CN220820929U - 一种地球仪装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种地球仪装置，包括基座；承载臂，固定设置在基座上；地球仪，按南北极点与承载臂连接；灯组，设置在地球仪内；在地球仪内还设置有主轴，在地球仪的南北极点连接承载臂；灯组驱动机构，设置在主轴上，驱动灯组贴近地球仪内表面地按经度线旋转；地球仪驱动机构，设置在主轴上，能驱动地球仪旋转；控制系统，电连接并控制灯组驱动机构和地球仪驱动机构以将灯组与地球仪旋转使得灯组对准地球仪的指定经纬度地区，本实用新型对于现有技术的优势在于：通过在被驱动旋转的地球仪内设置贴近地球仪表面并被驱动旋转的灯组，降低了制造成本，并使得地球仪在教学或展示中，能够快速地点亮指定经纬度的目标区域。
Description
技术领域
本实用新型属于教学设备技术领域，具体为一种地球仪装置。
背景技术
地球仪是地理、历史等学科教学用的一种必不可少的用具，在教学课和实验课中经常使用，初学者在地理位置的认识与学习的过程中会遇到障碍，例如：经纬度记不住、不同的地理位置容易混淆，在此种情况下，学生的学习兴趣会明显下降。现有的地球仪内部结构较为简单，视觉效果有限。为此，申请号CN201020501956.7、名为《自转发光地球仪》的中国专利申请文件提出了一种地球仪，其包括底座，底座内设有连接线路板的电机，电机的上端设置有转轴，转轴上方设有球体，转轴上设有第一磁铁，球体底部设有与第一磁铁磁极性相反的第二磁铁，球体内还设有发光体。该技术方案采用电、磁、光转换技术实现近距离无线传感驱动地球仪的球体内部发光，同时，用微型电机作为动能和使用磁性连接与球体对接后模拟实现地球旋转，可以更清晰和更直观地欣赏地球仪。但该地球仪只能模拟地球的转动，同时通过发光来增加视觉效果，无法在某些教学或展示需要的时刻突出显示球面上指定经纬度的目标地区，因此需要提出改进。
实用新型内容
本实用新型的所需解决的技术问题是提供一种能通过照亮球面指定经纬度的地区以快速寻找指定目标地区位置的地球仪装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型使用了如下技术方案：该地球仪装置，包括基座；
承载臂，所述承载臂固定设置在所述基座上；
地球仪，所述地球仪按南北极点与所述承载臂连接，能在外力作用下按其地轴旋转；
灯组，所述灯组设置在所述地球仪内，能照亮地球仪的局部区域；
其特征在于：在地球仪内还设置有
主轴，所述主轴在所述地球仪的南北极点连接所述承载臂；
灯组驱动机构，所述灯组驱动机构设置在所述主轴上，能驱动所述灯组贴近所述地球仪内表面地按经度线旋转；
地球仪驱动机构，所述地球仪驱动机构设置在所述主轴上，能驱动所述地球仪旋转；
控制系统，所述控制系统电连接并控制所述灯组驱动机构和地球仪驱动机构以将所述灯组与所述地球仪旋转使得灯组对准地球仪的指定经纬度地区。
作为一种地球仪驱动机构的技术方案，优选地，所述地球仪驱动机构包括
安装架，所述安装架设置在所述主轴上；
经度驱动电机，所述经度驱动电机设置在所述安装架内；
经度齿轮，所述经度齿轮同轴设置在所述经度驱动电机的转子上，并沿地轴连接所述地球仪使得所述地球仪被所述经度驱动电机驱动旋转。
为了降低成本，使得灯组能贴近地球仪的内表面旋转，从而在避免使用高成本的集中光源的情况下也能缩小照射面积，从而更精确地点亮目标经纬度区域，优选地，所述灯组驱动机构包括
纬度摆杆，所述纬度摆杆自由端连接所述灯组并将所述灯组靠近所述地球仪的内表面；所述纬度摆杆摆动的曲率中心与所述地球仪的地心相同，并以该曲率中心与所述主轴相连；
纬度驱动电机，所述纬度驱动电机设置在所述纬度摆杆或主轴上，能控制所述纬度摆杆沿地球仪的经度线旋转摆动。
由于高精度的步进电机成本也较高，从降低成本的角度出发，优选地，在所述主轴上固定连接纬度轨道齿轮，所述纬度轨道齿轮是半圆弧形状的内齿轮，其曲率中心与所述地球仪的地心相同；所述纬度驱动电机上设置纬度驱动齿轮，所述纬度驱动齿轮与所述纬度轨道齿轮啮合，从而驱动所述纬度摆杆按纬度轨道齿轮的圆弧旋转摆动。
由于地球仪会被使用者施加外力而发生旋转，为了使控制系统能够监测地球仪旋转的经度，从而修正经度驱动电机所需要驱动地球仪转动的经度，优选地，在所述主轴上还设置了角度传感器，所述角度传感器的转子同轴连接角度传感器齿轮，所述角度传感器齿轮与经度齿轮啮合以将地球仪转动的角度传动到所述角度传感器上，所述角度传感器与所述控制系统电通讯连接以传输计算地球仪转动的经度值。
作为一种成本较低的技术方案，优选地，所述灯组的光源是LED射灯，并设置有能缩小所述LED射灯的照射面积的遮光罩。
与现有技术相比，本实用新型的优势在于：通过在被驱动旋转的地球仪内设置贴近地球仪表面并被驱动旋转的灯组，降低了制造成本，并使得地球仪在教学或展示中，能够快速地点亮指定经纬度的目标区域。
附图说明
图1为本实用新型实施例去掉地球仪的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一个角度的结构示意图；
图3为本实用新型实施例中纬度摆杆摆动至另一个位置时的结构示意图；
图4为本实用新型实施例中纬度摆杆的局部结构示意图；
图5为本实用新型实施例中主轴、角度传感器齿轮与角度传感器连接关系的分解图；
图6为本实用新型实施例中纬度摆杆的结构示意图。
图例：基座1，承载臂2，地球仪3，灯组4，主轴5，LED射灯41，遮光罩42，安装架51，经度驱动电机52，经度齿轮53，纬度轨道齿轮61，纬度摆杆62，纬度驱动电机621，纬度驱动齿轮622，角度传感器7，角度传感器齿轮71。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行描述：
如图1～6所示，为本实用新型的最佳实施例。本实施例的地球仪装置包括基座1，固定设置在基座1上有承载臂2，地球仪3按南北极点与承载臂2连接，能在外力作用下按地轴旋转；在地球仪3内设置了以LED射灯41为光源的灯组4，能照亮地球仪3的局部区域。此外，地球仪3内还设置有主轴5，在地球仪3的南北极点处连接承载臂2。
如图4所示，在灯组4的结构中，在LED射灯41上还连接有遮光罩42，用于缩小LED射灯41的照射范围，以尽可能精确地突出目标区域。
在主轴上设置了灯组驱动机构和地球仪驱动机构：灯组驱动机构能驱动灯组4贴近地球仪3内表面地按经度线旋转；地球仪驱动机构能驱动地球仪3旋转。
在装置中具有控制系统，电连接并控制灯组驱动机构和地球仪驱动机构将灯组4和地球仪3旋转，以使得灯组4对准地球仪3的指定经纬度地区。
具体地，如图1、3所示，地球仪驱动机构包括设置在主轴5上的安装架51、设置在安装架51内的经度驱动电机52和同轴设置在经度驱动电机52转子上的经度齿轮53。经度齿轮53沿地轴固定连接地球仪3，使得地球仪3被经度驱动电机52驱动旋转。
由于高精度的步进电机成本也较高，从降低成本的角度出发，如图1、3、4所示，本实施例中，灯组驱动机构具有固定连接在主轴上的纬度轨道齿轮61，该纬度轨道齿轮61设置为半圆弧形状的内齿轮；还具有纬度摆杆62，纬度摆杆62的自由端连接灯组4并将灯组4靠近地球仪3的内表面。纬度摆杆62摆动的曲率中心与纬度轨道齿轮61的曲率中心相同，并以该曲率中心与主轴5相连。在纬度摆杆62上设置有纬度驱动电机621，该纬度驱动电机621上设置纬度驱动齿轮622，纬度驱动齿轮622与纬度轨道齿轮61啮合，使得电机能控制纬度摆杆62沿纬度轨道齿轮61内齿轮的圆弧旋转摆动。由于设置了纬度摆杆62，使得灯组4能贴近地球仪3的内表面旋转，从而也缩小了LED射灯41的照射面积，以及避免了使用聚光更集中的光源如激光灯等，节省了成本。同时，由于设置了纬度轨道齿轮61，纬度驱动齿轮622可以选择较少齿数的小半径齿轮，通过增大纬度驱动齿轮622和纬度轨道齿轮61的传动比来减小纬度驱动电机621的误差带来的影响，因此可以选择低成本电机。
当然，纬度驱动电机621也可以设置在主轴5上，在此情形下，以纬度驱动电机621为纬度摆杆62摆动的曲率中心，而不需要设置纬度轨道齿轮61，但该方案需要较高精度的电机，提高了整体成本。
由于纬度摆杆62设置在主轴5上，为避免其旋转时被主轴5和/或主轴5的附属结构件抵住而缩小摆动角度从而影响灯组4能够照射的纬度范围，如图6所示，纬度摆杆62的曲率中心和自由端之间弯曲地适应述主轴5和/或主轴5的附属结构件的形状。
由于地球仪3会被使用者施加外力而发生旋转，为了使控制系统能够监测地球仪3旋转的经度，从而修正经度驱动电机52所需要驱动地球仪3转动的经度，如图1、3、5所示，在主轴5上还设置了角度传感器7。角度传感器7的转子同轴连接角度传感器齿轮71，角度传感器齿轮71与经度齿轮53啮合以将地球仪3转动的角度传动到角度传感器7上。角度传感器7与控制系统电通讯连接以传输计算地球仪3转动的经度值。
使用时，角度传感器7给定初始值记录地球仪3初始经度位置，使用者转动地球仪3时，角度传感器7会同步监测转动。当使用者给出地区指令后，灯组控制系统结合角度传感器7采集的地球仪3经度偏转值计算灯组4所需转动的经纬度，计算完成后，灯组控制系统控制灯组驱动机构和地球仪驱动机构按计算值将灯组4转动一定角度至指定纬度、地球仪3转动一定角度将指定经度对准灯组4，并点亮灯组4照亮目标区域。
Claims (6)
1.一种地球仪装置，包括
基座(1)；
承载臂(2)，所述承载臂(2)固定设置在所述基座(1)上；
地球仪(3)，所述地球仪(3)按南北极点与所述承载臂(2)连接，能在外力作用下按其地轴旋转；
灯组(4)，所述灯组(4)设置在所述地球仪(3)内，能照亮地球仪(3)的局部区域；
其特征在于：在地球仪(3)内还设置有
主轴(5)，所述主轴(5)在所述地球仪(3)的南北极点连接所述承载臂(2)；
灯组驱动机构，所述灯组驱动机构设置在所述主轴(5)上，能驱动所述灯组(4)贴近所述地球仪(3)内表面地按经度线旋转；
地球仪驱动机构，所述地球仪驱动机构设置在所述主轴(5)上，能驱动所述地球仪(3)旋转；
控制系统，所述控制系统电连接并控制所述灯组驱动机构和地球仪驱动机构以将所述灯组(4)与所述地球仪(3)旋转使得灯组(4)对准地球仪(3)的指定经纬度地区。
2.根据权利要求1所述的地球仪装置，其特征在于：所述地球仪驱动机构包括
安装架(51)，所述安装架(51)设置在所述主轴(5)上；
经度驱动电机(52)，所述经度驱动电机(52)设置在所述安装架(51)内；
经度齿轮(53)，所述经度齿轮(53)同轴设置在所述经度驱动电机(52)的转子上，并沿地轴连接所述地球仪(3)使得所述地球仪(3)被所述经度驱动电机(52)驱动旋转。
3.根据权利要求2所述的地球仪装置，其特征在于：所述灯组驱动机构包括
纬度摆杆(62)，所述纬度摆杆(62)自由端连接所述灯组(4)并将所述灯组(4)靠近所述地球仪(3)的内表面；所述纬度摆杆(62)摆动的曲率中心与所述地球仪(3)的地心相同，并以该曲率中心与所述主轴相连；
纬度驱动电机(621)，所述纬度驱动电机(621)设置在所述纬度摆杆(62)或主轴(5)上，能控制所述纬度摆杆(62)沿地球仪(3)的经度线旋转摆动。
4.根据权利要求3所述的地球仪装置，其特征在于：在所述主轴(5)上固定连接纬度轨道齿轮(61)，所述纬度轨道齿轮(61)是半圆弧形状的内齿轮，其曲率中心与所述地球仪(3)的地心相同；所述纬度驱动电机(621)上设置纬度驱动齿轮(622)，所述纬度驱动齿轮(622)与所述纬度轨道齿轮(61)啮合，从而驱动所述纬度摆杆(62)按纬度轨道齿轮(61)的圆弧旋转摆动。
5.根据权利要求4所述的地球仪装置，其特征在于：在所述主轴(5)上还设置了角度传感器(7)，所述角度传感器(7)的转子同轴连接角度传感器齿轮(71)，所述角度传感器齿轮(71)与经度齿轮(53)啮合以将地球仪(3)转动的角度传动到所述角度传感器(7)上，所述角度传感器(7)与所述控制系统电通讯连接以传输计算地球仪(3)转动的经度值。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的地球仪装置，其特征在于：所述灯组(4)的光源是LED射灯(41)，并设置有能缩小所述LED射灯(41)的照射面积的遮光罩(42)。
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| CN202322388210.XU CN220820929U (zh) | 2023-09-04 | 2023-09-04 | 一种地球仪装置 |
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2023
- 2023-09-04 CN CN202322388210.XU patent/CN220820929U/zh active Active
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