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從《渾天儀圖注》記載可以看出小渾是一個較渾天儀小些的木質圓球，在圓球上先畫出一大圓為赤道，再畫一個與之成24度交角的大圓為黃道，在黃赤道上均分成365又?刻度，兩者的起始都在冬至點。在赤道北極及其相沖處（即南極），各用針一孔，作為圓球旋轉軸的兩端。取一長條竹篾，在其兩頭的中央各穿一孔，令這兩孔之間的距離與圓球半個大圓弧的長度相等，將竹篾的兩孔與南北兩極相重合，竹篾則縱貫圓球，這時竹篾兩孔間的連線必與圓球相切合，這是因為從北極到南極中心間也正好等于182又5/8度，即半個大圓弧。沿中分線把竹篾削去一半，必須使中分線正好是竹篾兩端孔中心的連線。從冬至點起，令竹篾的中分線沿赤道每隔一度移動一次，每一次均讀出它與黃道相交的度值，就可以得知赤道每增一度時，黃道度或少或多于一度的數值。這多少之數即為黃赤道進退數。赤道度增率大于黃道度增率時，為多，為進數；；相反，為少，為退數。這是我國古代量度黃赤道進退數具體方法的早、詳盡的記載。

張衡制成青銅渾天儀后，把它安裝在一間密室里，用流水的力量使它轉動。然后，讓一個管理人關閉在室內，高聲向站在觀象臺上的觀察者報告說：渾儀上哪一顆星正在升起，哪一顆星正在達到天頂，哪一顆正在落下去。一切都準確地同天象相符。

在渾天儀和滴漏壺之外，張衡還創造了一種機械日歷，叫做“瑞輪冥莢”。《晉書·天文志》記載：“至順帝時張衡又制渾象……，以漏水轉之于殿上室內。星中出沒，與天相應。因其關戾，又轉瑞輪冥莢于階下，隋月虛盈，依歷開落。”冥 莢是傳說中的一種樹，每天生一個莢，生到5個以后，又每天掉一個莢，掉完以后再重新生長。受此啟發，張衡創造了瑞輪冥莢，其內裝有機關，在一個立軸上裝上十五個具有凸輪作用的撥板，使它們依次分別作用十五個冥莢，各按著應有的時刻升起和降落。然后把瑞輪冥莢放在渾天儀殿房外面階臺旁邊。接聯到滴漏壺上去，也是利用漏水轉動和渾天儀聯動。它從每月初一起，每天轉出一片木葉，到15日共轉出15片，然后每天再轉入一片，依次減少，到月落為止。因為陰歷是和月亮的運行配合的，所以這種儀器不僅可以表示出日期，它還可以表示出月亮圓缺的增減情形，也就是按照陰歷中的朔日、上弦、望日、下弦、晦日等順序，一次又一次地循環旋轉開合著，使人們從瑞輪冥莢上可獲得類似活動日歷的效用。

張衡，字平子，河南南陽西鄂（今河南南陽縣石橋鎮）人，東漢年間的天文學家（或者說地球科學家）、數學家、文學家、藝術家。他精通天文歷法，觀察并記錄了2500多顆恒星（肉眼可見的恒星約6000多個，在同一地點能觀測到的不超過3000個）；制作了早利用水力轉動的渾天儀和世界上架儀——地動儀，以及候風儀、指南車等多項器具。張衡在文學也有重要地位，他曾經花了十年的時間寫成《二京賦》，包括《西京賦》和《東京賦》兩篇。《二京賦》運用文學手法進行社會剖析，其中有政治方面的諷諫、社會事物的描述，歷史的反思、哲理的寓含，洋洋灑灑，蔚為大觀。他的詩、賦有《思玄賦》、《歸田賦》、《四愁詩》等，其賦一掃漢賦鋪排、堆積、的惡習，以平淺清麗的字句，抒寫個人的胸懷、人生的理想、田園的生趣、道家的哲學，使人感到活潑、親切。