雷射星象儀的製作方法

2023-05-09 19:33:41 2

專利名稱：雷射星象儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種教學儀器，具體是一種雷射星象儀。
背景技術：
目前利用通透光技術、微電子程序播放技術反映星空的儀器種類較多，包括球幕 電影，專業星象廳等。它們的共同特點是避光全黑條件播放。全黑條件這種特殊環境一般 的教育教學場所都無法達到，並且專業球幕佔地寬大、造價昂貴，普通中小學無法實現。因 此，多年來關於星空知識的教學一直困擾著絕大多數中小學校。當前，關於星空知識的、不 限採光條件的、造價低廉而有效地教學儀器在國際國內都還是空白。

發明內容
本發明目的是提供一種使用時不限採光條件，操作方便，並且造價低廉的雷射星 象儀。本發明的技術方案是一種雷射星象儀，包括穹頂和設於穹頂內的星座投射裝置， 所述星座透射裝置包括星座投射球、遮光半球、高度調節支架和電控部件，所述星座投射球 半陷入遮光半球內，遮光半球則固定在高度調節支架上；所述星座投射球的表面設有若干 用於向穹頂投射產生星體的雷射二極體，各雷射二極體向穹頂不同位置投射的星體按天體 實際排布成星座；所述星座投射球中心設置芯軸，而星座投射球內安裝有用於驅動其繞芯 軸旋轉的電力傳動機構，同時所述遮光半球內安裝有用於驅動星座投射球繞其水平中心軸 線旋轉的緯度調節機構；所述電控部件包括與所述電力傳動機構及各雷射二極體電連接的 控制主板及與控制主板上的遙控器信號接收模塊通訊連接的遙控器。進一步的，本發明中所述電力傳動機構包括電機、主動齒輪、內齒輪、傳動齒輪，所 述芯軸上固定有電機承載板，所述電機固定在電機承載板上，所述主動齒輪固定在電機輸 出軸上，所述內齒輪固定在星座投射球上，並與芯軸同心，所述主動齒輪經傳動齒輪與內齒 輪嚙合；而所述緯度調節機構包括兩個緯度調節連接片和緯度調節柄；所述遮光半球上設 有相對的兩個外連接孔，這兩個外連接孔的連線與星座投射球的水平中心軸線重合；而所 述緯度調節連接片的一端設有內連接孔，所述外連接孔和內連接孔通過螺釘活動連接，而 所述緯度調節連接片的另一端與緯度調節柄相連，並且所述緯度調節柄的上端與伸出星座 投射球的芯軸固定或連成一體，而緯度調節柄的下端則穿過遮光半球上設有的緯度調節滑更進一步的，本發明中所述星座投射球包括相固定的北天星座投射半球和南天星 座投射半球，其中所述北天星座投射半球表面的北天極中心設有作為北極星投射光源的激 光二極體，所述北天星座投射半球的內表面上固定有第一承載板，所述內齒輪固定在該第 一承載板上，而南天星座投射半球的內表面上固定有第二承載板，所述第二承載板上固定 有控制主板，所述芯軸依次穿過第一、第二承載板，並且芯軸上端頂在北天星座投射半球的 北天極中心，而下端伸出南天星座投射半球而與緯度調節柄固定或連成一體。
再進一步的，本發明中所述第二承載板上還固定有與控制主板電連接的雷射二極 管電源和遙控器電源，並且所述緯度調節柄上設有旋轉電源接頭，所述雷射二極體電源和 遙控器電源均與旋轉電源接頭電連接。更進一步的，本發明中所述緯度調節柄上設有緯度調節紐。進一步的，本發明中的穹頂底部也固定有若干高度調節支架上。更進一步的，本發明中所述高度調節支架包括立柱、升降杆、追緊螺釘和底座，所 述立柱固定在底座上，所述升降杆上端固定在遮光半球底部，而下端可伸縮的設於立柱內， 所述追緊螺釘橫向穿接在立柱側面。進一步的，本發明中所述雷射二極體為點光源雷射二極體，所述控制主板通過不 同功率的點光源雷射二極體或恆流源控制投射光的明暗，通過光點定位來表示星座圖像， 通過光點大小來表示星體等級。更進一步的，本發明利用雷射點光源和光柵技術相結合呈現連線星座圖像、星座 神話圖像，聲光與動感共同反應星空效果。進一步的，本發明中所述穹頂為傘骨架式摺疊穹頂，具體由摺疊型傘式骨架和固 定在摺疊型傘式骨架上的穹頂面構成，其易於摺疊，存放時不佔空間。所述穹頂面由常規織 布製成，或者也可由塑料布製成。本發明在具體使用時採用普通220V單相交流電源，電流通過電線從旋轉電源接 頭接入星座投射球內，分別接通雷射二極體和遙控器電源。雷射二極體電源輸出7.5V、13A 的直流電源。每個雷射二極體的功率是3 5V、40mA，每兩個雷射二極體串聯，然後再並聯。 所述雷射二極體電源的正極電路按星座中主要星星組成小組電路，根據需要，特別重要的 星座，如小熊星座、大熊星座、仙后星座、獵戶星座等二十多個需要單個演示的星座正電路 分別接入控制主板的分組接線孔，控制主板上的分組正極電路匯成一根線路接入雷射二極 管電源上的正極接線孔，而控制主板上的分組負極電路統一歸併在一條線路並接通在雷射 二極體電源負極上。各個星座根據需要由遙控器控制演示。動力傳動機構內的電機功耗是 12V、0. 8A，控制主板的功耗也是12V、0. 8A，電機和控制主板都接入遙控器電源內，所述遙控 器電源的輸出功率是12V、2A。本發明主要運用於中小學關於星空知識的教學，社會教育場所的天文科普教育， 是一件關於天文科普教育的通用教學儀器，其用於模擬演示天空中星座周日視運動關係、 不同季節人們所見不同星空、不同緯度人們所見不同星空及其道理。本發明的使用典型實 例如下現行的《小學課程標準》和正在修訂的《小學課程標準》在關於宇宙、天文知識發 明都明確提出，要求小學生觀察星空、了解群星繞北極星轉動與地球自轉的關係，只要將激 光星象儀打開，讓星座投射球沿順時針方向緩慢轉動，我們就會在天幕上看到整個星空都 在以北極星為中心點自東向西緩慢轉動，就演示出群星繞北極星轉動的效果，結合地球儀 轉動和適當的講解，「北極星不動的秘密」自然被揭開。如果將儀器安裝與當地地面方位對準，再結合當地當時的季節和時刻，可以比較 真實呈現當地當晚天空的星座圖像，有利於儀器使用者將儀器天穹呈現的星座圖像與實際 天空星座圖像對比觀察和研究，可以很快認識常見星座，很快看懂星空的運動規律。利用本 儀器指導中小學生觀察星空，可以收到神奇的效果。
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本發明的優點是1.本發明利用雷射二極體作為星體投射的光源，圖像清晰，在任何通光條件下的 室內均可清晰的在穹頂上投射，不限採光條件。2.本發明中的雷射二極體由於裝設在一個可以旋轉的球面上，可向球面外空間的 穹頂按星星組成的星座不同位置投射，從而全方位的投射形成星座圖像。同時所述星座投 射球可繞其南北天極方向的芯軸緩慢轉動，動態反映星空「鬥轉星移」的現象，並且由於特 殊的機械設計，星座投射球還可以進行「緯度」調節，用在不同緯度地區進行實地認識星空 的指導，顯示出地球上不同緯度地區的人們常年所能見到特定的星空範圍。由此可見本發 明演示操作起來極為方便，可以有效的向學生介紹星空的周年視運動、周日視運動關係。3.本發明中的穹頂可摺疊，而星座投射裝置可現場拆卸和組裝，不需專用進行場 所，很適合天文教學內容具有周期性的中小學使用，並且本發明結構簡單、造價低廉，易於 在普通中小學普及使用。


下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述圖1為本發明的使用狀態結構示意圖；圖2為本發明中的星座投射裝置整體結構示意圖；圖3為本發明中的北天星座投射半球結構示意圖；圖4為圖3仰視圖；圖5為本發明中的南天星座投射半球結構示意圖(包含芯軸、動力傳動機構和電 控部件)；圖6為圖5的俯視圖；圖7為本發明中的動力傳動機構的齒輪傳動結構示意圖；圖8為本發明中的遮光半球結構示意圖(包含高度調節支架和緯度調節機構)；圖9為圖8的俯視圖。其中1、穹頂；2、星座投射球；2a、北天星座投射半球；2b、南天星座投射半球；3、 遮光半球；4、高度調節支架；4a、立柱；4b、升降杆；4c、追緊螺釘；4d、底座；5、雷射二極體； 6、芯軸；7、控制主板；8、遙控器；9、電機；10、主動齒輪；11、內齒輪；12、傳動齒輪；13、電機 承載板；14、緯度調節連接片；15、緯度調節柄；16、外連接孔；17、內連接孔；18、緯度調節滑 口 ；19、第一承載板；20、第二承載板；21、雷射二極體電源；22、遙控器電源；23、旋轉電源接 頭；A、星座；N、北極星。
具體實施例方式實施例首先結合圖1、圖2所示，本實施例提供的這種雷射星象儀，包括穹頂1和 設於穹頂1內的星座投射裝置，所述星座透射裝置包括星座投射球2、遮光半球3、高度調節 支架4和電控部件，所述星座投射球2半陷入遮光半球3內，遮光半球4則固定在高度調節 支架4上；所述星座投射球2的表面設有若干用於向穹頂1投射產生星體的雷射二極體5， 各雷射二極體5向穹頂1不同位置投射的星體按天體實際排布成星座A ；本實施例中的激 光二極體5均為點光源雷射二極體。所述星座投射球2中心設置芯軸6，而星座投射球2內安裝有用於驅動其繞芯軸6旋轉的電力傳動機構，同時所述遮光半球3內安裝有用於驅動 星座投射球2繞其水平中心軸線旋轉的緯度調節機構。進一步結合圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7所示，本實施例所述的星座投射球由 北天星座投射半球2a和南天星座投射半球2b邊緣通過螺釘固定而成，其中北天星座投射 半球2a表面的北天極中心設有作為北極星投射光源的雷射二極體(圖中未具體標出)，可 在穹頂1上對應投射產生北極星N。所述北天星座投射半球2a的內表面上固定有第一承 載板19，而南天星座投射半球2b的內表面上固定有第二承載板20，所述芯軸6依次穿過第 一、第二承載板19、20，並且芯軸6上端頂在北天星座投射半球2a的北天極中心，而下端伸 出南天星座投射半球2b。本實施例中所述電力傳動機構由電機9、主動齒輪10、內齒輪11、 傳動齒輪12和電機承載板13組成，所述電機承載板13固定在芯軸6上，所述電機9固定 在電機承載板13上，所述主動齒輪10固定在電機9輸出軸上，所述內齒輪11固定在第一 承載板19上，並與芯軸6同心，所述主動齒輪10經傳動齒輪12與內齒輪11嚙合。再結合圖2、圖5、圖6、圖8和圖9所示，本實施例中所述緯度調節機構包括兩個緯 度調節連接片14和緯度調節柄15 ；所述遮光半球3上設有相對的兩個外連接孔16，這兩個 外連接孔16的連線與星座投射球2的水平中心軸線重合；而所述緯度調節連接片14的一 端設有內連接孔17，所述外連接孔16和內連接孔17通過螺釘活動連接，而所述緯度調節 連接片14的另一端與緯度調節柄15相連，並且所述緯度調節柄15的上端與伸出星座投射 球2的芯軸6連成一體，而緯度調節柄15的下端則穿過遮光半球3上設有的緯度調節滑口 18。再結合圖1、圖2、圖5和圖6所示，本實施例中的所述電控部件包括控制主板7、 遙控器8、雷射二極體電源21和遙控器電源22 ；所述控制主板7、雷射二極體電源21和遙 控器電源22均固定在南天星座投射半球2b內的第二承載板20上。其中控制主板7與電 機9及各雷射二極體5電連接，所述遙控器8與控制主板7上的遙控器信號接收模塊通訊 連接。所述緯度調節柄15上設有旋轉電源接頭23，所述雷射二極體電源21和遙控器電源 22均與旋轉電源接頭23電連接，同時所述雷射二極體電源21和遙控器電源22也與控制 主板7電連接。本實施例在具體使用時採用普通220V單相交流電源，電流通過電線從旋轉 電源接頭23接入星座投射球2內，分別接通雷射二極體電源21和遙控器電源22。雷射二 極管電源21輸出7. 5VU3A的直流電源。每個雷射二極體5的功率是3 5V、40mA，每兩 個雷射二極體5串聯，然後再並聯。所述雷射二極體電源21的正極電路按星座中主要星星 組成小組電路，根據需要，特別重要的星座，如小熊星座、大熊星座、仙后星座、獵戶星座等 二十多個需要單個演示的星座正電路分別接入控制主板7的分組接線孔，控制主板7上的 分組正極電路匯成一根線路接入雷射二極體電源21上的正極接線孔，而控制主板7上的分 組負極電路統一歸併在一條線路並接通在雷射二極體電源21負極上。各個星座根據需要 由遙控器8控制演示。動力傳動機構內的電機9功耗是12V、0. 8A，控制主板7的功耗也是 12V、0. 8A，電機9和控制主板7都接入遙控器電源22內，所述遙控器電源22的輸出功率是 12V、2A。本實施例中所述穹頂1為傘骨架式摺疊穹頂，具體由摺疊型傘式骨架(圖中不可 見)和固定在摺疊型傘式骨架上的穹頂面構成，其易於摺疊，存放時不佔空間。所述穹頂面 由常規織布製成。並且本實施例中的穹頂1底部也固定有若干高度調節支架4，所述高度調
7節支架4同常規技術一樣由立柱4a、升降杆4b、追緊螺釘4c和底座4d，所述立柱4a固定在 底座4d上，所述升降杆4b上端固定在遮光半球3底部，而下端可伸縮的設於立柱4a內，所 述追緊螺釘4c橫向穿接在立柱4a側面。本實施例的優點如下1)利用雷射二極體5作為星體投射的光源，圖像清晰，在任何通光條件下的室內 均可清晰的在穹頂上投射，不限採光條件。並且本實施例中所述雷射二極體5優選的是點 光源雷射二極體，所述控制主板7通過恆流源控制投射光的明暗，通過光點定位來表示星 座圖像，通過光點大小來表示星體等級，利用雷射點光源和光柵技術相結合呈現連線星座 圖像、星座神話圖像。2)雷射二極體5由於裝設在一個可以旋轉的球面上，可向球面外空間的穹頂1按 星星組成的星座不同位置投射，從而全方位的投射形成星座圖像。同時所述星座投射球2 可繞其南北天極方向的芯軸緩慢轉動，動態反映星空「鬥轉星移」的現象，並且由於特殊的 機械設計，星座投射球2還可以進行「緯度」調節，用在不同緯度地區進行實地認識星空的 指導，顯示出地球上不同緯度地區的人們常年所能見到特定的星空範圍。由此可見本發明 演示操作起來極為方便，可以有效的向學生介紹星空的周年視運動、周日視運動關係。3)穹頂1可摺疊，而星座投射裝置可現場拆卸和組裝，不需專用進行場所，很適合 天文教學內容具有周期性的中小學使用，並且本發明結構簡單、造價低廉，易於在普通中小 學普及使用。當然以上實施例僅是本發明的具體應用範例，對本發明的保護範圍不構成任何限 制。除上述實施例外，本發明還可以有其它實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的 技術方案，均落在本發明所要求保護的範圍之內。
權利要求
一種雷射星象儀，其特徵在於包括穹頂(1)和設於穹頂(1)內的星座投射裝置，所述星座透射裝置包括星座投射球(2)、遮光半球(3)、高度調節支架(4)和電控部件，所述星座投射球(2)半陷入遮光半球(3)內，遮光半球(4)則固定在高度調節支架(4)上；所述星座投射球(2)的表面設有若干用於向穹頂(1)投射產生星體的雷射二極體(5)，各雷射二極體(5)向穹頂(1)不同位置投射的星體按天體實際排布成星座(A)；所述星座投射球(2)中心設置芯軸(6)，而星座投射球(2)內安裝有用於驅動其繞芯軸(6)旋轉的電力傳動機構，同時所述遮光半球(3)內安裝有用於驅動星座投射球(2)繞其水平中心軸線旋轉的緯度調節機構；所述電控部件包括與所述電力傳動機構及各雷射二極體(5)電連接的控制主板(7)及與控制主板(7)上的遙控器信號接收模塊通訊連接的遙控器(8)。
2.根據權利要求1所述的雷射星象儀，其特徵在於所述電力傳動機構包括電機(9)、 主動齒輪(10)、內齒輪(11)、傳動齒輪(12)，所述芯軸(6)上固定有電機承載板(13)，所述 電機(9)固定在電機承載板(13)上，所述主動齒輪(10)固定在電機(9)輸出軸上，所述內 齒輪(11)固定在星座投射球(2)上，並與芯軸(6)同心，所述主動齒輪(10)經傳動齒輪 (12)與內齒輪(11)嚙合；而所述緯度調節機構包括兩個緯度調節連接片(14)和緯度調節 柄(15)；所述遮光半球(3)上設有相對的兩個外連接孔(16)，這兩個外連接孔(16)的連線 與星座投射球(2)的水平中心軸線重合；而所述緯度調節連接片(14)的一端設有內連接孔 (17)，所述外連接孔(16)和內連接孔(17)通過螺釘活動連接，而所述緯度調節連接片(14) 的另一端與緯度調節柄(15)相連，並且所述緯度調節柄(15)的上端與伸出星座投射球(2) 的芯軸(6)固定或連成一體，而緯度調節柄(15)的下端則穿過遮光半球(3)上設有的緯度 調節滑口(18)。
3.根據權利要求2所述的雷射星象儀，其特徵在於所述星座投射球包括相固定的北天 星座投射半球(2a)和南天星座投射半球(2b)，其中所述北天星座投射半球(2a)表面的北 天極中心設有作為北極星投射光源的雷射二極體，所述北天星座投射半球(2a)的內表面 上固定有第一承載板(19)，所述內齒輪(12)固定在該第一承載板(19)上，而南天星座投 射半球(2b)的內表面上固定有第二承載板(20)，所述第二承載板(20)上固定有控制主板 (7)，所述芯軸(6)依次穿過第一、第二承載板(19、20)，並且芯軸(6)上端頂在北天星座投 射半球(2a)的北天極中心，而下端伸出南天星座投射半球(2b)而與緯度調節柄(15)固定 或連成一體。
4.根據權利要求3所述的雷射星象儀，其特徵在於所述第二承載板(20)上還固定有 與控制主板(7)電連接的雷射二極體電源(21)和遙控器電源(22)，並且所述緯度調節柄 (15)上設有旋轉電源接頭(23)，所述雷射二極體電源(21)和遙控器電源(22)均與旋轉電 源接頭(23)電連接。
5.根據權利要求1所述的雷射星象儀，其特徵在於穹頂(1)底部也固定有若干高度調 節支架⑷上。
6.根據權利要求1或5所述的雷射星象儀，其特徵在於所述高度調節支架(4)包括立 柱(4a)、升降杆(4b)、追緊螺釘(4c)和底座(4d)，所述立柱(4a)固定在底座(4d)上，所述 升降杆(4b)上端固定在遮光半球(3)底部，而下端可伸縮的設於立柱(4a)內，所述追緊螺 釘(4c)橫向穿接在立柱(4a)側面。
7.根據權利要求1所述的雷射星象儀，其特徵在於所述雷射二極體(5)為點光源雷射二極體，所述控制主板(7)通過不同功率的點光源雷射二極體或恆流源控制投射光的明 暗，通過光點定位來表示星座圖像，通過光點大小來表示星體等級。
8.根據權利要求7所述的雷射星象儀，其特徵在於利用雷射點光源和光柵技術相結合 呈現連線星座圖像、星座神話圖像，聲光與動感共同反應星空效果。
9.根據權利要求1或5所述的雷射星象儀，其特徵在於所述穹頂(1)為傘骨架式摺疊 穹頂。
全文摘要
本發明公開了一種雷射星象儀，它以雷射二極體作為基本光源投射產生星空圖像，由於使用特殊點光源顯示星星，可以在任何採光條件的室內進行星空效果演示。因為穹頂的小型化，摺疊型，可以在普通空間的教室、實驗室等場所實施演示。星座投射裝置特殊的機械設計，用電機驅動星座投射球模擬星空的旋轉，且投射星圖可按緯度調節，動態演示天空中的「鬥轉星移」，滿足不同緯度地區人們研究星空視運動變化與地球自身運轉的關係，能極大的滿足觀察者的科學探究欲望。本發明由於光源的特殊化，及對演示環境無避光要求，小型化，穹頂的摺疊設計，造價的低廉，極易在普通中小學真正普及天文科普教育。
文檔編號G09B27/04GK101853602SQ20101018127
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月25日 優先權日2010年5月25日
發明者崔海玉, 曾樂元 申請人:蘇州育龍科教設備有限公司;曾樂元