Đồng hồ mặt trời Heliochronometer với cơ chế đọc chính xác...

Giới thiệu Thiết kế này dựa loosely trên đồng hồ mặt trời Ilay Glynne của Scotland, một loại đồng hồ đứng cơ học sử dụng mặt đồng hồ tích hợp với kim giờ & phút. Đồng hồ Ilay Glynne được chế tạo vào khoảng năm 1715 bởi Richard Glynne, một nhà chế tạo dụng cụ toán học thành công và được kính trọng, và là ví dụ quan trọng nhất còn lại của công việc của ông. Nó được sử dụng để đo thời gian địa phương từ Mặt Trời, cung cấp phương pháp chính xác nhất để đặt đồng hồ vào thời điểm đó. Nó được ủy thác bởi và thuộc về Archibald Campbell, Bá tước của Ilay và sau này là Công tước thứ 3 của Argyll (1682-1761), người đã có ảnh hưởng lớn trong Scotland sau Liên minh. #### Nó hoạt động như thế nào? Trong một đồng hồ mặt trời điển hình, độ chính xác đọc thời gian là một chức năng của loại đồng hồ mặt trời, thiết kế, kích thước, xây dựng, độ không chính xác trong lắp ráp, v.v. Đồng hồ mặt trời này bù đắp cho hầu hết các lỗi bằng cách sử dụng hệ thống bánh răng hành tinh được kết hợp với các thành phần Alidade, Nodus & Analemma của thiết kế đồng hồ mặt trời heliocronometer độc đáo này. Bóng của mặt trời được căn chỉnh lên tấm Analemma bằng cách xoay một núm nằm dưới mặt đồng hồ giờ chính. Khi đã căn chỉnh, phút được hiển thị dễ dàng trên một mặt đồng hồ thứ cấp. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các bánh răng có tỷ lệ phù hợp sao cho 1 chuyển động giờ trên mặt đồng hồ chính tương đương với 1 vòng quay hoàn chỉnh của mặt đồng hồ phút thứ cấp, hoặc 60 phút. Bộ Alidade, Nodus & Analemma xoay quanh mặt đồng hồ giờ chính khi mặt đồng hồ phút xoay độc lập hiển thị phút của giờ. Mặt đồng hồ phút xoay tổng cộng 24 lần trong 24 giờ, hoặc cho mỗi vòng quay hoàn chỉnh của bộ Alidade quanh mặt đồng hồ chính. Thiết kế này mang lại chuyển động theo giờ, theo phút được đồng bộ hóa với vị trí của mặt trời. Không cần phải tính toán phức tạp với các dấu tick nữa để biết thời gian với độ chính xác 1 phút! Xin lưu ý rằng thiết kế này được sử dụng cho bán cầu Bắc. Nếu bạn quan tâm đến thiết kế cho bán cầu Nam, vui lòng tham khảo tài liệu này để tải về các phần bổ sung: ### Các Tính Năng Chính - Đồng hồ phụ có thang thời gian từ 0 đến 60 phút với độ phân giải 1 phút, bao gồm một bánh răng mặt trời & hai bánh răng hành tinh di chuyển xung quanh một bánh răng vòng ngoài nằm dưới tấm mặt đồng hồ chính; - Một Nodus có thể điều chỉnh độ nghiêng trong một cánh tay thẳng đứng cong để bù đắp độ cao của mặt trời trong suốt cả năm. Tính năng này cho phép bóng sắc nét hơn được chiếu lên tấm Analemma, đặc biệt ở các độ cao cực đoan; - Tấm Analemma cong lớn hơn 25% để cải thiện độ chính xác khi đọc; - Thiết kế đơn giản của đồng hồ thang thời gian chính với độ phân giải 1 giờ; - Các chỉ số thời gian chính xác đến < 1 phút trong suốt cả năm mặt trời từ bất kỳ vị trí nào ở bán cầu Bắc hoặc Nam. Tuy nhiên, trên thực tế, độ chính xác sẽ luôn được xác định bởi chất lượng của việc xây dựng, lắp ráp và độ chính xác của việc căn chỉnh cuối cùng; - Hiển thị thời gian mặt trời trung bình địa phương trực tiếp bằng cách tính toán các điều chỉnh cho thời gian mặt trời thực, hoặc thời gian mặt trời rõ ràng. Nó đạt được điều này bằng cách sử dụng một máy tính cơ học thị giác, còn được gọi là tấm Analemma;

• Chuyển đổi Thời gian Trung bình Địa phương thành Thời gian Địa phương Chuẩn thông qua các điều chỉnh bánh răng bù meridian ± 1-¾ giờ, với độ phân giải 5 phút; - Cũng bù đắp cho Giờ tiết kiệm ánh sáng ban ngày bằng cách sử dụng cùng một đồng hồ bù meridian;
• Thời gian được “căn chỉnh” bằng cách xoay một núm nằm dưới đồng hồ chính. Việc xoay núm sẽ di chuyển toàn bộ bộ phận Alidade, Nodus & Analemma, cho phép định vị chính xác bóng của mặt trời trên tấm dọc Analemma. Thời gian sau đó được đọc từ đồng hồ giờ và phút chính;
• Đồng hồ bù vĩ độ có thể điều chỉnh với độ phân giải đọc 1 độ; - Có 4 tùy chọn cơ bản; 3 với la bàn từ tính và mức nước tích hợp, và 1 không có. Đối với các tùy chọn la bàn/mức nước, tham khảo các liên kết in được sau: - Ba chân: Cải tiến thiết kế bệ đồng hồ mặt trời Heliochronometer với mức nước và la bàn từ tính tích hợp bởi yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com - Bệ cân bằng & đầu chân máy: Giá đỡ đồng hồ mặt trời Heliochronometer cho bệ cân bằng đầu hoặc bóng chân máy bởi yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com
• Kích thước lắp ráp là 180x200x200mm (R x D x C). Chiếc đồng hồ mặt trời heliochronometer này được chế tạo từ sợi nhựa ABS. ### Nó được thiết kế như thế nào? ##### A: Thông số đồng hồ mặt trời: Để biết định nghĩa về các phần khác nhau tạo nên đồng hồ mặt trời heliochronometer, hãy xem Printable khác của tôi tại: Heliochronometer - Đồng hồ mặt trời chính xác nhất thế giới bởi yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com Khoảng cách giữa các cánh tay dọc Nodus & Analemma đã được tăng lên 100mm; hoặc 20mm lớn hơn thiết kế ban đầu 80mm của tôi. Việc tăng khoảng cách này dẫn đến việc tăng kích thước của Đường cong Analemma lên 25%, do đó làm tăng độ phân giải đọc tổng thể tương ứng. Đường cong Analemma lớn hơn đã được tính toán & thiết kế bằng cách sử dụng hướng dẫn từ một trong những tài liệu in của tôi, trong đó sử dụng một số Python scripts trong Blender. Hãy xem Cách một tấm Analemma Cong được thiết kế vào đồng hồ Heliochronometer này từ: Tấm Analemma Cong cho đồng hồ Heliochronometer của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com Nodus đã được sửa đổi để thêm tính năng nghiêng & cánh tay thẳng đứng ban đầu đã được chuyển đổi thành thiết kế cong. Do đó, độ cao của Nodus giờ đây có thể được điều chỉnh để phù hợp với độ cao của mặt trời trên đường chân trời trong suốt năm. Điều này dẫn đến một điểm sáng mặt trời sắc nét hơn được chiếu lên tấm Analemma, điều này cũng giúp cải thiện độ phân giải đọc. Các vị trí gắn cho các cánh tay thẳng đứng trên Alidade ban đầu vẫn không thay đổi so với các thiết kế đồng hồ heliochronometer ban đầu của tôi, điều này có nghĩa là các thiết kế Nodus & Analemma cong lớn hơn được trình bày ở đây có thể được sử dụng trên các thiết kế đồng hồ heliochronometer khác của tôi mà không cần bất kỳ sửa đổi bổ sung nào, tức là. 1. Heliochronometer - Đồng hồ mặt trời chính xác nhất thế giới của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com

2. Heliochronometer (phiên bản 2) - Đồng hồ mặt trời chính xác nhất thế giới của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com
3. Đồng hồ Heliochronometer Gard Derivative của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com
4. Tấm Analemma Cong cho đồng hồ Heliochronometer của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com Cả đồng hồ giờ & phút đều được tạo ra bằng cách sử dụng công cụ thiết kế mẫu trực tuyến; tức là Mẫu Mặt Đồng Hồ - Mét + Inch Bản vẽ SVG sau đó được nhập vào Inkscape & sau đó được chỉnh sửa/cải tiến cho Blender. Sau khi nhập vào Blender, một độ dày đã được gán cho mỗi đồng hồ & sau đó được lưu dưới dạng STL. ##### B: Thông số Thiết kế Bánh răng Hành tinh: - Chung: - Góc áp lực: 20 độ; - Mô-đun: 1; - Lùi: 0mm; - Bán kính rễ: 0.5mm.

• 2 Bánh răng hành tinh với giá đỡ: - 69 răng; - 69m Đường kính Pitch.
• Bánh răng mặt trời: - 6 răng; - 6mm Đường kính Pitch.
• Vành ngoài: - 144 răng bên trong; - 144mm Đường kính Pitch. ### Cài đặt In - Thương hiệu máy in: Prusa
• Mẫu: MK4S
• Hỗ trợ: Có, trên một số bộ phận được đánh dấu trong ứng dụng slicer của bạn
• Độ phân giải: 0.15mm & 0.2mm trên các bộ phận lớn hơn
• Lấp đầy: 20%
• Viền: Có, trên một số bộ phận lớn hơn nếu bạn sử dụng ABS
• Thương hiệu filament: Không quan trọng
• Chất liệu filament: ABS nhưng OK để sử dụng chất liệu khác như PETG hoặc ASA
• Màu sắc filament: Không quan trọng
• Ghi chú đặc biệt: - In trong một ngăn để có kết quả tốt nhất. #### Tùy chọn Thiết kế Bảng – Dập chìm hoặc Dập nổi Đơn phần so với Đa phần Có một số cách tiếp cận để làm nổi bật văn bản trên các bề mặt in. Hai tùy chọn in được trình bày trong thiết kế này: (A) Đối tượng Đơn phần Dập chìm hoặc Dập nổi; hoặc (B) Giải pháp 2 Phần Tách biệt. (A) Dập chìm hoặc Dập nổi Đối tượng Đơn phần: 1. Phương pháp truyền thống là dập chìm (khắc) hoặc dập nổi (nâng) văn bản & số, v.v. lên một phần duy nhất và sau đó sử dụng một chương trình cắt để thay đổi màu sắc của sợi ở một độ cao cụ thể, hoặc bên dưới (khắc), hoặc bên trên (nâng) bề mặt chính. Ưu điểm: đơn giản & bền bỉ mà không cần xử lý sau. Nhược điểm: Bất kỳ (màu sáng hơn) nào trên các bề mặt chính có thể bị tối lại do màu sắc dập chìm (tối hơn) “chảy” qua, tuy nhiên, điều này sẽ không phải là vấn đề với dập nổi;

2. Một lựa chọn khác là in một phần dập chìm bằng một màu, sau đó lấp đầy khu vực dập chìm bằng một chất lấp đầy như Markal B Paintstik Paint Pencil, tiếp theo là lau sạch phần thừa bằng một miếng vải khô, sau đó với một ít Isopropyl Alcohol để loại bỏ bất kỳ “vết bẩn” nào còn lại trên bề mặt chính. Ưu điểm: Đơn giản & Hiệu quả. Nhược điểm: Bừa bộn & không bền khi ở ngoài trời. Xem bài viết này để giải thích về quy trình: Labeling Your Parts with Engraver Filler;
3. Sơn toàn bộ bề mặt trên của khu vực dập chìm rồi chà sạch sơn thừa từ bề mặt chính. Ưu điểm: Bền bỉ. Nhược điểm: Bừa bộn & tốn công sức. Nó cũng có thể loại bỏ một số chi tiết in tinh xảo do sự mài mòn cơ học. (B) Tách biệt đối tượng 2 phần (không dập chìm hoặc dập nổi): Cách tiếp cận tốt nhất là có các chữ cái và số, v.v. như các đối tượng riêng biệt và được đưa vào với độ cao bằng nhau với bề mặt chính, từ đó có thể được in bằng các màu khác nhau. Các đối tượng riêng biệt tạo ra các ranh giới sạch hơn & rõ ràng hơn. Nếu bạn đang tìm kiếm thêm chi tiết, kỹ thuật này được mô tả rõ ràng ở đây: http://3dfaq.net/03_designing_for_3d_printing/01_multi_colour Cũng có một ví dụ thiết kế mặt trước sử dụng Fusion 360 để minh họa thêm nguyên tắc: 2 Phần Nhập Đối Tượng Sử Dụng eSlicer Nếu bạn sử dụng eSlicer, không cần phải căn chỉnh hoặc căn giữa các phần sau khi nhập. Chúng sẽ được đưa vào đúng vị trí chồng lên nhau. Đây là quy trình: 1. Nhập Phần A (thân chính) trước. Phần này sẽ tự động căn giữa trên bàn;
4. Dưới Chỉnh sửa, nhấp chuột trái vào biểu tượng bên cạnh Phần A, sau đó thêm phần & tải rồi chọn Phần B (chữ & số). Căn giữa lại Phần B lên trên Phần A. Cả hai phần bây giờ sẽ được căn chỉnh trong trình xem 3D. Bạn có thể sử dụng tính năng Vẽ Đa Vật Liệu theo hướng dẫn này: Vẽ đa vật liệu | Cơ sở kiến thức Prusa #### Phần Cứng Lắp Ráp Cần Thiết & Hướng Dẫn Việc xây dựng đồng hồ mặt trời này tương đối đơn giản, sử dụng các ốc vít và đai ốc Inox M2 & M4. Một danh sách vật liệu lắp ráp được cung cấp cùng với nơi nó được sử dụng. Tất cả các phần có thể dễ dàng được tháo rời và lắp lại để thuận tiện cho việc vận chuyển. Xem phần tệp cho Hướng Dẫn Lắp Ráp Đồng Hồ Mặt Trời Kết Hợp Được Trang Bị Bộ Truyền Động Hành Tinh. ##### Công Cụ Để Căn Chỉnh Đồng Hồ Mặt Trời 1. La bàn từ tính
5. Thước thủy tròn
6. Các lựa chọn thay thế: Điện thoại thông minh với: 1) ứng dụng la bàn hoặc GPS, 2) ứng dụng thước thủy. ### Cách Sử Dụng Trước khi sử dụng, hãy đảm bảo rằng: 1. đồng hồ mặt trời của bạn hoàn toàn bằng phẳng;
7. vĩ độ của bạn được đặt trên thang vĩ độ;
8. đồng hồ mặt trời của bạn đang chỉ về phía bắc thật. Cập nhật (01-04-25): Đối với các quy trình căn chỉnh, điều chỉnh cho các độ lệch kinh tuyến theo múi giờ & giờ mùa hè, v.v. hãy tham khảo tệp đính kèm có tên: Cách_thiết_lập_Đồng_hồ_Heliochronometer_Kết_hợp_Đồng_hồ_Mặt_Trời-Hướng_dẫn_Chi_tiết-v1 Chỉ cần xoay núm điều chỉnh nằm ở dưới cùng của mặt đồng hồ mặt trời chính để quay Alidade cho đến khi ánh sáng qua lỗ Nodus được căn chỉnh với đường cong tối trên mặt Analemma thẳng đứng. Đảm bảo rằng bạn đang ở phần đúng của đường cong Analemma tương ứng với tháng hiện tại trong năm. Đừng cố gắng di chuyển Alidade ra khỏi các cánh tay thẳng đứng Nodus hoặc Analemma vì bạn sẽ làm hỏng hệ thống bánh răng. Chỉ sử dụng núm để di chuyển cụm alidade/nodus/analemma. Giờ sẽ được hiển thị trên mặt đồng hồ giờ chính & phút trên mặt đồng hồ phút phụ. Đơn giản vậy thôi! Nếu bạn nghĩ rằng thiết kế này thật tuyệt, đừng quên nhấn nút thích. Tôi hy vọng bạn thích việc xây dựng thiết kế này & cảm ơn sự hỗ trợ của bạn! ### Tài liệu tham khảo 1. Heliochronometer - Đồng hồ mặt trời chính xác nhất thế giới của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com
9. Gard Heliochronometer Sundial Derivative của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com
10. Mặt Analemma Cong cho Đồng hồ Mặt Trời Heliochronometer của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com
11. Đồng hồ mặt trời - Cấu trúc & Sử dụng, R. Newton Mayall & Margaret Mayall, Dover Publications Inc., 1994
12. Phương trình thời gian: Phương trình thời gian