專利名稱：定時澆花器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可在室內或涼臺定時澆花的工具，可每一、二、四、八、十六、三十二天澆花一次，也可每天澆花二、四、八次。可兼用于冬季向暖氣上的織物滴水以增加空氣濕度。當操作機構改變時，可每一、二、四、八天定時投放魚飼料(活魚蟲除外)等。
背景技術：
就申請人所知，目前尚無此類用具。本發明可采用經改造的指針式石英鐘機芯，以下所提及的機芯，鐘電路皆屬指針式石英鐘的部件，所提及的電機皆為步進電機，所提及的集成電路，鐘電路皆為CMOS集成電路。機芯中裝有步進電機，晶體振蕩器、多級齒輪傳動組。軸齒輪傳動組的末端軸為時針軸、鐘包括秒跳式和掃秒式，該兩鐘機芯結構基本相同，掃秒式內的齒輪組總降速比(即指針軸每旋轉一周電機轉子的轉數)較秒跳式增加16倍，同時其鐘電路較秒跳式減少4級二分頻。鐘電路由振蕩器、緩沖器、分頻電路、窄脈沖形成電路和驅動器組成。當前多數小型機芯中的鐘電路其振蕩器輸入端只與頻率為32768赫茲的晶體振蕩器連接(以下簡稱晶振)利用走線分布電容產生振蕩，該鐘電路無統一型號。
發明內容
因原機芯的時針軸只有每半天旋轉一周的單一轉數不能滿足不同花卉不同季節的澆花要求，須將鐘電路的輸出的脈沖信號進行一到六級二分頻，再傳送至電機。由于頻率的減少其脈沖的寬度成倍增加，使集成電路的負載大部分時間為定子線圈的電阻，從而使澆花器功耗大大增加而無使用價值，同時還存在時針軸不能產生較大轉矩問題。
技術方案定時澆花器由外殼、機械部分、電氣部分組成。機械部分包括機芯殼體、電機、多級齒輪傳動組、撥盤、操作機構。裝于機芯殼體內的電機經多級齒輪組降速帶動時針軸旋轉，時針軸裝有撥盤，由撥盤控制操作機構完成工作，當用于澆花時完成放水、停放，用于喂魚時完成投放飼料。電氣部分包括直流電源、集成電路組或專用集成電路，外接振蕩器、轉換開關、印刷電路板和電容器。直流電源與集成電路組或專用集成電路的電源端連接，集成電路組或專用集成電路的振蕩端裝有外接振蕩器。下面以采用秒跳式機芯為例說明其集成電路組由秒跳式鐘電路和一個高速CMOS系列計數器組成，其型號是七級二進制計數器74HC/54HC4024，十二級二進制計數器74HC/54HC4040或由掃秒式鐘電路與十四級二進制計數器74HC/54HC4020、4060組成，由晶振產生的振蕩經秒跳式鐘電路十六級二分頻后在每一輸出端產生0.5赫茲的脈沖信號，在經計數器多級分頻產生多種頻率的脈沖，將計數器的第一到第六個觸發器輸出端中的二到六個輸出端與轉換開關連接，轉換開關的公共端即為電機驅動端，定子線圈與電容器串聯于電機驅動端和直流電源一極之間，由電容器的充電放電驅動電機，電容器容量太小不足以驅動電機，電容器容量太大則增加無用功耗，本發明采用有極性耐壓高的鋁電解電容器。由于工作電壓大大小于允許電壓，故可正常工作，電機的驅動須對定子線圈施加交變電壓，電容器的采用解決了此問題，并耗電量大大下降。上述電路的脈沖信號輸入電機，時針軸每天旋轉2n周，n為整數且-5≤n≤0。例如當n＝0，-1，-2，-3，其時針軸每1、2、4、8天旋轉一周，由掃秒式鐘電路取代秒跳式鐘電路時-5≤n≤3，將CMOS集成電路組或專用CMOS集成電路的2到8個輸出端與轉換開關連接，時針軸即可每三十二天旋轉一周到每天旋轉八周，對于采用掃秒式機芯上述電路也適用。當澆花器需求量大時可開發專用集成電路。上述發明可滿足澆花要求，由于使用大批量生產的成品作為其關鍵部件(機芯、鐘電路、集成電路)使其成本下降，可靠性提高。當使用大型機芯時可使澆花盆數增多，當配用自動上水裝置(如馬桶用)可長期自動澆花，采用專用集成電路可減少零件數，簡化接線和減少電池用量。
機芯中除電機轉子和時針軸上裝有一個齒輪外皆裝有兩個齒輪，即被動齒輪和主動齒輪，除一根軸外其余軸上的被動齒輪和主動齒輪皆制成不可相對轉動的整體。該例外軸(一般為分針軸)上的主動和被動齒輪在傳遞較大扭矩時會發生相對轉動，這是對時用的，盡管齒輪組降速比很大，受此結構制約，時針軸的輸出扭矩較小，為了增加放水量以便可增加同時澆花盆數，將機芯內所有軸上的主動和被動齒輪皆制成不可相對轉動的整體。調整時間由操作機構的撥環來完成，撥環安裝于撥盤之上，當撥環主動順時針旋轉時，由于撥盤帶動齒輪組系須升速運動，不能克服電機轉子的磁力而轉動，撥盤與撥環間產生相對轉動，當撥盤主動旋轉時通過棘爪帶動棘輪的形式或通過摩擦力帶動撥盤運動。
下面結合附圖和實施例對定時澆花器進一步說明。
圖1是定時澆花器外殼內的機械結構圖。
圖2是定時澆花器電路圖。
其中1.外殼 2.機芯 3.時針軸 4.撥盤 5.撥 6.轉動件 7.輸水軟管 8.分流調節閥 9.印刷電路板 10.轉換開關 11.集成電路74HC4040 12.直流電源 13.鐘電路 14.晶體振蕩器 15.電容器 16.定子線圈圖3是專用集成電路框圖及其與轉換開關連接圖。
其中A.振蕩器 B.緩沖器 C.分頻電路 D.驅動器具體實施方式
采用秒跳式或掃秒式機芯參照圖1及圖2.外殼(1)內裝有機芯(2)，機芯中裝有電機，鐘電路(13)，晶體振蕩器(14)，多級齒輪傳動組。機芯須作改造1.機芯內所有同一軸上的主動被動齒輪皆制成不能相對轉動的整體，2.將鐘電路(13)電源端，鐘電路的一輸出端，定子線圈(16)的一端，引出機芯殼體外并與安裝在印刷電路板(9)上的轉換開關(10)，集成電路(11)，電容器(15)連接組成圖2所示的電路，其余接線在機芯內。撥盤(4)固定于時針軸上，其外緣作出三只棘爪與裝在撥盤上的撥環(5)的內緣棘齒配合帶動撥環轉動。也可將撥環內緣作成圓柱面，利用撥盤與撥環(5)間的摩擦力帶動撥環轉動。撥環(5)的外緣有一缺槽，通常撥環(5)的外緣通過轉動件(6)壓緊輸水軟管(7)，使輸水軟管(7)不能導通；當轉動件(6)上端處于槽內時，轉動件(6)放松對輸水軟管的壓力而使輸水軟管導通，輸水軟管上端與儲水器連接，其下端與分流調節閥(8)連接，分流調節閥(8)用于分流和調節澆水量，利用儲水器與花盆間的水位差澆水。
參照附圖2，兩節額定1.5V電池通過二極管降壓構成直流電源，二極管可選正向電流不小于10MA之硅二極管將3V電壓降到2.5V左右，以適應鐘電路，實踐證明此電壓可使澆花器正常工作，但由于鐘電路型號各異，必要時再通過一電阻或二極管后輸入鐘電路之電源端進一步降壓，但必須保證鐘電路輸出電壓高于集成(11)之高電平輸入電壓，鐘電路可選JL-08型(該鐘電路在機芯中配有)，在鐘電路(13)之振蕩端(OSC端)連接頻率為32768的晶振，集成電路(11)采用74HC4040，其清除端(Clear)端接負極，其時鐘端(Clock端)與鐘電路之一輸出端連接，集成電路之一、二、三、四級分頻輸出端與轉換開關(10)連接，轉換開關之公共端即為電機驅動端，定子線圈(16)與電容器(15)串聯于電機驅動端與電源一極之間，電容器可采用25伏220至470微法鋁電解電容，上述結構可實現每1、2、4、8天澆花一次。
撥環(5)上可開多個槽，如開3個槽則每次1、2、4、8天澆花三次。
操作機構中的轉動件(6)亦可采用帶動開關閥的形式控制澆水，但須加一彈簧使閥芯復位。
如在秒跳式機芯中配用掃秒式鐘電路(如JL-09A，SY03等)與74HC4040可實現時計軸從每天轉8周到每32天轉一周(公比為2的等比級數)。
參照附圖3，該圖系采用鋁柵工藝制成的標準型CMOS集成電路，僅用于秒跳型機芯實現每1、2、4、8天澆花一次的專用集成電路，該電路是將原鐘電路的分頻電路中增加4個觸發器，并引出輸出端構成分頻電路(C)，取消窄脈沖集成電路，引出驅動器輸入，輸出端，分頻電路Q17、Q18，、Q19、Q20輸出端與轉換開關(10)連接，轉換開關(10)之公共端與驅動器(D)之輸入端連接，驅動器(D)之輸出端即作為電機驅動端，電機定子線圈(16)與電容器(15)串聯于電機驅動端與直流電源一極之間，如增加觸發器數目及其引出端可增加16天，32天澆花一次，甚至更多。該電路由振蕩器(A)，緩沖器(B)，分頻電路(C)，驅動器(D)組成，該電路左半部分(振蕩電路，緩沖器，分頻電路前16級分頻)可完全與鐘電路相同，其振蕩器僅與外接32768赫茲的晶振連接，利用走線分布電容產生振蕩，該電路可封裝在印刷電路板(9)上，與其他電器元件組成除電池及定子線圈之外的圖2所示電路，當該專用電路采用硅柵工藝制造成高速型CMOS集成電路時，由于其吸收、供給電流大而不加驅動器，可將上述分頻電路Q17、Q18、Q19、Q20輸出端與轉換開關(10)連接，并以轉換開關(10)之公共端為電機驅動端，采用專用集成電路可設計工作電壓3V，而取消二極管。
使用專用電路的優點在于減少電氣元件，簡化電路接線。
權利要求
1.一種定時澆花器，由外殼、機械部分、電氣部分組成，機械部分包括機芯殼體、步進電機、多級齒輪傳動組、撥盤、及操作機構，電氣部分包括直流電源、CMOS集成電路組或專用CMOS集成電路、外接振蕩器、印刷電路板、轉換開關、電容器，裝于機芯殼體內的步進電機經多級齒輪傳動組降速帶動時針軸上的撥盤旋轉，撥盤帶動操作機構動作，其特征是直流電源與CMOS集成電路組或專用CMOS集成電路電源端連接，在CMOS集成電路組或專用CMOS集成電路振蕩端裝有外接振蕩器，CMOS集成電路組或專用CMOS集成電路產生多種頻率脈沖，CMOS集成電路組或專用CMOS集成電路的2個到8個輸出端與轉換開關連接，轉換開關的公共端作為電機驅動端，當專用CMOS集成電路中包括有驅動器時，轉換開關之公共端與驅動器之輸入端連接，并以驅動器之輸出端為電機驅動端，步進電機定子線圈與電容器串聯于電機驅動端與直流電源一極之間。
2.根據權利要求1所述的定時澆花器，其特征是工作時撥盤每天旋轉2n周，其中n為整數且-5≤n≤3。
3.根據權利要求2所述的定時澆花器，其特征是外接振蕩器是頻率為32768赫茲的晶體振蕩器。
4.根據權利要求3所述的定時澆花器，其特征是CMOS集成電路組由指針式石英鐘用鐘電路和一個高速CMOS系列計數器組成，高速CMOS系列計數器包括7級二進制計數器74HC/54HC4024或12級二進制計數器74HC/54HC4040或14級二進制計數器74HC/54HC 4020、4060。
5.根據權利要求3所述的定時澆花器，其特征是專用CMOS集成電路包括振蕩器，緩沖器，分頻電路，分頻電路有2到8個輸出端，采用鋁柵制成的標準型CMOS集成電路時須加一驅動器，采用硅柵制成的高速型CMOS集成電路電路時無驅動器。
6.根據權利要求4或5所述的定時澆花器，其特征是多級齒輪組中，所有同一軸上的被動及主動齒輪都不能相對轉動。
7.根據權利要求6所述的定時澆花器，其特征是操作機構包括一撥環，撥環裝在撥盤上，當撥環主動順時針旋轉時，撥環與撥盤間可以產生相對轉動。
全文摘要
定時澆花器是在室內或涼臺使用的定時澆花用具，該用具主要由一個改造的石英機芯，集成電路74HC4040(或4024等)，轉換開關，電容器組成。由石英鐘機芯帶動操作機構定時松開和壓緊輸水軟管而放水，本發明在集成電路的脈沖信號與電源一極之間串接了電容器和定子線圈，由電容器的充電，放電驅動步進電機轉動，從而使其耗電較小，該澆花器使用額定1.5V電池作為電源，可根據每1、2、4、8天澆花一次，由分流調節閥控制澆水量，并可同時澆多盆花。由于其關鍵部件為大批量生產的產品，具有成本低，運轉可靠的優點，如需求量大時，可開發專用集成電路使電氣部分進一步簡化。
文檔編號A01G27/00GK1891032SQ20051001444
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月8日 優先權日2005年7月8日
發明者劉寬 申請人:劉寬