專利名稱：多功能指針式時控鐘的制作方法
這是一種時控鐘的設(shè)計(jì)方案。這種方案實(shí)施后業(yè)經(jīng)十四年的使用過程。
這種時控鐘(指“多功能指針式時控鐘”，下同)是用具有時針、分針或還有秒針的機(jī)械鐘、晶體管鐘或石英鐘及指針式表，經(jīng)加裝計(jì)分開關(guān)板面作計(jì)分開關(guān)鐘；由石英開關(guān)鐘或特種繼電器(步進(jìn)、選擇、計(jì)數(shù)等，這種特種繼電器的“控制盤”上有24個靜觸片)作計(jì)時開關(guān)鐘?？刂齐娏髟俳?jīng)接插板定時，二極管整流；或經(jīng)三極管后經(jīng)繼電器或繼電器組去時控用電器。
這種時控鐘對不同用電器時控的總路數(shù)，若時間級差為5分鐘，一日之內(nèi)理論上共有(C2882+288)路。
這種時控鐘屬于中等技術(shù)領(lǐng)域中的一種普通實(shí)用技術(shù)。
目前所知這方面的信息，就申請人所知，有一種“自控打鈴鐘”，見90年4月份第4期《人民教育》第48頁廣告部分?，F(xiàn)摘錄部分廣告內(nèi)容“國內(nèi)首創(chuàng)星宇牌自控打鈴鐘。該鐘專供學(xué)校、機(jī)關(guān)、單位作息時間自動報(bào)訊。能在24小時內(nèi)，按您設(shè)定時間自動開啟或關(guān)斷電鈴電源，可實(shí)現(xiàn)多只電鈴?fù)阶詣哟蜮?，不受電源限制，交直流均可控制。全天能響?76次，每次響鈴時間為15秒鐘，適用于學(xué)校課前2分鐘預(yù)備鈴。使用此鐘報(bào)時準(zhǔn)確、節(jié)約人力，而且作息時間調(diào)整簡便。使用壽命長，可達(dá)幾十年之久”?！罢憬兰慰h自控機(jī)電實(shí)驗(yàn)廠”。
上述星宇牌自控打鈴鐘，用于學(xué)校等單位，肯定會給這些單位帶來節(jié)約人力、節(jié)省經(jīng)費(fèi)和報(bào)訊電鈴信號更為可靠等諸多好處。
比較星宇牌自控打鈴鐘和本文的這種時控鐘，二者在使用功能上申請人認(rèn)為有下列相同和不同之處相同之處都可以為學(xué)校、機(jī)關(guān)、單位供作息時間自動報(bào)訊打鈴(時間級差為5分鐘)，且不受電源限制。
不同之處以上述廣告比較而言，本文這種時控鐘①若用于學(xué)校，預(yù)備、上課、下課和熄燈可以用同一種電鈴信號，也可以用多種不同一曲的音樂信號經(jīng)高音喇叭送出，以便于區(qū)別。②可以對不用電器進(jìn)行比每次打鈴(或音樂信號)時間長得多的時間控制，即由日0時0分至23時55分(5分鐘為一時間級差)1435分鐘之內(nèi)。③時間緩差可為5分，也可為4、3、2、1分或0.5分。④控制路數(shù)諸如學(xué)校上、下課等不同的音樂信號，5分鐘為時間級差，共有288路；5分鐘為時間級差，時控用電器，由日0時0分至23時55分之間，任一小時之內(nèi)或任兩時之間的0、10……55分兩個時間為一組的時間組合數(shù)為C2882個。
上述星宇牌自控打鈴鐘與這種時控鐘，是否比原有技求都具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性方面的專有技術(shù)，是否有相同的專有技術(shù)，本申請人還不知道。
另外，這種時控鐘83年8月開始在本縣一所中學(xué)投入使用。84年6月在一個由縣組織的展覽會上，本縣縣委、縣政府還為這種時控鐘的制作者(申請人)發(fā)了“最佳制作獎”的獎狀。
這種時控鐘從83年8月至今，其保管及在技使用均由筆者一人經(jīng)手。組裝有個別家庭成員參加。在本縣至今只此一臺。其它地方大概也不會有。
以上所見和情況供參考。
開始，由于需要，雖無人指派，只想利用業(yè)余時間，試圖為所在的學(xué)校試制一種時控鐘。曾有一段時間，學(xué)校教職工輪流打鈴，常有到時間忘記了打鈴的事出現(xiàn)；教工專人負(fù)責(zé)鈴聲信號，也偶有差錯；用電鈴后又偶有停電現(xiàn)象。
能否有一種自動打鈴鐘？此鐘又能按時開關(guān)各教室的日光燈和各辦公室的照明電器？于是，抽業(yè)余時間，購些當(dāng)?shù)赜惺鄣脑骷?，又自做了器材。……終于，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，這種時控鐘在83年8月投入使用。多年的使用證明，這種時控鐘比較實(shí)用，雖然比較粗陋，但達(dá)到了預(yù)先想要達(dá)到的目的。
使用時會發(fā)現(xiàn)，這種時控鐘控制的路數(shù)相當(dāng)多。
據(jù)申請人所知信息，這些年來各種各樣的時控鐘相繼出現(xiàn)，特別是電腦、微電腦時控鐘。這種時控鐘與其相比較，似具有幾個方面的長處1、控制部分不受交流220V市電的影響。無市電的地方可用，有市電且偶有停電的地方也可用。
2、控制路數(shù)多，且擴(kuò)寬路數(shù)較為簡便。
3、同功能比較，價(jià)格低不少。
4、由于這種時控鐘的基本原理多與初中、高中物理部分教材內(nèi)容緊密結(jié)合，這種時控鐘更適合作初、高中的教學(xué)儀器。
如果經(jīng)有關(guān)技術(shù)人員對這種時控鐘再進(jìn)一步進(jìn)行指導(dǎo)，使其趨于完著，并認(rèn)為，有工業(yè)化成批生產(chǎn)的必要，從而成為供單位、家庭和個人選擇的時控鐘之一，這對社會也似有裨益。
這就是這種時控鐘使用十多年后，今天申請專利的目的。
指針式鐘、表，是人們常見的鐘、表的表盤上有時針、分針、有的還有秒針的鐘表。以下以鐘為例，即所說的時鐘。
如果時鐘的分針(主要是利用分針)是由金屬做成，且這分針與該鐘機(jī)芯內(nèi)某一不動點(diǎn)(相對于轉(zhuǎn)動的分針)及其之間能夠通過弱電流，如幾至幾十毫安，且這電流通過時又不影響時鐘的正常走時精度。此時，如果在分針與其插接的軸相距較遠(yuǎn)的一自由端的端點(diǎn)加裝一金屬片，這金屬片便成了一個隨分針轉(zhuǎn)動的動觸片；與動觸片相接觸的圓周平面上，設(shè)法裝上一些固定好且彼此絕緣的靜觸片。如果分針動觸片在轉(zhuǎn)動過程中始終對各靜觸片保持適當(dāng)又均勻的壓力，能夠讓弱電流在觸片上平穩(wěn)通過，而分針仍按原來沒加觸片時的走時精度不停地旋轉(zhuǎn)——這就成了一個自動旋轉(zhuǎn)式分針開關(guān)鐘，或叫計(jì)分開關(guān)鐘。
這種時控鐘，就是由上述思路開始逐步摸索而成的。
這種時控鐘的組成，主要分以下幾個部分關(guān)于計(jì)分開關(guān)鐘(本文稱主鐘，下同)上“計(jì)分開關(guān)板”(或叫分鐘開關(guān)板)的設(shè)計(jì)和組裝。
先要選一時鐘。如前所述，分針與機(jī)內(nèi)某一不動點(diǎn)及其之間能夠通過弱電流的機(jī)械鐘、晶體管鐘或經(jīng)過調(diào)校零件的石英鐘一個，鐘上鬧時、日歷、星期等部件暫不拆除。
爾后，如上所說，在分針的一端加裝(如焊接)一動觸片；與此動觸片磨擦接觸的靜觸片要鑲嵌在與分針旋轉(zhuǎn)平面相平行的平面板上。這兩個平面間的距離應(yīng)保證分針在旋轉(zhuǎn)過程中始終對各靜觸片有適當(dāng)且接近相等的壓力。
為此，需要一塊鑲嵌靜觸片的絕緣板。這塊板要平整、光滑，受溫度影響和適當(dāng)力的作用時變形較小，盡可能簿，外形、尺寸與要裝的時鐘表盤相同和接近，以便于組裝。
靜觸片的幾何尺寸和材料靜觸片為一扇形或長方形。若是長方形，長在10-15mm之間，寬度根據(jù)需要，用于學(xué)校的上下課等信號，一般20秒左右。由此分針動觸片旋轉(zhuǎn)一周周長的1/180作為其寬度。靜觸片選用耐磨、不易變形和生銹，平整、光滑的良導(dǎo)體。
靜觸片的個數(shù)由于學(xué)校上、下課等時間，一般是在整點(diǎn)或5、10、15……55分等時間，為此，5分鐘一個控制點(diǎn)，只要12片。
靜觸片鑲嵌在上述絕緣板的位置分針動觸片旋轉(zhuǎn)一周所經(jīng)過的弧線上，這弧線上應(yīng)刻劃為0、5、15……55分標(biāo)稱時間點(diǎn)平分。
手工安裝靜觸片和絕緣板方法將長方形靜觸片一短邊分別焊上一個接線插頭。在絕緣板上上述安裝靜觸片的位置先鑿(刻)一槽，此槽的尺寸稍大于各靜觸片的幾何尺寸，用膠粘劑將靜觸片粘接在各槽內(nèi)。粘接的結(jié)果，靜觸片與絕緣板結(jié)合緊密、牢靠、平整、光滑，沒有縫隙。帶插頭一端在分針動觸片所經(jīng)弧線的外側(cè)。在絕緣板上待安裝各指針的軸心位置鉆一圓孔后，將此帶有各靜觸片的絕緣板用螺栓與時鐘表盤緊固為一體。
為了能控制下文中的“特種繼電器”(本文稱“副鐘”)，還要在分針開關(guān)板上鑲嵌兩片靜觸片，其位置在鐘面所示55-0分之間，兩靜觸片盡可能靠近0分靜觸片。離55分較近的稱開啟片，另一稱斷開片。0分片、斷開片、開啟片之間的弧線距離小到分針動觸片不會同時跨接兩鄰觸片為準(zhǔn)。這兩靜觸片的幾何尺寸和安裝方法同前述12個靜觸片。
分針動觸片的制做在分針一自由端的端部，焊上2.0-2.5mm的金屬銅線，銅線直徑1.0mm左右，銅線與分針開關(guān)板相接觸的部分，呈圓弧狀，且彎向其滑動方向以減小滑動磨擦。銅線要有適宜的彈性和硬度。
爾后，在時鐘內(nèi)一不動點(diǎn)(以轉(zhuǎn)動的分針為參照物)焊上一接線插頭。
檢驗(yàn)分針開關(guān)板和分針動觸片的制做質(zhì)量將一手電筒用燈泡串聯(lián)在由電鍵，動、靜觸片，導(dǎo)線等組成的線路中，將時、分，還有秒針插入各自的時鐘軸上，使分針動觸片對分針開關(guān)板有適當(dāng)?shù)膲毫?，裝上干電池或給走發(fā)條上勁后，分針等各針啟步走動。后給上述線路接上干電池，閉合電鍵，觀察一小時，若分針動觸片在0、5……55分各靜觸片滑動時，小燈泡不間斷地各亮20秒左右。去掉小燈泡上的電源，對準(zhǔn)時鐘走時(與北京時)觀察24小時，若時鐘走時誤差在該時鐘說明書上的誤差范圍之內(nèi)，說明制做質(zhì)量這到要求。
前述分針開關(guān)板與時鐘表盤二者合二而為一，成為一塊更好。
這樣的分針開關(guān)板和分針動觸片由手工制做尚能正常使用十多年，相信工廠化生產(chǎn)出來的會更精密、美觀。
如果將上述檢驗(yàn)質(zhì)量的時間延長到24小時，可以看到，每個小時中，0、5、……55分時小燈泡都亮20秒左右。若要使小燈泡在某個小時的如15分鐘時亮20秒左右，其它時間都不亮；或欲讓小燈泡在某時5分至下一時55分亮，如此等等。顯然，上述主鐘無此功能。因此，至少還必須有一個既能計(jì)時、又能接小時開關(guān)的部件。
另外，上述計(jì)分開關(guān)板，其時間級差為5分，如果需要，也可以做成級差為4、3、2、1和0.5分。采用高精度工業(yè)化制造，級差會更小，從而拓寬定時的自由度，這樣的計(jì)分開關(guān)板也可以裝在機(jī)芯內(nèi)，與靜觸片接觸的動觸點(diǎn)可以裝在與時鐘分針具有相同角速度的某一齒輪上，這要求有較高技術(shù)的制造工藝。
關(guān)于計(jì)時開關(guān)鐘(本文稱副鐘)的選擇這種計(jì)時開關(guān)鐘不僅具有與主鐘走時同步的計(jì)數(shù)功能，還應(yīng)有與主鐘走時同步的小時開關(guān)功能。同時具備這兩種功能的計(jì)時開關(guān)鐘中，大概也包括以下兩種類型1、被動式。無自備電源驅(qū)動型。如，是一種環(huán)形開關(guān)，這種環(huán)形開關(guān)之一如某種特種繼電器(步進(jìn)、選擇、計(jì)數(shù)等)。環(huán)形開關(guān)控制盤為單刀單層，單層上靜觸片的個數(shù)與一天24小時相適應(yīng)為24片。其動觸片的扭動力可以來源于電磁繼電器的吸引力。控制該繼電器動作的開關(guān)電流(或電壓)每60分各一次。動觸點(diǎn)(片)的運(yùn)動方式為跳躍式的跨步運(yùn)動，且每跨一步動觸片轉(zhuǎn)動15°，跨24步為360°?？绮降钠瘘c(diǎn)和終點(diǎn)位置，是動觸片經(jīng)該靜觸片時的圓弧線的中點(diǎn)。
用于時控鐘的環(huán)形開關(guān)，應(yīng)是小功率、小型或微型的。
前述主鐘上的開啟和斷開靜觸片，就是為控制這樣的環(huán)形開關(guān)而設(shè)計(jì)的。這種設(shè)計(jì)可以保證副鐘應(yīng)具備的上述兩種功能。
2、自動式。有自備電源驅(qū)動型。如上海某廠所產(chǎn)一種石英開關(guān)鐘。此鐘時針(時盤)每24小時轉(zhuǎn)360°。與時針轉(zhuǎn)軸相固定有一與此軸成90°的金屬桿，金屬桿的一端固定一似“人”字形金屬片。這一動觸片在勻速轉(zhuǎn)動一周過程中，按順時針方向順次在48片面積相等、形狀相同的扇形靜觸片上更近于勻速運(yùn)動方式滑動。顯然，動觸片在每片靜觸片上滑動的時間為30分。
還有一種辦法，將主、副鐘合為一鐘，是這樣的一種合法在一時鐘的表盤上，裝一塊開關(guān)板，這塊板上有前述12觸片的“計(jì)分開關(guān)板”，又有“計(jì)時開關(guān)板”；將時針離其轉(zhuǎn)軸較長的一端的端點(diǎn)，焊一靜觸片(點(diǎn))，與這時針動觸片磨擦接觸的圓周上，裝一彼此絕緣將圓周十分接近等分為12段的12個靜觸片。所謂“十分接近”，是兩相鄰靜觸片間的縫隙足夠小，小到時針動觸片在這縫隙滑動的時間≤3分鐘，且各靜觸片的弧線長度誤差≤1/60，而同時滿足時針動觸片不能同時跨接兩相鄰靜觸片。
這樣，將分針與時針做成互相絕緣的兩段導(dǎo)體，且各有其進(jìn)線端。
這是12小時一循環(huán)的時控鐘，加上一上、下午的切換裝置后，才可成24小時一循環(huán)的時控鐘。
申請人曾制作出上述主、副鐘二者合一的時控鐘，由于手工制作的精度差，經(jīng)試驗(yàn)偶有失控現(xiàn)象。故沒采用此辦法。
關(guān)于接插板的選擇接插板的位置依控制電流流經(jīng)的路徑在主、副鐘之間。其作用是為定時、整流和取出信號提供足夠數(shù)量的插孔或接線裝置。
接插板的形式，可以是1、接線柱式的一長方形絕緣板上，其中一長邊裝上12個用導(dǎo)線與主鐘0、5……55分靜觸片相連接的接線柱；另一長邊裝上48個(副鐘用環(huán)形開關(guān)時是24個)與石英開關(guān)鐘依順時針方向順次連接的接線柱。為定時方便，各接線柱都標(biāo)上所代表的時間。
2、插孔式的雙面印制板。其中一面有與主鐘12個靜觸片相連的如稱分線；另一面有與副鐘相連的48根(環(huán)形開關(guān)為24根)如稱時線。各分、時線的交點(diǎn)有一供雙線插頭接插的孔。
關(guān)于 定時、整流和執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)。
因用處或目的不同，需用的元件也不一樣1、若要用這種時控鐘去控制學(xué)校的預(yù)備、上、下課和熄燈等四種信號，且這四種信號是同一曲音樂信號，如貝多芬所創(chuàng)樂曲中的一首。
這樣，有主、副鐘、接插板、插頭(若用插孔式的接插板，或稱矩陣板)其執(zhí)行開關(guān)是一個小功率有雙組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)的繼電器(設(shè)為J1)，還有干電池組、音樂信號源、擴(kuò)音機(jī)(或擴(kuò)音板)、喇叭。
上述一路輸出的插頭必須帶上二極管，用不接整流二極管的插頭，極易造成信號的混亂。
2、若要用這種時控鐘去控制學(xué)校的預(yù)備、上下課和熄燈等四種信號，但需要這四種信號被此都不相同，以便區(qū)別開來。
為此，其辦法之一是，將流經(jīng)主鐘、接插板、副鐘和上述J1的控制電流一分為二，其中一小部分弱電流必須流經(jīng)J1，而余下的大部分控制電流，即強(qiáng)電流經(jīng)另一繼電器(J2)。設(shè)此時流經(jīng)J1的電流為I1，使I1＜J1的吸合電流，設(shè)此時流經(jīng)J2的電流為I2，使I2≤J2的額定電流，同時滿足I2≥J2的吸合電流。
而三極管具有使電流按比例分配的能力。利用三極管的這種能力(放大或按比例)，再加三個與J1同型號的繼電器和三個不同樂曲的音樂信號源、三支PNP型三極管和限流電阻等，可以達(dá)到上述需要。
這時使用的是雙線雙插頭，不需要再接二極管。因?yàn)槿龢O管同樣對電流具有整流的特性。
3、這種時控鐘還可以對用電器進(jìn)行較長時間的控制。時間的長短為一日內(nèi)5分鐘至1435分鐘之間，且是在任一時的0、5…55分之間或任兩個小時的0、5……55分之間。
如用這種時控鐘去定時控制學(xué)校的照明電具，對學(xué)校教室的日光燈實(shí)行統(tǒng)一開和關(guān)，以便于學(xué)校管理。
利用繼電器的自鎖功能和互鎖功能，使流經(jīng)自鎖繼電器(稱J3-1)的電流不因開啟時間過后20秒而停止，而延續(xù)到經(jīng)另一互鎖繼電器(稱J3-2)的常閉觸點(diǎn)斷開使自鎖時間在設(shè)定的時間區(qū)間。還可以利用磁保持繼電器。
同樣，也要利用三極管具有使電流按比例分配的能力。即，三極管的Ib繼續(xù)流向上述J1，使IC流向J3-1和J3-2或磁保持繼電器。
這時使用的雙線雙插頭，不接二極管。一個插頭插入接插板內(nèi)設(shè)定時間的插孔；另一插頭與電源正極的接線端與三極管的發(fā)射凝相接，該插頭的另一接線端與這個三極管的基極相連，插入這樣的備用插孔內(nèi)。
這樣，統(tǒng)一對教室日光燈進(jìn)行時間控制，再添的電器元件包括一組兩個與J1同型號的繼電器或一磁保持繼電器，兩只與前述同型號的PNP型三極管和兩個限流電阻。
外圍部件包括供日光燈統(tǒng)一開、關(guān)的中間繼電器(交流接觸器)，為這中間繼電器供電的穩(wěn)壓電源。
關(guān)于電源的設(shè)計(jì)有兩個電源1、一個干電池組。向時控鐘控制部分供電，同時為受控用電器擴(kuò)音機(jī)供電。干電池組提供的電壓和電流與主、副鐘接插板及執(zhí)行部件和受控用電器的電器參數(shù)相適應(yīng)。其中主鐘是使用經(jīng)驗(yàn)的允許值。
2、一個穩(wěn)壓電源，為控制各教室照明的中間繼電器的啟動線圈供電。因?yàn)槭须娡r，沒有必要給中間繼電器供電。這樣的穩(wěn)壓電源比用于電池組，既經(jīng)濟(jì)又方便。
以上是已經(jīng)使用并正在使用的方法。如說明書附

圖1-G。
如果把時控鐘分成機(jī)械式和電腦式時控鐘兩類，這種時控鐘與其比較，似有以下優(yōu)點(diǎn)或不足現(xiàn)有機(jī)械式時控鐘。以浙江永嘉所產(chǎn)自控打鈴鐘為例①全天電鈴信號共有576次，且只有兩鐘彼此相隔2分鐘的電鈴信號。②用于學(xué)校，無法時控教室電燈等用電時間比每次打鈴時間長的用電器。③用交流電時市電停時電鈴無信號；用直流電鈴且用干電池作電源，要經(jīng)常更換電池，使用成本高。④控制路數(shù)少。實(shí)際上只有一路。
一種微電腦打鈴機(jī)、微電腦單路定時器以廣東佛山某廠產(chǎn)168A型打鈴機(jī)為例(見《電子世界》1996年6期、10期)。該打鈴機(jī)的說明中說“微電腦智能168A型打鈴機(jī)是引進(jìn)美國90年代微處理先進(jìn)工藝技術(shù)。微電腦全輕觸操作，方便易用……?？蓞^(qū)分預(yù)備、上下課鈴，鈴聲0-99秒連續(xù)可調(diào)，每天打鈴40次?！薄爸悄苡洃浌δ躠，斷電168小時(7天)內(nèi)，各設(shè)定點(diǎn)及時鐘走時均正常，但不顯示，繼電器不動作，復(fù)電后一切正常。b，斷電超過168小時，自動停止走時，但所設(shè)定打鈴數(shù)據(jù)保持半年不變。時間誤差＜2×10-5(石英晶體)。最大外型尺寸144×96×100(單位mm)。定價(jià)380元/臺?！庇郑鹕疆a(chǎn)LW-2微電腦單路定時器24小時內(nèi)任意設(shè)定開關(guān)各一次，級差1分，定價(jià)200元/臺。
若是這種時控鐘全天共有288個上、下課等音樂信號，而且可以是不同的音樂信號；可以時控教室電燈等需要用電時間比每次上下課信號長(日5分-1435分)的用電器。時間級差為5分時，由日0時0分開始至23時55分之間，任一小時之內(nèi)或任兩小時之間的0、10、15……55分任何兩個時間點(diǎn)的組合數(shù)為C2882個?？刂撇糠钟弥绷麟娫?，不受市電有無的影響。在學(xué)校用喇叭送出上下課等音樂信號，也可用直流電源。
可作打鈴機(jī)，也可作定時器，一機(jī)多用，也可單用，且路數(shù)多，擴(kuò)寬路數(shù)簡單方便，成本低得多。
近些年來，各式各樣的時控鐘步入市場，進(jìn)入了一些單位和個別家庭，給人們的工作和生活帶來了不少方便，從而給社會帶來了綜合效益。
但是，大概是因?yàn)閮r(jià)格的原因，加之電力能源供應(yīng)與實(shí)際需求仍有一些距離，使需要或想要時控鐘的只能望而卻步。其中可以看到的情形之一是，在我國廣大的鄉(xiāng)村，正在走向富裕但仍不算富裕的地方，肥田沃野之中，一眼望不到邊的草原、牧場或山崗上的一些學(xué)校，仍在用哨聲、古老的鐘聲或一小截鋼軌的當(dāng)當(dāng)聲來作上、下課的鈴聲信號；在一些城市，不時可以聽到由學(xué)校傳出的刺耳的電鈴聲——由于不少地方時有停電現(xiàn)象，銅鈴或鐵鈴是這些地方的學(xué)校必備的鈴聲信號工具。
不少家庭，是城市或在農(nóng)村，為了要按時上班，或要叫醒學(xué)生，手?jǐn)Q式的鬧鐘是不少家庭的生活用具之一。擰一次，響一次，忘記了給鬧鐘定鬧，自然鬧鐘到時間也不會響。
在幽靜的技園里，不時響起優(yōu)美的樂曲，這上、下課的音樂信號肯定同時會給師生帶來幾分活潑。這些歡快樂曲的傳出正是初、高中物理教材部分內(nèi)容的具體利用，美好的樂曲也是對學(xué)生要努力學(xué)習(xí)現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)知識的又一有力召喚。加之價(jià)格低得多，不受市電停電的影響，無市電的也可照用。對于辦學(xué)資金不算寬余的學(xué)校，又要節(jié)省資金和人力，這種時控鐘是其選擇之一。
比正在用的一些鬧鐘貴不了幾個錢，不用手?jǐn)Q定鬧，也不會“忘記”，到時間會自動響起所選用的樂曲。這種時控鐘也是一些家庭的選擇之一。這種時控鐘有不同的型號，還可以同時時控一些家用電器。
出于瞬時輸出一路成本價(jià)5元左右，連續(xù)時間控制一路成本價(jià)10元左右。因此，這種時控鐘擴(kuò)寬輸出路數(shù)較為簡單和成本低的特點(diǎn)。對于個別需用更多路輸出的工廠、單位，這種時控鐘似也具有一定的吸引力。
這種時控鐘，經(jīng)使用證明實(shí)用、可靠、組裝調(diào)試簡單，使用定時也還算方便。非定時點(diǎn)或時間區(qū)段，電源處于“休息”狀態(tài)，不受市電有無的影響，可作中學(xué)的教學(xué)儀器，以音樂信號取代鈴聲信號。又有價(jià)格低的優(yōu)勢，至少暫是這樣。
但是，這種時控鐘比起數(shù)字式時控鐘等鐘，由于接插板所占面積稍大，所以體積較大；多路輸出，插頭、連線多；激烈敲擊或劇烈晃動機(jī)殼，易造成繼電器誤動。理論上有很多路輸出，但9路以上尚未經(jīng)過實(shí)際使用過等諸多不足和待完善之處。
由機(jī)械鐘開始，具有數(shù)百年歷史的指針式時鐘，后來又有了表，盡管其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，但是由于傳統(tǒng)的視覺習(xí)慣和直觀效果，大概還會較長時間地用下去。
關(guān)于說明書附圖的圖面說明1.圖1-圖6中圖1是計(jì)時開關(guān)鐘(副鐘)，圖2是計(jì)分開關(guān)鐘(主鐘)，圖3是雙面接插板，圖4是一路執(zhí)行開關(guān)J1，圖5是二路類之一路執(zhí)行開關(guān)J2，圖6是三路類之一路執(zhí)行開關(guān)繼電器組J3-1，J3-2。圖14為多功能指針式時控鐘控制過程框圖2.圖7-圖13中圖7是計(jì)分開關(guān)鐘(主鐘)，圖8是計(jì)時走步執(zhí)行開關(guān)繼電器組J01與J02，圖9是計(jì)時開關(guān)(副鐘)，圖10是雙面接插板，圖11是一路執(zhí)行開關(guān)J1，圖12是二路類之一路執(zhí)行開關(guān)J2，圖13是三路類之一路執(zhí)行開關(guān)繼電器組J3-1與J3-2。
3.圖1-圖6中接插扳與主、副鐘的連接導(dǎo)線沒全畫出，只畫出主鐘上0、55分和副鐘上0時0分-0時30分、0時30分-0時60分、1時0分-1時30分、1時30分-1時60分與接插板的連接導(dǎo)線，是為保持圖面清晰。
其它各接線點(diǎn)的連接，依圖中標(biāo)明的時、分位置和圖中的連接方法依次接好。
受控用電器及其與J1、J2、J3-1、J3-2的觸點(diǎn)的連接未畫出，各繼電器為同一型號的有雙組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)的繼電器，圖中J1、J2、J3-1只畫出各繼電器上的兩個常開觸點(diǎn)，J3-2只畫出兩個常閉觸點(diǎn)，而J3-2上另一未接線的常閉觸點(diǎn)為空觸點(diǎn)。
圖上只畫出三路為代表。一路只有一個，二路類一共有288個，三路類理論上有C2882個。
各路上的手動開關(guān)及其連接未畫出。圖中插頭也未畫出。J2、J3-1、J3-2連接三極管發(fā)射極、基極的插孔也只畫一個，實(shí)際插孔數(shù)根據(jù)需要而設(shè)置。
實(shí)現(xiàn)這種時控鐘的最好方式與經(jīng)使用多年的前述內(nèi)容思路完全一致。二者的主要區(qū)別是選用主、副鐘上有所不同。
為了敘述的簡便，以下敘述與前中所敘述的逐一對照說明。見附圖7-圖13。
主鐘選用的機(jī)芯為帶報(bào)時開關(guān)的石英鐘。
與機(jī)械鐘、晶體管鐘相比較。石英鐘機(jī)芯(只包括走時部分和指針)走時精度高，體積又小一些，一塊機(jī)芯不到5元錢。
帶有報(bào)時開關(guān)，就省去了分針開關(guān)板上開啟和斷開靜觸片，使安裝與檢查線路更加方便。
只是，這樣的石英鐘機(jī)芯同樣得滿足下列條件①本來就可以或經(jīng)過替換零件后分針與機(jī)芯內(nèi)某一不動點(diǎn)對弱電流是導(dǎo)通的。所說弱是指電流≤60MA。這里的60MA是使用時的經(jīng)驗(yàn)值，而不一定必須是此電流值。弱電流在微安級也可以，只是要用三極管進(jìn)行放大。能不添元器件就不添。②分針動觸片對分針開關(guān)板有適宜的壓力，讓這電流平穩(wěn)通過又不影響其正常走時。
然后，加裝分針開關(guān)板。具體做同前所述。
時間控制誤差由于主鐘上靜觸片的寬度為分針動觸片旋轉(zhuǎn)一周周長的1/180，這時時控誤差≤主鐘走時誤差±10秒。
副鐘采用環(huán)形開關(guān)環(huán)形開關(guān)如前所述。環(huán)形開關(guān)與石英開關(guān)鐘比較，有以下好處①與主鐘計(jì)時部分同步，主、副鐘無需再對走時。②副鐘與接插板相連導(dǎo)線由48線減為24線。③體積會比石英開關(guān)鐘小得多。④成本會進(jìn)一步降低。
環(huán)形開關(guān)控制盤額定電流≤60MA采用環(huán)形開關(guān)后，接插板上共有24×12＝288個插孔，這時的時間級差為5分鐘。且在接插板上各時線在30分處不需斷開。
附圖上圖1-圖6接插板是副鐘采用石英開關(guān)鐘時，為了不致失控，接插板與主鐘的0.30分連線各兩條，相應(yīng)與各時線的交點(diǎn)多48個，這是因?yàn)槎〞r的小時數(shù)與副鐘上動觸點(diǎn)的走時有誤差，為了避免這種主、副鐘走時不同步而采取的必要措施。其原因不言自明。接插板額定電流≤60MA。
主鐘、副鐘與接插板的連接用排線和多線插頭(孔)。接插板與J2、J3-1、J3-2之間設(shè)中間多孔插座，備一時間點(diǎn)有多路控制。
定時、整流和執(zhí)行元器件的電氣參數(shù)和控制路數(shù)。
1、二極管，1N4001三極管，3AX41，基極偏流電阻經(jīng)調(diào)試后再定；繼電器，JRX-11型，2Z(雙組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn))。采用這種電磁繼電器是因?yàn)棰倥c18V電壓相適應(yīng)，與帶25瓦高音喇叭的擴(kuò)音機(jī)所需直流電流電壓相適應(yīng)；②雙組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)是為擴(kuò)音機(jī)(或擴(kuò)音板)用電源和送入擴(kuò)音機(jī)的音樂信號源設(shè)置的兩個同步開關(guān)。
如果同功能磁保持繼電器成本價(jià)比JRX-11型繼電器低，JRX-11型繼電器組可由一個小型磁保持繼電器替代。這樣可節(jié)省電能，只是如圖線路要略加改動。
2.附圖中輸出路數(shù)只畫一路、二路類之一路、三路類之一路。
若用于學(xué)校，一路、二路類是專為經(jīng)高音喇叭輸出不同的音樂信號而設(shè)置的如一路為上課信號，用貝多芬創(chuàng)作的一首樂曲；二路類之一路為下課信號，用一首進(jìn)行曲；二路類之二路為熄燈信號，用軍號樂曲。如此等等。一路只有一路，二路類，時間級差為5分，日共有288個不同的信號輸出。
三路類作定時器用。時間級差為5分。由日0時0分-0時5分、0時0分-0時10分、……0時0分-23時55分，即0時0分開始至23時55之間兩個時間點(diǎn)的組合數(shù)為287個，由0時5分開始至23時55分之間兩個時間點(diǎn)的組合數(shù)為286個，等等。這樣的組合總數(shù)為Cnm＝n！/m(n-m)?。紺2882＝41328。
由于上述主、副鐘，接插板的額定電流≤60MA，因此，同時起動或關(guān)斷繼電器的電流值≤60MA。因此，若不添加中間繼電器、本功率三極管和另設(shè)一組大容量直流電源等。日內(nèi)定時總數(shù)只有(6-1)×288＝1440(個)。減去1，是因?yàn)橛锌赡芘c一路、二路類同時開或關(guān)。上述JRX-11型繼電器的額定電流為10MA。若要再擴(kuò)大定時總數(shù)，其辦法之一用小功率的繼電器，或加大主、副鐘，接插板等的負(fù)荷電流。
若用三路類之一路去控制學(xué)校教室的日光燈照明，如早、晚自習(xí)各開、關(guān)兩次。日最多開、關(guān)次數(shù)各為144次用三路類之二路去時控另一種(組)用電器，日開、關(guān)次數(shù)亦然。等等。
關(guān)于電源(1)12節(jié)R20千電池(一號電池)，串聯(lián)。
用于學(xué)校，如果每天輸出上、下課等信號30次左右，時控各教室日光燈每天時間1.5小時。使用時同50天左右。
(2)穩(wěn)壓電源一個。其電氣參數(shù)與中間繼電器(交流接觸器)參數(shù)一致(如時控教室各日光燈)。
權(quán)利要求
這種時控鐘，其特征是可將有時針、分針、或有時、分、秒針的各類鐘、表，加裝分針開關(guān)板和分針動觸片作計(jì)分開關(guān)鐘；加裝時針開關(guān)板和時針動觸片作計(jì)時開關(guān)鐘，或利用特種繼電器(步進(jìn)、選擇、計(jì)數(shù)等)、石英開關(guān)鐘作計(jì)時開關(guān)鐘。經(jīng)二極管、三極管和繼電器對各種用電器進(jìn)行時控的一種裝置。這種裝置將上述各元器件的單項(xiàng)功能綜合為一體，成為一個密不可分的一個整體，去時控各種用電器?；谏鲜鎏卣?，主要區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)特征是一、用指針式鐘、表，將旋轉(zhuǎn)的分針(可在表盤上、也可在機(jī)芯內(nèi))變?yōu)橐粋€旋轉(zhuǎn)的動觸片，與這動觸片磨擦接觸的園周弧線上，根據(jù)計(jì)分需要，可以均勻(指相鄰兩觸片間的弧長距離相等)地裝上兩個或兩個以上的靜觸片，作計(jì)分開關(guān)鐘用。
二、控制電流經(jīng)計(jì)分開關(guān)鐘、計(jì)時開關(guān)鐘、接插板，再經(jīng)二極管的整流；或經(jīng)三極管對控制電流接比例分配的能力使控制電流分流。后經(jīng)繼電器或繼電器組、或磁保持繼電器，去控制各種不同的用電器。若級差為5分鐘，日時控各種不同用電器總路數(shù)理論上為C2882+288路——這種設(shè)計(jì)方案和以時控為目的時①上述計(jì)時開關(guān)鐘與二極管整流特性的結(jié)合；②上述計(jì)時開關(guān)鐘與三極管對電流具有放大能力的結(jié)合；③三極管對電流放大能力與電磁繼電器的自鎖、互鎖功能的結(jié)合；④三極管對電流放大能力與磁保持繼電器的結(jié)合。
全文摘要
這是一種時控鐘的設(shè)計(jì)方案。將有時、分和秒針的指針式時鐘(表)的表盤上加裝一個“分針開關(guān)板”作計(jì)分開關(guān);以在環(huán)形控制盤上有24個靜觸片的特種繼電器(步進(jìn)、選擇、計(jì)數(shù)器等)或石英開關(guān)鐘為計(jì)時開關(guān)。流經(jīng)上述兩開關(guān)的控制電流經(jīng)二極管整流;或經(jīng)三極管,再經(jīng)繼電器或繼電器組或磁保持繼電器去控制用電器。日控制不同用電器的路數(shù)理論上有(C
文檔編號G04B21/02GK1208184SQ97115619
公開日1999年2月17日 申請日期1997年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月7日
發(fā)明者魏九辰 申請人:魏九辰