专利名称：激光星象仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种教学仪器，具体是一种激光星象仪。
背景技术：
目前利用通透光技术、微电子程序播放技术反映星空的仪器种类较多，包括球幕 电影，专业星象厅等。它们的共同特点是避光全黑条件播放。全黑条件这种特殊环境一般 的教育教学场所都无法达到，并且专业球幕占地宽大、造价昂贵，普通中小学无法实现。因 此，多年来关于星空知识的教学一直困扰着绝大多数中小学校。当前，关于星空知识的、不 限采光条件的、造价低廉而有效地教学仪器在国际国内都还是空白。
发明内容
本发明目的是提供一种使用时不限采光条件，操作方便，并且造价低廉的激光星 象仪。本发明的技术方案是一种激光星象仪，包括穹顶和设于穹顶内的星座投射装置， 所述星座透射装置包括星座投射球、遮光半球、高度调节支架和电控部件，所述星座投射球 半陷入遮光半球内，遮光半球则固定在高度调节支架上；所述星座投射球的表面设有若干 用于向穹顶投射产生星体的激光二极管，各激光二极管向穹顶不同位置投射的星体按天体 实际排布成星座；所述星座投射球中心设置芯轴，而星座投射球内安装有用于驱动其绕芯 轴旋转的电力传动机构，同时所述遮光半球内安装有用于驱动星座投射球绕其水平中心轴 线旋转的纬度调节机构；所述电控部件包括与所述电力传动机构及各激光二极管电连接的 控制主板及与控制主板上的遥控器信号接收模块通讯连接的遥控器。进一步的，本发明中所述电力传动机构包括电机、主动齿轮、内齿轮、传动齿轮，所 述芯轴上固定有电机承载板，所述电机固定在电机承载板上，所述主动齿轮固定在电机输 出轴上，所述内齿轮固定在星座投射球上，并与芯轴同心，所述主动齿轮经传动齿轮与内齿 轮啮合；而所述纬度调节机构包括两个纬度调节连接片和纬度调节柄；所述遮光半球上设 有相对的两个外连接孔，这两个外连接孔的连线与星座投射球的水平中心轴线重合；而所 述纬度调节连接片的一端设有内连接孔，所述外连接孔和内连接孔通过螺钉活动连接，而 所述纬度调节连接片的另一端与纬度调节柄相连，并且所述纬度调节柄的上端与伸出星座 投射球的芯轴固定或连成一体，而纬度调节柄的下端则穿过遮光半球上设有的纬度调节滑更进一步的，本发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极中心设有作为北极星投射光源的激 光二极管，所述北天星座投射半球的内表面上固定有第一承载板，所述内齿轮固定在该第 一承载板上，而南天星座投射半球的内表面上固定有第二承载板，所述第二承载板上固定 有控制主板，所述芯轴依次穿过第一、第二承载板，并且芯轴上端顶在北天星座投射半球的 北天极中心，而下端伸出南天星座投射半球而与纬度调节柄固定或连成一体。
再进一步的，本发明中所述第二承载板上还固定有与控制主板电连接的激光二极 管电源和遥控器电源，并且所述纬度调节柄上设有旋转电源接头，所述激光二极管电源和 遥控器电源均与旋转电源接头电连接。更进一步的，本发明中所述纬度调节柄上设有纬度调节纽。进一步的，本发明中的穹顶底部也固定有若干高度调节支架上。更进一步的，本发明中所述高度调节支架包括立柱、升降杆、追紧螺钉和底座，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，而下端可伸缩的设于立柱内， 所述追紧螺钉横向穿接在立柱侧面。进一步的，本发明中所述激光二极管为点光源激光二极管，所述控制主板通过不 同功率的点光源激光二极管或恒流源控制投射光的明暗，通过光点定位来表示星座图像， 通过光点大小来表示星体等级。更进一步的，本发明利用激光点光源和光栅技术相结合呈现连线星座图像、星座 神话图像，声光与动感共同反应星空效果。进一步的，本发明中所述穹顶为伞骨架式折叠穹顶，具体由折叠型伞式骨架和固 定在折叠型伞式骨架上的穹顶面构成，其易于折叠，存放时不占空间。所述穹顶面由常规织 布制成，或者也可由塑料布制成。本发明在具体使用时采用普通220V单相交流电源，电流通过电线从旋转电源接 头接入星座投射球内，分别接通激光二极管和遥控器电源。激光二极管电源输出7.5V、13A 的直流电源。每个激光二极管的功率是3 5V、40mA，每两个激光二极管串联，然后再并联。 所述激光二极管电源的正极电路按星座中主要星星组成小组电路，根据需要，特别重要的 星座，如小熊星座、大熊星座、仙后星座、猎户星座等二十多个需要单个演示的星座正电路 分别接入控制主板的分组接线孔，控制主板上的分组正极电路汇成一根线路接入激光二极 管电源上的正极接线孔，而控制主板上的分组负极电路统一归并在一条线路并接通在激光 二极管电源负极上。各个星座根据需要由遥控器控制演示。动力传动机构内的电机功耗是 12V、0. 8A，控制主板的功耗也是12V、0. 8A，电机和控制主板都接入遥控器电源内，所述遥控 器电源的输出功率是12V、2A。本发明主要运用于中小学关于星空知识的教学，社会教育场所的天文科普教育， 是一件关于天文科普教育的通用教学仪器，其用于模拟演示天空中星座周日视运动关系、 不同季节人们所见不同星空、不同纬度人们所见不同星空及其道理。本发明的使用典型实 例如下现行的《小学课程标准》和正在修订的《小学课程标准》在关于宇宙、天文知识发 明都明确提出，要求小学生观察星空、了解群星绕北极星转动与地球自转的关系，只要将激 光星象仪打开，让星座投射球沿顺时针方向缓慢转动，我们就会在天幕上看到整个星空都 在以北极星为中心点自东向西缓慢转动，就演示出群星绕北极星转动的效果，结合地球仪 转动和适当的讲解，“北极星不动的秘密”自然被揭开。如果将仪器安装与当地地面方位对准，再结合当地当时的季节和时刻，可以比较 真实呈现当地当晚天空的星座图像，有利于仪器使用者将仪器天穹呈现的星座图像与实际 天空星座图像对比观察和研究，可以很快认识常见星座，很快看懂星空的运动规律。利用本 仪器指导中小学生观察星空，可以收到神奇的效果。
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本发明的优点是1.本发明利用激光二极管作为星体投射的光源，图像清晰，在任何通光条件下的 室内均可清晰的在穹顶上投射，不限采光条件。2.本发明中的激光二极管由于装设在一个可以旋转的球面上，可向球面外空间的 穹顶按星星组成的星座不同位置投射，从而全方位的投射形成星座图像。同时所述星座投 射球可绕其南北天极方向的芯轴缓慢转动，动态反映星空“斗转星移”的现象，并且由于特 殊的机械设计，星座投射球还可以进行“纬度”调节，用在不同纬度地区进行实地认识星空 的指导，显示出地球上不同纬度地区的人们常年所能见到特定的星空范围。由此可见本发 明演示操作起来极为方便，可以有效的向学生介绍星空的周年视运动、周日视运动关系。3.本发明中的穹顶可折叠，而星座投射装置可现场拆卸和组装，不需专用进行场 所，很适合天文教学内容具有周期性的中小学使用，并且本发明结构简单、造价低廉，易于 在普通中小学普及使用。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1为本发明的使用状态结构示意图；图2为本发明中的星座投射装置整体结构示意图；图3为本发明中的北天星座投射半球结构示意图；图4为图3仰视图；图5为本发明中的南天星座投射半球结构示意图(包含芯轴、动力传动机构和电 控部件)；图6为图5的俯视图；图7为本发明中的动力传动机构的齿轮传动结构示意图；图8为本发明中的遮光半球结构示意图(包含高度调节支架和纬度调节机构)；图9为图8的俯视图。其中1、穹顶；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、高度调节支架；4a、立柱；4b、升降杆；4c、追紧螺钉；4d、底座；5、激光二极管； 6、芯轴；7、控制主板；8、遥控器；9、电机；10、主动齿轮；11、内齿轮；12、传动齿轮；13、电机 承载板；14、纬度调节连接片；15、纬度调节柄；16、外连接孔；17、内连接孔；18、纬度调节滑 口 ；19、第一承载板；20、第二承载板；21、激光二极管电源；22、遥控器电源；23、旋转电源接 头；A、星座；N、北极星。
具体实施例方式实施例首先结合图1、图2所示，本实施例提供的这种激光星象仪，包括穹顶1和 设于穹顶1内的星座投射装置，所述星座透射装置包括星座投射球2、遮光半球3、高度调节 支架4和电控部件，所述星座投射球2半陷入遮光半球3内，遮光半球4则固定在高度调节 支架4上；所述星座投射球2的表面设有若干用于向穹顶1投射产生星体的激光二极管5， 各激光二极管5向穹顶1不同位置投射的星体按天体实际排布成星座A ；本实施例中的激 光二极管5均为点光源激光二极管。所述星座投射球2中心设置芯轴6，而星座投射球2内安装有用于驱动其绕芯轴6旋转的电力传动机构，同时所述遮光半球3内安装有用于驱动 星座投射球2绕其水平中心轴线旋转的纬度调节机构。进一步结合图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，本实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边缘通过螺钉固定而成，其中北天星座投射 半球2a表面的北天极中心设有作为北极星投射光源的激光二极管(图中未具体标出)，可 在穹顶1上对应投射产生北极星N。所述北天星座投射半球2a的内表面上固定有第一承 载板19，而南天星座投射半球2b的内表面上固定有第二承载板20，所述芯轴6依次穿过第 一、第二承载板19、20，并且芯轴6上端顶在北天星座投射半球2a的北天极中心，而下端伸 出南天星座投射半球2b。本实施例中所述电力传动机构由电机9、主动齿轮10、内齿轮11、 传动齿轮12和电机承载板13组成，所述电机承载板13固定在芯轴6上，所述电机9固定 在电机承载板13上，所述主动齿轮10固定在电机9输出轴上，所述内齿轮11固定在第一 承载板19上，并与芯轴6同心，所述主动齿轮10经传动齿轮12与内齿轮11啮合。再结合图2、图5、图6、图8和图9所示，本实施例中所述纬度调节机构包括两个纬 度调节连接片14和纬度调节柄15 ；所述遮光半球3上设有相对的两个外连接孔16，这两个 外连接孔16的连线与星座投射球2的水平中心轴线重合；而所述纬度调节连接片14的一 端设有内连接孔17，所述外连接孔16和内连接孔17通过螺钉活动连接，而所述纬度调节 连接片14的另一端与纬度调节柄15相连，并且所述纬度调节柄15的上端与伸出星座投射 球2的芯轴6连成一体，而纬度调节柄15的下端则穿过遮光半球3上设有的纬度调节滑口 18。再结合图1、图2、图5和图6所示，本实施例中的所述电控部件包括控制主板7、 遥控器8、激光二极管电源21和遥控器电源22 ；所述控制主板7、激光二极管电源21和遥 控器电源22均固定在南天星座投射半球2b内的第二承载板20上。其中控制主板7与电 机9及各激光二极管5电连接，所述遥控器8与控制主板7上的遥控器信号接收模块通讯 连接。所述纬度调节柄15上设有旋转电源接头23，所述激光二极管电源21和遥控器电源 22均与旋转电源接头23电连接，同时所述激光二极管电源21和遥控器电源22也与控制 主板7电连接。本实施例在具体使用时采用普通220V单相交流电源，电流通过电线从旋转 电源接头23接入星座投射球2内，分别接通激光二极管电源21和遥控器电源22。激光二 极管电源21输出7. 5VU3A的直流电源。每个激光二极管5的功率是3 5V、40mA，每两 个激光二极管5串联，然后再并联。所述激光二极管电源21的正极电路按星座中主要星星 组成小组电路，根据需要，特别重要的星座，如小熊星座、大熊星座、仙后星座、猎户星座等 二十多个需要单个演示的星座正电路分别接入控制主板7的分组接线孔，控制主板7上的 分组正极电路汇成一根线路接入激光二极管电源21上的正极接线孔，而控制主板7上的分 组负极电路统一归并在一条线路并接通在激光二极管电源21负极上。各个星座根据需要 由遥控器8控制演示。动力传动机构内的电机9功耗是12V、0. 8A，控制主板7的功耗也是 12V、0. 8A，电机9和控制主板7都接入遥控器电源22内，所述遥控器电源22的输出功率是 12V、2A。本实施例中所述穹顶1为伞骨架式折叠穹顶，具体由折叠型伞式骨架(图中不可 见)和固定在折叠型伞式骨架上的穹顶面构成，其易于折叠，存放时不占空间。所述穹顶面 由常规织布制成。并且本实施例中的穹顶1底部也固定有若干高度调节支架4，所述高度调
7节支架4同常规技术一样由立柱4a、升降杆4b、追紧螺钉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，而下端可伸缩的设于立柱4a内，所 述追紧螺钉4c横向穿接在立柱4a侧面。本实施例的优点如下1)利用激光二极管5作为星体投射的光源，图像清晰，在任何通光条件下的室内 均可清晰的在穹顶上投射，不限采光条件。并且本实施例中所述激光二极管5优选的是点 光源激光二极管，所述控制主板7通过恒流源控制投射光的明暗，通过光点定位来表示星 座图像，通过光点大小来表示星体等级，利用激光点光源和光栅技术相结合呈现连线星座 图像、星座神话图像。2)激光二极管5由于装设在一个可以旋转的球面上，可向球面外空间的穹顶1按 星星组成的星座不同位置投射，从而全方位的投射形成星座图像。同时所述星座投射球2 可绕其南北天极方向的芯轴缓慢转动，动态反映星空“斗转星移”的现象，并且由于特殊的 机械设计，星座投射球2还可以进行“纬度”调节，用在不同纬度地区进行实地认识星空的 指导，显示出地球上不同纬度地区的人们常年所能见到特定的星空范围。由此可见本发明 演示操作起来极为方便，可以有效的向学生介绍星空的周年视运动、周日视运动关系。3)穹顶1可折叠，而星座投射装置可现场拆卸和组装，不需专用进行场所，很适合 天文教学内容具有周期性的中小学使用，并且本发明结构简单、造价低廉，易于在普通中小 学普及使用。当然以上实施例仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限 制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的 技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
一种激光星象仪，其特征在于包括穹顶(1)和设于穹顶(1)内的星座投射装置，所述星座透射装置包括星座投射球(2)、遮光半球(3)、高度调节支架(4)和电控部件，所述星座投射球(2)半陷入遮光半球(3)内，遮光半球(4)则固定在高度调节支架(4)上；所述星座投射球(2)的表面设有若干用于向穹顶(1)投射产生星体的激光二极管(5)，各激光二极管(5)向穹顶(1)不同位置投射的星体按天体实际排布成星座(A)；所述星座投射球(2)中心设置芯轴(6)，而星座投射球(2)内安装有用于驱动其绕芯轴(6)旋转的电力传动机构，同时所述遮光半球(3)内安装有用于驱动星座投射球(2)绕其水平中心轴线旋转的纬度调节机构；所述电控部件包括与所述电力传动机构及各激光二极管(5)电连接的控制主板(7)及与控制主板(7)上的遥控器信号接收模块通讯连接的遥控器(8)。
2.根据权利要求1所述的激光星象仪，其特征在于所述电力传动机构包括电机(9)、 主动齿轮(10)、内齿轮(11)、传动齿轮(12)，所述芯轴(6)上固定有电机承载板(13)，所述 电机(9)固定在电机承载板(13)上，所述主动齿轮(10)固定在电机(9)输出轴上，所述内 齿轮(11)固定在星座投射球(2)上，并与芯轴(6)同心，所述主动齿轮(10)经传动齿轮 (12)与内齿轮(11)啮合；而所述纬度调节机构包括两个纬度调节连接片(14)和纬度调节 柄(15)；所述遮光半球(3)上设有相对的两个外连接孔(16)，这两个外连接孔(16)的连线 与星座投射球(2)的水平中心轴线重合；而所述纬度调节连接片(14)的一端设有内连接孔 (17)，所述外连接孔(16)和内连接孔(17)通过螺钉活动连接，而所述纬度调节连接片(14) 的另一端与纬度调节柄(15)相连，并且所述纬度调节柄(15)的上端与伸出星座投射球(2) 的芯轴(6)固定或连成一体，而纬度调节柄(15)的下端则穿过遮光半球(3)上设有的纬度 调节滑口(18)。
3.根据权利要求2所述的激光星象仪，其特征在于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 天极中心设有作为北极星投射光源的激光二极管，所述北天星座投射半球(2a)的内表面 上固定有第一承载板(19)，所述内齿轮(12)固定在该第一承载板(19)上，而南天星座投 射半球(2b)的内表面上固定有第二承载板(20)，所述第二承载板(20)上固定有控制主板 (7)，所述芯轴(6)依次穿过第一、第二承载板(19、20)，并且芯轴(6)上端顶在北天星座投 射半球(2a)的北天极中心，而下端伸出南天星座投射半球(2b)而与纬度调节柄(15)固定 或连成一体。
4.根据权利要求3所述的激光星象仪，其特征在于所述第二承载板(20)上还固定有 与控制主板(7)电连接的激光二极管电源(21)和遥控器电源(22)，并且所述纬度调节柄 (15)上设有旋转电源接头(23)，所述激光二极管电源(21)和遥控器电源(22)均与旋转电 源接头(23)电连接。
5.根据权利要求1所述的激光星象仪，其特征在于穹顶(1)底部也固定有若干高度调 节支架⑷上。
6.根据权利要求1或5所述的激光星象仪，其特征在于所述高度调节支架(4)包括立 柱(4a)、升降杆(4b)、追紧螺钉(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，而下端可伸缩的设于立柱(4a)内，所述追紧螺 钉(4c)横向穿接在立柱(4a)侧面。
7.根据权利要求1所述的激光星象仪，其特征在于所述激光二极管(5)为点光源激光二极管，所述控制主板(7)通过不同功率的点光源激光二极管或恒流源控制投射光的明 暗，通过光点定位来表示星座图像，通过光点大小来表示星体等级。
8.根据权利要求7所述的激光星象仪，其特征在于利用激光点光源和光栅技术相结合 呈现连线星座图像、星座神话图像，声光与动感共同反应星空效果。
9.根据权利要求1或5所述的激光星象仪，其特征在于所述穹顶(1)为伞骨架式折叠 穹顶。
全文摘要
本发明公开了一种激光星象仪，它以激光二极管作为基本光源投射产生星空图像，由于使用特殊点光源显示星星，可以在任何采光条件的室内进行星空效果演示。因为穹顶的小型化，折叠型，可以在普通空间的教室、实验室等场所实施演示。星座投射装置特殊的机械设计，用电机驱动星座投射球模拟星空的旋转，且投射星图可按纬度调节，动态演示天空中的“斗转星移”，满足不同纬度地区人们研究星空视运动变化与地球自身运转的关系，能极大的满足观察者的科学探究欲望。本发明由于光源的特殊化，及对演示环境无避光要求，小型化，穹顶的折叠设计，造价的低廉，极易在普通中小学真正普及天文科普教育。
文档编号G09B27/04GK101853602SQ20101018127
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者崔海玉, 曾乐元 申请人:苏州育龙科教设备有限公司;曾乐元