电子钟及指针位置检测装置的制作方法

专利名称：电子钟及指针位置检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子钟及指针位置检测装置，更具体地说，涉及电子钟及通过检测出指针已经走到预定位置而获得信号来执行特定动作的指针位置检测方法。
这样安排电子钟，以便在指针走到预定位置时产生特定动作。所述特定的动作的实例包括发声报时、翻日历、根据从外界接收的无线电波调整时钟等等。当分针指着12点(钟)而准备发声报时时，电子钟通过检测出分针指着12点便向发声报时用的电路输出发声报时信号。就是说，必须检测电子钟指针的位置，以便在指针走到预定位置时执行特定的动作。
作为先有技术，已经知道一种利用机械触点检测指针位置的技术。在这种利用机械触点的技术中，中央齿轮和小齿轮设有凸轮和面向中央齿轮和小齿轮的由片簧制成的触点。因为每当中央齿轮和小齿轮在一小时内转一圈时，该触点就被凸轮挂住而在一对触点弹簧之间震动，当该触点被凸轮挂住时，便判定分针已经走到预定位置(例如，指示12点的位置)，并且输出一个信号，例如发声报时信号，以执行预定动作。
日本公开特许公报No.55-82080和61-118483和日本实用新型公开特许公报No.56-10883也公开了指针位置光学检测方法。按照这种方法，轮系中的齿轮处于这样的位置，使得至少其一部分彼此重叠，每一个齿轮都设有与例如一小时一次的恒定的周期一致的透明点(TRANSPARENCY)，而光发射装置和光接收装置处在各个透明点重合位置上沿轴方向的延伸部分上。当光接收装置接收到从光发射装置发出的光线时，各透明点重合。于是时钟便判定指针走到预定位置，例如，指示12点的位置，并输出一个信号，例如发声报时信号，以便执行预定的操作。
但是，利用机械触点检测指针位置的方法有检测精度由于触点和接触弹簧退化而降低的问题。还有一个必须增大电动机的转矩的问题，因为触点变成轮系的转动阻力，从而使功率消耗增大。
同时，指针位置的光学检测方法有成本高的问题，因为它需要光发射装置和光接收装置，而且也难以使时钟紧凑。它还有结构复杂的问题，因为光发射装置和光接收装置必须布置在狭窄的空间。还有一个问题是，光发射装置和光接收装置的操作使功率消耗增大。
本发明就是考虑到上述问题而产生的，其目的是提供一种电子钟及指针位置检测方法，在不增加单独的电器装置的情况下用来精确检测指针位置。
为了达到上述目的，所发明的电子钟包括基准信号发生装置，用来产生基准信号；脉冲控制装置，用来以基准信号为依据向电动机输出多个其强度不同的脉冲信号，用以驱动所述电动机；轮系，由所述电动机驱动；指示装置，由所述轮系转动；位置检测装置，用来检测指示装置的预定位置；和旋转判断装置，用来通过检测电动机是否旋转而输出旋转信号或不转信号。还设置高负载装置，用来以恒定的周期把高负载施加在轮系上，使得只有在高负载施加在轮系上而且向所述电动机输出预定强度或更高强度的脉冲信号时，电动机才转动；所述脉冲控制装置输出正常驱动脉冲，当输出正常驱动脉冲之后旋转判断装置输出不转信号时，输出其强度大于正常驱动脉冲的第一辅助驱动脉冲，或者在输出第一辅助驱动脉冲之后旋转判断装置输出不转信号时，输出其强度大于第一辅助驱动脉冲强度和预定强度的第二辅助驱动脉冲；以及当输出第二辅助驱动脉冲时，所述位置检测装置判定指示装置已处于预定的位置。
所发明的用来检测指示装置已经走到预定位置的指针位置检测方法包括以下步骤把高负载施加在用来以恒定的周期转动指示装置的轮系上，使得只有在施加了高负载并把预定强度或更高强度的脉冲信号输出给用来转动轮系的电动机时，电动机才能旋转；向所述电动机输出正常驱动脉冲，判断电动机是否旋转；当正常驱动脉冲不能使电动机转动时，向电动机输出其强度大于所述正常驱动脉冲的第一辅助驱动脉冲，判断电动机是否旋转；当所述第一辅助驱动脉冲不能使电动机转动时，向电动机输出其强度大于第一辅助驱动脉冲强度和预定强度的第二辅助驱动脉冲；并在输出所述第二辅助驱动脉冲时，判定指示装置已处于预定位置。
日本特许公报No.63-18148，63-18149和57-18440公开了一种检测方法，它通过向电动机输出相对较弱的正常驱动脉冲使转动轮系的电动机转动，并在正常驱动脉冲不能转动所述电动机时，输出相对较强的辅助驱动脉冲总能使所述电动机转动。在正常情况下，通过利用功率消耗较低的正常驱动脉冲旋转，可以减小电动机的功率消耗，仅在由于某种原因负载施加在电动机上时，才使用功率消耗高的辅助驱动脉冲。
于是，本发明是这样安排的，使得当指示装置走到预定位置时高负载就施加在轮系上，并且仅当施加了高负载而且向电动机输出预定强度的或更高强度的脉冲信号时，电动机才转动。尽管正常情况下电动机用正常驱动脉冲或第一辅助驱动脉冲转动，但在轮系上施加了高负载时，它便不转动，使得施加了更强的第二辅助驱动脉冲时才转动。于是，这样便有可能利用第二辅助驱动脉冲检测指示装置的预定位置，因为第二辅助驱动脉冲在指示装置处于预定位置时才输出。另外，不需要象先有技术那样的光接收装置。
例如，当这样安排、使得在分针指着12点时给轮系施加高负载时，当分针走到12点时，就需要第二辅助驱动脉冲来转动电动机。因而，输出第二辅助驱动脉冲时，分针走到12点。
在上述电子钟中，所发明的电子钟具有以下特征在输出第一辅助驱动脉冲之后旋转判断装置输出不转信号时，位置检测装置判定指示装置走到预定位置。
在所述指针位置检测方法中，所发明的指针位置检测方法具有以下特征当电动机不能用第一辅助驱动脉冲转动时，判定所述指示装置处在预定位置。
就是说，按照本发明，当不能用第一辅助驱动脉冲转动电动机时，判定所述指示装置走到预定位置。可以看出，当轮系上施加了高负载时，第一辅助驱动脉冲不能使电动机旋转。因而，这意味着，当第一辅助驱动脉冲转不动电动机时，高负载施加在轮系上，亦即指示装置处于预定位置。因此，有可能利用操作电子钟所需的结构来检测指针位置。
在上述电子钟中，所发明的电子钟还包括转数计数装置，用来对从脉冲控制装置首次输出第二辅助驱动脉冲以来的电动机转数进行计数；和转数判断装置，用来在所述转数达到相当于向轮系施加高负载的周期的转数时，向脉冲控制装置输出控制脉冲，以便输出所述第二辅助驱动脉冲。
在上述指针位置检测方法中，所发明的指针位置检测方法具有以下特征对电动机的转数进行计数，当所述转数达到相当于向轮系施加高负载的周期的转数时，输出第二辅助驱动脉冲。
就是说，按照本发明，从开始输出第二辅助驱动脉冲起对电动机的转数进行计数，并且当所述转数达到相当于向轮系施加高负载的周期的转数时输出第二辅助驱动脉冲，而不输出正常驱动脉冲和第一辅助驱动脉冲。通过从首次输出第二辅助驱动脉冲时起对电动机的转数进行计数，便可能预测下一次何时向轮系施加高负载，因为高负载是以恒定的周期施加在轮系上的。因而，便有可能在预测要施加高负载的时间直接输出第二辅助驱动脉冲。结果，便有可能节省输出正常驱动脉冲和第一辅助驱动脉冲所需的功率消耗。
例如，当这样安排、使得分针走到12点时对轮系施加高负载时，当电动机每秒旋转一次时，从高负载首次施加在轮系上时起，电动机旋转3600次之后高负载便再次施加在轮系上。因而，显然，从高负载首次施加在轮系上时起，电动机的转数达到3600时，除非输出第二辅助驱动脉冲，否则电动机就转不动。在这种情况下，不输出正常驱动脉冲和第一辅助驱动脉冲，而直接输出第二辅助驱动脉冲，以便节省输出正常驱动脉冲和第一辅助驱动脉冲所需的功率消耗。
在上述电子钟中，所发明的电子钟还包括脉冲输出次数计数装置，用来在电动机转数达到相当于向轮系施加高负载的周期的转数期间，对第二辅助驱动脉冲的输出次数进行计数；和脉冲数判断装置，用来在第二辅助驱动脉冲的输出次数超过预定的次数时，向脉冲控制装置输出停止产生脉冲信号的控制信号。
在上述指针位置检测方法中，所述指针位置检测方法具有以下特征在电动机的转数达到相当于向轮系施加高负载的周期的转数期间，对第二辅助驱动脉冲的输出次数进行计数，以便在所述输出次数超过预定的次数时停止产生脉冲信号。
就是说，按照本发明，从第二辅助驱动脉冲首次输出之后，对电动机的转数进行计数，并对第二辅助驱动脉冲的输出次数进行计数，直至所述转数达到与向轮系施加高负载的周期对应的转数为止。当第二辅助驱动脉冲的输出次数超过预定次数时，由于某种原因，不可预见的高负载施加在轮系上，亦即电子钟出故障了。于是，便有可能节省电力，并通过停止产生脉冲信号来停止电子钟的操作来通知用户电子钟出故障。
例如，当分针指着12点而高负载施加在轮系上时，通常高负载施加在轮系上每小时只有一次。当高负载在一小时之内施加了一次以上时，亦即第二辅助驱动脉冲输出次数变为2时，可以看出电子钟有缺陷，存在一些设计时没有预见到的高负载。在这样的情况下，便有可能节省电力，并通过停止产生脉冲信号时钟停止操作来把电子钟的故障通知它的用户。
在上述电子钟中，所发明的电子钟还包括脉冲输出次数计数装置，在电动机的转数达到相当于向轮系施加高负载的周期的转数期间，对第二辅助驱动脉冲的输出次数进行计数；和脉冲次数判断装置，用来当第二辅助驱动脉冲的输出次数超出预定次数时，向脉冲控制装置输出控制信号，以改变脉冲信号的输出时间间隔。
在上述指针位置检测方法中，所发明的指针位置检测方法具有以下特征在电动机的转数达到相当于向轮系施加高负载的周期的转数期间，对第二辅助驱动脉冲的输出次数进行计数，以便当所述输出次数超出预定次数时，改变脉冲信号的输出时间间隔。
就是说，按照本发明，从第二辅助驱动脉冲首次输出时起，对电动机的转数进行计数，并在电动机的转数达到相当于向轮系施加高负载的周期的转数期间，对第二辅助驱动脉冲的输出次数进行计数。人们认为，当第二辅助驱动脉冲的输出次数超出预定次数时，由于某种原因，有不可预见的高负载施加在轮系上，亦即钟有故障。于是，由于改变了脉冲信号的输出时间间隔，而使电子钟的指针操作异常。从而就有可能通知时钟有故障。
例如，当分针指着12点时高负载就要施加在轮系上时，高负载施加在轮系上是每小时只有一次。当高负载施加在轮系上在一小时内多于一次，亦即第二辅助驱动脉冲的输出次数变成2时，可以看出时钟有故障。在这种情况下，通过改变脉冲的时间间隔而以5秒的时间间隔移动秒针(通常该秒针以一秒的时间间隔移动)来通知它的用户时钟有故障。
所发明的电子钟包括基准信号发生装置，用来产生基准信号；脉冲控制装置，用来以基准信号为依据向电动机输出多个强度不同的脉冲信号，以便驱动所述电动机；由所述电动机转动的轮系；由轮系转动的指示装置；位置检测装置，用来检测指示装置的预定位置；和旋转判断装置，用来通过检测所述电动机是否旋转而输出旋转信号或不转信号。所述电子钟还具有以下特征它备有高负载装置，用来以固定的周期多次地连续向轮系施加高负载，使得只有在向轮系施加高负载、而且预定强度或更大强度的脉冲信号多次地连续输出到电动机上时电动机才转动；所述脉冲控制装置输出正常驱动脉冲，当输出正常驱动脉冲之后所述旋转判断装置输出不转信号时，所述脉冲控制装置输出其强度大于正常驱动脉冲的第一辅助驱动脉冲，而当输出第一辅助驱动脉冲之后所述旋转判断装置输出不转信号时，所述脉冲控制装置输出其强度大于第一辅助驱动脉冲强度和预定强度的第二辅助驱动脉冲；和位置检测装置，当所述第二辅助驱动脉冲连续输出多次、而且当此后所述旋转判断装置随着输出正常驱动脉冲或第一辅助驱动脉冲而输出旋转信号时，所述位置检测装置判定所述指示装置处于预定位置。
在用来检测指示装置已经走到预定位置的指针位置检测方法中，所发明的指针位置检测方法包括以下步骤多次地连续以不变的周期把高负载施加在用来转动所述指示装置的轮系上，使得只有当施加了高负载而且向用来转动轮系的电动机输出预定强度或强度更高的脉冲信号时，电动机才转动；向电动机输出正常驱动脉冲时判断所述电动机是否转动；当所述正常驱动脉冲不能转动所述电动机时，判断向所述电动机输出强度高于所述正常驱动脉冲的第一辅助驱动脉冲时所述电动机能否转动；当所述第一辅助驱动脉冲不能转动所述电动机时，向所述电动机输出强度大于第一辅助驱动脉冲和预定强度的第二辅助驱动脉冲；以及在连续输出第二辅助驱动脉冲多次、而且此后当输出正常驱动脉冲或第一辅助驱动脉冲即能使电动机转动时，判定指示装置处于预定位置。
就是说，根据本发明，在指示装置走到预定位置之前连续向轮系施加多次高负载，而所述电动机只有在施加了高负载而且连续输出预定强度或更高强度的脉冲信号多次时才旋转。当连续多次施加所述第二辅助驱动脉冲、然后用正常驱动脉冲或第一辅助驱动脉冲即能使所述电动机旋转时，判定所述指示装置处于预定位置。因此，有可能利用操作电子钟所必需的结构来检测指针位置。
例如，分针走到12点之前5秒，当高负载施加在轮系上，使得除非连续输出第二辅助驱动脉冲5次，否则电动机不能转动时，当高负载施加在轮系上时，第二辅助驱动脉冲必须连续输出5次才能使电动机转动，而此后用正常驱动脉冲或第一辅助驱动脉冲即可转动所述电动机。因而，当第二辅助驱动脉冲连续施加5次时，便是高负载施加在轮系上，而且可以看出，当正常驱动脉冲或第一辅助驱动脉冲能使所述电动机转动时，分针走到12点。
附图中示出本发明的最佳形式，其中

图1是本发明第一实施例的电子钟的方框图；图2是解释正常驱动脉冲、第一辅助驱动脉冲和第二辅助驱动脉冲的简图；图3是表示负载强度波动的曲线图；图4是表示图1的电子钟的操作的流程图；图5是本发明第二实施例的电子钟的方框图；图6是本发明第三实施例的电子钟的方框图；图7是表示图6的电子钟的操作的流程图；图8是本发明第四实施例的电子钟的方框图；图9是本发明第五实施例的电子钟的方框图；以及图10是表示负载强度波动的曲线图。
下面将利用附图详细解释本发明的电子钟和指针位置检测方法。图1是本发明第一实施例的电子钟的方框图。该电子钟100包括振荡电路1、分频电路2、计时电路3、脉冲控制电路4、电动机驱动电路5、电动机6、轮系7、指针8、旋转判断电路9和指针位置检测电路10。应该指出，振荡电路1、分频电路2、计时电路3、脉冲控制电路4、电动机驱动电路5、旋转判断电路9和指针位置检测电路10在钟体内制成一块集成电路。
振荡电路1产生32，768赫信号，后者用作电子钟的基准信号。分频电路2把基准信号分频成为电子钟所需的秒信号。计时电路3对秒信号进行计数。脉冲控制电路4产生并输出正常驱动脉冲P1、第一辅助驱动脉冲P2和第二辅助驱动脉冲P3。当第二辅助驱动脉冲P3输出到指针位置检测电路10时，它还输入表示输出了第二辅助驱动脉冲P3的P3输出信号。电动机驱动电路5向电动机6提供从脉冲控制电路4输出的驱动脉冲(具体地说，基于驱动脉冲的电流)。
电动机6转动轮系7和指针8。轮系7的中央齿轮和小齿轮这样形成，使得当分针指着12点时向轮系7施加高负载×(2＜X≤3)。从而，每当分针指着12点时就向轮系7施加高负载。高负载可以通过改变中央齿轮和小齿轮的齿形或通过凸轮来施加。
如图2所示，第二辅助驱动脉冲的脉冲宽度h3宽于第一辅助驱动脉冲的脉冲宽度h2。第一辅助驱动脉冲的脉冲宽度h2宽于正常驱动脉冲的脉冲宽度h1。应该指出，如图2a所示，当施加在轮系7上的负载强度X是0＜X≤1时，电动机6可以用正常驱动脉冲P1或其强度大于正常驱动脉冲P1的第一辅助驱动脉冲P2或第二辅助驱动脉冲P3转动。如图2b所示，当施加在轮系7上的负载强度X是1＜X≤2时，电动机6可以用第一辅助驱动脉冲P2或其强度大于第一辅助驱动脉冲P2的第二辅助驱动脉冲P3转动。如图2c所示，当施加在轮系7上的负载强度X是2＜X≤3时，亦即分针指着12点时，电动机6只能用第二辅助驱动脉冲P3转动。
应该指出，当如图2c所示连续输出正常驱动脉冲P1、第一辅助驱动脉冲P2和第二辅助驱动脉冲P3时，从正常驱动脉冲P1的上升沿到第二辅助驱动脉冲P3的下降沿的时间是1秒或更短。应该指出，正常驱动脉冲P1和第一辅助驱动脉冲P2的产生以及这些驱动脉冲的作用，例如，在日本特许公报No.63-18148，63-18149和57-18440中已经详细描述，故其解释在此从略。第二辅助驱动脉冲P3可以用与正常驱动脉冲P1和第一辅助驱动脉冲P2相同的方法产生，故其详细解释在此从略。
图3是表示轮系7负载强度的波动的曲线图。尽管轮系7的负载强度是以1秒的时间间隔波动的，因为电动机6通常以1秒的时间间隔转动，但是为了解释方便起见，在图3中以1秒的时间间隔表示轮系7的负载波动。在图3中，垂直轴代表轮系7的负载强度，水平轴代表啮合位置。应该指出，在负载强度为0＜X≤1(例如啮合位置2至4)的啮合位置，电动机6能用正常驱动脉冲P1转动。
同时，在负载强度为1＜X≤2例如啮合位置5和6)的啮合位置，电动机6不能用正常驱动脉冲P1转动、而可用第一辅助驱动脉冲P2或第二辅助驱动脉冲P3转动。在负载强度为2＜X≤3(例如啮合位置30)的啮合位置，电动机6不能用正常驱动脉冲P1或第一辅助驱动脉冲P2转动，而只能用第二辅助驱动脉冲P3转动。应该指出，负载强度为2＜X≤3的啮合位置30相当于中央齿轮和小齿轮给轮系7施加高负载的位置，亦即分针指着12点的位置。
旋转判断电路9根据电动机6内产生的感应电压，判断当脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1、第一辅助驱动脉冲P2或第二辅助驱动脉冲P3时电动机6是否转动。然后，当从脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1而电动机6不转时，它向脉冲控制电路4输入P1不转信号，表示正常驱动脉冲P1转不动电动机6。当从脉冲控制电路4输出第一辅助驱动脉冲P2而电动机6不转时，它也向脉冲控制电路4输入P2不转信号，表示第一辅助驱动脉冲P2转不动电动机6。
在正常情况下，脉冲控制电路4输出耗电较少的正常驱动脉冲P1，而且电动机6能用正常驱动脉冲P1转动。当电动机6的负载由于某种原因超过1时，正常驱动脉冲P1转不动电动机6。于是，旋转判断电路9向脉冲控制电路4输入P1不转信号。当脉冲控制电路4从旋转判断电路9接收到P1不转信号时，电动机驱动电路5输出第一辅助驱动脉冲P2。
应该指出，在图3中所示的啮合位置30，亦即分针指着12点时，由于高强度施加在电动机6上，所以负载强度超过2。因此，第一辅助驱动脉冲P2转不动电动机6，于是旋转判断电路9把P2不转信号输入到脉冲控制电路4。从旋转判断电路9接收到P2不转信号时，脉冲控制电路4向电动机驱动电路5输出总会使电动机6转动的第二辅助驱动脉冲P3，并把P3输出信号输入到指针位置检测电路10。
如上所述，当分针指着12点时，从脉冲控制电路4输出第二辅助驱动脉冲P3。换句话说，从脉冲控制电路4输出第二辅助驱动脉冲P3时，分针便指着12点。应该指出，当输出第二辅助驱动脉冲P3时，脉冲控制电路4把P3输出信号输出到指针位置检测电路10。接收到P3输出信号时，指针位置检测电路10便认为分针指着12点，并向例如发声报时用的电路(未示出)输出发声报时信号。因此，分针指着12点时，便发声报时。
图4是表示电子钟100的操作的流程图。在步骤S1，脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1。在步骤S2，旋转判断电路9判断电动机6是否旋转，并在电动机6不转时向脉冲控制电路4输入P1不转信号。当在预定的时间间隔内没有从旋转判断电路9输出P1不转信号时，亦即正常驱动脉冲P1使电动机6转动时，脉冲控制电路4返回步骤S1输出下一个P1。
当脉冲控制电路4从旋转判断电路9接收到P1不转信号时，亦即正常驱动脉冲P1转不动电动机6时，在步骤S3输出第一辅助驱动脉冲P2。在步骤S4，旋转判断电路9判断电动机6是否旋转，电动机6不转时，向脉冲控制电路4输入P2不转信号。当在预定的时间内旋转判断电路9不输出P2不转信号时，亦即第一辅助驱动脉冲P2能使电动机6转动时，脉冲控制电路4返回步骤S1输出下一个P1。
当脉冲控制电路4从旋转判断电路9接收到P2不转信号时，亦即第一辅助驱动脉冲P2转不动电动机6时，它便输出第二辅助驱动脉冲P3，并在步骤S5把P3输出信号输入到指针位置检测电路10。在步骤S6，指针位置检测电路10向发声报时用的电路输出发声报时信号。
如上所述，这样安排电子钟100、以便在预定的指针位置上把高负载施加在轮系7上，正常情况下用正常驱动脉冲P1或第一辅助驱动脉冲P2使电动机6转动，而当高负载施加在轮系7时，只有用第二辅助驱动脉冲P3才能使电动机6转动。因此，由于当输出第二辅助驱动脉冲P3时指针走到了预定位置，所以利用操作电子钟的最小结构即可检测指针位置，既无需单独的结构、也不需要电气装置来检测指针位置。这样，便使电子钟紧凑、降低成本和减小功率消耗成为可能。
应该指出，尽管以上通过把本发明应用于借助检测分针指着12点而发声报时的情况而对本发明作了解释，但是本发明并不限于这样一种情况，它还可以应用于午夜12点翻日历或根据从外界接收的无线电波调整时间的情况。图5是按照本发明第二实施例的电子钟的方框图。所述电子钟101是对第一实施例中电子钟100作这样的修改、以便把P2不转信号从旋转判断电路9输入到指针位置检测电路10而成的。应该指出，除此之外的其他结构与第一实施例中的电子钟100相同，因而其解释在此从略。还应指出，这样形成中央齿轮和小齿轮、使得在分针指着12点时象第一实施例中的电子钟100一样向轮系7施加高负载X(2＜X≤3)。
旋转判断电路9判断当脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1、第一辅助驱动脉冲P2或第二辅助驱动脉冲P3时，电动机6是否转动。在从脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1而电动机6不转时，向脉冲控制电路4输入P1不转信号。在从脉冲控制电路4输出第一辅助驱动脉冲P2而电动机6不转时，向脉冲控制电路4和指针位置检测电路10输入P2不转信号。
由于在图3中所示的啮合位置30向电动机6施加高强度，亦即当分针指着12点时，负载强度超过2。因此，第一辅助驱动脉冲P2不能转动电动机6，于是旋转判断电路9把P2不转信号输入到脉冲控制电路4和指针位置检测电路10。当从旋转判断电路9接收到P2不转信号时，脉冲控制电路4向电动机驱动电路5输出第二辅助驱动脉冲P3，使电动机6总会转动，并将P3输出信号输入到指针位置检测电路10。
如上所述，当分针指着12点时，指针位置检测电路10从旋转判断电路9接收P2不转信号，并从脉冲控制电路4接收P3输出信号。于是，指针位置检测电路10既从P2不转信号，又从P3输出信号检测到分针指着12点的情况。接收到P2不转信号和P3输出信号后，指针位置检测电路10认为分针已经指着12点，于是，例如，向发声报时用的电路(未示出)输出发声报时信号。这样，分针指着12点时，便发声报时。
应该指出，尽管第二实施例的电子钟已经就指针位置检测电路10接收脉冲控制电路4的P3输出信号的情况作了解释，但是P3输出信号可以不从脉冲控制电路4输入指针位置检测电路10，因为指针位置检测电路10可以从旋转判断电路9的P2不转信号检测分针的位置。这样，可以省去脉冲控制电路4的输出P3输出信号用的电路。
如上所述，在电子钟101中，当指针走到预定位置时，指针位置检测电路10接收来自旋转判断电路9的P2不转信号和来自脉冲控制电路4的P3输出信号。因此，以双保险的形式检测指针位置成为可能，所以检测精度得到提高。图6是本发明第三实施例的电子钟的方框图。所述电子钟102是通过把转数计数电路11和转数判断电路12加到第二实施例的电子钟101上而形成的。应该指出，与第二实施例相似，这样形成轮系7的中央齿轮和小齿轮、使得当分针指着12点时，给轮系7施加高负载X(2＜X≤3)。
旋转判断电路9判断当脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1、第一辅助驱动脉冲P2或第二辅助驱动脉冲P3时，电动机6是否转动。然后，在从脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1而电动机6不转时，向脉冲控制电路4输入P1不转信号。在从脉冲控制电路4输出第一辅助驱动脉冲P2而电动机6不转时，向脉冲控制电路4和指针位置检测电路10输入P2不转信号。它还向转数计数电路11输出复位信号，以便使电动机6的转数复位。
在从脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1而电动机6转动时，旋转判断电路9还把指示正常驱动脉冲P1使电动机6转动的P1旋转信号输入到转数计数电路11。在从脉冲控制电路4输出第一辅助驱动脉冲P2而电动机6转动时，旋转判断电路9还把指示第一辅助驱动脉冲P2使电动机6转动的P2旋转信号输入到转数计数电路11。
转数计数电路11对从旋转判断电路9接收的P1和P2旋转信号进行计数，亦即对电动机6的转数进行计数，并根据该计数把转数信号输入到转数判断电路12。电动机6的转数相当于预先设置在转数判断电路12上的向轮系7施加高负载的周期。当基于从转数计数电路11接收到的转数信号的转数达到预设的转数时，转数判断电路12把P3输出信号输入到脉冲控制电路4。从转数判断电路12接收到P3输出控制信号时，脉冲控制电路4直接向电动机驱动电路5输出第二辅助驱动脉冲P3，而既不输出正常驱动脉冲P1又不输出P2。
图7是表示电子钟102的操作的流程图。在步骤R1，转数计数电路11将转数N初始化为N＝1，并把最大转数M设置到转数判断电路12。应该指出，电动机6一小时转3600次，因为它每秒转一次。指示12点的分针在电动机6转3600次之后再次指着12点。因而，当分针指着12点就发声报时，向轮系7施加高负载的周期是“每小时一次”，而与该周期对应的电动机6的最大转数M为3600。因而，预先把3600作为最大转数M设置在转数判断电路12中。
在步骤R2，转数判断电路12根据转数计数电路11送来的转数信号判断是否N＝M。当N＝M时，操作进到步骤R8，而N≠M时，操作进到步骤R3。在步骤R3，脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1。在步骤R4，旋转判断电路9判断电动机6是否旋转。电动机6旋转时，旋转判断电路9向转数计数电路11输出P1旋转信号，而当电动机6不转时，旋转判断电路9向脉冲控制电路4输出P1不转信号。因为转数计数电路11从旋转判断电路9接收到P1旋转信号，所以在步骤R7转数N的数值加一。
当从旋转判断电路9输出P1不转信号时，亦即正常驱动脉冲P1转不动电动机6时，脉冲控制电路4在步骤R5输出第一辅助驱动脉冲P2。当电动机6转动时，它向转数计数电路11输出P2旋转信号，而当电动机6不转时，向脉冲控制电路4输出P2不转信号。在步骤R7，转数计数电路11使转数的数值N加一，因为它从旋转判断电路9接收到P2旋转信号。
当旋转判断电路9输出P2不转信号时，亦即第一辅助驱动脉冲P2转不动电动机6时，在步骤R8，脉冲控制电路4向指针位置检测电路10输出第二辅助驱动脉冲P3，并向指针位置检测电路10输出P3输出信号。在步骤R9，指针位置检测电路10向发声报时用的电路输出发声报时信号。然后重复执行步骤R1至R9的操作直至电池用完为止。
以下将利用图3解释这些操作。电子钟开始操作之后啮合位置首次走到啮合位置30时，尽管转数N尚未达到最大转数M，因为第一辅助驱动脉冲P2转不动电动机6，所以旋转判断电路9把复位信号输入转数计数电路11。这样，转数计数电路11被初始化为转数N＝1。
此后，当转数N达到最大转数M时(步骤R2中的“是”)，电动机6转了3600次，并来到啮合位置30，而且电动6只有第二辅助驱动脉冲P3才能转动。于是，当转数N达到最大转数M时，从转数判断电路12向脉冲控制电路4输入P3输出信号，以便从脉冲控制电路4输出第二辅助驱动脉冲P3。
如上所述，在电子钟102中，因为当转数N达到最大转数M时，高负载施加在轮系7上，因而电动机6只有第二辅助驱动脉冲P3才能转动，所以脉冲控制电路4输出第二辅助驱动脉冲P3。因此，有可能节省用于输出正常驱动脉冲P1和第一辅助驱动脉冲P2的电力。图8是本发明第四实施例的电子钟的方框图。所述电子钟103是通过把P3输出次数计数电路13和P3输出次数判断电路14加到第三实施例的电子钟102上而构成的。应该指出，与第二实施例的电子钟101相似，这样形成轮系7的中央齿轮和小齿轮、使得当分针指着12点时，给轮系7施加高负载X(2＜X≤3)。
旋转判断电路9判断当从脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1、第一辅助驱动脉冲P2或第二辅助驱动脉冲P3时，电动机6是否转动。然后，在从脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1而电动机6不转时，向脉冲控制电路4输入P1不转信号。在从脉冲控制电路4输出第一辅助驱动脉冲P2而电动机6不转时，向脉冲控制电路4和指针位置检测电路10输入P2不转信号。它还向转数计数电路11输出复位信号A，以便使电动机6的转数复位。
指针位置检测电路10向P3输出次数计数电路13输入P3输出信号。P3输出次数计数电路13对从指针位置检测电路10接收到的P3输出信号的次数，亦即从脉冲控制电路4输出的第二辅助驱动脉冲P3的次数进行计数，并根据该计数把P3输出次数信号输入到P3输出次数判断电路14。
转数计数电路11对从旋转判断电路9接收的P1旋转信号和P2旋转信号进行计数，亦即对电动机6的转数进行计数，并根据该计数把转数信号输入到转数判断电路12。相当于向轮系施加高负载的周期的电动机6的转数预先设置在转数判断电路12内。当基于从转数计数电路11接收到的转数信号的转数达到预设的转数时，转数判断电路12把P3输出信号输入到脉冲控制电路4，并把复位信号B输入到P3输出次数计数电路13，以便把由P3输出次数计数电路13计数的P3输出次数复位。
与向轮系施加高负载的周期对应的第二辅助驱动脉冲P3的输出次数预先设置在P3输出次数判断装置14中。当基于从P3输出次数计数电路13接收的P3输出次数信号的输出次数超过该输出次数时，P3输出次数判断电路14把脉冲输出停止信号输入到脉冲控制电路4。从P3输出次数计数电路13接收到脉冲输出停止信号后，脉冲控制电路4即停止诸如正常驱动脉冲P1、第一辅助驱动脉冲P2或第二辅助驱动脉冲P3等驱动脉冲的输出。这样，电子钟的操作结束。
电动机6在一小时内转动3600次，因为它每秒旋转一次。由于当分针指着12点时向轮系施加高负载，所以在电动机6旋转3600次期间需要一次第二辅助驱动脉冲P3。于是，当1被设置为输出次数计数电路14中的输出次数时，并且当在电动机6旋转3600次期间从脉冲控制电路4两次输出第二辅助驱动脉冲P3时，这意味着有一次不可预见的高负载施加在电动机6上，亦即电子钟有缺陷。当电子钟的缺陷这样检测出来时，脉冲输出停止信号从P3输出次数判断电路14输入到脉冲控制电路4，使电子钟停止。
如上所述，在电子钟103中，根据第二辅助驱动脉冲P3的输出次数判断电子钟的操作是否正常，并且当检测出电子钟的缺陷时，停止电子钟的操作。这样，就有可能防止电力的不必要的消耗并把电子钟的缺陷通知电子钟的主人。
应该指出，尽管上述实施例在检测到电子钟的缺陷时停止电子钟的操作，但也可以将它加以修改，以便改变从脉冲控制电路4输出的驱动脉冲的时间间隔。例如，正常情况下驱动脉冲是每秒输出一次，但也可以通过安排成在检测到电子钟的缺陷时、以5秒的时间间隔输出驱动脉冲5次，来防止电力不必要地消耗和把电子钟的缺陷通知电子钟的主人。图9是本发明第五实施例的电子钟的方框图。这样安排电子钟104，以便在第一实施例的电子钟100中把来自旋转判断电路9的P1旋转信号和P2旋转信号输入到指针位置检测电路10。这样形成轮系7的中央齿轮和小齿轮，以便在分针指着12点之前5秒，连续给轮系7施加高负载X(2＜X≤3)5次。除此之外，电子钟104的结构与第一实施例的电子钟100的结构相同，因而其说明在此从略。
图10是表示在一秒时间间隔内轮系7的负载强度的波动的曲线图。图10中，垂直轴代表轮系7的负载强度，而水平轴代表啮合位置。可以看出，在负载强度X为(0＜X≤1)的啮合位置，例如啮合位置1791和1792处正常驱动脉冲P1能够转动电动机6。
其间，在负载强度X为1＜X≤2的啮合位置，例如啮合位置1793，1794处正常驱动脉冲P1转不动电动机6，第一辅助驱动脉冲P2和第二辅助驱动脉冲P3才能转动电动机6。在负载强度X为2＜X≤3的啮合位置，例如啮合位置1795至1799处正常驱动脉冲P1和第一辅助驱动脉冲P2都转不动电动机6，只有第二辅助驱动脉冲P3才能转动电动机6。可以看出，采用所述中央齿轮和小齿轮的结构，负载强度X为2＜X≤3的啮合位置1795至1799相当于所述负载连续5次施加在轮系7上，而啮合位置1800相当于分针指着12点的位置。
当从脉冲控制电路4输出正常驱动脉冲P1而电动机6旋转时，旋转判断电路9把P1旋转信号输入到指针位置检测电路10。从脉冲控制电路4输出第一辅助驱动脉冲P2而电动机6旋转时，旋转判断电路9把P2旋转信号输入到指针位置检测电路10。当输出第二辅助驱动脉冲P3时，脉冲控制电路4也把P3输出信号输入到指针位置检测电路10。这样，第二辅助驱动脉冲P3从脉冲控制电路4向指针位置检测电路10连续输出5次，因而有可能判断正常驱动脉冲P1和第一辅助驱动脉冲P2是否转动电动机6。
指针位置检测电路10根据从脉冲控制电路4输入的P3输出信号对第二辅助驱动脉冲P3的输出次数进行计数，并且，例如假定当它计数5次，然后从旋转判断电路9接收到P1旋转信号或P2旋转信号时，分针已经指着12点，则指针位置检测电路10向发声报时用的电路(未示出)输出发声报时信号。这样，当分针指着12点时便发声报时。
在电子钟104中，当第二辅助驱动脉冲P3连续输出多次时，指针便走到预定位置，然后由正常驱动脉冲P1和第一辅助驱动脉冲P2转动电动机6时，这样，有可能利用操作电子钟必须的最小结构检测指针位置、使电子钟紧凑、降低成本、减小电力消耗，因为不需要用于检测指针位置的单独的结构和电气装置。
如上所述，按照所发明的电子钟和指针位置检测方法，当指示装置走到预定位置时，给轮系施加了高负载，当施加高负载时，脉冲控制装置输出第二辅助驱动脉冲。因此，这意味着，当从脉冲控制装置输出第二辅助驱动脉冲时，指示装置便走到预定位置。于是，有可能利用操作电子钟必须的最小结构检测指针位置、使电子钟紧凑、降低成本、减小电力消耗，因为不需要用于检测指针位置的单独的结构和电气装置。
按照所发明的电子钟和指针位置检测方法，当在输出第一辅助驱动脉冲之后从旋转判断电路输出不转信号时，判定指针已经走到预定位置。可以看出，当在输出第一辅助驱动脉冲之后电动机6不转时，这意味着给轮系施加了高负载，亦即指示装置已经走到预定位置。于是，有可能利用操作电子钟必须的最小结构检测指针位置、使电子钟紧凑、降低成本、减小电力消耗，因为不需要用于检测指针位置的单独的结构和电气装置。
按照所发明的电子钟和指针位置检测方法，在高负载施加在轮系上的位置输出第二辅助驱动脉冲，而不输出正常驱动脉冲或第一辅助驱动脉冲。从而有可能避免用于输出正常驱动脉冲或第一辅助驱动脉冲的不必要的电力消耗。
按照所发明的电子钟和指针位置检测方法，当第二辅助驱动脉冲的输出次数大于预先已知的次数时，便认为电子钟有缺陷，停止电子钟的操作。从而有可能避免用于输出驱动脉冲的不必要的电力消耗，以及通知用户钟有缺陷。
按照所发明的电子钟和指针位置检测方法，当第二辅助驱动脉冲的输出次数大于预先已知的次数时，便认为电子钟有缺陷，改变驱动脉冲的输出时间间隔。从而有可能通知用户钟有缺陷。
按照所发明的电子钟和指针位置检测方法，当指示装置走到预定位置之前，连续给轮系施加高负载数次，并且当施加高负载时，脉冲控制装置连续输出第二辅助驱动脉冲数次。因此，当从所述脉冲控制装置输出第二辅助驱动脉冲、然后用正常驱动脉冲或第一辅助驱动脉冲转动电动机时，这意味着指示装置走到预定位置。于是，有可能利用操作电子钟必须的最小结构检测指针位置、使电子钟紧凑、降低成本、减小电力消耗，因为不需要用于检测指针位置的单独的结构和电气装置。
权利要求
1. 一种电子钟，它包括基准信号发生装置，用来产生基准信号；脉冲控制装置，用来以基准信号为依据向电动机输出多个其强度不同的脉冲信号，用以所述驱动所述电动机；由所述电动机驱动的轮系；由所述轮系转动的指示装置；位置检测装置，用来检测所述指示装置的预定位置；和旋转判断装置，用来通过检测所述电动机是否旋转而输出旋转信号或不转信号；所述电子钟的特征在于它配备有高负载装置，用来以恒定的周期向所述轮系施加所述高负载，使得只有在所述高负载施加在所述轮系上而且向所述电动机输出预定强度或更高强度的脉冲信号时，所述电动机才转动；所述脉冲控制装置输出正常驱动脉冲，当输出所述正常驱动脉冲之后所述旋转判断装置输出所述不转信号时，输出其强度大于所述正常驱动脉冲的强度的第一辅助驱动脉冲，或者当输出所述第一辅助驱动脉冲之后所述旋转判断装置输出所述不转信号时，输出其强度大于所述第一辅助驱动脉冲强度和预定强度的第二辅助驱动脉冲；和当输出所述第二辅助驱动脉冲时，所述位置检测装置判定所述指示装置已处于所述预定的位置。
2.如权利要求1所描述的电子钟，其特征在于当在施加所述第一辅助驱动脉冲之后所述旋转判断装置输出所述不转信号时，所述位置检测装置判定所述指示装置走到所述预定位置。
3.如权利要求1所描述的电子钟，其特征在于还包括转数计数装置，用来在所述脉冲控制装置首次输出所述第二辅助驱动脉冲之后对所述电动机的转数进行计数；和转数判断装置，用来在所述转数达到相当于向所述轮系施加所述高负载的周期的转数时，向所述脉冲控制装置输出控制信号，以便输出所述第二辅助驱动脉冲。
4.如权利要求3所描述的电子钟，其特征在于还包括脉冲输出次数计数装置，用来在所述电动机的转数达到相当于向所述轮系施加所述高负载的周期的转数期间，对所述第二辅助驱动脉冲的输出次数进行计数；和脉冲数判断装置，用来在所述第二辅助驱动脉冲的输出次数超过预定的次数时，向所述脉冲控制装置输出停止产生脉冲信号的控制信号。
5.如权利要求3所描述的电子钟，其特征在于还包括脉冲输出次数计数装置，用来在所述电动机的转数达到相当于向所述轮系施加所述高负载的周期的转数信号期间，对所述第二辅助驱动脉冲的输出次数进行计数；和脉冲次数判断装置，用来当所述第二辅助驱动脉冲的输出次数超出预定次数时，向脉冲控制装置输出控制信号，以便改变所述脉冲信号的输出时间间隔。
6.一种电子钟，它包括基准信号发生装置，用来产生基准信号；脉冲控制装置，用来以所述基准信号为依据向电动机输出多个强度不同的脉冲信号，以驱动所述电动机；由所述电动机转动的轮系；由所述轮系转动的指示装置；位置检测装置，用来检测所述指示装置的预定位置；和旋转判断装置，用来通过检测所述电动机是否旋转而输出旋转信号或不转信号；所述电子钟的特征在于它配备有高负载装置，用来以固定的周期多次地连续向所述轮系施加所述高负载，使得只有在所述高负载施加在所述轮系上而且向所述电动机多次地连续输出预定强度或更大强度的脉冲信号时所述电动机才转动；所述脉冲控制装置输出正常驱动脉冲，当输出所述正常驱动脉冲之后所述旋转判断装置输出不转信号时，输出其强度大于所述正常驱动脉冲的强度的第一辅助驱动脉冲，或者当输出所述第一辅助驱动脉冲之后所述旋转判断装置输出不转信号时，输出其强度大于所述第一辅助驱动脉冲强度和预定强度的第二辅助驱动脉冲；和当连续多次输出所述第二辅助驱动脉冲而且此后当输出所述正常驱动脉冲或所述第一辅助驱动脉冲时所述旋转判断装置输出旋转信号，则所述位置检测装置判定所述指示装置处于所述预定位置。
7.一种指针位置检测方法，用来检测指示装置已经走到预定位置，它包括以下步骤把高负载施加在用来以恒定的周期转动所述指示装置的轮系上，使得只有在施加了所述高负载并把预定强度或更高强度的脉冲信号输出给用来转动所述轮系的电动机时，所述电动机才转动；向所述电动机输出正常驱动脉冲，判断所述电动机是否旋转；当所述正常驱动脉冲不能使所述电动机转动时，向所述电动机输出其强度大于所述正常驱动脉冲的强度的第一辅助驱动脉冲，判断所述电动机是否转动；当所述第一辅助驱动脉冲不能使所述电动机转动时，向所述电动机输出其强度大于所述第一辅助驱动脉冲强度和预定强度的第二辅助驱动脉冲；以及在输出所述第二辅助驱动脉冲时，判定所述指示装置已处于所述预定位置。
8.如权利要求7所描述的指针位置检测方法，其特征在于当所述第一辅助驱动脉冲不能转动所述电动机时，判定所述指示装置处在所述预定位置。
9.如权利要求7所描述的指针位置检测方法，其特征在于对所述电动机的转数进行计数，并且当所述转数达到相当于向所述轮系施加所述高负载的周期的转数时，输出所述第二辅助驱动脉冲。
10.如权利要求9所描述的指针位置检测方法，其特征在于在所述电动机的转数达到相当于向所述轮系施加所述高负载的周期的转数期间，对所述第二辅助驱动脉冲的输出次数进行计数，以便在所述输出次数超过预定的次数时停止产生所述脉冲信号。
11.如权利要求9所描述的指针位置检测方法，其特征在于在所述电动机的转数达到相当于向所述轮系施加所述高负载的周期的转数期间，对所述第二辅助驱动脉冲的输出次数进行计数，以便当所述输出次数超出预定次数时，改变所述脉冲信号的输出间隔。
12.一种指针位置检测方法，用来检测指示装置已经走到预定位置，所述指针位置检测方法包括以下步骤多次地连续把高负载施加在用来以恒定的周期转动所述指示装置的轮系上，使得只有在施加了所述高负载而且向用来转动所述轮系的电动机输出预定强度或更高强度的脉冲信号时，所述电动机才转动；向所述电动机输出正常驱动脉冲，判断所述电动机是否转动；当所述正常驱动脉冲不能转动所述电动机时，向所述电动机输出其强度高于所述正常驱动脉冲的强度的第一辅助驱动脉冲，判断所述电动机是否转动；当所述第一辅助驱动脉冲不能转动所述电动机时，向所述电动机输出其强度大于所述第一辅助驱动脉冲强度和预定强度的第二辅助驱动脉冲；以及在连续多次输出所述第二辅助驱动脉冲而且此后输出所述正常驱动脉冲或所述第一辅助驱动脉冲即能使所述电动机转动时，判定所述指示装置处于所述预定位置。
全文摘要
轮系的中央齿轮和小齿轮是这样形成的,使得当分针指着12点时把高负载施加在轮系上。当正常驱动脉冲不能使电动机转动时,脉冲控制电路输出第一辅助驱动脉冲。当第一辅助驱动脉冲不能使电动机转动时,输出第二辅助驱动脉冲。当高负载施加在轮系上时,亦即当分针指着12点时,第二辅助驱动脉冲能使电动机6转动。当从脉冲控制电路接收到p3输出信号时,亦即当从脉冲控制电路输出第二辅助驱动脉冲时,指针位置检测电路判定分针指着12点。
文档编号G04C3/00GK1342922SQ0012708
公开日2002年4月3日 申请日期2000年9月12日 优先权日2000年8月21日
发明者仓泽良充 申请人:精工电子有限公司