CN108681231B - 一种指示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种指示装置，尤其是涉及一种指示效果在一定范围内近似于日晷时辰指示的指示装置。本发明装置由于采用具有成熟技术的24小时制机芯等动力装置为其指针部件提供较为稳定的角速度运转支持，所以它无需太阳照射、不受天气影响、能够室内及夜间使用；同时，本发明装置巧妙地运用了一套辅助矫针系统，使用户无需进行较为繁琐的计算即可便捷地矫正好其指针部件在主体盘面中的指向方位，实现了如日晷般地跟踪指示演绎对应于某一地方的太阳相对高度角度位置变化信息。本发明装置结构简单、实施便易，在进行简单的调矫之后能够长期稳定地运行，可以随时读取指示数据；用以满足非科研目的的日常使用需求。

Description

一种指示装置

技术领域

本发明涉及一种指示装置，尤其是涉及一种指示效果近似于日晷的指示装置。

背景技术

众说周知，古代没有广播互联网协调计时技术，百姓多以观日计时，日出而作日落而息，当仰观天空中太阳达到一日的最高处时，得知午时已到。古人据此原理后来发明了日晷，每当一日之中太阳位置最高的时刻，当地日晷晷针的针影总会指向其晷面的午时正刻；此刻也俗称“正午”。

日晷计时属地方真太阳时范畴，其指示数据对应于日晷所架设地方；在同一瞬间，在新疆乌恰县（中国最西县城）架设的日晷和在北京市区架设的日晷读数差异在1.5个时辰（折合3个小时）左右；换句话说，从架设在北京市区的日晷指为“午时正刻”时开始等待，要等地球自转约八分之一周期（即约3个小时）以后太阳光才能直射到新疆的乌恰县。但是这个时间差，从全国一致的北京时间计时数据中并不能显现。所以，尽管日晷已退出大众计时的历史舞台，但是以日晷为代表的能够跟踪指示演绎太阳相对高度角度位置变化的装置仍然具有其不可替代的研究价值和运用意义。

发明内容

本发明的目的就是提供一种能够满足日常使用的、指示效果在一定范围内近似于日晷时辰指示的指示装置；它无需太阳照射、不受天气影响、能够在室内及夜间使用；并且其调节方便，而无需日晷的诸如指南针定位、水平仪调平、晷面角度调整等技术要求较高的架设步骤。

一种指示装置，其结构主要由一个主体盘面、一个与所述主体盘面平行的指针部件、一个为所述指针部件提供轴旋转角速度为π/12弧度每小时（即每24小时旋转一周）的动力支持装置、以及辅助矫针系统等组成。所述辅助矫针系统具体由经度调节模块、以及辅助刻度模块构成。

相对于正向放置的所述指示装置。所述主体盘面标示的刻度系统为与太阳时相对应的刻度系统，并且在所述刻度系统中，对应于正午的文字标记或刻度符号是排布位于正上方或正下方的文字标记或刻度符号。所述主体盘面连同其上的刻度系统为保持固定的参照角度。所述指针部件的旋转轴点、与所述主体盘面的中心参照基点、与所述辅助刻度模块的中心参照基点位置重合。

相对于正向放置的所述指示装置。所述辅助刻度模块标示的刻度系统包括一套以24小时制标准时为基础的刻度系统，其中的时间刻度为对应所述指针部件运转方向、间距均匀地排布。所述经度调节模块与所述辅助刻度模块设计为联动关系：当所述经度调节模块的经度值调节为标准时对应的时区中央经线的经度值时，所述辅助刻度模块刻度系统中的12点位置与所述主体盘面刻度系统中对应于正午的文字标记或刻度符号所在位置点对正；并且联动地，每增加1个东经经度值，所述辅助刻度模块围绕其中心参照基点沿所述指针部件旋转方向旋转1°；每减少一个1个东经经度值，所述辅助刻度模块围绕其中心参照基点沿所述指针部件旋转方向反向旋转1°。

进一步地，本发明装置的指示功能在于所述指针部件在所述主体盘面中的指示，其指示结果是对应于某一欲指示地方或与该地方处于同一经度的地区，在使用本发明装置首次进行指示时，需要执行必要的调矫步骤方能达成该装置设计的指示效果，调矫的目的是为了矫正所述指针部件在所述主体盘面中的指示方位；并且，如果欲使本发明装置指示对应于另一个经度地区，应当重新执行一遍所述调矫步骤；所述调矫步骤中包括如下必要步骤：

S1、获取欲指示地方的经度值（或近似经度值）；

S2、调节装置的辅助矫针系统，使经度调节模块指示的经度值与该欲指示地方的经度值（或近似经度值）一致；

S3、调节指针部件，使指针部件的指示方位指向于当时的标准时间在辅助刻度模块中对应的时间刻度位置。

需要说明的是，本发明装置的辅助矫针系统仅以实现辅助性的矫正其指针部件在主体盘面中的指向方位为目的，所以本发明装置不在于通过指针部件在辅助刻度模块中读取北京时间（用单一时针指示北京时间读时也不方便），而在于其指针部件在主体盘面中的指示。所以，本发明装置的主体盘面可以设计得非常简洁，在其面向用户视觉的主体界面中，（除呈现与太阳时相关的刻度系统之外）不必呈现其他刻度系统；因此，可以根据装置的结构及设计需要，将其辅助刻度模块上的刻度系统设计标示在装置主体界面的侧面，或设计为可隐藏式设计；此外，辅助刻度模块本身也可以设计成可拆卸式结构。

为复合使用习惯，本发明装置主体盘面刻度系统中的对应于正午的文字标记或刻度符号，排布设计在其刻度系统的正上方或正下方位置。这样的设计在于复合于人体工程学舒适原理：1、将所述对应于正午的文字标记或刻度符号排布设计在所述主体盘面刻度系统中的正上方位置，在视觉上对应于太阳在天空中的最高位置；2、若将所述对应于正午的文字标记或刻度符号排布设计在所述主体盘面刻度系统中的正下方位置，则与日晷“午时正刻”刻度在其晷盘中的位置一致。

此外，为本发明装置指针部件提供轴旋转角速度为π/12弧度每小时（即每24小时旋转一周）的动力支持装置，可以是标准型24小时制走时机芯，也可以是能够提供相同轴旋转角速度的其他动力支持装置，例如专用减速电机系统、或其他智能型动力装置等。还有，本发明装置的指针部件，还可以是具备指示作用的非指针造型的其他造型部件。

补充说明：目前我国使用的标准时间为北京时间，上述的标准时对应的时区中央经线的经度值在我国目前体现为东八区中央经线的经度值即120°E。应当理解，若未来我国使用其他时间制度，本发明原理同样适用。

本发明的设计原理是这样的。

太阳时可以分为真太阳时、平太阳时；日晷计时属真太阳时，而人们平常使用的具有均匀周期的时间是以平太阳时为基础的。缘于地球天体运行并非完全规则匀速、还存在黄赤交角与季节变化因素，导致真太阳时的数学计算较为复杂，除日晷外较难通过其他具有简单结构的指示装置来演绎；由于本发明的应用范围为非科研目的的民用，所以本发明原理也是依据广泛认同的UTC协调世界时原理及地方平太阳时计时与转换原理设计；在我国纬度范围的地方，平太阳时与真太阳时存在的小范围差异应当理解在可接受范围。应当理解，此为便易之法。

依据世界时区划分及UTC协调世界时原理，北京时间采用东八区区时（UTC+08:00），即采用东八区中央经线（即120°E）经度地方的平太阳时；那么，在本发明装置辅助刻度模块中标示的刻度系统相当于是一套对应于120°E经度地方的24小时制的平太阳时刻度系统。

相较于架设在某一地方的指示真太阳时的日晷，本发明装置指示的相当于是欲指示的某一地方或与该地方同一经度地方对应的平太阳时；那么，本发明装置主体盘面中标示的刻度系统可以理解是一套对应于欲指示地方所在经度的24小时制的平太阳时刻度系统。

依据平太阳时计时原理，24小时制走时钟表其时针的运转角速度与地球的自转角速度可以理解为一致；所以在同一瞬间，上述两个经度地方（即，120°E经度地方、欲指示地方所在经度穿越地方）的平太阳时时差，反应在时针在上述两套24小时制平太阳时刻度系统中的指示方位的相对角度差，恰好等于所述两个经度地方的经度值之差。若将所述两套24小时制平太阳时刻度系统置于同一指示装置，并保持其中的对应于欲指示地方所在经度的24小时制平太阳时刻度系统的整体参照角度不变；整体旋转矫正其中的对应于120°E经度地方的24小时制平太阳时刻度系统，使相应的参照角度等于所述两个经度地方的经度值之差，那么即能够实现用同一个时针分别在所述两套平太阳时刻度系统中同时指示出两个平太阳时的效果。

本发明装置正是巧妙的运用了一套辅助矫针系统用以便捷地调节上述参照角度，使用户无需进行较为繁琐的角度计算及平太阳时时差转换等计算操作，当调好本发明装置经度调节模块的经度值后，本发明装置的辅助刻度模块会联动地自动调好所需参照角度；由于通过接下来的步骤调节好了本发明装置的指针部件，使指针部件在辅助刻度模块刻度系统中指示为所述120°E经度地方的平太阳时，那么该指针部件在主体盘面刻度系统中的指示结果即为欲指示地方所在经度对应的平太阳时。缘于标准时间协调校时的普及，地方平太阳时的计时数据本身早已退出历史舞台，本发明装置指示的相当于是由地方平太阳时计时数据折算出来的、在一定范围内近似于日晷时辰指示的、对应于欲指示地方所在经度的全天24小时太阳相对高度角度位置变化指示信息。

关于经度值与近似经度值的说明。众所周知，“经度”实际是一个可以无限精细小数点的数值，平常使用的经度值均可理解为近似经度值；而当使用一个近似经度值时，可以理解是对应一定经度范围内的一片区域。并且对于一种非科研目的的民用指示装置，更在于使用简单方便；本发明装置设计及转换原理中本身也蕴含了一定的可接受范围的误差；而较小的经度值差异体现的角度差异反应在最终指示结果上也是较微小的视觉差异，所以本发明装置在进行经度调节模块的调节时，只须方便地取用四舍五入后的经度值即可。

综上。本发明公开的一种指示装置，其结构简单、调节方便、实施便易，其指示效果在一定范围内具有与日晷时辰指示近似的特性，用以满足非科研目的的民用等日常使用需求。由于本发明装置不以日光为动力、而是采用24小时制走时机芯等具有成熟技术的动力装置为其指针部件提供较为稳定的角速度运转支持，使得本装置在进行简单的调矫之后能够长期稳定地运行，可以随时地读取指示数据。其在具体使用时，也可以同实地架设的日晷配合起来使用，实现优势互补（例如在白天有日光照射时取用相对精确的日晷读数，在日晷无法读数时即灵活方便的取用本发明装置的指示数据）。

根据本发明设计原理，可以设计出教学用具，用作相关课程的辅助教学。还可以开发出包括一个指针的带有十二时辰指示效果的类似钟表或日晷的指示装置。此外，本发明设计原理还可以运用于带图形用户界面的智能设备的钟表计时软件APP的设计开发之中。

附图说明

图1是实施例一描述的指示装置的一个仰视角度的结构示意图。

图2是实施例一描述的指示装置的一个侧视角度的背部结构示意图。

图3是实施例一描述的指示装置在其主体框架上印制的主体盘面的设计图案。

图4是实施例一描述的指示装置在某一使用状态的一个仰视角度的示意图（图示为该装置对应120°E、在北京时间12:20时的指示状态）。

图5是实施例一描述的指示装置在另一使用状态的一个仰视角度的示意图（图示为该装置对应91°E、在北京时间12:20时的指示状态）。

图6是实施例二描述的指示装置的一个俯视角度的结构示意图。

图7是实施例二描述的指示装置在其主体框架上印制的主体盘面的设计图案。

图8是实施例二描述的指示装置在某一使用状态的一个俯视角度的示意图（图示为该装置对应120°E、在北京时间12:20时的指示状态）。

图9是实施例二描述的指示装置在另一使用状态的一个俯视角度的示意图（图示为该装置对应91°E、在北京时间12:20时的指示状态）。

图10是本发明所述的一种指示装置在调矫步骤中包括的必要步骤示意图。

图中：1--包含有主体盘面的主体框架，2--辅助刻度模块，3--指针部件，4--主体框架背后的挂孔，5--一种24小时制走时机芯，6--经度显示窗，7--经度调节旋钮，8--印制在主体框架背部的若干辅助性标示文字，10--可拆卸装饰盖，11--主体盘面刻度系统中对应于正午的文字标记或刻度符号的拟所在位置点，21--印制在主体框架侧面的经度指示箭头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例一。

请参见图1、图2、图3、图4。一个厂商A实施本发明开发了一款供国内使用的带有日晷十二时辰指示风格的指示装置。该指示装置结构主要由一个包含有主体盘面的主体框架1、一个指针部件3、一个24小时制走时机芯5、一套辅助矫针系统、以及一个可拆卸装饰盖10组成；所述辅助矫针系统具体由经度调节模块、以及一个环状的辅助刻度模块2构成。主体框架1设计有槽，辅助刻度模块2可以在该槽内转动。如图3所示为在主体框架1上印制的主体盘面的设计图案，图案中包括一套与太阳时对应的刻度系统，具体来说该刻度系统是参考一种日晷的晷盘设计而成；所述刻度系统中对应于正午的文字标记或刻度符号（本实施例中可以理解为“午”字、午时正刻刻度）设计位于正下方。配合地，该装置选用的24小时制走时机芯5为逆常规时针方向的走时方式，指针部件3安装于其时针轴。

环状的辅助刻度模块2标示了一套以24小时制标准时为基础的刻度系统，其中的时间刻度为对应指针部件3运转方向、间距均匀地排布，所述刻度系统设计标示在装置的侧面。

相对于正向放置的该指示装置。主体框架1连同其上的主体盘面的参照角度固定；指针部件3的旋转轴点、与所述主体盘面的中心参照基点、与辅助刻度模块2的中心参照基点位置重合；

辅助刻度模块2的里部设计有齿；所述经度调节模块的功能主要借助经度显示窗6、经度调节旋钮7、印制在主体框架1背部的若干辅助性标示文字8、以及一套齿轮传动系统等组件实现，经度调节旋钮7通过齿轮传动方式，在调节经度显示窗6内数字转换的同时，联动地使辅助刻度模块2围绕自身的中心参照基点旋转，（由于该装置的指针部件3设计为逆常规时针方向运转）并且，每增加1个东经经度值，辅助刻度模块2逆时针旋转1°，每减少一个1个东经经度值，辅助刻度模块2顺时针旋转1°；如图4所示为当该装置经度调节模块调节的经度值为120°E时，辅助刻度模块2刻度系统中的12点位置与该装置主体盘面刻度系统中对应于正午的文字标记或刻度符号所在位置点11对正。

这是一个用户甲在其居住地拉萨市区使用该装置的例子，用户甲在首次使用该装置时执行的调矫步骤如下：

S1、欲指示地方为用户甲居住当地，用户甲通过网络搜索获得拉萨市区的经度，在四舍五入后取值91°E；

S2、用户甲调节经度调节旋钮7，使经度显示窗6指示的数值为91（联动地，辅助刻度模块2因齿轮传动从默认角度自动地顺时针旋转了29°）；

S3、用户甲查看手机得知当时为北京时间12:20；用户甲通过调节该装置背部的24小时制走时机芯5中的指针调节旋钮，同时通过目测瞄向将指针部件3的指示方位指向到辅助刻度模块2中12:20对应的刻度位置。

装置调节完毕可以投入使用；该装置在使用时通过指针部件3在其主体盘面中的指示来获知实时的时辰指示情况。图5所示为在北京时间12:20时，所述的位于拉萨市区的该装置指示当地的时辰在“巳正二刻”，这与通过平太阳时时差转换原理计算出当地的平太阳时时间数据、再转换成（同款日晷的）时辰指示数据一致。

此外，用户甲还可以扣上可拆卸装饰盖10，以遮蔽装置侧面的平时用不到的显得杂乱的刻度标示，达成更佳的装饰效果。

实施例二。

请参见图6、图7、图8。一个教具厂商B设计了一种为配合国内某相关课程教学使用的指示装置，为一款低成本简易型教具。

该指示装置结构主要由一个包含有主体盘面的主体框架1、一个指针部件3、一个24小时制走时机芯、以及一套辅助矫针系统组成，所述辅助矫针系统具体由经度调节模块、以及一个环状的辅助刻度模块2构成；主体框架1设计有槽，该槽可以容纳辅助刻度模块2在其中转动。如图7所示为在主体框架1上印制的主体盘面的设计图案，图案中包括一套与太阳时对应的刻度系统，具体来说可以理解是一套设计得非常简洁的用于演绎太阳在天空中运行轨迹的卡通风格刻度系统；所述刻度系统中对应于正午的文字标记或刻度符号（本实施例中可以理解为“中午”“太阳最晒”文字标记）设计位于正上方。指针部件3的设计，主体是为了体现一个随时间运动的太阳图形，所以太阳图形到其旋转轴点之间的连接材料设计为透明材料。所述24小时制走时机芯为顺时针走时方式，指针部件3安装于其时针轴。

辅助刻度模块2标示包括一套以24小时制标准时为基础的刻度系统，其中的时间刻度为对应指针部件3运转方向、间距均匀地排布，所述刻度系统设计标示在该装置的侧面。

相对于正向放置的该指示装置。主体框架1连同其上的主体盘面的参照角度固定；指针部件3的旋转轴点、与所述主体盘面的中心参照基点、与辅助刻度模块2的中心参照基点位置重合；

由于该装置设计为简易结构，所述经度调节模块的功能主要借助印制在主体框架1侧面上的经度指示箭头21、以及集成于辅助刻度模块2上的经度刻度系统等组件实现；辅助刻度模块2上的两套刻度系统随其自身旋转而直接联动，即：（由于该装置的指针部件3设计为顺时针运转）每增加1个东经经度值，辅助刻度模块2顺时针旋转1°；每减少一个1个东经经度值，辅助刻度模块2逆时针旋转1°；如图8所示为当该装置的经度指示箭头21指示的经度值为120°E时，辅助刻度模块2刻度系统中的12点位置与该装置主体盘面刻度系统中对应于正午的文字标记或刻度符号所在位置点11对正。

这是一个教师乙在拉萨市区一所小学使用该装置的例子，在一次课程中，教师乙对该装置执行的调矫步骤如下：

S1、欲指示地方为该小学所在当地，教师乙通过手机GPS定位获得其所在位置的经度值，在四舍五入后取值91°E；

S2、教师乙转动调节辅助刻度模块2，使经度指示箭头21指到91°E刻度位置；

S3、当时为北京时间12:20；教师乙通过调节该装置背部的24小时制走时机芯的指针调节旋钮，（通过目测瞄向所述太阳图形到其旋转轴点的视线判断）将指针部件3的指示方位指向到辅助刻度模块2中12:20对应的刻度位置。

装置调节完毕可以投入使用；该装置在使用时通过指针部件3在其主体盘面中的指示，来演示实时的大体的太阳相对高度角度位置情况。

由于在拉萨市区太阳最高最晒的北京时间时段与在北京市区的情况不同，此装置除了可以辅助相关课程教学以外，平时还可以协助教师乙方便地知晓及查看到每天太阳最高最晒的大体时间段、用以辅助课程表及学生作息时间的制定：例如教师乙避开将此时间段编排为室外游戏、户外拓展、体育课程、学生军训等时段，而尽量编排为午餐、午睡、午休、等室内时段，可以在一定程度和机会上降低学生中暑或被晒伤的几率，减低学生疲劳、提升教学效率。

尽管已经示出和描述了本发明的较为优选的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换或变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种指示装置，其组成结构主要包括一个主体盘面、一个与所述主体盘面平行的指针部件、一个为所述指针部件提供轴旋转角速度为π/12弧度每小时的动力支持装置、其特征在于，还包括一套辅助矫针系统；所述主体盘面标示包括一套与太阳时相对应的刻度系统；所述辅助矫针系统，包括经度调节模块、以及一个辅助刻度模块；所述辅助刻度模块标示包括一套以24小时制标准时为基础的刻度系统；

相对于正向放置的所述指示装置，

所述指针部件的旋转轴点、与所述主体盘面的中心参照基点、与所述辅助刻度模块的中心参照基点位置重合，

所述主体盘面连同其上的刻度系统保持固定的参照角度，

在所述主体盘面上的与太阳时相对应的刻度系统中，对应于正午的文字标记或刻度符号是排布位于正上方或正下方的文字标记或刻度符号，

所述经度调节模块与所述辅助刻度模块存在联动关系：当所述经度调节模块的经度值调节为标准时对应的时区中央经线的经度值时，所述辅助刻度模块刻度系统中的12点位置与所述主体盘面刻度系统中对应于正午的文字标记或刻度符号所在位置点对正；并且联动地，每增加1个东经经度值，所述辅助刻度模块围绕其中心参照基点沿所述指针部件旋转方向旋转1°；每减少一个1个东经经度值，所述辅助刻度模块围绕其中心参照基点沿所述指针部件旋转方向反向旋转1°；

进一步地，所述指示装置的指示功能在于所述指针部件在所述主体盘面中的指示，其指示结果是对应于某一欲指示地方或与该地方处于同一经度的地区，在使用所述指示装置首次进行指示时，需要执行必要的调矫步骤方能达成所述指示装置设计的指示效果，调矫的目的是为了矫正所述指针部件在所述主体盘面中的指示方位；并且，如果欲使所述指示装置指示对应于另一个经度地区，应当重新执行一遍所述调矫步骤；所述调矫步骤中包括如下必要步骤：

S1、获取欲指示地方的经度值或近似经度值；

S2、调节装置的辅助矫针系统，使经度调节模块指示的经度值与该欲指示地方的经度值或近似经度值一致；

S3、调节指针部件，使指针部件的指示方位指向于当时的标准时间在辅助刻度模块中对应的时间刻度位置。

2.如权利要求1所述的一种指示装置，其特征在于，所述的标准时在我国目前体现为北京时间，所述的标准时对应的时区中央经线的经度值在我国目前体现为120°E。

3.如权利要求1所述的一种指示装置，其特征在于，所述的为所述指针部件提供轴旋转角速度为π/12弧度每小时的动力支持装置，可以是标准型24小时制走时机芯，也可以是能够提供相同轴旋转角速度的其他动力支持装置。

4.如权利要求1所述的一种指示装置，其特征在于，所述指针部件可以是具有经典指针造型的指针，也可以是具备指示作用的其他造型部件。

5.如权利要求1所述的一种指示装置，其特征在于，在所述辅助刻度模块上标示的刻度系统，其刻度可以是外露式设计、也可以是可隐藏式设计。

6.如权利要求1所述的一种指示装置，其特征在于，所述辅助刻度模块上的刻度系统设计标示在所述装置主体盘面的侧面。

7.如权利要求1所述的一种指示装置，其特征在于，所述辅助刻度模块还可以设计成可拆卸式结构。

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