CN204166805U - 月相变化演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种月相变化演示装置。该月相变化演示装置，包括直线运动的平行光源、含内部空间的地球模型、月球模型、旋转平台、球形空间；所述球形空间由玻璃钢材料做成一个封闭的暗环境，所述地球模型、月球模型、旋转平台和平行光源均位于所述球形空间内；所述地球模型、所述月球模型分别设置在所述旋转平台的上方，并与所述旋转平台连接，所述旋转平台内设置有旋转平台电机，并且所述平行光源设置有平行光源电机。通过该月相变化演示装置使观众进入到地球的位置，模拟站在地球上观看月相变化的过程，直观清晰的理解其成因。更符合科技馆对科学知识传播及受众理解的要求。大型化的同时又具有简洁的结构，实现容易，性能可靠。

Description

月相变化演示装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于天文学的演示装置，尤其涉及一种月相变化演示装置。

背景技术

对于关于月相变化的天文研究或教学而言，离不开月相变化演示装置。因为月球本身不发光，月球可见发亮部分是反射太阳光的部分，只有月球直接被太阳照射的部分才能反射太阳光。虽然月球总是朝向太阳方向的半月球被照亮，由于月球绕地球运动，从不同的角度上看到月球被太阳直接照射的部分不同，这就是月相的来源。

现有演示月相的教具或展品一般都是借助地月日关系的三球仪，观众从日地月的系统外，即宇宙中的视角观看日地月系统运动中月相的变化。整套机构，需要太阳处的光源转动以使光始终照向模拟的地月，地球绕太阳公转，月球绕地球公转。现有月相演示装置多用三球仪来模拟，其缺点主要有：研究者只能从第三视角观看月相变化，这和平面的原理图的效果差别不大，研究者缺乏身临其境的直观体验；这套结构转动关系较为复杂，如果大型化比较困难，占用面积也较大。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有演示月相结构复杂、占地大等缺陷，而提供了一种能够提供真实视角的月相变化演示装置。

本实用新型的月相变化演示装置包括直线运动的平行光源、含内部空间的地球模型、月球模型、旋转平台以及球形空间；所述球形空间由玻璃钢材料做成一个封闭的暗环境，所述地球模型、月球模型、旋转平台和平行光源均位于所述球形空间内；所述地球模型、所述月球模型分别设置在所述旋转平台的上方，并与所述旋转平台连接，所述旋转平台内设置有旋转平台电机，并且所述平行光源设置有平行光源电机。

其中，所述旋转平台电机和所述平行光源电机均为步进电机。

其中，所述月相变化演示装置还包括启动开关、匀速驱动器、正弦变速驱动器，其中，所述启动开关分别与所述匀速驱动器、所述正弦变速驱动器相连接，所述匀速驱动器连接至所述旋转平台电机，所述正弦变速驱动器连接至平行光源电机。

其中，所述月相变化演示装置还包括第一复位开关、第二复位开关，所述第一复位开关连接至所述匀速驱动器，所述第二复位开关连接至所述正弦变速驱动器。

其中，所述球形空间的空间半径为4500mm。

其中，所述地球模型的空间半径为2000mm。

本实用新型通过上述技术方案能够实现以下技术效果：本实用新型通过模拟人站在地球上，从第一视角看围绕地球转动的月球在太阳平行光的照射下，月相变化的原理和过程，形象的展示了月相变化发生的原因。

通过使观众进入到地球的位置，模拟站在地球上观看月相变化的过程，直观清晰的理解其成因。更符合科技馆对科学知识传播及受众理解的要求。大型化的同时又具有简洁的结构，实现容易，性能可靠。

附图说明

图1示出了本实用新型的月相变化演示装置的构造原理图的正视图；

图2示出了本实用新型的月相变化演示装置的构造原理图的俯视图；

图3是本实用新型的月相变化演示装置的控制系统原理图；

图4示出了月球模型和平行光源的运动方式。

附图标记列表

1、旋转平台；2、月球模型；3、地球模型；4：球形空间；

5、平行光源；6、光源直线运动轨道

如图所示，为了能明确实现本实用新型的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本实用新型限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一种月相变化演示装置进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本实用新型进行具体的限定。同时，本实用新型也省略描述了一些本领域众所周知的技术，以避免对本实用新型的发明点造成模糊。

图1、图2分别示出了本实用新型的月相变化演示装置的主视图和俯视图。如图所示，该月相变化演示装置主要包括直线运动的平行光源5、含可容纳观测者的内部空间的地球模型3、月球模型2、旋转平台1以及球形空间4，其中地球模型3、月球模型2分别连接在旋转平台1上，并随同旋转平台1一起转动。球形空间4可由玻璃钢等材料做成一个较为封闭的暗环境，地球模型3、月球模型2、旋转平台1和平行光源5等都位于球形空间4内，形成黑暗中观察月相变化的场景。其中球形空间4可根据实际需要，尤其是演示性和观赏性以及空间要求，其空间半径可设置为4000mm-5000mm，在本实施例中优选为4500mm。地球模型3也可根据演示性以及空间要求，其空间半径可设置为1800mm-2500mm，在本实施例中优选为2000mm。

旋转平台1匀速转动，带动其上的地球模型3和月球模型2也匀速转动。月球模型2在固定高度转动，平行光源5也在同一高度的光源直线运动轨道6跟随月球模型2的位置变化而作变速直线运动，保持其发出的单束平行光一直照射在运动的月球模型2上，旋转平台1每转一周，平行光源5往复一次。

旋转平台1设置有旋转平台电机，并且平行光源5设置有平行光源电机。旋转平台1和平行光源5的运动都由各自独立的电机所驱动。在本实用新型的优选实施例中，该电机可采用步进电机。

图3示出了本实用新型的月相变化演示装置的控制系统原理图。本实用新型的月相变化演示装置包括启动开关、匀速驱动器、正弦变速驱动器。启动开关分别与匀速驱动器、正弦变速驱动器电连接，从而可以使演示者同时开启匀速驱动器、正弦变速驱动器。此外，匀速驱动器电连接至旋转平台电机，正弦变速驱动器电连接至平行光源电机。在通过启动开关开启匀速驱动器、正弦变速驱动器之后，匀速驱动器和正弦变速驱动器分别驱动旋转平台电机和平行光源电机，从而最终驱动旋转平台1和平行光源电机运动。该旋转平台电机匀速转动，而该平行光源的电机在驱动器的控制下，做速度正弦变化的变速运动。

在本发明的优选实施例中，为了保证旋转平台1和平行光源5的运动在多次的操作下保持同步，二者每次在相同的固定的位置处启动和停止，二者的启动位置也即是上次运动的停止位置。因此，在二者的启动位置处分别装设了检测的复位开关1、复位开关2，复位开关1和复位开关2分别与匀速驱动器、正弦变速驱动器电连接，从而保证每次运动都同步启动和停止。

图4示出了本实用新型的月球模型和平行光源的运动方式。月球绕地球做圆周运动，这个过程中要保持平行光一直照射在月球模型2上。而匀速圆周运动在直线上的投影是正弦变化的，所以才用单一小型的平行光源5，在直线上做正弦速度变化的运动，保证跟踪月球模型2的位置，达到平行光持续照射月球模型2单侧的效果。

旋转平台1的电机带动平台上的地球模型3以及月球模型2同步转动，模拟地球上看到的月球始终一面朝向地球的同步公转与自转。

该月相变化演示装置的具体操作流程如下：

1、研究者进入半封闭内部空间并进入地球模型3中；

2、启动操作按钮，旋转平台1带动地球和月球及地球内的研究者开始慢速旋转；

3、研究者通过地球模型3上的观察窗观看平行光源5照射下，月球模型2上明暗部分的变化，即月相变化；

4、旋转平台1旋转一周，研究者看到月球模型2整个周期的月相变化，机构停止动作，等待下一次观察研究；

整个装置形象、直观、逼真的演示了月相形成的原理和现象，从而符合月相变化演示装置的趣味性、科学性、互动性的教育研究理念和特点。

本实用新型一方面通过实物构造人可以进入的地球观看月相变化，突破传统方法仅局限于小型日地月系统演示仪，从宇宙中的第三视角，而不是地球上实际看到的情况的限制。另一方面采用可以在直线上按正弦速度变化移动的平行光光源追踪月球位置，模拟了月球实际接受太阳照射的情况。

通过进入地球模型3内部，使研究者处于日常观察月亮的实际情况之下，替代了小型三球仪在地月日系统之外观看月相带来的思维转换，对月相成因和过程的演示更直观、更直接更易于理解，同时也增强了参与互动和趣味性。

采用正弦直线运动的平行光源5跟踪月球转动，省去了太阳模型，简化了系统结构，避免了整个系统需要绕日公转带来的复杂性和占地面积大的问题。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种月相变化演示装置，包括直线运动的平行光源、含内部空间的地球模型、月球模型、载人旋转平台以及球形空间；其特征在于，

所述球形空间由玻璃钢材料做成一个封闭的暗环境，所述地球模型、月球模型、载人旋转平台和平行光源均位于所述球形空间内；

所述地球模型、所述月球模型分别设置在所述载人旋转平台的上方，并与所述载人旋转平台连接；

所述载人旋转平台内设置有旋转平台电机，并且所述平行光源设置有平行光源电机。

2.根据权利要求1所述的月相变化演示装置，其特征在于，所述旋转平台电机和所述平行光源电机均为步进电机。

3.根据权利要求1所述的月相变化演示装置，其特征在于，所述月相变化演示装置还包括启动开关、匀速驱动器、正弦变速驱动器，其中，所述启动开关分别与所述匀速驱动器、所述正弦变速驱动器相连接，所述匀速驱动器连接至所述旋转平台电机，所述正弦变速驱动器连接至所述平行光源电机。

4.根据权利要求3所述的月相变化演示装置，其特征在于，所述月相变化演示装置还包括第一复位开关和第二复位开关，所述第一复位开关连接至所述匀速驱动器，所述第二复位开关连接至所述正弦变速驱动器。

5.根据权利要求1所述的月相变化演示装置，其特征在于，所述球形空间的空间半径为4500mm。

6.根据权利要求1所述的月相变化演示装置，其特征在于，所述地球模型的空间半径为2000mm。