天文手表.pdf

本发明涉及电子天文表，特别是手表式的电子天文表，该表(1)能够指示太空中天体的位置，该表(1)包括：用于产生标准频率信号的时基(48)；用于从该标准信号判断当前时间和日期的装置(50)；用于选择天体的装置(28，30)；利用两指针(10，12)的模拟时间显示装置；用于判断所选天体在太空中的位置并经由显示装置(10，12)指示该位置的装置，该表(1)的特征在于它包括显示太空地图(16)的转动表盘(14)以及表针(10，12)的形状是这样，使得它们的交叉或交合点能将该太空地图(16)上的任何一点指定在该表盘(14)上。

1.  电子天文表，特别是手表类型的电子天文表，该表(1)能指示太空中天体的位置，该表(1)包括：
-用于产生标准频率信号的时基(48)；
-用于从该标准信号判断当前时间和日期的装置(50)；
-用于选择天体的装置(28，30)；
-采用两个指针(10，20)的模拟时间显示装置；
-用于判断所选择的天体在该太空中的位置并通过显示装置(10，12)指示这种位置的装置(32)，
所述表(1)的特征在于它包括转动表盘(14)，在该表盘上有太空地图(16)，以及指针(10，12)的形状使其交叉或交合点能使该太空地图(16)上的任何点被指定在表盘14上。

2.  根据权利要求1的表，其特征在于该太空地图(16)是一种星体和天体图(20)，特别是一种从地球可见的黄道带天体图。

3.  根据权利要求1或2中任意一项的表，其特征在于它能使该太阳系的行星的位置被识别。

4.  根据权利要求1的表，其特征在于它包括在其上面添加了地平线(42)的玻璃(8)，它向使用者指示任何时间从他所处空间可见的星座。

5.  根据权利要求1的表，其特征在于转动表盘(14)完成一圈的时间是23小时56分和4.09秒。

6.  根据权利要求1的表，其特征在于它包括转动控制柄(26)，该柄在三个位置之间移动，即在中性位置，拔出位置和推进位置之间移动，其中中性位置是稳定的位置，它对应于表(1)的正常工作位置，拔出位置同样为稳定位置，而推入位置是不稳定位置，在该位置上返回弹簧总是试图将控制柄(26)返回至中性位置。

7.  根据权利要求1的表，其特征在于它包括转动前盖(30)，该前盖带有天体的符号，它的位置可借助于包括在该前盖(30)内的磁铁和置于该表(1)内部的簧片触点加以识别。

8.  根据权利要求7的表，其特征在于由凸轮承载的固定标尺(22)同心地布置在转动表盘(14)和转动前盖(30)之间。

9.  根据权利要求1的表，其特征在于其太空地图(16)是对北纬45°建立的。

10.  根据权利要求1的表，其特征在于用于判断天体位置和经由显示装置(10，12)指示这种位置的装置包括控制单元(32)，该单元同其中储存有参数的存储器(48)相关联，这些参数涉及星座以及天体相对地球的相对运动，这些都是该控制单元为计算给定日期的一个天体的位置所需要的。

11.  根据权利要求1的表，其特征在于其时基(48)是由包括石英谐振器和电子维持电路形成的石英振荡器形成的，它能使该谐振器按确定的频率振动。

12.  根据权利要求1的表，其特征在于用于判断当前时间和日期的电路(50)包括分频器以及用于分、小时、月份天数、月份和年份的计数器。

天文手表
技术领域
本发明涉及诸如天文类型手表的时钟，即是说，一种能够指示太阳系中的星体相对于地球和相对于黄道带的星座位置的手表。
背景技术
在以申请人名义的编号为No.0949549的欧洲专利中公开了这种表的定义。这种表特别包括时针和分针，它们在表盘上移动，表盘的外周有小时和分钟的标尺，内侧是字母，黄道带的12个标志符号。该手表还包括标有太阳系行星符号的转动前盖。当使用者希望知道太阳系的一个行星相对于黄道带的星座的位置时，他转动前盖直到他所感兴趣的天体符号处在12点的位置，然后按压控制柄的凸冠。在按压控制柄凸冠时，分针移动直到位于指示所要求的天体的位置，因而利用表盘上的黄道带的12个标志和时分标尺指明在该黄道带标志内该天体的大致位置。如果使用者希望的话，他可以对一个或多个其它天体重复相同操作。
此处所描述的天文表的主要缺陷在于它不能提供信息让使用者简便快捷地找到他要的天体在太空中的位置。相反，这种手表仅能指示太阳系中一给定天体相对于黄道带星座的位置。假如使用者想看到太空中上述那个天体，他必须首先识别由他的表对该天体指定的黄道带星座。这就认定该使用者能够辨认对应于不同黄道带星座的多组星体，这一点超出了每个人的能力范围。
发明内容
本发明的目标是通过提供一种表，特别是手表，除其它方面之外，用以克服前述问题，这种手表可以让使用者在任何时候都能知道他想要的太空中一天体的位置并能容易识别该天体在太空中的位置，而这并不要求使用者具有任何特别的天文知识。
因此本发明涉及一种电子天文表，尤其是手表式的电子天文表，这种表能够指示太空中天体的位置，该表包括：
-用于产生标准频率信号的时基；
-用于从该标准信号判断当前时间和日期的装置；
-用于选择天体的装置；
-用于判断太空中该天体位置并通过显示装置指示这一位置的装置，该表的特征在于它包括代表太空地图的转动表盘，而时针和分针的形状是这样使之它们的交叉或它们的交合点容许指示该表盘上太空地图的任何一点。
根据本发明的一种附加特点，该太空地图是一种星座图，特别是从地球上可见的黄道带12星座和星体图。
由于有这些特点，本发明提供一种电子表，它能使它的使用者不仅仅知道一个天体相对于银河的星体和星座的位置，还能知道这些星体和星座在太空中的位置。因此，用户在无需特殊天文知识的情况下在任何他所希望的时候可以识别他所感兴趣的天体的位置。
根据本发明的另一特点，该天文表能识别太阳系的行星位置。
根据本发明的再一个特点，该表包括显示水平线的玻璃，在任何时候它向使用者指示从他所处位置可见到的该太空部分。
由于这种进一步的特点，使得用户对感兴趣的太阳系的天体或其它任何天体的识别变得更为简单。
根据另一个进一步的特点，带有太空地图的表盘走完一个整圈的时间为23小时56分和4.09秒。
因此该表盘完成一圈的时间稍短于24小时，以考虑地球在一年内绕太阳地转动。假如忽略地球在1年内绕太阳的转移，该表盘可以在24小时内完成一圈，但是如果考虑1年等于365.24天则实际中要求有3.94分的调整以计及润年的0.24天的贡献。因此，该表能够按使用者的要求判断太阳系中各个天体在所确定的日期相对于星座的位置。类似地，该表能够对太空中星座的位置做出永久性判断。
附图说明
本发明的其它特点和优点通过参照附图从下面对按本发明的天文表的示例性实施方案的详细说明将更为明晰，这种示例纯粹是一种展示性的和非限制性实例，在附图中：
图1是根据本发明的天文表的平面图；
图2展示图1的表被用于识别太空中太阳系的一个星体的方法；
图3是一方框图，用以展示图1中所示表的各种功能。
具体实施方式
本发明总的发明构思是提供一种天文表，让该表的使用者在他希望的时候都能识别太空中天体的位置。因此，根据本发明的天文表主要包括：转动表盘，该表盘上有表示星体和星座的地图和一对时针和分针，该时针和分针的形状的设计使它们的交叉点或交合点允许在该表盘上显示的任何星体或星座被加以指定。在选定想要知道其位置的天体后，使用者只需要查看表盘，在该表盘上指针的交叉点给使用者指示出他所要的天体位于哪一星座内。由于该表盘上有从使用者所处位置可见的太空天穹，这就使他容易识别他所寻找太空中的天体的位置而无需任何特殊的天文知识。
在下面的描述中，将参到对太空中太阳系的行星位置的识别。当然，本发明并不限于这种实施方案，它能够识别诸如慧星，甚至人造卫星等任何天体的位置。
图1显示根据本发明的该表的一种特殊的实施方案。
作为总体表的指定参考号为1，图1的表是一种带模拟显示的手表，它包括按传统方式的盒2和玻璃8，盒2是由中间部分4形成的，多芯绞线6的两端或两头附着到中间部分4上，玻璃8固定到该中间部分4的前端和图中看不见的后盖上，该盖可取下或装备小口以插入和更换电池，该电池为表1的电源。
表1的显示装置包括时针10和分针12，各自由一双向步进马达和经由合适的齿轮链驱动。
该指针10和12在转动表盘14上移动，该表盘14由第3步进马达在两个转动方向上经合适的齿轮链驱动。该表盘14围绕同指针10和12相同的轴转动，为了考虑润年，在反时钟方向完成一圈的时间略短于24小时，十分准确地为23小时56分和4.09秒。
根据本发明的一个特点，在表盘14上示出了太空地图16。如图1所示的表是设计用于北半球，示于表盘14上的太空地图16相应于在北纬45°所看见的星座顺序，其极星18位于该表盘14的中心。当然，对于要用在南半球的表，要显示的太空是在那些纬度上能看见的太空。
检查图1可以看见，星座20，特别是黄道带星座，没有用它们的名字或象形图显示在表盘14上，但是采用它们形成的星体集合加以显示。因此使用者永久有着从他所处位置看到的该太空的完整地图，并且在他想要识别该太阳系的一个大体的位置时对他有用的，这一点将在下面加以说明。
在表盘14的周边示出了黄道带的1 2个星座的拉丁名字。为了让使用者更好地区分黄道带的星座，可以采用比出现在太空地图16上的其它星座不同的色彩或更粗线条的字母表示黄道带的星座。
表盘14对着一固定的刻度标尺22移动，该标尺用小时和分钟刻度并在正午处有一标记24。该标尺22围绕表盘14和由凸轮传送。
在图1所示的本发明的这种特殊实施方案中，用于选择太阳系星体的装置包括控制柄26，它装备有凸冠28和转动前盖30。
控制柄26是一种转动柄，可以在三个位置之间轴向移动，即是说有一个稳定的中性位置，它对应于该手表的正常工作位置，一个同样稳定的拔出位置和一个不稳定的推入位置，在推入位置上一返回弹簧永久地将该柄返回到中性位置。
柄26的轴向和转动运动由开关转换成特征电信号，该信号被送至该表1的控制单元32(见图3)。
对于转动运动，这些电信号是脉冲串，它允许该控制单元判断该控制柄已在何方向上转动并且判断其转动速度是否小于或大于某一确定值，换言之，判断该柄的转动是否慢或快。
转动前盖的安排是这样，固定标尺22集中配置在转动盘14和该前盖30之间。该前盖30带有符号用于太阳(在34处)，月亮(在36处)以及包括地球(在40处)在内的太阳系的各个行星(在38处)。
前盘30的位置可以用连接到控制单元32的任何已知设备加以检测，例如就像在欧洲专利No.EP-A-0738944中所描述的那样，它是由包含在该前盖内的磁铁和置于表1内的簧片触点(REED contact)形成的。
而且，显然转动前盖30所承载的符号可以用这些天体的名字或其它任何允许识别它们的表示加以取代。
通过查看图1可以立即看到时钟的形状为心形，与普通的手表指针形状不同，而分针的形状为常规的直线形状。
这就解决了一个技术要求，甚至可以联系到对美学性质的关注。事实上，指针10和12的形状是这样，它们可以在该表盘的任何实际的点之上形成一交叉点或对着所说点之一形成它们点的交合。因此通过控制时针10和分针12的运动可以强调该表盘的一个特殊的点，使两指针在该特殊点之上交叉或交合。为了更详细地了解，可参考欧洲专利，该专利是以申请人的名字申请的，序号为02080624.6，在此引入作为参考。而且，在以下的说明中将看到根据本发明的表1指针的特殊形状被用于准确指定显示在转动盘14上的太空内的点，这些点是使用者所选择的太阳系的天体所处的位置。
最后将看到采用任何适当的方式，例如用转移印刷可以将一椭圆加到玻璃8的内表面上。该椭圆代表地平线42，它划定了在一给定时间从该手表使用者所在位置观看到的太空可见部分。该地平线是对大约北纬45°计算出来的，它使该表可用于北美，欧洲和亚洲并具有合适的准确度。
这就是说，图1的手表以如下方式操作：
如果其运动没包括位置传感器，则指针10，12和转动盘14的位置必须人工启动。
时针10和分针12的位置的启动首先是通过转动前盖30将太阳符号34移至正午，即对准固定标尺22上的标记24来完成的。然后按压凸冠28一段时间，例如超过10秒钟，直到指针10和12移动，然后将凸冠28拔出到校准位置。再顺时钟方向转动凸冠28将时针10转到正午，在反时钟方向转动也将分针转到正午。最后，将凸冠推入正常静止位置。
为了启动转动表盘14的位置，换言之启动太空16的地图，首先将前盖转动，以将月的盈虚符号36带到达正午。然后按压凸冠2810秒以上直至太空地图16移动，再在一个方向或另一方向上转动凸冠28使太空地图16上形成的符号朝向标志24。最后，将凸冠推入到正常静止位置。
也可以自动完成指针10，12和转动表盘14的位置的启动。为此，小时轮和分钟轮各包括一带有周边齿的平板。用于探测时轮和分钟轮角度位置的设备包括一磁性或电容性传感器，它的探测部件，即平的螺旋线圈，被用于探测有物质存在情况下，特别是有形成平板的导电金属导体存在的情况下的变化。这些平板每个至少具有一个其角度位置是由该探测设备决定的小孔。要想更详细了解这方面的情况，可参考欧洲专利No.EP-A-0952426，在本文的描述中被引为参考。
当进入运动状态时，此前简单说明过的探测设备被激活。在时轮和分钟轮上的小孔被定位在这些探测设备之上，其定位准确度为1个步进单位，然后其时针和分针在正午位置被插入。
转动表盘14的位置也可以用类似于指针10，12的方法启动。在这种情形下，转动盘14是用模塑材料制作并包括一金属板，该板的存在由安装在印刷电路板或“PCB”上的感应式传感器检测的。转动表盘14，它装有太空地图16，其定位的准确性受该金属板定位准确性及该感应性传感器的影响。
在时针和分针10，12的位置以及装有太空地图16的转动表盘的位置启动之后，也可以给该表指示宇宙时间常数或“UTC”以及带表人所在空间的时间，以便让该表判断带表人所处的时区，以及日期。
因此首先要对UTC时间加以调整。为此，应将出现在前盖30上的该“UTC”指示44调至正午。将看到，为了探测转动前盖30的角度位置，该前盖包括一定数量的永磁铁，而在表盘内安放有簧片触点式的磁性开关。该永磁铁决定该磁性开关的打开或关闭的二元状态。簧片触点和该永磁铁的特定安排使该簧片触点的安排特殊而与其它的不同，对应于该转动前盖的每一角度位置，这样就允许对由所说的转动前盖30所占有的角度位置的清晰识别。有关探测转动前盖30的角度位置的该种设备的完整描述可参见US专利No.5,572,489，在本文中将其引入作为参考。
在转动该前盖并将“UTC”带到正午参考位置之后，轻压凸冠28。分针12不移动，而时针10在固定标尺22上指示该“UTC”时间(从1至24小时)。
从该UTC时间读出模式，通过在一延迟时间结束之前将凸冠28拔出进入校准位置可以进入UTC时间校准模式，延迟时间可以是10秒。分针12不移动，而时针10在固定标尺22上指示该UTC时间(从1至24小时)。然后通过在二个方向上转动凸冠28可以对该UTC时间加以校准(小时和分)。在UTC时间校准之后，将凸冠28推入其中性静止位置。
为了能将该太空地图16定向，本发明的表1的控制单元32需要知道该使用者所在空间的当前日期。
为了校准当地时间，需要将凸冠拔出到校准位置。分针12不移动，而时针10在固定标尺22上指示其时间(从1至24小时)。因此在两个方向上转动凸冠28可以校准当地时间。在当地时间校准之后将凸冠28推入其时针10返回正常位置的中性静止位置。
为了能将太空地图16正确定向，控制单元22还需要知道当前日期。首先检查日期读出模式，然后校准模式。
为了读出日期，转动前盖30将地球符号40转至正午。在轻压凸冠28之后，指针10和12重叠并在固定标尺22上指示从1至31的日期。
为了读出月份，进入日期读出模式。在一可能为10秒的时间延迟结束之前，转动前盖30将月盈虚符号36转至正午。指针10，12重叠并在固定标尺22上指示出1至12的月份。
为了读出年份，进入日期读出模式。在该时间延迟结束之前，转动前盖30将太阳符号转到正午。指针重叠并在固定标尺22上指示出1至60的年份。
为了校准日期，月份或年份，必须处于日期，月份或年份读出模式。在延迟时间结束之前将凸冠28拔出并在两个方向上通过转动该凸冠校准其值。在校准之后，将凸冠推入其中性静止位置。
知道当地时间和日期，表1的控制单元32就能够以合适的方式对太空地图26加以定位。为此，控制单元32有一存储器46(见图3)，它是一种非挥发性存储器，由表的生产商加以编程，将控制单元所需要的有关星体和星座，特别是黄道带星座，以及太阳系的天体相对地球的相对运动的参数储存在该存储器内。
而且，为了判断天体的位置其控制单元32利用上述参数必须进行的计算对本领域内的技术人员是熟知的，并且如果需要以适当方式为控制单元32编程的话，有相当多的文献可以参考。在这些著作中，可以举出Jean Meeus所著的“Astronomical Algorithms(天文算法)”，由Willmann-Bell，Inc公司在1991年出版，其邮编为Virginia23235，以及Landholt-Brstein的“Numerical Data and FunctionalRelationships in Science and technology(科学技术中的数值数据和功能关系)”，第6组，第1卷，Spring Verlag，Berlin，1965出版。
很自然，因为该表设计用于提供其它的天文信息，如月盈虚，存储器46还包括控制单元32所需要的所有数据，它同样被编程。
该表包括(见图3)时基48，用于控制当前时间和日期的电路50，数据存储器46与之相连的控制单元32，显示控制电路52，由时针和分针10和12形成的显示系统54，包括控制柄26和前盖30的手动控制系统56以及直流电压电源，例如电池(未示出)。
时基48，它给时间和日期判断电路50提供标准频率信号，采用石英振荡器形成是有益的，就像通常用在电子表中那样采用石英振荡器和电子维持电路构成，这样允许该振荡器按确定频率振荡。
当前时间和日期的判断电路50包括分频器，用于分，小时，月份的天数，月份和年份以及计数器。
而且，电路50包括一方面用于考虑有28，29，30和31天的月份所需要的装置，即使该表装备有万年历，而另一方面能使该时间和日期通过连接到它的电路的控制单元32加以校准。
最后，电路50还被设计成为控制单元32和经由该控制单元32为显示控制电路52提供由其分频器所产生的控制单元在完成各种功能时所需要的所有周期信号。
在单元32的功能中，有一种功能是它按使用者的请求判断在当前日期该太阳系中地球以外的星体相对地球和相对星体和星座的位置。
当控制柄26处于中性位置时，指针10，12显示其当前时间。
更特别地，驱动时针10和分针12的马达对固定标尺22的一个整圈提供180个脉冲。因此，在表1正常工作期间，分针12每20秒接收一个驱动脉冲，而时针10每240秒释放一个驱动脉冲。在同一时间间隔，这些指针10，12的位置分别由用于小时和分钟的两个计数器计数，其内容是按从0至179的一个单位的一个步幅递增的，代表这些计数器内容的二进制信号因此允许表1的控制单元32知道在任何时间相对于指针10，12在启动期间占据位置其相同时针10和分针12的当前位置。
转动表盘14由齿轮链驱动，其齿轮减速比接近于1000，这意味着该表盘必须走1000步以完成该表盘上的一圈。选取较高的齿轮减速比使表盘14对转动冲击具有较好的耐受性。同样，这样一种齿轮减速比也很适合驱动表盘14，该表盘相对重并必须克服明显的摩擦力。而且，如对指针10，12一样，计算器对转动表盘14的位置计数，即相对于启动期间表盘14所占据的位置对太空地图16的位置计数。
如前所述，时针10具有与通常表针不同的心形形状。这种特殊的结构使时针10，不管它在转动表盘14上的角度位置为多少，都有着和分针12的一个交叉点，因而使该表盘14的面板上的任何点都可以加以指定。
因此，使用者在选取显示在旋转前盖30上的太阳系的一个天体时(地球除外，它用于日期)，并将它转至正午，然后稍许压下凸冠28，指针10，12的交叉点将指示太空地图16上该天体的位置。使用者在看表1的表盘14以识别他所关心的该太阳系的天体在太空中的位置之前只需要抬起他的手臂并确认地球北极位于他的后面(见图2)。在这一过程中，借助于在玻璃8上出现的地平线42，它向使用者指示出他看表时从他所在空间看见的太空部分。
为了识别所选天体的位置，控制单元32具有当前日期，这样就使控制单元32能计算该日期下相对于该星座所说的天体所占据的位置。所选天体的位置借助于它的极坐标，即角度和半径，在表盘14的面板上被加以识别。然后太空地图16的位置计数器向控制单元32指示所说地图16的位置，因而使控制单元32能够计算对指针要给出的位置加以计算以将指针带到表盘14上希望的点。
无需说明，本发明并不局限于刚刚已经描述过的实施方案，并且本领域内的技术人员在不偏离本发明范围的前题下可以对本发明进行简单的修改和变动。