经多级齿轮组降速带动时针轴旋转，时针轴装有拨盘，由拨盘控制操作机构完成工作，当用于浇花时完成放水、停放，用于喂鱼时完成投放饲料。电气部分包括：直流电源、集成电路组或专用集成电路，外接振荡器、转换开关、印刷电路板和电容器。直流电源与集成电路组或专用集成电路的电源端连接，集成电路组或专用集成电路的振荡端装有外接振荡器。下面以采用秒跳式机芯为例说明：其集成电路组由秒跳式钟电路和一个高速CMOS系列计数器组成，其型号是：七级二进制计数器74HC/54HC4024，十二级二进制计数器74HC/54HC4040或由扫秒式钟电路与十四级二进制计数器74HC/54HC4020、4060组成，由晶振产生的振荡经秒跳式钟电路十六级二分频后在每一输出端产生0.5赫兹的脉冲信号，在经计数器多级分频产生多种频率的脉冲，将计数器的第一到第六个触发器输出端中的二到六个输出端与转换开关连接，转换开关的公共端即为电机驱动端，定子线圈与电容器串联于电机驱动端和直流电源一极之间，由电容器的充电放电驱动电机，电容器容量太小不足以驱动电机，电容器容量太大则增加无用功耗，本发明采用有极性耐压高的铝电解电容器。由于工作电压大大小于允许电压，故可正常工作，电机的驱动须对定子线圈施加交变电压，电容器的采用解决了此问题，并耗电量大大下降。上述电路的脉冲信号输入电机，时针轴每天旋转2ⁿ周，n为整数且-5≤n≤0。例如当n＝0，-1，-2，-3，其时针轴每1、2、4、8天旋转一周，由扫秒式钟电路取代秒跳式钟电路时-5≤n≤3，将CMOS集成电路组或专用CMOS集成电路的2到8个输出端与转换开关连接，时针轴即可每三十二天旋转一周到每天旋转八周，对于采用扫秒式机芯上述电路也适用.当浇花器需求量大时可开发专用集成电路。上述发明可满足浇花要求，由于使用大批量生产的成品作为其关键部件(机芯、钟电路、集成电路)使其成本下降，可靠性提高。当使用大型机芯时可使浇花盆数增多，当配用自动上水装置(如马桶用)可长期自动浇花，采用专用集成电路可减少零件数，简化接线和减少电池用量。

机芯中除电机转子和时针轴上装有一个齿轮外皆装有两个齿轮，即被动齿轮和主动齿轮，除一根轴外其余轴上的被动齿轮和主动齿轮皆制成不可相对转动的整体。该例外轴(一般为分针轴)上的主动和被动齿轮在传递较大扭矩时会发生相对转动，这是对时用的，尽管齿轮组降速比很大，受此结构制约，时针轴的输出扭矩较小，为了增加放水量以便可增加同时浇花盆数，将机芯内所有轴上的主动和被动齿轮皆制成不可相对转动的整体。调整时间由操作机构的拨环来完成，拨环安装于拨盘之上，当拨环主动顺时针旋转时，由于拨盘带动齿轮组系须升速运动，不能克服电机转子的磁力而转动，拨盘与拨环间产生相对转动，当拨盘主动旋转时通过棘爪带动棘轮的形式或通过摩擦力带动拨盘运动。

附图说明

下面结合附图和实施例对定时浇花器进一步说明。

图1是定时浇花器外壳内的机械结构图。

图2是定时浇花器电路图。

其中：1.外壳  2.机芯  3.时针轴  4.拨盘  5.拨环  6.转动件  7.输水软管  8.分流调节阀  9.印刷电路板  10.转换开关  11.集成电路74HC4040  12.直流电源  13.钟电路  14.晶体振荡器  15.电容器  16.定子线圈

图3是专用集成电路框图及其与转换开关连接图。

其中：A.振荡器  B.缓冲器  C.分频电路  D.驱动器

具体实施方式

采用秒跳式或扫秒式机芯

参照图1及图2.外壳(1)内装有机芯(2)，机芯中装有电机，钟电路(13)，晶体振荡器(14)，多级齿轮传动组.机芯须作改造：1.机芯内所有同一轴上的主动被动齿轮皆制成不能相对转动的整体，2.将钟电路(13)电源端，钟电路的一输出端，定子线圈(16)的一端，引出机芯壳体外并与安装在印刷电路板(9)上的转换开关(10)，集成电路(11)，电容器(15)连接组成图2所示的电路，其余接线在机芯内。拨盘(4)固定于时针轴上，其外缘作出三只棘爪与装在拨盘上的拨环(5)的内缘棘齿配合带动拨环转动。也可将拨环内缘作成圆柱面，利用拨盘与拨环(5)间的摩擦力带动拨环转动。拨环(5)的外缘有一缺槽，通常拨环(5)的外缘通过转动件(6)压紧输水软管(7)，使输水软管(7)不能导通；当转动件(6)上端处于槽内时，转动件(6)放松对输水软管的压力而使输水软管导通，输水软管上端与储水器连接，其下端与分流调节阀(8)连接，分流调节阀(8)用于分流和调节浇水量，利用储水器与花盆间的水位差浇水。

参照附图2，两节额定1.5V电池通过二极管降压构成直流电源，二极管可选正向电流不小于10MA之硅二极管将3V电压降到2.5V左右，以适应钟电路，实践证明此电压可使浇花器正常工作，但由于钟电路型号各异，必要时再通过一电阻或二极管后输入钟电路之电源端进一步降压，但必须保证钟电路输出电压高于集成(11)之高电平输入电压，钟电路可选JL-08型(该钟电路在机芯中配有)，在钟电路(13)之振荡端(OSC端)连接频率为32768的晶振，集成电路(11)采用74HC4040，其清除端(Clear)端接负极，其时钟端(Clock端)与钟电路之一输出端连接，集成电路之一、二、三、四级分频输出端与转换开关(10)连接，转换开关之公共端即为电机驱动端，定子线圈(16)与电容器(15)串联于电机驱动端与电源一极之间，电容器可采用25伏220至470微法铝电解电容，上述结构可实现每1、2、4、8天浇花一次。

拨环(5)上可开多个槽，如开3个槽则每次1、2、4、8天浇花三次。

操作机构中的转动件(6)亦可采用带动开关阀的形式控制浇水，但须加一弹簧使阀芯复位。

如在秒跳式机芯中配用扫秒式钟电路(如JL-09A，SY03等)与74HC4040可实现时计轴从每天转8周到每32天转一周(公比为2的等比级数)。

参照附图3，该图系采用铝栅工艺制成的标准型CMOS集成电路，仅用于秒跳型机芯实现每1、2、4、8天浇花一次的专用集成电路，该电路是将原钟电路的分频电路中增加4个触发器，并引出输出端构成分频电路(C)，取消窄脉冲集成电路，引出驱动器输入，输出端，分频电路Q₁₇、Q₁₈，、Q₁₉、Q₂₀输出端与转换开关(10)连接，转换开关(10)之公共端与驱动器(D)之输入端连接，驱动器(D)之输出端即作为电机驱动端，电机定子线圈(16)与电容器(15)串联于电机驱动端与直流电源一极之间，如增加触发器数目及其引出端可增加16天，32天浇花一次，甚至更多。该电路由振荡器(A)，缓冲器(B)，分频电路(C)，驱动器(D)组成，该电路左半部分(振荡电路，缓冲器，分频电路前16级分频)可完全与钟电路相同，其振荡器仅与外接32768赫兹的晶振连接，利用走线分布电容产生振荡，该电路可封装在印刷电路板(9)上，与其他电器元件组成除电池及定子线圈之外的图2所示电路，当该专用电路采用硅栅工艺制造成高速型CMOS集成电路时，由于其吸收、供给电流大而不加驱动器，可将上述分频电路Q₁₇、Q₁₈、Q₁₉、Q₂₀输出端与转换开关(10)连接，并以转换开关(10)之公共端为电机驱动端，采用专用集成电路可设计工作电压3V，而取消二极管。

使用专用电路的优点在于减少电气元件，简化电路接线。

Claims (7)

1.一种定时浇花器，由外壳、机械部分、电气部分组成，机械部分包括：机芯壳体、步进电机、多级齿轮传动组、拨盘、及操作机构，电气部分包括：直流电源、CMOS集成电路组或专用CMOS集成电路、外接振荡器、印刷电路板、转换开关、电容器，装于机芯壳体内的步进电机经多级齿轮传动组降速带动时针轴上的拨盘旋转，拨盘带动操作机构动作，其特征是：直流电源与CMOS集成电路组或专用CMOS集成电路电源端连接，在CMOS集成电路组或专用CMOS集成电路振荡端装有外接振荡器，CMOS集成电路组或专用CMOS集成电路产生多种频率脉冲，CMOS集成电路组或专用CMOS集成电路的2到8个输出端与转换开关连接，转换开关装在印刷电路板上，转换开关的公共端作为步进电机驱动端，当专用CMOS集成电路为铝栅CMOS电路时，其所含驱动器输入端与转换开关公共端连接，并以驱动器输出端为步进电机驱动端，步进电机定子线圈与电容器串联于步进电机驱动端与直流电源一极之间。

2.根据权利要求1所述的定时浇花器，其特征是：工作时拨盘每天旋转2ⁿ周，其中n为整数且-5≤n≤3。

3.根据权利要求2所述的定时浇花器，其特征是：其外接振荡器是频率为32768赫兹的晶体振荡器。

4.根据权利要求3所述的定时浇花器，其特征是：CMOS集成电路组由指针式石英钟用钟电路和一个高速CMOS系列计数器组成，高速CMOS系列计数器包括：7级二进制计数器74HC/54HC4024或12级二进制计数器74HC/54HC4040或14级二进制计数器74HC/54HC4020、74HC/54HC4060。

5.根据权利要求3所述的定时浇花器，其特征是：专用CMOS集成电路包括：振荡器、缓冲器、分频电路、分频电路有2到8个输出端，采用铝栅制成的标准型CMOS集成电路时须加一驱动器，采用硅栅制成的高速型CMOS集成电路是无驱动器。

6.根据权利要求4或5所述的定时浇花器，其特征是：多级齿轮传动组中，所有同一轴上被动及主动齿轮都不能相对转动。

7.根据权利要求6所述的定时浇花器，其特征是：操作机构包括一拨环，拨环装在拨盘上，当拨环主动顺时针旋转时，拨环与拨盘间可产生相对转动。

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