En el número anterior de Galileo aparecía un artículo sobre un reloj solar muy poco convencional donde, gracias a la fibra óptica, la lectura de la hora se hacía de una manera similar a los relojes habituales. Siguiendo esa línea y rizando el rizo se describe aquí un artilugio aún más sorprendente. Al observar el instrumento de la imagen adjunta (Figura 1) todo el mundo estaría de acuerdo en que se trata de un clásico reloj con sus dos agujas, horaria y minutero. Si un día soleado lo observamos durante un tiempo admitiremos que funciona perfectamente a pesar de su aspecto artesanal y los materiales con los que se ha elaborado como madera, cartón o vastos engranajes de plástico. Quizás si lo miramos al cabo de unos días nos extrañe su exactitud; que a pesar del aspecto poco fiable de montaje casero no se haya adelantado ni atrasado. Pero si seguimos observándolo de vez en cuando notaremos algunas particularidades extrañas como que si lo cambiamos de orientación nos da una hora incorrecta, si se nubla el reloj se para; si al cabo de un tiempo el Sol vuelve a salir, sorprendentemente se actualiza solo y sigue su marcha, y de noche permanecerá parado aunque podemos hacer que marque cualquier hora si lo enfocamos con una linterna, y todo ello no impedirá que al día siguiente siga funcionando, sin haberlo tocado siquiera. ¡Extraño comportamiento, igualito que nuestros relojes de sol! Está claro que tanto la elaboración del aparato como su aspecto tienen muy poco que ver con la gnomónica clásica. Sin embargo funciona utilizando la posición del Sol, hay que orientarlo igual que los relojes solares para que funcione correctamente, la posición del eje del elemento clave debe ser idéntica a la de un gnomon, y comparte con los relojes solares las ventajas e inconvenientes que se han mencionado. El artilugio consta de dos partes fundamentales; por un lado un sistema electrónico-mecánico que basándose en la posición del Sol es capaz de orientar un elemento hacia esa dirección, y por otra parte un sistema de engranajes que utilizando la orientación de dicho elemento sitúa las dos agujas del reloj para que indiquen la hora. El funcionamiento de ambos sistemas hace que a medida que el sol va cambiando de posición según va pasando el tiempo las dos agujas se vayan moviendo de la misma manera que las de un reloj convencional.

Sistema electrónico

Sobre un eje paralelo al eje terrestre, igual que un gnomon clásico, gira un cartón o placa a cuyos lados se han colocado dos resistencias fotosensibles LDR como se ve en los gráficos en planta (antes de inclinarlo) y alzado (ya inclinado) (Figura 2).Estas resistencias tienen la propiedad de variar su valor dependiendo de la cantidad de luz que las ilumina y esta propiedad es utilizada por el circuito electrónico que ha sido realizado por Carmelo Fernández (Figura 3). En este circuito se utiliza un comparador que mantiene el dispositivo en reposo mientras las dos LDRs estén sometidas a la misma iluminación. Cuando una de las dos LDR recibe más luz que la otra se produce una corriente eléctrica en un sentido u otro según cual sea la más iluminada. Si se coloca un motor que utilizando esa corriente haga girar a la placa que contiene las resistencias, éste motor hará que dicha placa se oriente al Sol. Esto es así porque en cualquier otra posición una de las resistencias estará en la sombra producida por la placa (1), y el circuito generará energía que utilizará el motor para hacer girar la placa hasta que salga de la sombra y las dos estén iluminadas cuando la placa quede dirigida hacia el sol, momento en que se parará (2). Cuando un poco después, debido al movimiento del sol, la sombra vuelva a incidir sobre la LDR (3) el circuito vuelve a producir energía, se activa nuevamente el motor y vuelve a moverse la placa (Figura 4). Al circuito electrónico hay que suministrarle energía eléctrica (corriente continua de unos 6 voltios) con un pequeño transformador o unas pilas, que podrían sustituirse por unas placas fotovoltaicas acopladas al sistema que las mantendría orientadas al Sol para una mayor eficiencia.

Agujas horarias y sistema mecánico

A partir de la posición de la placa, con un sistema de engranajes se colocan las dos agujas de ma nera que se muevan adecuadamente. La aguja horaria deberá moverse un ángulo doble que la placa para utilizar el sistema convencional de esfera de 12 horas que hay en nuestros relojes, cada hora 30º, mientras que el sol se mueve 15º en una hora. Lo más sencillo sería unir el eje de la placa con el eje de la aguja horaria (ambos ejes provistos de engranajes idénticos) utilizando un multiplicador con dos engranajes solidarios, uno con doble número de dientes que el otro, de manera que el eje de la placa transmitiera el giro a velocidad duplicada al eje de la aguja horaria, o bien, según la opción B, que el engranaje del eje de la placa tuviese el doble número de dientes que el de la aguja horaria y se uniesen directamente (Figura 5). En nuestro modelo se ha preferido que el motor haga girar directamente la aguja horaria y ésta mediante el sistema descrito, que en este caso actuaría de reductora que siempre es más eficiente que la multiplicadora, haga girar la placaa la mitad de velocidad. También se ha optado por la opción A, aparentemente más complicada, por problemas de disposición de los engranajes adecuados que además se ajusten a las necesidades de relación con el minutero. El minutero debe moverse a una velocidad 12 veces mayor que el horario, y esto se puede conseguir con otra reductora de varios engranajes o, como en nuestro caso, utilizando un tornillo sinfín. El motor mueve simultáneamente el tornillo sinfín y el cambiador de ángulo de 90º. El primero hace girar el engranaje del horario y en el segundo se acopla la transmisión del minutero, con lo que si utilizamos para el horario un engranaje de 12 dientes acoplado al sinfín, conseguimos que la velocidad del minutero sea 12 veces mayor que la del horario ya que por cada vuelta del eje del motor el minutero da una vuelta y el horario 1/12 de vuelta (un diente de su engranaje) (Figura 6). Los distintos elementos se han distribuido en tres niveles: en la parte superior que queda a la vista la esfera con las agujas. En la parte central está todo el mecanismo y en la parte inferior la placa con los LDR. Este elemento se ha separado del resto para que no haya problemas con el cable que debe tener libertad de movimiento y no encontrar obstáculos. El eje de la placa pasa del nivel inferior al central y los ejes de las agujas del nivel central al superior. El circuito electrónico se ha colocado en una esquina de la parte inferior, aunque por su pequeño tamaño puede estar en cualquier lugar (Figura 7).

Funcionamiento del reloj

Inicialmente se ajustan las agujas por ejemplo de manera que cuando la placa esté dirigida al sur marquen las 12 en punto si queremos obtener hora solar verdadera. Se coloca el reloj orientado Norte -Sur como todo reloj solar, y el eje en que gira la placa con las LDR con la inclinación de la latitud. En cuanto reciba la luz del sol el sistema electrónico producirá una corriente que hará moverse rápidamente las agujas a la vez que va girando la placa con las LDR hasta dejarla orientada al Sol, momento en el que las agujas indicarán la hora correcta y se detendrán momentáneamente. Al cabo de unos segundos (más o menos según la longitud de la placa) la sombra de la placa incidirá sobre una de las LDR lo que hará que vuelva a activarse el motor, se actualice la hora y la placa vuelva a orientarse al sol. No es necesario que la sombra cubra toda la superficie de la LDR para activar el sistema, sino solamente una pequeña porción de la misma. Por ello si se colocan los elementos mecánicos libres de mucho rozamiento, puede observarse el avance del minutero poco a poco, como en los relojes mecánicos o eléctricos. Como se ha mencionado al principio sufrirá todas las vicisitudes de un reloj solar si el sol se nubla. Al final del día se parará, o si hay alguna iluminación artificial aunque sea débil girará hacia ella, pero cuando al día siguiente empiece a recibir luz del sol automática y rápidamente se pone en hora y sigue funcionando. Como la posición de partida de las agujas podemos colocarla como queramos, y debido a su aspecto, puede parecernos más adecuado que indique hora civil en vez de hora solar verdadera. Evidentemente solo es necesario, una vez bien orientado, mover las manecillas a mano para que coincidan con nuestro reloj de pulsera. Deberemos realizar los dos cambios horarios anuales de la manera habitual y corregir periódicamente, por ejemplo cada semana, los minutos de variación en la ecuación del tiempo.