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时空钟

阅读：158发布：2020-05-11

IPRDB可以提供时空钟专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种由地球仪,时钟组成的时空钟,由于采用了球体驱动系统和晨昏圈驱动系统,可以使地球仪按照地球转动的原理即1周/24小时和晨昏圈以47°/半年的速度相对运动,可以将时钟,地球仪,日照情况有机地结合起来,直观地可以看出地球任何地方的时间,光照情况,是家庭、办公室、旅游、教学、宾馆、机场、车站非常适用的集实用性、装饰性、知识性于一体的工具。，下面是时空钟专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种由时钟、地球仪组成的可以显示地球日照及时间变化的时空钟，其特征在于时针(8)固定于地球仪支架(4)上端轴上，并弯曲与球体(1)表面平行，且时针(8)处于正午太阳位置最高点位置(即正午12点位置)，时间刻环(7)镶嵌在球体表面轨道上且对表时可相对球体转动，时间刻度环(7)表面有时间刻度，可以驱动球体以相同于地球自转即15°/小时的角速度自西向东转动地球仪驱动系统装在地球仪支架(4)底座内，晨昏圈(2)及其指针(6)连接在同一轴上且二者所处平面相互平行，可以驱动晨昏圈(2)及其指针(6)在47°夹角范围内以47°/半年的速度往复运动的晨昏圈驱动系统，装在地球仪支架(4)的侧面。

2.根据权利要求1所述的时空钟，其特征在于球体驱动系统是由CMOS石英晶体振荡器，CMOS二分频器，现行钟表机芯组成，其中CMOS晶体振荡器是由频率为32768Hz(与现行钟表相同)的石英晶体CMOS倒相器(由PMOS和NMOS串联组成)偏置电阻Rf振荡器C0，微调电容C6等组成，其电路如图5所示，此外，将现行钟表机芯中的定子取出，改变定子的偏心方向如图6，使转子反方向转动。

3.根据权利要求1所述的时空钟，其特征在于晨昏圈驱动系统是由CMOS石英晶体振荡器，CMOS分频器，现行钟表机芯组成，其中CMOS石英晶体振荡电路构成与权利要求2中球体驱动系统CMOS石英晶体振荡电路基本相同，只是石英晶体的谐振频率为48007，86Hz，CMOS分频电路是由通用芯片CC4040组成的12级二分频器，另将现有定子分成相对独立且可在一定小范围内相对移动的两部分并增加一开关，如图8所示，通过开关左右位置的上下运动即可改变定子的偏心方向，实现转子的正反转动。

4.根据权利要求1所述的时空钟，其特征在于晨昏圈(2)没有直接和其左右两轴(3)相连接而是连接在与其左、右两轴(3)相连的长度为ab＝a’b’＝0.014537为50’弧度角，R为晨昏圈半径)的弧线结构上，另晨昏圈正上方有一垂直于晨昏圈且其弧长为0.4099R(0.4099为23.5°的弧度角，R为晨昏圈半径)的能使地球仪上端轴通过的条形空隙如图2和图1。

说明书全文

时空钟

本实用新型涉及一种由时钟与地球仪组成的时空钟，属于教学仪器领域。

多数现行的时钟无论外观，形式如何变化，总摆脱不了时针、分针、秒针组成，时针每12小时走一圈的传统模式。它只能单一地反映时间变化。现行地球仪也是能将世界各国的分布、海洋、经度、纬度的分布模拟于地球仪上面，但都体现不了一天之间地球上任何区域位置的昼夜变化及光照情况的变化。

本实用新型时空钟的目的在于克服上述不能直观，有机地反映一年当中的日照变化规律及一天当中的昼夜变化规律的缺点，采用将时钟与地球仪有机结合起来，清楚地反映出时间与地球上任何位置变化规律的关系，达到时间和空间的统一。

根据地球自转原理，将时针固定在地球仪的一个位置，以地球仪球休模拟地球自转，即24小时走一圈，相对时针转动的方式来计时，同时根据地球分转的原理，利用晨昏圈模拟地球一年当中光照面的规律变化，直观生动地揭示出来一年当中地球与太阳的相对位置、极昼、极夜、夏天为何昼长夜短，冬天为何夜长昼短，以及地球上那些地区一年当中日照时间长，那些地方日照时间短等等自然现象。同时了直观反映出地球任何区域位置一天当中任何时刻处在昼夜变化的何种位置，从而使原来呆板的地球仪变成与地球同步运行的模拟地球。这样在反映时间变化的同时，也揭示了空间变化的规律，做到了时间与空间的有机统一。另外，本实用新型时空钟地球仪上注有从“中时区”到东西十二区”共24个时区，参照后面的对时方法，可以直接明显示出世界上任何城市及其所在国家，地区或世界上任何区域位置的当地时间，与此同时这些国家地区或区域位置处于一天当中昼夜变化的何种位置也一目了然，这些都有利用现代生活中人们安排各种工作，生活等活动。

本实用新型时空钟是这样实现的，本时空钟由地球仪，球体区动系统，晨昏圈，晨昏圈驱动系统及时钟组成。时针固定于地球仪支架上端，并弯曲与球体表面平行，时间刻度环镶嵌在地球体表面轨道上且对表时可相对球体转动，用来对时，球体驱体系统装在地球仪支架底座内驱动球体以相同于地球自转，即15°小时的角度自西向东转动，晨昏圈及其指针连接在同一轴上且二者所处平面平行，晨昏圈驱动系统装在地球仪支架的侧面，驱动晨昏圈，及其指针在47°夹角范围内，以47°半年的速度往复运动，以示冬至＝夏至，受光面与背光面在一年当中的规律变化。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：图1为时空钟结构示意图；(1)球体 (2)晨昏圈 (3)晨昏圈轴 (4)支架 (5)晨昏圈刻度盘(6)晨昏指针 (7)时间刻度环(8)时针图2晨昏圈及其指针示意图；图3晨昏圈刻度及指针示意图；图4时空钟球体驱动系统框图；图5CMOS石英晶体振荡器电路图；图6时空钟与现行时钟定子的比较示意图；图7时空钟晨昏圈驱动系统框图；图8晨昏圈定子示意图。

(9)开关该时空钟是地球仪球体1(上面注有从“中时区”到“东西十二区”共24个时区)。时针8、时间刻度环7、晨昏圈2、地球仪支架4、球体驱动系统(装在支架底座内)，晨昏圈驱动系统(装在支架侧面)，晨昏圈指针6、晨昏圈47°刻度盘5，电源等组成，时针8固定于地球仪支架4上端，并弯曲成与球体表面平行(见图1)且时针8处于球体1正午太阳位置最高点位置(即正午12点位置)，并设定时针8处于受光面，其背面为背光面，时间刻度环7镶嵌在地球仪球体1表面轨道上，且对表时可相对球体1转动，用来对时，刻度环7上有1、2、3……12、13、14……24点共24小时的时间刻度(见图1)。球体驱动系统驱动球体1以相同于地球自转即15°/小时的角速度自西向东转动，晨昏圈2及其指针6连接在同一轴3上，且二者所处平面相互平行，晨昏圈驱动系统驱动晨昏圈2及其指针6在47°夹角范围内以47°/半年的速度往复运动(见图3)以示从冬至＝夏至，受光面与背光面在一年当中的规律变化。

球体驱动系统包括驱动电路和机械部分，由于驱动球体1及时间刻度环7以1圈/24小时的速度逆时针方向转动，因此若要用现行钟表机芯作为该时空钟的钟表驱动系统，需要将转速，由1圈/12小时变为1圈/24小时，并将转动方向由现行钟表顺时针变为逆时针，球体驱动系统框图如图4所示，图中CMOS石英晶体振荡器电路如图5所示，它是由频率为32768Hz(与现行钟表相同)的石英晶体CMOS倒相器(由PMOS和NMOS串联组成)偏置电阻Rf振荡器CD，微调电容CG等组成。CMOS二分频器是将CMOSJK触发器接成计数状态而得到，它能将32768Hz的信号分频为16384Hz的信号，因此将该信号送到由16级2分频电路，译码电路及驱动电路组成的现行的钟表机芯，最后得到的驱动步进马达的正负的交替的双向时钟脉冲信号的频率正好是现行时钟频率的一半，这样使得该时钟的转动速度为1圈/24小时。至于由顺时针改变为逆时针的问题，是要将现行钟表机芯的定子取出，改变定子的偏心方向，如图6所示，即可使得转子反方向转动。

晨昏圈驱动系统也是由驱动电路和机械部分构成。驱动晨昏圈2及其指针6在47°/半年的速度往返运动。因此若要用现行钟表机芯作为该晨昏圈驱动需将转动速度由1圈/12小时(即720°/24小时＝720°/天)变为47°/半年(即47°/182.5天)且使得该系统既能按顺时针转动，又能按逆时针转动。该晨昏圈驱动系统框图如图7所示，图中CMOS石英晶体振荡电路的构成与图5基本相同，只是石英晶体的谐振频率为发8007.86Hz，COMS分频电路是通用芯片CC4040组成12级二分频器，

Hz将该信号再送入由16级二分频电路，译码电路和驱动电路组成的现行钟表机芯，则驱动步进马达的正负交替双向时钟脉冲信号正好能使得转动速度由720°/1天变为47°/182.5天，这是因为

至于实现晨昏圈在47°夹角范围内往复运动，只需将现在分成相对独立且可在一定小范围内相对移动的两部分并增加一开关，如图8所示，通过开关9在左右位置上下运动即可改变定子的偏心方向，实现转子的正反转动。

另外，由于自然情况下，太阳视半径和大气折光作用等的影响，使日出和日没的真太阳的天顶距发生50’的差值，这样使得晨昏圈将地球所分成的昼半球和夜半球都不是真正的半球，50’差值使得昼半球向四周扩大了50’，也使得夜半球从四缩小50’，从而任何时间和地点的昼长被延长，夜长被缩短，使得赤道上昼夜等长的情况从来不曾有过，其它纬度昼夜等长情况，并不出现在春分和秋分，而是出现在春分和秋分以后三四天，南北极点，极昼延长，极夜缩短，南北极点，极昼增加了5日，极夜缩短了5日。因此将晨昏圈设计为如图2所示结构即晨昏圈并不直接连接在其左右两轴上，而是连接在长度为ab＝a’b’＝0.01453为50’弧度角、R为晨昏圈半径)的弧线结构上，弧线结构与左右两轴相连，另外晨昏圈正上方有一垂直于晨昏圈且其弧长为0.4099R(0.4099为23.5弧度角，R为晨昏圈半径)的能使地球仪上端轴通过的条形空隙如图2和图1。这样就可将太阳视半径和大气折光作用等产生的50’差值考虑进去。

对时方法：首先通过晨昏圈机芯调节旋钮，调节晨昏圈，使其处于当月适当位置(由晨昏圈刻度盘读出)。由于时针处于正午太阳位置最高点位置(即正午12点位置)因此，只要将时间刻度环7上“12刻度”对准地球仪上北京所处时区(东八区)的中央经线，即该时区的“标准经线”(即东经120°)再通过球体机芯调节旋钮，转动球体(此时时间刻度环相对球体不动)对时，则“时空钟”地球与自然地球运行状态相同，且时针8所指任一时刻的时间为北京时间。之后，若将时间刻度环上“12刻度”调整至地球上任一位置(如某国家首都或地区等)所处时区的“标准经线”，则时针8在任意时刻所指的时间刻度环7上的时间为该位置(某国家首都或地区)的当地时间。

标题	发布/更新时间	阅读量
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