Đồng hồ mặt trời Schmoyer theo kiểu xích đạo và analemmatic

Giới thiệu Thiết kế ban đầu của đồng hồ mặt trời “Sunquest” được lấy cảm hứng từ một hình cầu armillary truyền thống, với một trục song song với trục của Trái Đất và nhiều vòng tròn lồng vào nhau đại diện cho vĩ độ, kinh độ, xích đạo thiên thể, đường hoàng đạo, và nhiều hơn nữa. Thiết kế gnomon được trình bày ở đây là một phiên bản đơn giản/hay thay thế của gnomon Schmoyer gốc, như đã mô tả trong bài viết Scientific American năm 1959; (xem tài liệu tham khảo bên dưới). Nó cũng không có điều chỉnh cho các độ lệch kinh độ từ các kinh tuyến Giờ chuẩn, hoặc Giờ tiết kiệm ánh sáng ban ngày (DST) như thiết kế ban đầu. #### Lịch sử thay đổi Cập nhật (02-08-25): Các chữ số trên vầng trăng vĩ độ đã được thay đổi để đại diện chính xác cho vĩ độ thực tế của người quan sát so với vĩ độ ngược. Tìm tệp có tên: sunquest_latitude_scale_crescent_v2 Nếu bạn muốn tiếp tục sử dụng vầng trăng vĩ độ ban đầu của mình, bạn sẽ cần trừ 90 độ từ vĩ độ thực tế của bạn & sử dụng số này để thiết lập thang đo vĩ độ của đồng hồ mặt trời. Ví dụ: 90 - vĩ độ của người quan sát (50 độ) = 40 độ ← đặt giá trị đọc vầng trăng vĩ độ về số này. Cập nhật (05-01-24): Thêm hỗ trợ cho cả bán cầu bắc & bán cầu nam. Nếu bạn sống ở bán cầu nam, hãy chắc chắn sử dụng mặt đồng hồ bán cầu nam & giá đỡ gnomon, cái mà ghi nhãn các mùa đúng cho các tháng tương ứng trên gnomon. Gnomon analemma tự nó có thiết kế giống nhau cho cả bán cầu bắc và nam. Bạn chỉ cần xoay gnomon analemma theo chiều ngược lại 180 độ để phần hẹp của đường cong hướng về phía phần trên của đồng hồ mặt trời. Tham khảo hướng dẫn lắp ráp để làm rõ. Hình 1: Đồng hồ mặt trời Sunquest gốc của Richard L. Schmoyer, 1959, như đã được giới thiệu trong Scientific American. Sunquest nguyên bản được chế tạo từ các đúc đồng hoặc nhôm & được cung cấp dưới dạng lắp ráp hoặc dạng bộ. Nó bao gồm các thành phần sau: - một gnomon, hoặc thiết bị tạo bóng;

• một mặt phẳng thời gian xích đạo hình lưỡi liềm;
• một lưỡi liềm hỗ trợ gnomon và mặt phẳng thời gian, gọi là lưỡi liềm vĩ độ;
• một bệ và đế;
• một bộ dừng giờ tiết kiệm ánh sáng ban ngày và cài đặt kinh độ và;
• một bộ điều chỉnh gnomon cho các khoảng thời gian solstice. Từ bài viết gốc của Schmoyer: “Gnomon Sunquest liên quan đến analemma nhưng khác ở chỗ hai nửa của hình được tách rời. Về cấu trúc, các đường cong cho mỗi nửa năm được đặt vuông góc với nhau, với đỉnh của góc mở ra để tạo thành một khe hẹp. Hai nửa của gnomon được uốn thành các đường cong phức hợp để các cạnh tạo bóng của chúng bổ sung cho nhau. Chúng gần như, nhưng không hoàn toàn, đối xứng vì sự điều chỉnh thời gian mặt trời với thời gian đồng hồ cho hai nửa năm khác nhau. Về cơ bản, nó là một analemma. Khi một trong hai nửa quay để đối diện với mặt trời, một dải ánh sáng mặt trời đi qua khe, giao nhau với thang thời gian, và tương ứng với Phương trình Thời gian cho nửa năm đó; sáu tháng còn lại được đại diện bởi nửa còn lại. Không giống như đồng hồ mặt trời quen thuộc trong vườn, nơi thời gian được chỉ ra bằng một bóng hoặc cạnh của một bóng, đồng hồ mặt trời Sunquest cho thấy thời gian bằng một dải ánh sáng mặt trời giữa hai bóng do gnomon tạo ra trên thang thời gian.” Richard Kellogg cũng mô tả quy trình của mình trong việc triển khai phiên bản in 3D của đồng hồ mặt trời Schmoyer gốc trên trang web của Hiệp hội Đồng hồ Mặt trời Bắc Mỹ (NASS). Hãy xem các bài viết của anh ấy: Đồng Hồ Mặt Trời Schmoyer In 3D Để biết thông tin nền tảng hữu ích về đồng hồ mặt trời analemmatic nói chung; tức là lịch sử, lý thuyết hoạt động, thiết kế, cách căn chỉnh và sử dụng, v.v. hãy tham khảo tài liệu in hữu ích này: Heliochronometer - Đồng hồ mặt trời chính xác nhất thế giới của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com #### Các Tính Năng Chính - Độ phân giải đọc thời gian 5 phút trên mặt đồng hồ hình lưỡi liềm;
• Độ phân giải điều chỉnh 1 độ trên mặt đồng hồ hình lưỡi liềm vĩ độ;
• Cấu trúc cải tiến, sử dụng số lượng bộ phận tối thiểu và mặt đồng hồ hình lưỡi liềm vĩ độ đơn giản nhưng được gia cố;
• Tính toán các điều chỉnh cho thời gian mặt trời thực, hoặc thời gian mặt trời rõ ràng bằng cách sử dụng một máy tính cơ học hình ảnh, còn được gọi là analemma, được tích hợp trong gnomon;
• Lưu ý rằng phiên bản đồng hồ mặt trời này không thực hiện điều chỉnh từ Thời gian Trung bình Địa phương sang Thời gian Địa phương Chuẩn thông qua các điều chỉnh độ lệch mặt đồng hồ kinh tuyến. Ngoài ra, nó không thể được điều chỉnh để hiển thị thời gian tiết kiệm ánh sáng ban ngày trực tiếp. Những tính năng này có thể được thêm vào trong các phiên bản tương lai;
• Có 4 tùy chọn chân đế; 3 với la bàn từ tính và mức độ tích hợp, và 1 không có. Đối với các tùy chọn la bàn/mức độ, hãy tham khảo các liên kết in này: - Chân đế ba chân: Thiết kế chân đế đồng hồ mặt trời Heliochronometer cải tiến với mức độ bọt tích hợp và la bàn từ tính của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com - Chân đế cân bằng & đầu chân máy: Giá đỡ đồng hồ mặt trời Heliochronometer cho chân đế cân bằng đầu hoặc bóng chân máy của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com
• Kích thước lắp ráp 200x200x200mm (R x D x C). Chiếc đồng hồ mặt trời này được xây dựng từ filament nhựa ABS. Kiểm tra phần Chi tiết Kỹ thuật & Cách mà Đường cong Analemma được Thiết kế vào đồng hồ mặt trời này từ mẫu in 3D khác: Heliochronometer - Đồng hồ mặt trời chính xác nhất thế giới của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com Đường cong analemma đã được tính toán & vẽ bằng MS Excel và sau đó được điều chỉnh kích thước (đường kính) để phù hợp với chiếc đồng hồ mặt trời xích đạo này. Nếu bạn thích sử dụng một lựa chọn thay thế cho đường cong analemma có thể xoay hai mặt được trình bày trong thiết kế đồng hồ mặt trời Schmoyer - Analemmatic, bạn có thể tải xuống một đường cong analemma 3D mà không cần xoay hoặc căn chỉnh để hiển thị thời gian chính xác. Bạn chỉ cần đọc cạnh bóng thích hợp so với mặt đồng hồ chính; tức là, cạnh bên trái hoặc bên phải, tùy thuộc vào mùa của bạn. Kiểm tra thiết kế ở đây: #### Cài đặt In ấn - Thương hiệu máy in: Prusa
• Mẫu: i3 MK4S
• Hỗ trợ: Có
• Độ phân giải: 0.15mm Cấu trúc
• Tỉ lệ lấp đầy: 20%
• Vành: Không
• Thương hiệu filament: Không quan trọng
• Chất liệu filament: ABS
• Màu sắc filament: Không quan trọng
• Ghi chú đặc biệt: - In trong một hộp kín để có kết quả tốt nhất. - Sử dụng filament màu tối ở một chiều cao lớp cụ thể để làm nổi bật văn bản nếu bạn có một đầu đùn đơn. #### Cấu trúc Việc xây dựng chiếc đồng hồ mặt trời này tương đối đơn giản, sử dụng phần cứng M4. Một danh sách vật liệu lắp ráp được cung cấp bên dưới, cùng với nơi nó được sử dụng. Tất cả các bộ phận có thể dễ dàng tháo rời và lắp lại để thuận tiện cho việc vận chuyển. #### Danh sách phần cứng lắp ráp cần thiết Tất cả HW là Bu lông đầu hình tròn bằng thép không gỉ và đai ốc, trừ khi có chỉ định khác. | Số lượng | Mô tả | Nơi sử dụng | |---|---|---| | 2 | 3 dia. x75mm thanh | Giữ phần trên & dưới của gnomon vào thang độ vĩ | | 2 | Bu lông M4x20mm | Sử dụng với giá đỡ để giữ phần trên của thang độ thời gian vào thang độ vĩ với đai ốc | | 2 | Đai ốc M4 | Sử dụng với các phần trên | | 2 | Bu lông M4x12mm | Sử dụng với giá đỡ để giữ cạnh của thang độ thời gian vào thang độ vĩ. Bu lông vào bên cạnh của thang độ thời gian. | | 4 | Cổ 3mm | Sử dụng để cố định phần trên & dưới của gnomon vào các thanh 3mm | | 3 | Bu lông M4x20mm | Để gắn chân đế vào thang độ vĩ | | 3 | Đai ốc M4 | Sử dụng với các phần trên | | 2 | Bu lông M4x16mm | Để gắn chân đế vào giá đỡ. | | 3 | Bu lông M4x30mm | Để cân bằng chân đế. Bu lông vào hai đầu của chân đế | | 6 | Đai ốc M4 | Khóa các bu lông cân bằng chân đế (trên và dưới) khi đã cân bằng. | #### Công cụ xử lý sau 1. Công cụ loại bỏ burr để loại bỏ nhựa thừa từ các bộ phận in

2. Khoan tay hoặc máy khoan (tùy chọn)
3. Mũi khoan 3.3mm hoặc 1/8" để mở rộng lỗ cho M4 (tùy chọn)
4. Mũi khoan M4 để tạo ren (tùy chọn) #### Để căn chỉnh đồng hồ mặt trời 1. La bàn từ tính
5. Thước cân tròn Alternatives: Điện thoại thông minh với: 1) Ứng dụng la bàn hoặc GPS, 2) ứng dụng mức. #### Cách lắp ráp Xem phần tệp đính kèm & tìm Hướng dẫn lắp ráp đồng hồ mặt trời xích đạo Sunquest. ### Cách sử dụng Trước khi sử dụng, hãy chắc chắn rằng: 1. đồng hồ mặt trời của bạn hoàn toàn cân bằng;
6. vĩ độ của bạn đã được đặt trên vầng trăng độ vĩ;
7. trục gnomon đang chỉ đúng về phía bắc thiên thể. Xem các tài liệu tham khảo bên dưới để biết quy trình căn chỉnh. Từ Hướng dẫn Sử dụng Gốc của Schmoyer: "thời gian không được hiển thị bằng bóng, mà bằng một dải ánh sáng mặt trời giữa hai bóng do gnomon tạo ra trên thang thời gian. Gnomon được xoay bằng tay trên trục của nó (từ núm trên hoặc dưới) để xác định rõ ràng, mở rộng hoặc thu hẹp dải ánh sáng mặt trời. Dải trung tâm ở góc của cả hai nửa vuông góc; tức là, trên trục gnomon, là một chỉ báo về thời gian mặt trời địa phương mà không cần điều chỉnh. Tuy nhiên, khi đọc đồng hồ mặt trời ở mặt mùa đông-xuân (từ ngày 21 tháng 12 đến ngày 20 tháng 6), hoặc mặt mùa hè-thu (từ ngày 21 tháng 6 đến ngày 20 tháng 12), các bề mặt được quay về phía mặt trời, và dần dần được đưa đến một vị trí vuông góc với hướng của các tia sáng mặt trời. Trong tình huống này, hai điều xảy ra: 1. Xoay quá một góc vuông hoàn toàn chặn ánh sáng mặt trời trực tiếp, nhưng chỉ ngắn hơn một vị trí đối diện với mặt trời, dải có thể mảnh như bạn muốn nhìn thấy và sử dụng để nội suy giữa các phân chia 5 phút;
8. Dải ánh sáng mặt trời được dịch chuyển từ trục gnomon, cái đã hiển thị thời gian trung bình địa phương hoặc thời gian mặt trời, để rơi sớm hơn hoặc muộn hơn trên thang thời gian theo một khoảng thời gian cần thiết để hiển thị thời gian trung bình địa phương thay thế. Phần của khe cong đi qua các tia sáng mặt trời gặp thang thời gian thay đổi từ ngày này sang ngày khác và phụ thuộc vào độ nghiêng của mặt trời. Vào mùa hè, mặt trời cao trên bầu trời và chiếu qua phần trên, hoặc phần phía bắc của khe. Điều ngược lại xảy ra vào mùa đông khi mặt trời chọn một phần thích hợp của đầu dưới của khe gnomon, và bù đắp số phút cần thiết trên thang thời gian bằng cách chiếu dải ánh sáng được tạo ra bởi đường cong analemma được khắc ra từ tấm gnomon." Nếu bạn nghĩ đây là một thiết kế thú vị, đừng quên nhấn nút thích. Tôi hy vọng bạn thích xây dựng thiết kế này & cảm ơn sự hỗ trợ của bạn! Tài liệu tham khảo: 1. Richard Kellogg - NASS: Đồng hồ mặt trời Schmoyer in 3D
9. Scientific American - Nhà khoa học nghiệp dư - 1959 (xem phần tệp)
10. Hướng dẫn sử dụng Đồng hồ mặt trời Schmoyer (xem phần tệp)
11. Heliochronometer - Đồng hồ mặt trời chính xác nhất thế giới của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com
12. Đồng hồ mặt trời Heliochronometer Derivative của yba2cuo3 | Tải mô hình STL miễn phí | F3D.com
13. Đồng hồ mặt trời - Cách xây dựng & Sử dụng, R. Newton Mayall & Margaret Mayall, Dover Publications Inc., 1994
14. Phương trình Thời gian: Phương trình Thời gian