CN2030732U - 电拨针石英钟 - Google Patents

Abstract

一种电拨针石英钟，使用具有步进电机驱动电路和自感应式无电刷直流电机驱动电路的步进、直流两用电机。走时时，电机步进运行。而拨针时，电机直流运行。电机结构可与普通指针式石英钟用电机相同，机芯除可省掉机械拨针机构外，其它部分可以同普通指针式石英钟机芯相同，附加倒拨针制动装置，可实现倒拨针。主要用于某些采用机械拨针不方便的场合指示时间。

Description

本实用新型涉及一种电拨针石英钟。

早期的大开面指针式石英钟一般采用机械拨针。因而在拨针时，需爬高，给使用者带来不便。特别是我国实行夏时制后，每年至少需两次拨钟，因而用户很需要使用方便的拨针系统，电拨针系统使用较为方便。现有的电拨针系统有两种。第一种是使用振荡频率高于正常走时时的步进电机驱动频率的多谐振荡器，驱动步进电机以较高的速度运转。这种系统的特点是：不用改变原石英钟机芯的机械部分及步进电机结构，但这种系统的拨针速度较低，并且电流较大。另外，难以实现倒拨针功能；第二种是：在机芯上加上一个微型直流电机，通过减速轮系减速，并用棘轮棘爪将其与走时轮系联结起来，以避免所加的直流电机及其减速轮系成为走时系统的负载。这种系统的特点是：拨针速度高，但显然其机芯的结构复杂：电流功耗更大，另外，棘轮棘爪对走时系统仍有影响，并且也难以实现倒拨针功能。

本实用新型所指的电拨针石英钟，使用步进、直流两用电机，可以方便地实现电拨针功能。由于钟用步进电机功率极小，加之其结构的限制，要使这种电机能够直流运行，宜采用无电刷换向开关形式。本实用新型采用的是自感应式无电刷换向开关形式。

所谓自感应式无电刷换向是指：电机的电流换向是由电机定子铁芯上的一个感应线圈和晶体三极管共同完成的。更具体一点讲：在电机定子上，除具有一个驱动线圈外，还有一个感应线圈，由电机的永磁转子旋转而在感应线圈上产生交变的感应电动势，控制晶体三极管给驱动线圈换向供电，由于感应线圈的电动势是由电机自身的永磁转子旋转而产生的，故此处称这种换向方式为：自感应式无电刷换向。

由于本实用新型中所指的步进、直流两用电机，能保证石英钟用步进电机所需的结构和其他各种参数不变。因而丝毫不影响石英钟走时的正常步进运行。与机械拨针石英钟相比，本实用新型所指的电拨针石英钟，可以省掉机械拨针机构和拨针打滑机构，而其他机械部分可以完全相同，就能实现正拨针功能，拨针速度远远高于多谐振荡器形式的电拨针石英钟。另外由于这种电机在直流运行时可逆转，因而只要在石英钟机芯内加上电磁制动装置，就可以很方便地实现倒拨针功能。由于这种电机电流功耗很小，因而也易于实现遥控拨针。

下面结合附图说明本实用新型的内容：

图1是应用于电拨针石英钟中的步进，直流两用电机的原理图。

图2是倒拨针机构原理图。

图3是带有倒拨针机构的电拨针石英钟电原理图。

本实用新型的步进，直流两用电机本体的结构可以与钟用步进电机完全一致。图1以双偏心步进电机为例，给出了这种电机的原理图。〔1〕是一对极的永磁转子，〔2〕是电机定子，〔3〕、〔4〕分别是绕在定子铁芯上的驱动线圈和感应线圈，〔5〕、〔6〕是同感应线圈〔4〕一起起换向作用的晶体三极管，〔7〕是做为晶体三极管〔5〕的电源用的电容器，〔8〕是启动电容器，〔9〕是电源，〔10〕是步进电机驱动电路（用框图表示）。当然两部分电路可共用一组电源。为了尽量利用线圈空间，可将两线圈串接起来后供步进电机使用。通过转换开关〔11〕，选择步进与直流运行两种状态。

电容器〔8〕跨接在晶体三极管〔6〕的集电极和发射极上，是起启动电机作用的。如果将电源接在晶体三极管〔5〕的集电极上，这个启动电容器应当地跨接在晶体管〔5〕的集电极与发射极上。这样，当转换开关〔11〕接通直流    电机电路时，再接通启动开关〔12〕，电流从电源〔9〕的正极流过电容器〔8〕，流过驱动线图〔3〕，再通过电容器〔7〕，流回电源〔9〕的负极，从而在感应线圈〔4〕上产生感应电动势。由于电机的定子〔2〕与转子〔1〕之间存在不均匀气隙，从而产生使转子有一定启动角的定位转矩，因而启动前转子的磁极不会停留在A、B端连线的方向上。所以，不必外加机械作用，就能可靠地启动电机。

做为直流电机使用时，驱动线圈〔3〕的线径一般要比感应线圈〔4〕的粗，在设计时，只要保证两线圈的匝数和及串接后总电阻分别与步进电机线圈所需的匝数与电阻相同，就不会影响步进电机的性能。

在不考虑电机直流运行时性能的情况下，可以省掉晶体三极管〔5〕此时应去掉做为晶体三极管〔5〕电源作用的电容器〔7〕。

由于本实用新型所指的步进、直流两用电机，在直流运转状态下的运转是可逆的，因而容易实现电机的反向运转。图2是使电机反向运转的制动装置原理图。〔13〕是石英钟机芯走时轮系上某个齿轮（最好选用二轮或三轮），在其轴上装上个凸轮〔14〕（或棘轮），图上所标注齿轮转向Q是电机正向运转时齿轮〔13〕的运转方向。当电机正向直流运行时，若用一弹性杆阻住凸轮〔14〕，则电机在弹性杆的反弹作用下就会反转。这种反弹方式，不仅适用于本实用新型中所指的这种步进、直流两用电机的逆转制动，也适用于其他做为石英钟拨针使用的直流电机的逆转制动。这个弹性杆可以装在电磁铁的衔铁上。本实用新型给出的最佳方案是：使用永磁旋转电磁铁，并可用步进电机代替，见图2。当接通反拨针开关〔15〕时，电流从电源〔16〕的正极流出，通过电容器〔17〕流过电磁铁线圈〔18〕，使永磁钢〔19〕动作，并带动弹性杆〔20〕转至图中实线标注的位置上，如果这之前电机正向运转，则凸轮〔14〕打在弹性杆〔20〕上。在弹性杆〔20〕的反弹作用下，使电机反向旋转。当电容器〔17〕上的电压增加到一定值时，永磁钢〔19〕在定子〔21〕的定位转矩的作用下，带动弹性杆〔20〕回复到原来位置，即图4虚线所示的位置。〔22〕、〔23〕是弹性杆〔20〕的限位销。

图3是带有倒拨针机构的电拨针石英钟电原理图，其中〔18〕是电磁铁的线圈，〔22〕是正、倒拨针的选择开关，开关〔22〕断开时，是正拨针；接通时，是倒拨针。

Claims (4)

1、一种电拨针石英钟，其机芯结构除可省掉机械拨针机构和拨针打滑机构外，其它部分可以同普通石英钟机芯完全一样，其特征为：所使用的电机是具有可以同普通石英钟所使用的步进电机结构一样的，同时具有步进电机驱动电路(10)和具有由感应线圈(4)和晶体三极管一起起换向开关作用的自感应式无电刷直流电机驱动电路的步进、直流两用电机。

2、如权利要求1所述的自感应式无电刷直流电机驱动电路，其特征为：有一个起启动作用的电容器（8），跨接在晶体三极管（5）或（6）的集电极与发射极上。

3、如权利要求1所述的步进、直流两用电机，其特征为：步进电机使用的线圈是感应线圈（4）和驱动线圈（3）串接而成的。

4、如权利要求1所述的电拨针石英钟，其特征为：有一个能在倒拨针时阻挡、并反弹轮系上某个齿轮（13）上的凸轮（14）的弹性杆（20）。

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