專利名稱:一種門球競賽指針式石英計時鐘的制作方法
本實用新型屬于體育運動用器具，涉及一種門球競賽裁判專用的計時鐘。
門球運動是人民極為喜愛的一項體育運動，特別適合于老年人運動。門球競賽系采取計時計分制，以積分多者為勝。按門球競賽規(guī)則規(guī)定，全場比賽為30分鐘，比賽過程中要求分別在15分，20分，25分和30分發(fā)報時間。目前，我國在門球比賽中使用的計時鐘為一般的鐘表，使門球比賽裁判工作很不方便，例如采用一般鐘表或秒表定時操縱復(fù)雜，也不具備15分鐘以后，每隔5分鐘報時一次的功能，報時聲響小，發(fā)音短促，直接影響裁判的準確性，目前我國尚無國產(chǎn)的門球比賽專用計時鐘，在國際上只有日本生產(chǎn)專門的門球計時鐘，但存在下列問題1.日本生產(chǎn)的計時鐘指針旋轉(zhuǎn)一周為60分鐘，旋轉(zhuǎn)半周為30分鐘，到時以后再啟動，必須進行手動校時，將指針再旋轉(zhuǎn)180度撥回至“0”位置才能計時，特別是在表盤的另半周留有一段空白，給使用者造成一種不對稱的感覺；2.日本生產(chǎn)的計時鐘在表盤上雖然設(shè)有六個等分標度，但分布在半個表盤內(nèi)，每五分鐘分針運行6度，標度不清晰；3.日本生產(chǎn)的計時鐘到30分鐘門球比賽結(jié)束時，雖然也發(fā)出報時音響，但鐘的指針仍繼續(xù)運行，容易給參賽各方人員造成錯覺；4.日本的計時鐘只能發(fā)出兩種報時聲響；5.日本產(chǎn)品設(shè)有專用鑄造外殼的模具，增加了生產(chǎn)成本，價格昂貴，每只售價約合人民幣200元。
本實用新型研制的門球比賽專用計時鐘，具有下列特點優(yōu)于日制產(chǎn)品1.本計時鐘從“0”開始運行，指針旋轉(zhuǎn)一周為30分鐘，到30分鐘時自動停止，再重新開時，不需進行手動校準；2.本計時鐘表盤上設(shè)有六個等分標度，每兩個標度之間鐘的分針要運行5分鐘，每5分鐘分針運行為12度，增加了表盤標度的清晰度。因此，便于參賽者和裁判員觀察；3.本計時鐘由于設(shè)置了自動停止運行功能，當(dāng)比賽進行到30分鐘時，鐘的分針會準確地在30分鐘標志上自動停止運行，并發(fā)出報時訊響；4.當(dāng)本計時鐘起動后，電路內(nèi)部的程序與鐘的指針同步工作，一旦中途停止運行時，指針和電路內(nèi)部的程序就會出現(xiàn)非同步工作，避免操作者在計時上作弊；5.本計時鐘報時程序，系采用集成邏輯電路內(nèi)部功能實現(xiàn)。為使計時鐘延長使用壽命及加強報時的準確性和可靠性，全機僅設(shè)一個開關(guān)；報時的聲響由電子發(fā)音器發(fā)出三種不同的訊響聲，顯示比賽開始，中場和結(jié)束；6.本計時鐘系采用石英鐘統(tǒng)一機芯，僅對表盤和外殼稍加改裝配上新設(shè)計的電路即成，省調(diào)了專用模具，元件全部國產(chǎn)化，亦可采用國際通用的系列產(chǎn)品元件組裝，元件通用性強，生產(chǎn)成本低，每只成本費50～70元。
本實用新型計時鐘的工作原理如下(參見附圖)時間基準信號系采用石英晶體穩(wěn)頻；報時音響為三次；每場比賽計時誤差小于0.1秒；鐘的工作電壓為6伏；靜態(tài)電流為10mA；動態(tài)電流為30mA。計時鐘的電路設(shè)有晶體穩(wěn)頻振蕩器，21級兩進制分頻器，步進電機驅(qū)動器，時序脈沖分配器，清“0”停表電路和報時音響電路等。
石英晶體振蕩器為該機提供穩(wěn)定可靠的時間基準信號，它是由集成電路CC4060本身的晶振電路產(chǎn)生，其振蕩頻率為4.194304兆赫，振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖進入CC4060內(nèi)部的21級兩進制分頻器，從分頻器第六級的輸出端Q取出振蕩頻率為65536赫的脈沖信號，第一次分頻完成；隨著將第一級分頻輸出的65536赫信號從DG0400晶振輸入端輸入，從驅(qū)動輸出級取出一組相位差180度，周期為一秒的驅(qū)動脈沖，用來驅(qū)動步進電機，使鐘的秒針每0.5秒進一步，實現(xiàn)鐘的秒針按30秒一周的速度運行，分針按30分鐘一周的速度運行，以利于用普通石英鐘改裝成門球競賽計時鐘。
石英晶體振蕩器、分頻器、步進電機驅(qū)動器電路原理見附圖，電路中R1為晶體負載電阻，C1、C2為諧振電容，R2、C5組成開機清“0”電路，R12、R13和D1為DG0400提供1.5伏的直流電壓。
時序脈沖分配器根據(jù)比賽規(guī)則對時間的要求，計時鐘從起動表15分鐘后，每隔5分鐘要報時一次，這就需有5個時序控制信號，這些信號控制驅(qū)動電路來實現(xiàn)報時。時序脈沖分配器是由場效應(yīng)管3D01，集成電路CC4518，CC4017，CC4006等元件組成的時序脈沖分配電路來完成。電路工作過程是鐘電路DG0400驅(qū)動極輸出兩路周期為一秒的脈沖，其中一路送到場效應(yīng)管的漏級。場效應(yīng)管的作用是將信號電平提升，隨后從場效應(yīng)管的柵極輸出并送到2－10進制計數(shù)器CC4518管進行十進制計數(shù)，CC4518為雙級2－10進制計數(shù)器，雙級計數(shù)器的連接形式為串聯(lián)(見附圖)，時鐘下跳變時計數(shù)，是在第二級Q4端取出進位信號，送到下一級電路作加計數(shù)，加計數(shù)由集成電路CC4017完成。CC4017接成下跳變觸發(fā)形式，當(dāng)開機時CC4017復(fù)位，此后每輸入三個信號脈沖，輸出端Q3出現(xiàn)一次高電位，當(dāng)輸出端Q0＝1，從第一次復(fù)位到第二次復(fù)位間隔周期為5分鐘，此周期脈沖信號從CC4017Q0端取出。CC4006－18位移寄存器的主要作用是進行時間延遲，使電路實現(xiàn)15分鐘以后每5分鐘報時一次。
CC4006本身沒有清“0”端，為使CC4006從“0”狀態(tài)開始工作，必須借助R、S觸發(fā)器的功能，使鐘內(nèi)各電路在啟動時處于“0”狀態(tài)。啟動時R、S觸發(fā)器被復(fù)位，Q端輸出低電位，由于Q端和移位寄存器的D端相接，從CC4006特性可知當(dāng)D＝0，CP＝↓時，Q＋1＝0，寄存器被清“0”。啟動后3秒鐘R、S觸發(fā)器被置位，移位寄存器D端接高電平，此時輸入移位脈沖將使電路進行移位寄存，啟動100秒時CC4518輸出一個脈沖到寄存器進行移位寄存，以后每100秒鐘將一個脈沖輸入移位寄存器，在第九個脈沖輸入時，CC4006腳13輸出高電位，作為與門“1”開門信號送到CC4081與門“1”的“B1”端，與門“1”的另一輸入端A1接CC4017輸出端Q0，當(dāng)與門“1”的兩路輸入都為高電位時，與門“1”輸出端“Y1”才輸出高電位并一直保持下去，從而實現(xiàn)了15分鐘以后每5分鐘報時一次。
時序信號的處理報時控制及音響電路，經(jīng)以下處理分別去控制各執(zhí)行電路1.15分鐘信號的處理由CC4006集成電路腳13輸出的15分鐘信號，使與門“1”處于開門狀態(tài)，當(dāng)300秒脈沖到來時，與門“1”輸出高電位，經(jīng)三極管BG2反向通過R10，C10組成微分電路，經(jīng)二極管輸出一個負脈沖，并觸發(fā)延時電路，5G1555管起延遲作用，延遲時間為3秒鐘，延遲器被觸發(fā)后，將向訊響器供電3秒鐘。
2.30分鐘信號的處理當(dāng)CC4006－18位移位寄存器第8腳啟動后30分時輸出高電位，并被送到與門“4”的輸入端A4，與門“4”的另一個輸入端B4接在電源正極，使與門“4”處于開門狀態(tài)，當(dāng)高電位在A4端出現(xiàn)時，與門“4”的輸出端Y4呈高電位，并被送到CC4060復(fù)位端R1，使CC4060復(fù)位，停止向下一級發(fā)出時間脈沖，而步進電機驅(qū)動器得不到輸入脈沖不能驅(qū)動鐘針運行，同時秒信號也不能進入下一級計數(shù)器，整個鐘的電路工作在30分鐘到時自動停止。
3.起動訊響與停止訊響控制起動訊響為雙音報訊，當(dāng)表啟動時，R、S觸發(fā)器復(fù)位，CC4013腳二輸出高電平，并被送到CC4081的與門“3”輸入端A3，與門“3”的另一個輸入端B3經(jīng)BG4放大器與DG0400電路管腳6響鬧輸出端相接，當(dāng)R、S觸發(fā)器復(fù)位時，與門“3”被打開，響鬧信號從CC4081腳10(與門“3”輸出端Y3)輸出，此驅(qū)動電平通過隔離二極管D2送到BG2三極管的基極，使BG2管導(dǎo)通輸出驅(qū)動電流，由于驅(qū)動電流受響鬧訊號的調(diào)制，起動訊響為雙變音訊響。訊響發(fā)聲器件為壓電陶瓷單管訊響器，當(dāng)起動后3秒鐘CC4518腳10輸出高電位，使R、S觸發(fā)器置于“0”位，CC4013管腳“2”變?yōu)榈碗娢唬c門“3”被封閉，訊響停止。
到時訊響是由CC4081內(nèi)部另一個與門“2”實現(xiàn)的。當(dāng)CC4006在30分鐘時輸出的高電平被送到與門“2”的輸入端A2時，與門“2”的另一個輸入端B2接正電源，此時，與門“2”處于開門狀態(tài)，它的輸出端Y2輸出高電位，并通過隔離二級管D3送至BG2管基極，使BG2管導(dǎo)通，向訊響器供電，使訊響器發(fā)聲。在分針運行到30分時，單穩(wěn)態(tài)延時電路首先被觸發(fā)，單穩(wěn)延遲電路被觸發(fā)后延遲3秒鐘復(fù)位，因此，到30分鐘時訊響發(fā)聲的開始階段，是延遲電路和BG2管同時向訊響器供電，三秒鐘后延遲電路停止供電，此時訊響音調(diào)發(fā)生明顯的變化，此后由BG2供電直至停表運行為止。到時后再起動鐘，鐘內(nèi)所有程序重新開始。
實施例本實用新型所用元件器材均在電路原理圖中標明，參見附圖。
集成電路型號CC4060，CC4518，CC4081，CC4013，CC4017，CC4006，5G1555，BG0400；晶體振蕩器型號JU－1型4.194304兆赫；晶體三極管型號BG1 3D01E場效應(yīng)管，BG2，BG3，BG4，均為3DG6A－C；晶體二極管型號D1 2×2CP串聯(lián)使用，D2，D3，D4均為2CP型；電阻R1＝1～10MΩ，R2、R5、R6、R8＝20KΩ，R3、R7＝10KΩ、R4＝1.5KΩ，R9＝150Ω，R10＝91～100KΩ，R11＝47KΩ，R13＝430Ω，R12＝360Ω可變電阻；電容C1＝5～20P可變電容，C2＝2P，C7＝220μ／25V，電解電容，C3、C4、C5、C6、C8、C9、C10、C11＝0.01μ、C12＝100μ電解電容
權(quán)利要求
1.一種門球競賽指針式石英計時鐘，該鐘設(shè)有分秒兩針，分針轉(zhuǎn)一周為30分鐘，秒針轉(zhuǎn)一周為30秒鐘，其電路特征是，鐘的電路有石英晶體穩(wěn)頻振蕩器，21級兩進制分頻器，步進電機驅(qū)動器，時序脈沖分配器，停表電路和報時控制音響電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的門球竟賽指針式石英針時鐘，其特征是，所說的石英晶體穩(wěn)頻振蕩器，21級兩進制分頻器是由集成電路CC4060本身加晶體和負載電阻R1，諧振電容C1、C2組成，其晶體振蕩頻率為4.194304兆赫，振蕩電路產(chǎn)生的脈沖進入CC4060內(nèi)部的21級兩進制分頻器，從分頻器第六級的輸出端Q取出振蕩頻率為65536赫的脈沖信號，R2和C5實現(xiàn)振蕩器開機清“0”。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的門球竟賽指針式石英計時鐘，其特征是將65536赫信號從DG0400的八腳輸入，經(jīng)DG0400內(nèi)部的分頻器從驅(qū)動輸出級取出一組相位差180度，周期為一秒的驅(qū)動脈沖用來驅(qū)動步進電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的門球竟賽指針式石英針時鐘，其特征是，所說的時序脈沖分配器是由場效應(yīng)管3D01，集成電路CC4518，CC4017和CC4006組成，該電路的開機清“0”由R2、C5，R5、C4，R6、C6，R8、C9組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的石英計時鐘，其特征是，所說的停表電路是由CC4006－18位移寄存器和CC4081中與門組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的石英計時鐘，其特征是，所說的報時控制電路由CC4013，CC4081中的部分與門電路，D2、D3，BG2、BG4和步進電機驅(qū)動器DG0400的響鬧輸出端6組成。
專利摘要
一種門球競賽指針式石英計時鐘，該計時鐘電路有晶體穩(wěn)頻的振蕩器，21極兩進制分頻器，步進電機驅(qū)動器，時序脈沖分配器，清“0”，停表電路和響鬧電路，電路中R1為晶體負載電阻，C1，C2為諧振電容，R2，C5為組成開機清“0”電路，R12，R13和D1為DG0400提供1.5伏的直流電壓。該電路結(jié)構(gòu)簡單，耗電少，報時清楚，功能齊備，所用元件通用性強。
文檔編號G07C1/00GK87209978SQ87209978
公開日1988年5月18日 申請日期1987年7月14日
發(fā)明者郭竟鳴 申請人:郭竟鳴導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan