专利名称：地球仿真计时法及地球同步电子钟的制作方法
地球仿真计时法及地球同步电子钟(简称地球钟)是应用现代电子技术仿照地球的形态，按地球运转方向每24小时自转一周，并且可同时同步显示地球上任意5个地点的时间。该项发明属电子技术领域。
人类自古以来应用了许多方法来进行计时，由于准确性，实用性较差许多方法都被放弃，目前使用的有两类；分别为指针式计时法和阿拉伯数字式计时法。此两种计时法虽然计时精度比较满意，但在实际使用中仍有局限性，如体积尺寸不能随意做大或小，数字显时与数学统计有时会混淆(如数学比例式表示等)。本人经过努力于2001年设计发明了点阵计时法及点阵电子钟(专利申请号01108158.9)，在此基础上继续努力于2002年发明了地球仿真计时法及地球同步电子钟，为人类的计时方式再增加一种新的方法为造福人类作贡献。
地球仿真计时法是用塑料或金属板材制成的尺寸不同的球体，在其表面彩色印制有标准地图或彩印有山水人物，风景动物等图案，并加印有反映地球不同区域的“经纬线”，在赤道线上加印有0∽24小时及分刻度，按经纬线坐标标有世界主要城市的坐标点并标注有城市名称(分中、英文等)。球体按地球运转方向自西向东每24小时运转一周与地球同步。南北极间设有三根可调节的经线标尺，利用其中任意两根标尺可测量地球上任意两点的时差，其值在赤道刻度上可直接读出。球体固定在下方的方形基座上。基座上设有点阵计时法使用的读秒显示，另设有人们习惯使用的数显时间两组，显示与地球转动同步，时间地点可做任意设定。基座上还设有年、月、日、星期显示为使用带来方便。南北极间设置的三根标尺可任意设定指示地球上三个地点，连同两组数显时间共可设定5个地点的同步计时，在实际使用中已能满足实用需要。
根据上述方法地球钟制作成功现命名型号为DQZ-50∽500，取汉语拼音“地球钟”第一字母，杠后面的数字为地球钟球体直径数，单位为厘米。尺寸设定为50、100、150、200、300、400、500等几档，根据用户需求其他尺寸按非标管理。本系列样品钟为DQZ一50，推荐品牌DQZ-100，与人体体高相近落地安放视角良好。DQZ型地球钟采用方柱形基座，具有“天圆地方”传统意境古朴庄重。方形边长按球体直径的0.5-0.6，柱高按0.6-0.7比例设置，1米以上大直径球体偏小值。方柱形基座材料可采用有机玻璃，塑料，防火装饰板，金属工艺板材，户外型还可以采用建筑方式用水泥构造、大理石工艺等制成。通常2米以内直径适应室内，2米以上适应户外做景观设施。室外制作时城市坐标点采用Φ5∽12mm。发光二极管粘合在球体上，防水进入球体内，也可增大视角。
DQZ-50地球钟采用Φ50cm塑料球，基座采用多种颜色有机玻璃制作。球体南北极间贯穿一主轴，下端为螺栓固定在基座上，上端采用透明有机玻璃加工成的螺帽，内置发光二极管做秒闪指示。南北极在球体内装有轴承使运转自如，主轴中部另有一只轴承装在球体中心位置同定装置，球内装有齿轮机构在60秒分脉冲的控制下每分钟齿动一次实现与地球同步运转。该钟采用了步进电机控制技术计时精度高。球体内还有数只发光管组成的“冷”光源，工作时将发光使球体呈半透亮状，在夜晚有室内亚光源装饰效果也方便读时。南北极间装有三只用透明有机玻璃做成的标尺，中心刻有一直线，该直线是与经线相吻合的，所以称为“经线标尺”，设定为A，B，0…序，通常A标尺设定为选定标尺，如在中国设定北京城市为A标尺，B为比照标尺可任意选定一城市，0为另一比照标尺可任意选定一城市也可做为“0点”标尺使用，O标尺上还有纬度刻度方便使用。三标尺可随意设定在球体上的位置(选地点)，设定好后由北极端的有机玻璃螺帽固紧。通常0尺置0点与A尺区间，B尺置24点与A尺区间。球面上主要城市坐标点钻1mm左右直径小孔，可透球内光源发出的光线，光线透出的光点可精确地落在经线标尺上供人们掌握时间用。标尺线落在赤道线上的数值即方标准时间数。有机玻璃方柱形基座尺寸为30×30×35cm，正面上部为点阵秒显示区，绿色发光管亮时为0，红色数点。中间有两组数字显时数码管排列，上组为黄色，下组为绿色。下面一行为年、月、日、星期显示，年、月、日为红色，星期为绿色数码显示，0表示为星期日。其中日期、星期数由黄色数显在24小时(0点)时自动进位。两组数显时间地点可做任意设定，通常数显黄与标尺A做相同设定如在中国设定为北京，绿色数显则任意设定做另一比照地点如英国伦敦…为了提高计时精度，地球钟设计使用高频率高品质石英晶体做秒脉冲电路，设定选用67.108864MHZ优质晶体，因市场暂未找到合格品DQZ-50样品钟选用8.38MHZ晶体计时精度已很满意，选用67.108864MHZ晶体电路采用稳压、恒温等装置后可望实现年误差为秒级。
DQZ-50地球钟备有电池接口及控制开关，停电时可保持计时数据不丢失，而且有浮充功能。停电时为了减轻电池负担，球内光源，绿色数显时，年、月、日、星期不工作，而保持数显、秒闪，球体运转工作，来电时恢复全部显示。使用备用电瓶时无须节制，产品可分档。各显示数旁的按钮为调节数值用，秒显处按钮做校时置0用，其他按钮可独立调节互不影响。为简化电路降低成本，年份每年调一次，月，日期需每月1日调一次。
DQZ-50型地球钟有如下功能1.具有同时同步显示地球上任意5个地点的时间功能，也可设定同步显示4点、3点、2点或同一点功能。(此时只用A标尺，两数显与之相同设置，BO标尺置背面闲置)。2.球内光源使夜晚有亚光源装饰效果，读时也方便，城市坐标光点移运有趣。3.整点音乐报时功能。4.停电保持数据不丢失电路。5.功能更好的地球仪功能。6.有一定的保健功能。因人体心跳正常范围一般在60-80次/分，而点阵秒跳动为60次/分。为其下限值，人们在心绪烦躁心跳偏快时，静坐在地球钟旁，胸中装有地球，眼观秒显跳动，心情放松，经一段时间后会感觉心静下来，如同爱好垂钓的人在池塘边观线漂的感受，起到间接的理疗作用。当然此项为个人感受有待医学界论证。7.具有显示年、月、日，星期的功能。8.选择一条纬线加印与赤道线相同的24∽0小时的反刻度线，该钟即自动具有倒计时功能。9.高雅的交流、陈列装饰工艺品。
DQZ-50型地球钟使用220V.50HZ交流电供电，变压器功率约为25-35W。电子钟应放置在干燥通风，无强光直射洁净的室内，并且置放在高度适宜的家具台案上，使赤道线在人眼水平线或略偏下位置。做甲乙两地间时差测量方法选A、B两标尺。近0点地区用A尺，近24点地区用B尺，保持球体不动，将A尺经线移至甲地坐标点，将B尺经线移至乙地坐标点后将北极螺帽固紧。按地球运转方向向东移动球体，使0点与A标尺线重合，则B尺经线落在赤道上的刻度值即为甲乙两地的时差值。计时初始化设置①按地理位置设置通常A标尺做为选定标尺置于正面扇区位置，0标尺在右(东方区)，B标尺在左(西方区)做比照标尺用。如中国北京设定为A标尺，A标尺放在正面扇区中心放妥并且使北京坐标点与A尺线重合，0尺固定在日本东京坐标点上，B尺固定在印度新德里坐标点上，将北极螺帽固紧，标尺设置完成。选中央电视台一套播放0秒时点按点阵秒显示旁的按钮置零使电子钟与中央一套时钟同步，将球体赤道线上标准时间分刻度线移至于A尺线相重合，此时球体校时完成，每60秒球体将向前进一格(一分钟)显示，保持与地球同步。需要注意的是0尺与B尺上的刻度要进行简单的算术加减运算才是实际时间0标尺实际时间为A标尺指示时间加A0尺时差值，B标尺实际时间为A标尺指示时间减AB尺时差值。②比照城市时间也可以按实际时间在赤道线上定位，如东京在北京西边，新德里在北京东边，此时赤道线读取的时间数无须做加减计算。③也可增加经线标尺如5根，所刻经线用5种颜色，并同时增加有刻度的纬度线也采用5种颜色与之对应，这样仅球体便可直接同步5个地点或以上同步计时。但球面欠简洁，可供特殊需要的用户选择使用。④黄绿数显时间设置随意，通常黄数显与A尺同步设置，主要考虑人们的使用习惯，也使地球钟与数字钟有一个相融过渡的链接。年月日星期按实校准，到此地球钟全部调整完毕可投入正常使用了。
地球钟有四种读时方法①用经线标尺与赤道线的时分刻度对照如同指针式。普通时钟时分秒指针围绕轴芯转时间不动，地球钟指针(经线尺)不动而时间在流动，且设3地点同步。同样三指针有着质的区别。②城市坐标点移动至某标尺处作形象读时。如北京到(A尺)了，伦敦到(B尺)了…③点阵读秒计时生动活泼。④数显方式便于统计记录。确切的说地球钟还有第五种读时累积方式即年月日星期。地球钟融指针、数字、点阵，仿真计时为一体。
地球仿真计时法及地球同步电子钟的发明意义在于它为人类的计时方式增加了一个新的方法，为实现全球多元化推进人类的文明建设，发展生产，美化生活做出的具体表现。且地球钟形象仿真生动活泼，从幼儿园的孩子就能开始接受使用，对教育、科研、生活各方面都有实用意义。具有较高的商业价值。
DQZ型地球钟在使用功能、计时精度上虽然达到了一定的水平但仍属基本型，以后需要国家支持组织有关科技力量开发智能化地球钟专用IC，或支持与国际间的交流与合作开发研制地球钟专用电脑芯片。设计主线为高精度自校准秒脉冲电路，设计值为年误差一秒。芯片内贮存100-200个世界上主要的相互间保持时差的城市名录。设置两个数显时窗口，一为设定窗口，一为比照窗口，各城市可在两窗口任意设置，比照窗口任选1-30个城市，2-30秒轮显一个，1分钟为一周期下一分钟再循环显示。也可固定一个城市显示。数显字码屏左边各设计一显示窗，用来显示中英文名录，(或可另加显标志性建筑照片，如北京天安门，国旗，长城照片等)。显示窗可用彩色液晶、荧光、点阵等形式，有多种尺寸与数码显示屏尺寸相匹配。所有显示值与地球运转同步。内存具有年、月、日、星期，温度等常用显示功能。具有多路定时控制输出接口，多种报时功能，具有遥控调校功能等。相信在科学界的不懈努力下，这一目标定能尽快实现。
地球钟适合具有塑料入模注塑成球工艺(直径2米以下)，金属板材成球工艺(直径2米以上)，球体表面作彩色印刷，具备球形表面标准地图绘制能力，并取得相关政府管理部门许可证，具有半导体收音机装配制造以上能力的电子产品生产条件，金属加工，以及具备设计，生产，销售条件的公司企业生产，也适合钟表产业，电子产业的公司企业作为新产品投资发展组织生产。
继指针式计时法及数字计时法后，本人发明的点阵计时法及地球仿真计时法一定会得到全社会的认可，点阵电子钟及地球同步电子钟一定会被人们所接纳。为人类在计时领域迈上新台阶做出应有的贡献。
说明书有插图3幅。
图一为DQZ-50∽500地球钟电原理基本图。图中共用CMOS集成电路24-25块。IC1与IC2由CD4066和CD4040组成秒脉冲电路，晶体设计使用66.108864MHZ高频率优质晶体，在CD4040Q12端输出。DQZ-50样品钟因市场暂未找到合格品，暂用8.38M晶体。秒脉冲为2路输出，晶体管射极电路有一发光管做秒闪指示用。IC3、IC4为2只CD4017组成点阵秒显示电路，驱动电路在显示50秒时接通，电机有10秒的工作时间适合大直径球体运行，小直径球体另设限时电路，可在58或59秒时起动。IC5-IC8由CD40110组成计数数码显示电路，IC9-IC10由CD4066组成，IC9为60分进位电路，IC10为24小时零点复位电路。IC5-IC10成为一组数字显时电路。DQZ-50地球钟共用两组，数码屏分别用黄色和绿色显示，其中黄色电路在J2处Q点引出脉冲至星期、日期电路作进位用。IC11-IC13由CD40110组成IC14由CD4066组成。IC13-IC14为星期显示电路。IC11-IC12为0-99计数器，分别用于日期、月份、年份个十位的显示，该电路共有3组。作日期显示时有J2Q处送来的进位脉冲，至次月1日时应及时校准。年份千百位及小数点用固定限流电阻使数码管直接与电源相联不作控制。电池供电时为节省可如虚线作一电子开关，使年、月、日，星期，绿数显示工作，来电自动恢复。电源用14″黑白电视机电源变压器改制，将次级18.5V线拆下后两头相并重新绕制成9.25V供整流电路。实际工作时，滤波电容上的直流电压应≥9.6V，否则说明电源功率配制不合理，应对电源或负载进行调整。电路中*号元件为可调试元件，使电路工作在最佳状态。除注明，三极管均为9013或9014，二极管均为IN4004或IN4148。
图2为DQZ-50地球钟外观布局图上部球体直径为50CM，北极顶部有机玻璃螺帽内有秒闪二极管。南北极间配有3根经线标尺。赤道线上加印有时分刻度。方座上部为点阵秒显示区，中部为两组数字显示屏，上为黄色，下为绿色，下面一排为年、月、日星期数码屏，年、月、日为红色，星期为绿色。各组旁的小按钮做调节用。基座下面为字标，周边为装饰纹样，材料用有机玻璃制成。
图3为地球同步电子钟智能化电脑芯片功能设计图。可做成一主芯片外加适量芯片配合的形式完成设定功能。电源电压由专业厂家设定，一般用5V、9-12V。彩色液晶等城市名称显示窗口尺寸一般参照DQZ-100配套的基座尺寸数，显示屏尺寸有2-4寸就够了。如与DQZ-200配套可取3-6寸范围。此时的地球钟工作方式可称做图文貌同步方式即地球图文貌同步电子钟是人类在计时领域需要实现的目标之一。
权利要求
地球仿真计时法及地球同步电子钟是应用现代电子技术仿照地球的形态按地球运转方向每24小时自转一周，并可同时同步显示地球上任意5个地点的时间。在直径大小不同的用塑料或金属板材制成的球体上，彩色印刷有标准地图、山水人物、风景动物图案等，并加印有反映地球不同区域的“经纬线”，在赤道线上加印有0-24小时及分刻度。按经纬线坐标标有世界主要城市的坐标点并注有城市名称(分中英文)。球体按地球运转方向自西向东每24小时转动一周与地球同步。南北极间设有三根可调节的经线标尺，利用其中任意两根标尺可测量地球上任意两点的时间差及指示时间用，其值在赤道刻度上可直接读出。球体固定在下方的方形基座上。基座上设有点阵计时法使用的点阵读秒显示。另设有人们习惯使用的数显时间两组，显示与地球转动同步，时间地点可做任意设定。基座上还设有年、月、日、星期显示。南北极间设置的三根标尺可任意设定指示地球上三个地点，连同两组数显时间共可同时同步显示5个地点时间。地球同步电子钟现命名型号为DQZ-50∽500，设定球体直径为50、100、150、200、300、400、500等几档，用户需求的其他尺寸按非标管理。推荐尺寸为DQZ-100型与人体体高相近。方形基座尺寸按球体直径的比例边长为0.5-0.6，柱高为0.6-0.7设置。方柱形基座材料可采用有机玻璃，塑料，防火装饰板，金属工艺板材，户外型还可以采用建筑方式用水泥构造、大理石工艺等制成。用户需要的其他形状如三角、六角、八角，圆柱基座按非标管理。球内装有齿轮机构在60秒分脉冲的控制下每分钟齿动一次实现与地球同步运转。球内还有数只发光管组成的“冷”光源，工作时将发光使球体呈半透亮状，在夜晚有室内亚光源装饰效果也方便读时。主要城市坐标点钻小直径孔可透球内光源发出的光线形成光点移动，方便掌握时间。户外球体坐标点用5-12mm发光管，防雨侵入球体内，增加视角。秒脉冲电路设计采用高频率优质晶体(67.108864MHZ)以提高计时精度，电源采用交流220V50HZ供电，另有电池组电路在停电时保持计时数据不丢失，电池还有浮充功能。地球同步电子钟也是一台功能更好的地球仪。地球钟智能化电脑芯片功能设计图在国家的支持下为以后的产品升级增加国际市场竞争力满足市场应用而做的框架设计。
全文摘要
地球仿真计时法及地球同步电子钟该项发明属电子技术领域。在直径大小不同的球体上仿照地球的形态在其表面彩色印制有图画、地图，经纬线，赤道线上有0～24小时及分刻度，世界各地主要城市坐标点打小直径孔，可透球内光源发出的光线。南北极间有3根可调节的经线标尺作地球上任意两点间的时差测量和时间指示用。球体受高频率优质石英晶体电子电路控制，按地球运转方向每24小时自转一周。方柱形基座上有点阵计时秒显示，两组数显时，年、月、日、星期显示，可同时同步显示地球上任意5个地点的时间。
文档编号G04G99/00GK1439940SQ0213853
公开日2003年9月3日 申请日期2002年11月5日 优先权日2002年11月5日
发明者杨德和 申请人:杨德和