CN103718117B - 模拟石英计时器及其时间校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了模拟石英计时器，该模拟石英计时器包括外壳；一个或多个指针，绕着放置于该外壳中的钟盘连续地旋转；驱动机件，包括与上述指针相关的齿轮和驱动电动机以进行计时；位置传感器，包括光发射器与光接收器，该光发射器与该光接收器被放置以限定该钟盘上的反射区域，在该反射区域该光发射器发射一束光至经过该反射区域任何一个指针，而该光接收器接收从该经过的指针反射的光；以及处理器，与上述驱动机件和上述位置传感器连接，上述处理器被编程以相应于来自该指针的光的反射来确定该反射区域中的经过的指针的位置，并响应该确定的位置来驱动机件将该指针移动到正确的时间位置。本发明还涉及提供模拟石英计时器时间校正的方法。根据本发明，可以以非常低的成本快速对计时器的各指针进行时间校正。

Description

模拟石英计时器及其时间校正方法

技术领域

本发明通常涉及计时器的领域，并且特别涉及允许以非常低的加工成本快速进行时间校正的模拟石英计时器，和提供该类时间校正的方法。

背景技术

众所周知，石英计时器如石英时钟使用电子振荡器，该电子振荡器由石英晶体调节以进行计时。该晶体振荡器以非常精确的频率产生信号，从而该石英时钟是至少与机械钟在同一个数量级并且比机械钟更准确。一般地，数字逻辑对该信号的周期进行计数，并提供以小时、分钟和秒为格式的数字时间显示。在可用的钟表与记录时间的计算机和其他器具中，石英计时器是最为常见的计时技术。

无线电控制(RC)时钟是由时间码的比特流来进行同步的类型，该时间码的比特流由连接于时间标准如原子时钟的无线电发射器来发射。该RC时钟可以被同步于单个发射器发送的时间，单个发射器如许多国家或地区的时间发射器，或可以使用多个发射器，如全球定位系统。这些系统可以用来设置计算机时钟或时钟装置以便于人们看时间或需要准确时间的任何其他目的。同步于地面时间信号的RC时钟与时间标准相比可精确到大约1毫秒，但是通常受到无线电传播中不确定性和可变性的限制。

一般地，时钟可以通过模拟时钟显示器、数字时钟显示器或两者来显示时间。该模拟时钟显示器包括时针、分针和秒针以显示时间。该数字时钟显示器以数字方式显示时间。在显示器上可以包括某些标志或标签来例如指示该时钟是无线电控制的。模拟时钟显示器具有类似于传统机械时钟的钟面，对于某些人来说比数字显示器更受欢迎。

具有模拟显示器的RC时钟一般包括接收天线、接收电路、MCU或CPU处理器、驱动电动机、齿轮和指针对准装置，该驱动电动机包括秒针电动机、时针电动机和分针电动机，该齿轮包括秒针齿轮、分针齿轮和时针齿轮，该指针对准装置包括由该CPU处理器控制的光电发射器和光电接收器，其分别被布置于该秒针齿轮之上和该时针齿轮之下。为了时间校正，在每一个秒针齿轮、分针齿轮和时针齿轮上都形成有定位孔。

在同步过程中，特别是当该时钟第一次通电时，模拟RC时钟对齐所有指针于12点，通过其接收天线和接收电路从具有匹配频率的指定的RCC站接收RCC(无线电控制时钟)信号，由MCU/CPU解码该信号以得到正确的时间，然后将各指针从12点移至指示该正确时间的各位置。为了对各指针进行时间校正，必须将所有指针放置于“12”点处，并且在各齿轮上形成的定位孔应相互对齐直到该对准装置成功完成同步。也就是说，由光电发射器发出的光必须同时穿过各齿轮上的所有定位孔并被光电接收器接收。

由于各电动机通过不同的齿轮来驱动该模拟RC时钟的各指针，各指针返回到12点处以进行时间校正所需要的时间和各指针去到各自正确的位置所需要的时间都相当长，因而完成同步过程需要非常长的时间，需花费大约几分钟。因此，如果可以减少时间同步或时间校正将会是有利的。而且，由于昂贵的组件如齿轮和驱动线圈需要进行精确加工，对该模拟RC时钟的机件进行加工的成本很高。

在某些场合下，不需要同时对秒针、分针和时针进行时间校正，可能只有秒针的位置需要进行校正。

因此，需要提供一种对模拟石英计时器进行时间校正的方法，该方法不昂贵、不依赖齿轮，并且通过该方法可以分别校正秒针、分针和/或时针。

发明内容

本发明是为了满足上述需要而开发的，因此其主要目的在于提供一种模拟石英计时器，该模拟石英计时器通过使用不同指针的光反射来进行时间校正。

本发明的另一个目的是提供一种模拟石英计时器，该模拟石英计时器比现有技术中可用的计时器明显地更经济、更方便地进行时间校正。

本发明的还有一个目的是提供一种模拟石英计时器，该模拟石英计时器能够分别校正各指针的位置。

为了满足本发明的这些和其他目的和优点，提供一种模拟石英计时器，该模拟石英计时器包括：

外壳；

一个或多个指针，该一个或多个指针绕着放置于所述外壳中的钟盘连续地旋转；

驱动机件，该驱动机件包括与所述指针相关的齿轮和驱动电动机以进行计时；

位置传感器，该位置传感器包括光发射器和光接收器，该光发射器和该光接收器被放置以限定所述钟盘上的反射区域，所述反射区域覆盖连续的钟盘上的指示标志，包括所述指针进入所述反射区域的起始点、从所述反射区域出来的结束点、以及在所述反射区域的起始点与结束点之间的中点，在该反射区域中所述光发射器发射一束光至经过所述反射区域的任何一个指针，而所述光接收器接收从经过的指针反射的光；以及

处理器，该处理器与所述驱动机件和所述位置传感器连接，所述处理器被编程以相应于来自所述指针的光的反射来确定在所述反射区域中的经过的指针的位置，并响应于所确定的位置来驱动机件将所述指针移动到正确的时间位置，其中根据以下方程式来确定所述经过的指针的位置：

公式：C＝布尔运算[(Te-Ts)/2]

如果C＝1,Sp＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置+C＝所述经过的指针在所述反射区域的结束点处的位置，

如果C＝0,Sp＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置+C＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置，

其中，Ts＝所述经过的指针进入所述反射区域的起始时间点；以及

Te＝所述经过的指针从所述反射区域出来的结束时间点；

Sp＝所述经过的指针的位置。

优选地，沿所述钟盘的径向或沿所述钟盘的顺时针方向将所述光发射器和所述光接收器布置于3点、6点、9点或12点处。在一个特定的实施例中，沿所述钟盘的径向将所述光发射器和所述光接收器布置于6点处以限定所述反射区域，所述反射区域以+/-6度的角度范围进行划界来紧密覆盖第29个到第31个指示标志。在该情况下，根据以下方程式来确定所述经过的指针的位置：

公式：C＝布尔运算[(Te-Ts)/2]

如果C＝1,Sp＝30+C＝在第31个指示标志处的位置，

如果C＝0,Sp＝30+C＝在第30个指示标志处的位置，

其中，Ts＝所述经过的指针进入所述反射区域的起始时间点；以及

Te＝所述经过的指针从所述反射区域出来的结束时间点；

Sp＝所述经过的指针的位置。

通常，所述指针包括秒针、分针和时针。如果需要，所述指针还可以包括指示日历、闹钟定时、月相、时间计数器、温度、气压、紫外线(UV)和/或湿度的指针。

根据本发明，当所有指针在所述反射区域的同一位置重叠时，所述处理器通过各指针旋转一周的速度来识别各指针。

在本发明的一个优选实施例中，所述光发射器是红外LED，而所述光接收器是红外光电晶体管。

由于对各指针的时间校正独立于驱动机件的齿轮，可以将所述处理器和所述位置传感器安装于所述驱动机件的外面以灵活地安装该计时器的各种组件。

该计时器可以包括用作时间基准的石英晶体以进行时间校正，或与所述处理器连接的天线以经由网络等等接收用作时间基准的预设全球时间或无线电控制信号以进行时间校正。

应当理解，所述计时器还可以包括与所述处理器连接的数字显示器，该数字显示器以数字方式显示时间。

所述处理器可以是能被编程以控制驱动机件来进行计时和开启时间校正过程的任何类型，例如微处理器控制单元(MCU)或选自TM8725、TM8726，以及CME6005或UE6011那样的无线电控制接收器的集成电路。

为了对该计时器提供更多功能，该计时器还可以包括与所述处理器连接的一个或多个电路，这些电路可以是选自如下的一个或多个电路：蜂鸣电路、背光源电路和低电压检测电路。

本发明的另一方面提供了用于提供模拟石英计时器时间校正的方法，该方法包括以下步骤：

提供位置传感器，该位置传感器包括光发射器和光接收器，该光发射器和该光接收器被放置以限定所述计时器的钟盘上的反射区域，所述反射区域覆盖连续的钟盘上的指示标志，包括所述指针进入所述反射区域的起始点、从所述反射区域出来的结束点、以及在所述反射区域的起始点与结束点之间的中点，在该反射区域中所述光发射器发射一束光至经过所述反射区域的一个或多个指针，而所述光接收器接收从经过的指针反射的光；

识别来自所述经过的指针的光的反射以确定在所述反射区域中的该指针的位置，其中根据以下方程式来确定所述经过的指针的位置：

公式：C＝布尔运算[(Te-Ts)/2]

如果C＝1,Sp＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置+C＝所述经过的指针在所述反射区域的结束点处的位置，

如果C＝0,Sp＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置+C＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置，

其中，Ts＝所述经过的指针进入所述反射区域的起始时间点；以及

Te＝所述经过的指针从所述反射区域出来的结束时间点；

Sp＝所述经过的指针的位置；

比较所述指针的所确定的位置与由时间基准提供的正确的时间位置；

基于比较后所述指针的所确定的位置与由时间基准提供的正确的时间位置不一致时，驱动所述计时器的驱动机件来将所述指针移动到正确的时间位置。

确定所述经过的指针的位置的步骤包括检测从起始点到结束点的光的反射，在该起始点所述指针进入所述反射区域，在该结束点所述指针从所述反射区域出来。在一个优选实施例中，将所述光发射器和所述光接收器布置于6点处以限定所述反射区域，所述反射区域以+/-6度的角度范围进行划界来紧密覆盖第29个到第31个指示标志，而所述指针的位置根据以下方程式来确定：

公式：C＝布尔运算[(Te-Ts)/2]

如果C＝1,Sp＝30+C＝在第31个指示标志处的位置，

如果C＝0,Sp＝30+C＝在第30个指示标志处的位置，

其中，Ts＝所述经过的指针进入所述反射区域的起始时间点；以及

Te＝所述经过的指针从所述反射区域出来的结束时间点；

Sp＝所述经过的指针的位置。

本发明的方法还包括以下步骤：当所有指针在所述反射区域的同一位置重叠时，通过各指针旋转一周的速度来识别各指针。优选地，该识别步骤包括确定起始时间点与结束时间点之间的持续时间，在该起始点所述指针进入所述反射区域，在该结束点所述指针从所述反射区域出来，以根据以下来识别所述指针：

情况(A)：如果指针速度[Te-Ts]>时针[Hs]的平均速度，则忽略重叠；

情况(B)：如果指针速度[Te-Ts]＝秒针[Ss]的平均速度<min(分针，时针)，则该指针被识别为秒针；

情况(C)：如果指针速度[Te-Ts]＝max[秒针]<分针[Ms]的平均速度<min(时针)，则指针被识别为分针；

情况(D)：如果指针速度[Te-Ts]＝时针的平均速度，则该指针被识别为时针；

其中Ts＝该经过的指针进入该反射区域的起始时间点；以及

Te＝该经过的指针从该反射区域出来的结束时间点

所述时间基准包括石英晶体、无线电控制信号或存储于所述计时器中的预载时间。

相比于现有技术中可用的模拟石英计时器，本发明的计时器采用光反射来分别确定各指针的位置，各指针的位置由一角度范围划界，相应地能够独立于各齿轮对各指针的位置进行校正。因此，本发明不再需要所有指针返回零点(12点)，并提供了比现有技术快大约50％的速度来对指针进行定位以校正时间。可以将本发明的处理器和位置传感器安装于驱动机件的外面，使各组件灵活地与LCD/LED显示器集成。

由于已排除了昂贵的组件如形成有精确定位孔和大驱动线圈的齿轮，加工本发明的计时器的成本比现有技术的计时器更低。此外，不需要开发驱动机件的复杂的模具设计和构建齿轮上的精确孔洞。因此，整个系统成本更少并且有望得到更佳的计时。

为了更好地理解本发明，结合附图参照以下对本发明及其中的各实施例进行详细描述。

附图说明

图1是以模拟和数字方式显示时间的无线电控制时钟。

图2是无线电控制时钟的框图的示意图。

图3A是根据本发明的一个实施例的时钟的钟盘和驱动机件的示意图。

图3B是图3A的钟盘和机件的剖视图。

图4是本发明的一个实施例中使用的时钟的电路。

图5A是本发明的一个实施例中使用的位置传感器的电路。

图5B是本发明的一个实施例中使用的无线电控制时钟接收器电路。

图6A、6B和6C是根据本发明的一个实施例的加入该时钟的附加电路。

图7是根据本发明的一个实施例操作该时钟的流程图。

图8是根据本发明的一个实施例校正该时钟的指针位置的流程图。

具体实施方式

虽然在各优选实施例中对本发明进行说明和描述，但在许多不同构造、尺寸、形式和材料中可以实现本发明。

现参照附图，图1示出了无线电控制(RC)时钟1，该RC时钟1显示模拟时间和数字时间。本发明的发明概念将参照该RC时钟1进行描述。需注意的是，该时钟1可以是任何类型的模拟石英钟表，该模拟石英钟表包括一个或多个指针和可选的更多个中的一个数字显示器。

如图所示，该RC时钟1包括外壳，在该外壳中布置了钟盘5和包括秒针2、分针3和时针4的三个指针以及数字显示器。该钟盘5和三个指针形成模拟钟面。在本领域技术人员的能力范围内，该时钟可以只包括两个指针(即分针和时针)，或包括指示日期、月相、星期等等的附加指针。该钟盘5用数字指示标志或非数字指示标志来指示时间。可选地将数字显示器加入该模拟计时器中。

如图2所示，该RC时钟1包括向该时钟供电的电池10、提供振荡信号的石英振荡器20、接收无线电控制同步信号的天线30、控制该时钟的驱动机件以进行计时的微处理器控制单元(MCU)40。该驱动机件包括一个或多个电动机50以驱动与各指针70相关的各齿轮60。各指针70是指如图1所示的秒针2、分针3和时针4。

除了使用天线30外，为了时间校正，MCU40也可以包括预载时间或石英晶体用作时间基准。

如上所述，现有技术的RC时钟包括光发射器和光接收器,将该光发射器和光接收器装于机件内以使形成于各齿轮上的各孔对齐来将所有指针70对齐于12点处。本发明的改进之一是配置位置传感器，该位置传感器包括红外光发射器8和红外光接收器7，其可以分别由红外LED(发光二极管)和光电晶体管来实现。尤其是，该光发射器8和光接收器7被布置于该时钟的钟盘5后面并被放置以限定该钟盘5上的反射区域，在该反射区域该光发射器发射一束光至经过该反射区域的任何一个指针70，而该光接收器接收从该经过的指针反射的光。与由于固有的齿轮构造而只在12点的位置处实施时间校正过程的现有技术相反，可以将本发明的光发射器8和光接收器7安装于该钟盘5的任何位置，例如3点、6点或9点的位置处。

图3A和图3B提供了钟盘5和本发明的驱动机件6的示例。如图所示，沿该钟盘的径向将该光发射器8和该光接收器7布置于6点处。可选地，可以沿该钟盘的顺时针方向布置该光发射器8和该光接收器7。在本实施例中，该光发射器(Tx)8和该光接收器(Rx)7分别倾斜于相对于其间的中央线的30度处以限定该反射区域。该反射区域准确地以+/-6度的角度范围进行划界来覆盖第29个到第31个指示标志。由该光发射器(Tx)8发射的红外光束将被经过该检测区域C的指针的底面反射向该光接收器(Rx)7。

参照图3A，具有该光发射器8位于中心的圆圈代表可以由该光发射器照射的区域，具有该光接收器7位于中心的圆圈代表可以被该光接收器检测的区域，以及阴影区域B代表反射区域，在该反射区域由该光发射器8发射的光可以被各指针2、3和4反射并由该光接收器7接收。该阴影区域B的宽度表示为“A”。需注意的是，上述两个圆圈和阴影区域供于示例性的目的，并不显示于该时钟的钟盘上。该光发射器8和该光接收器7可以被嵌于该钟盘5内，因此是不可见的。

现将秒针2作为例子来说明本发明的时间校正过程。

正常情况下，秒针2沿顺时针方向绕着该钟盘5旋转，并由电动机和与该秒针相关的齿轮驱动以每秒跳动一次。在图3A中，限定该反射区域B以相对于第30个指示标志+/-6度的角度进行划界来紧密覆盖第29个到第31个指示标志。对该反射区域B的划界可以通过将该发射器(Tx)8和该接收器(Rx)7布置于相对于其间的中央线大约+/-30度处来实现，从而限定了如图3B所示的检测区域C。

当秒针2从第29个指示标志跳动到第30个指示标志时，它进入该反射区域B；当该秒针2从第31个指示标志跳动到第32个指示标志时，它从该反射区域B出来。由于安排了红外光由该发射器8发射并被该接收器7接收，可以检测该秒针是否在该反射区域B中和检测当它进入该反射区域B时的起始时间点和当它从该反射区域B出来时的结束时间点。可以使用以下公式来确定秒针(Sp)的位置：

公式：C＝布尔运算[(Te-Ts)/2](1)

如果C＝1,Sp＝30+C＝在第31个指示标志处的位置，(2)

如果C＝0,Sp＝30+C＝在第30个指示标志处的位置，(3)

其中，Ts＝该指针进入该反射区域的起始点；以及

Te＝该指针从该反射区域出来的结束点；

Sp＝该指针的位置。

需注意的是，秒针2需要两秒来通过该反射区域B，该反射区域B覆盖从第29个指示标志到第31个指示标志的区域，分针3这样做需要两分钟，而时针4这样做需要两小时。如果各指针2、3、4中的任何一个出现于该反射区域B，由该发射器8发射的光被该指针反射，然后由该接收器7接收。如果没有指针经过该反射区域B，不发生光反射。从该接收器7开始检测到光反射的起始点到该接收器7接收不到光反射的结束点的持续时间与所检测的指针通过该反射区域的持续时间相等。获取该持续时间能够计算所检测的指针的速度，相应地允许确定所检测的指针的位置。在该持续时间的中点，所检测的指针应位于第30个指示标志处。根据上述持续时间，MCU40可以确定所检测的指针的实际位置。

所有指针可能在该反射区域中的同一位置处重叠，例如，当检测秒针2时，分针3和秒针2可能在第30个指示标志处重叠。为了解决该重叠问题，仅使用一个位置传感器可以取各指针的不同速度来识别各指针。特别是，参照图3A可以根据以下来识别各指针：

情况(A)：如果指针速度[Te-Ts]>时针[Hs]的平均速度，则忽略重叠；

情况(B)：如果指针速度[Te-Ts]＝秒针[Ss]的平均速度<min(分针，时针)，则该指针被识别为秒针；

情况(C)：如果指针速度[Te-Ts]＝max[秒针]<分针[Ms]的平均速度<min(时针)，则该指针被识别为分针；

情况(D)：如果指针速度[Te-Ts]＝时针的平均速度，则该指针被识别为时针；

其中Ts＝该指针进入该反射区域的起始点；以及

Te＝该指针从该反射区域出来的结束点。

该指针的宽度Ht可以根据该反射区域B的覆盖范围和该光发射器8至该光接收器7的相对角度而改变。一般地，为了更好地检测，该指针的宽度Ht小于等于该反射区域B的宽度A的一半。

应当理解，该时钟1可以包括指示日期、闹钟定时、月相、星期等等的附加指针。这些附加指针的位置可以以相同的方式进行检测和确定，而MCU40可以如上述来实施类似的计时和时间校正操作。

如现有技术那样，本发明的该时钟1使用时间基准来进行时间校正。该时间基准可以是本领域中已知的任何类型，例如石英晶体、RCC信号或存储于MCU40中的预载时间。

当由MCU40接收、解码并识别光反射信号时，该MCU40可以根据上述持续时间来确定所检测的指针的实际位置。用所检测的指针的实际位置，MCU40然后可以确定所检测的指针的时间是否正确，即所检测的指针的时间是否与该时间基准同步。在时间不正确的情况下，MCU40起动与所检测的指针相关的驱动机件的各齿轮以将所检测的指针移动至正确的位置。

图4显示了根据本发明的一个实施例的MCU40的电路，而图5A显示了根据本发明的一个实施例的位置传感器的电路，两个电路形成了本发明的模拟石英时钟的基本电子电路。图5B、6A、6B和6C显示了可以加入该时钟以增强各种功能的各附加电路。

如图4所示，该MCU40由十速科技有限公司(TenxTechnologyInc.)的称为TM8725或TM8726的集成电路，或C-MAX公司、HKW-Elektronik有限公司的CME6005、UE6011等等来实现。该MCU40被设计成从与天线连接的各端RC_in、RC_pwr和RC40/60接收RCC信号。该MCU40经由该时钟的各J2端来控制驱动机件以进行计时和时间校正。该MCU40还可以传递信号给LCD或LED显示屏来以数字方式显示时间。连接该MCU40以从J1的各端接收英特网时间，J1的各端在出厂或销售前接收预设时间。

图5A显示了包括光发射器8和光接收器7的位置传感器的一个示例性的电子电路。红外LEDD6相当于该光发射器8，而光电晶体管Q7相当于该光接收器7。该图中的各端SENSOR_CTRL、SENSOR_PWR和SENSOR_IN与该MCU40的各端连接。

图5B显示了一个示例性的无线电控制时钟接收器电路，该无线电控制时钟接收器电路加入到本发明的该时钟中。图4、图5A和图5B的各电路形成了根据本发明的一个实施例构建的无线电控制时钟。该RCIC不是本发明的重点并且在本领域中是公知的，而因此不在此详述。

图6A是蜂鸣电路，该蜂鸣电路具有与MCU40的BUZ_OUT端连接的输入端。图6B是适用于该时钟的背光源电路，该背光源电路具有与MCU40的BACKLIGHT_OUT端连接的输入端。图6C是该时钟的低电压检测电路，用以检测电池是否处于低能量状态，该低电压检测电路具有与MCU40的BATTERY_LOW端连接的输入端。

根据本发明，1.5V或3V的直流电(DC)可以用作电源，并以两节“AA”或“AAA”型电池来供应，每节电池输出1.5VDC。

图7是显示该时钟的操作的流程图。图7的操作过程对应于包括图4、5和6A-6C的所有电路的时钟。

该时钟的操作从步骤701开始。在步骤702中，将该时钟通电或重置，然后在步骤703中，该时钟接收无线电控制时钟(RCC)信号，或手动设置时间，或读取存储于MCU40中的预载时间，将其用作时间基准以进行时间校正。如果在步骤703中，该时钟未能获取正确的时间，在步骤704中将该时钟设置为默认时间例如12点。

如果该时钟在步骤703中得到正确的时间并且该时钟包括LCD显示器，该操作进入到步骤705以使该LCD显示数字时间。然后该操作进入到步骤706以根据该LCD上显示的正确的时间来将指针移动到正确的位置。然后在步骤707中，开启光发射器8和接收器7来检测绕钟盘5旋转的各指针2、3、4的位置。

在步骤708中，该时钟将根据所检测的指针旋转一周的旋转速度来识别在反射区域中重叠的所检测的各指针。如果步骤708未能识别出该三个指针的任何一个，将在该LCD上显示信号“Err”来指示有识别指针的错误。如果在步骤708中确定了该三个指针的各自的实际位置，在步骤710中该MCU40将起动该时钟的驱动机件以基于不等比较来进行时间校正，例如使各指针的模拟时间与显示于该LCD上的时间同步。在时间校正过程后，在步骤711中将关闭光发射器8和接收器7，并且该MCU恢复正常的计时操作。

步骤714表示低电池/电压检测、闹钟、LED背光源、扫描等附加功能。步骤712将检测该时间是否改变，如果改变了，进入步骤706以恢复时间校正过程；如果没改变，进入步骤713以检查是否是时候定期(例如每日或每周)接收RCC信号。在步骤713中如果是时候接收RCC信号，进入步骤706；如果不是，回到步骤711。在步骤715中该时钟的操作结束。

图8是根据本发明的一个实施例校正该时钟的指针位置的流程图，参照图3A和3B可以更容易理解。从步骤801开始，接着在步骤802中存储正确的时间，该正确的时间相应于各指针的各目标位置。在步骤803中，秒针和分针以不同的速度快速地移动，然后启用红外光发射器8和接收器7。在步骤804中，检测经过反射区域B(参见图3A)的所检测的指针的起始时间点(Ts)和结束时间点(Te)。在步骤805中，计算Ts与Te之间的持续时间并将其与所检测的指针的正确的持续时间比较。

如果步骤805的比较结果是情况A，回到步骤803，而如果步骤805的比较结果是情况B、C和D,进入步骤806以报告所检测的指针的实际位置，然后计算并比较相应于该实际位置的实际时间与所存储时间之间的偏差，其中各情况A、B、C和D被指定为上面讨论的各情况，以确定是否有任何指针重叠。如果上述比较结果是不相等，该MCU将开启在本文上面所讨论的时间校正过程。

在步骤807中将该指针移动至正确的位置然后使之停下。在步骤808中，重复该时间校正过程直到将所有指针移动到各自正确的位置。如果在步骤808中不是所有指针的位置被校正，回到步骤803；否则进入步骤809以保持所有指针的正常旋转。步骤810将打开光发射器8和接收器7以定期(例如，每日或每周)检测并校正各指针的位置。在步骤810中如果打开光发射器8和接收器7，进入步骤809，否则进入步骤806。在步骤811中，校正指针位置的操作结束。

因此，本发明提供了模拟石英计时器，在该模拟石英计时器中包括采用光反射的时间校正过程。本发明的时间校正过程能够使用一个光学位置传感器以非常快的速度检测并校正该计时器的所有指针的位置。由于该位置传感器和MCU独立于驱动机件进行操作，并且可以被安装于该驱动机件外面，不需要对精确机械齿轮和相关昂贵组件的加工，本发明的计时器的加工成本远低于现有技术。

本文所描述的各实施例意欲作为示例的模拟计时器，对本领域的技术人员来说，应当理解，本发明不限于所述的各实施例。本领域的技术人员将不偏离本发明范围而借助于技术人员的公知常识来设想出许多其他可能的变更和修饰，然而，这类变更和修饰应落入本发明的范围。

Claims (22)

1.一种模拟石英计时器，包括：

外壳；

一个或多个指针，该一个或多个指针绕着放置于所述外壳中的钟盘连续地旋转；

驱动机件，该驱动机件包括与所述指针相关的齿轮和驱动电动机以进行计时；

位置传感器，该位置传感器包括光发射器和光接收器，该光发射器和该光接收器被放置以限定所述钟盘上的反射区域，所述反射区域覆盖连续的钟盘上的指示标志，包括所述指针进入所述反射区域的起始点、从所述反射区域出来的结束点、以及在所述反射区域的起始点与结束点之间的中点，在该反射区域中所述光发射器发射一束光至经过所述反射区域的任何一个指针，而所述光接收器接收从经过的指针反射的光；以及

处理器，该处理器与所述驱动机件和所述位置传感器连接，所述处理器被编程以相应于来自所述指针的光的反射来确定在所述反射区域中的经过的指针的位置，并响应于所确定的位置来驱动所述驱动机件将所述指针移动到正确的时间位置，其中根据以下方程式来确定所述经过的指针的位置：

公式：C＝布尔运算[(Te-Ts)/2]

如果C＝1,Sp＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置+C＝所述经过的指针在所述反射区域的结束点处的位置，

如果C＝0,Sp＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置+C＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置，

其中，Ts＝所述经过的指针进入所述反射区域的起始时间点；以及

Te＝所述经过的指针从所述反射区域出来的结束时间点；

Sp＝所述经过的指针的位置。

2.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，沿所述钟盘的径向或沿所述钟盘的顺时针或逆时针方向将所述光发射器和所述光接收器布置于3点、6点、9点或12点处。

3.根据权利要求2所述的模拟石英计时器，其特征在于，沿所述钟盘的径向将所述光发射器和所述光接收器布置于6点处以限定所述反射区域，所述反射区域以+/-6度的角度范围进行划界来紧密覆盖第29个到第31个指示标志。

4.根据权利要求3所述的模拟石英计时器，根据以下方程式来确定所述经过的指针的位置：

公式：C＝布尔运算[(Te-Ts)/2]

如果C＝1,Sp＝30+C＝在第31个指示标志处的位置，

如果C＝0,Sp＝30+C＝在第30个指示标志处的位置，

其中，Ts＝所述经过的指针进入所述反射区域的起始时间点；以及

Te＝所述经过的指针从所述反射区域出来的结束时间点；

Sp＝所述经过的指针的位置。

5.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，所述指针包括秒针、分针和时针。

6.根据权利要求5所述的模拟石英计时器，其特征在于，所述指针还包括指示日历、闹钟定时、月相、时间计数器、温度、气压、紫外线和/或湿度的指针。

7.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，当所有指针在所述反射区域的同一位置重叠时，所述处理器通过各指针旋转一周的速度来识别各指针。

8.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，所述光发射器是红外LED，而所述光接收器是红外光电晶体管。

9.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，将所述处理器和所述位置传感器安装于所述驱动机件的外面。

10.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，所述计时器包括石英晶体，该石英晶体用作时间基准以进行时间校正。

11.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，所述计时器包括与所述处理器连接的天线以经由网络接收预设全球时间或无线电控制信号，该预设全球时间或无线电控制信号用作时间基准以进行时间校正。

12.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，所述计时器还包括与所述处理器连接的一个或多个数字显示器以数字方式显示有关日历、闹钟定时、月相、时间计数器、温度、气压、紫外线和/或湿度的信息。

13.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，所述处理器是微处理器控制单元(MCU)。

14.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，所述处理器是选自TM8725、TM8726、CME6005或UE6011的集成电路。

15.根据权利要求1所述的模拟石英计时器，其特征在于，所述计时器还包括与所述处理器连接的一个或多个电路，该一个或多个电路是选自于如下的一个或多个电路：蜂鸣电路、背光源电路和低电压检测电路。

16.一种提供模拟石英计时器时间校正的方法，包括以下步骤：

提供位置传感器，该位置传感器包括光发射器和光接收器，该光发射器和该光接收器被放置以限定所述计时器的钟盘上的反射区域，所述反射区域覆盖连续的钟盘上的指示标志，包括指针进入所述反射区域的起始点、从所述反射区域出来的结束点、以及在所述反射区域的起始点与结束点之间的中点，在该反射区域中所述光发射器发射一束光至经过所述反射区域的一个或多个指针，而所述光接收器接收从经过的指针反射的光；

识别来自所述经过的指针的光的反射以确定在所述反射区域中的该指针的位置，其中根据以下方程式来确定所述经过的指针的位置：

公式：C＝布尔运算[(Te-Ts)/2]

如果C＝1,Sp＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置+C＝所述经过的指针在所述反射区域的结束点处的位置，

如果C＝0,Sp＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置+C＝所述经过的指针在所述反射区域的中点处的位置，

其中，Ts＝所述经过的指针进入所述反射区域的起始时间点；以及

Te＝所述经过的指针从所述反射区域出来的结束时间点；

Sp＝所述经过的指针的位置；

比较所述指针的所确定的位置与由时间基准提供的正确的时间位置；

基于比较后所述指针的所确定的位置与由时间基准提供的正确的时间位置不一致时，驱动所述计时器的驱动机件来将所述指针移动到正确的时间位置。

17.根据权利要求16所述的提供模拟石英计时器时间校正的方法，其特征在于，确定所述经过的指针的位置包括检测从起始点到结束点的光的反射，在该起始点所述指针进入所述反射区域，在该结束点所述指针从所述反射区域出来。

18.根据权利要求17所述的提供模拟石英计时器时间校正的方法，其特征在于，将所述光发射器和所述光接收器布置于6点处以限定所述反射区域，所述反射区域以+/-6度的角度范围进行划界来紧密覆盖第29个到第31个指示标志，而所述指针的位置根据以下方程式来确定：

公式：C＝布尔运算[(Te-Ts)/2]

如果C＝1,Sp＝30+C＝在第31个指示标志处的位置，

如果C＝0,Sp＝30+C＝在第30个指示标志处的位置，

其中，Ts＝所述经过的指针进入所述反射区域的起始时间点；以及

Te＝所述经过的指针从所述反射区域出来的结束时间点；

Sp＝所述经过的指针的位置。

19.根据权利要求16所述的提供模拟石英计时器时间校正的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

当所有指针在所述反射区域的同一位置重叠时，通过各指针旋转一周的速度来识别各指针。

20.根据权利要求19所述的提供模拟石英计时器时间校正的方法，其特征在于，识别步骤包括确定起始时间点与结束时间点之间的持续时间，在该起始点所述指针进入所述反射区域，在该结束点所述指针从所述反射区域出来，以根据以下来识别所述指针：

情况(A)：如果指针速度[Te-Ts]>时针[Hs]的平均速度，则忽略重叠；

情况(B)：如果指针速度[Te-Ts]＝秒针[Ss]的平均速度<min(分针，时针)，则该指针被识别为秒针；

情况(C)：如果指针速度[Te-Ts]＝max[秒针]<分针[Ms]的平均速度<min(时针)，则指针被识别为分针；

情况(D)：如果指针速度[Te-Ts]＝时针的平均速度，则该指针被识别为时针；

其中Ts＝该经过的指针进入该反射区域的起始时间点；以及

Te＝该经过的指针从该反射区域出来的结束时间点。

21.根据权利要求16所述的提供模拟石英计时器时间校正的方法，其特征在于，所述光发射器是红外LED，而所述光接收器是红外光电晶体管。

22.根据权利要求16所述的提供模拟石英计时器时间校正的方法，其特征在于，所述时间基准包括石英晶体、无线电控制信号或存储于所述计时器中的预载时间。