Sluneční digitálky

Za sluneční hodiny lze považovat různé konstrukce. Například elektronické hodiny napájené fotovoltaickým článkem. I ty jde také považovat za hraniční typ slunečních hodin. Ze stejné oblasti pochází i "sledovač Slunce", který fotovoltaické panely natáčí automaticky ke Slunci. Stačí doplnit ukazatel a máme kuriózní sluneční hodiny.Těmi se zde zabývat nebudeme. Zajímá nás, jak lze diskrétní pravý sluneční čas zobrazovat digitálně, tedy číslicemi. Hledáme pravé sluneční digitálky. Uvedeme hned tři až čtyři typy takových slunečních hodin.

Je čas spojitý nebo nespojitý?

To je spíš filozofická a fyzikální otázka než něco definitivně vyřešeného. Ve fyzice dnes běžně pracujeme s časem jako se spojitou veličinou, tedy že mezi dvěma okamžiky vždy existuje další okamžik. Existují hypotézy, že na extrémně malých škálách může být čas diskrétní, tedy „tikající“ po nejmenších kvantech času. Některé teorie kvantové gravitace spekulují, že kratší čas už nemusí mít fyzikální smysl. Není to však experimentálně potvrzené, současná fyzika neumí rozhodnou a nevíme, zda je čas fundamentálně spojitý či diskrétní. Ještě je zajímavé, že v digitálních počítačích a i v hodinách pracujeme s časem diskrétně. Každé reálné hodiny mají jen konečné rozlišení. Počítáme počet kyvů kyvadla, kmitů krystalu, period kmitů atomu nebo naopak počet sekund, minut dodin, dnů, roků atd.

Je vhodnější zobrazovat čas analogově nebo digitálně? Pro člověka jsou vlastně přirozené oba způsoby, ale pro jiné účely. Digitální zobrazení je přirozené pro přesnou informaci, analogové pro vnímání plynutí času. Například ručičkové hodiny okamžitě ukazují kolik dne už uběhlo, jak daleko je další hodina. Člověk jedním pohledem chápe polohu ruček geometricky. Proto jsou analogové hodiny často lepší pro orientaci v čase. Digitální zobrazení času u slunečních hodin proto zůstane jen kuriozitou. Přesto se jim věnujeme.

Projekční hodiny ?

Zdánlivě nejjednodušší je, vyříznout číslice do stínícího půlkruhového plechu a na stínítku udělat jednu čáru ve směru polosu. U takových hodin je vše tak trochu "naruby" Místo polosu je soustava štěrbin a na ciferníku je jen jediná čára. To však nejsou digitální hodiny přestože se na podložku promítají číslice. Stále jsou to hodiny analogové. Pouze neukazují čas pohyblivým ukazatelem na pevném ciferníku, ale mají pevný ukazatel a pohybuje se plynule ciferník. O digitálních hodinách můžeme mluvit až když ukazují čas nespojitě číslicemi. Takové jsou další příklady. Jejich společnou vlastností je, že čas zaokrouhlují obbykle na deset minut.

Štěrbinové hodiny vyrobené 3D tiskem

Soustava štěrbin v tělese hodin je navržena tak, že prosvítající světlo zobrazí digitální časový údaj podle úhlu ve kterém se nalézá Slunce. Výrobek musí být samozřejmě orientován k severu a vhodně skloněn Čas odečítáme nejlépe na vodorovné podložce. Na internetu lze nalézt několik návodů, jak vytisknout tyto sluneční hodiny. Potřebné programy pro 3D tisk například zde.

Světlovodná vlákna a sedmisegmentový display

Podstatně složitější konstrukce je u hodin představených na stránce www.hineslab.com Opět jde o hodiny, které převádějí úhel natočení Země ke Slunci na digitální hodnotu. Pomocí stínících masek a světlovodů rozsvěcujících sedmisegmentový displej. Které segmenty budou svítit ovlivňuje soustava štěrbin v stínící masce. Při zdánlivém pohybu Slunce světlo procházející štěrbinou postupně dopadá na různé kombinace světlovodných vláken sestavených tak, aby displej zobrazoval příslušnou číslici. Na animovaných obrázcích je to k vidění na původních stránkách.

Autor již nyní poskytuje návod zdarma s tím, že mu následně pošlete foto z vlastní realizace. Osobně provažuji za nejproblematičtější zakončení optického vlákna do plexisklového segmentu čísla. Autor doporučuje konec světlovodu přiložit na zadní stranu segmentu a přilepit čirým epoxidem. Segment dle AI může být vyřezaný z mléčného plexi nebo čirý s matovaným povrchem. (Matování je důležité — jinak bude svítit jen hrana.) Dobré je přebrousit segment jemným smirkem nebo zmatnit jen přední stranu. Kritické je připravit konec vlákna. Konec kolmo odříznout a lehce přeleštit.

Pro takovou konstrukci jsou ideální úplně obyčejná plastová světlovodná vlákna PMMA (Plastic Optical Fiber). Hledat dle AI máme:"2mm PMMA end glow optical fiber".

Je to téma pro doplnění Hodinária? ujme se toho někdo?

Dvojitá soustava štěrbin - mřížkové hodiny

Třetí systém je asi nejzajímavější. Jde o digitální zobrazení času vzniklé oboustrannou soustavou štěrbin na průhledném podkladu. Je to kombinaci polárních slunečních hodin a mechanického světelného filtru. Podle hodinového úhlu pod kterým dopadá sluneční paprsek, soustava štěrbin propustí jen tu část světla, která vytvoří obraz číslice. Je to myšlenka velmi prostá avšak realizovatelná až moderní technologií. Výroba soustavy stínících pásků napařených na skle vyžaduje značnou přesnost. Na obrázku je viditelný hlavně stín vlastních hodin. fraktalové číslice

Hodiny vyráběla malá rodinná firma, která bohužel již neexistuje. Nezbyly ani žádné hodiny na prodej. Pouze původní web je archivován na této stránce.

Autor popisuje funkci přibližně takto: Je třeba si představit obyčejné polární sluneční hodiny u nichž je běžný stínový ukazatel nahrazen systémem štěrbin propouštějících sluneční světlo úzkou štěrbinou v horní desce. Místo stínové čáry tedy vzniká tenký světelný paprsek dopadající na spodní plochu. Pokud je mezi horní a spodní deskou umístěna další deska s otvory, může sluneční světlo procházet vždy jen určitými místy. Paprsek tak vytváří na zobrazovací ploše různé body nebo úseky podle polohy Slunce. Horní deska může mít podobu mřížky složené ze střídajících se průhledných a neprůhledných proužků. Vhodným uspořádáním štěrbin, otvorů a vzdáleností mezi deskami lze docílit toho, že světlo projde pouze v určitých okamžicích dne. Tím vzniká diskrétní – tedy skokové – zobrazení času.

Petr Král