Glashütte Trash Clock

Omdat het mechanisme slechts ongeveer een half uur loopt, geeft het alleen seconden en minuten aan en slaat het een gong telkens wanneer de minutenwijzer de 12-uurspositie bereikt. Als extraatje activeert de klok vlak voordat de energie op is, een externe randomizer.

Tijdens het werken aan deze klok heb ik ook een nieuwe tijdschaal bedacht: GTC. Deze combineert de concepten van GMT en UTC, waarbij de Glashütte Trash Clock dient als de wereldwijde referentieklok.

Achtergrond

Zowel mijn overovergrootvader Henri Roy (1833–1910) als zijn zoon, mijn overgrootvader Eduard Roy (1860–1942), waren Zwitserse horlogemakers. Ze woonden in La Chaux-de-Fonds, een plaats die bekendstaat om zijn horlogetraditie. Later in hun leven emigreerden ze naar Herrnhut, een klein stadje in Saksen, Duitsland, waar ze doorgingen met het maken van klokken en horloges.

Glashütte, een andere kleine stad in Saksen, is wereldwijd eveneens beroemd onder liefhebbers van horloges. Hier worden enkele van de hoogste kwaliteitsmechanische tijdstukken geproduceerd. Er is zelfs een wet die de herkomstbescherming regelt: alleen klokken en horloges die daadwerkelijk daar zijn gemaakt, mogen de naam “Glashütte/SA” op hun wijzerplaat voeren.

In 2026 ontving ik een verrassingsmail: NOMOS, een fabrikant van mechanische polshorloges, nodigde me uit voor een artist-in-residence in Glashütte. Dit leek me de perfecte gelegenheid om in de voetsporen van mijn voorouders te treden en zelf een klok te proberen te maken. Dus pakte ik mijn koffer en vertrok ik naar Glashütte. Ik nam snijgereedschap, een passer, tangen, linialen, snijmatten, een paar kilo hete lijm, een handvol tie-wraps, diverse soorten plakband en enkele boeken over horlogerie mee.

De Slinger

Tussen mijn boeken zat “Mechanische Uhren” van Zdeněk Martínek en Jaroslav Řehoř, een vintage leerboek voor horlogemakers. Hierin las ik hoe een slinger kan worden gebruikt om tijd te meten.

Ik vond het interessant om te leren dat de frequentie waarmee een slinger oscilleert alleen wordt bepaald door de lengte (en de kracht van de zwaartekracht), terwijl het gewicht aan het uiteinde van de slingerstang (wat horlogemakers een 'bob' noemen) er eigenlijk niet toe doet. Een slinger met een lengte van ongeveer één meter wordt een secondeslinger genoemd, omdat het één seconde duurt om naar één kant te zwaaien en een andere seconde om terug te zwaaien.

Mijn eerste praktische experiment was daarom het bouwen van een slinger. In mijn bijzondere werkruimte, een oude kerk, vond ik een trapleider om hem aan op te hangen en een plastic waterfles om als gewicht te gebruiken. Een houten vouwliniaal was een perfecte stang, omdat de lengte ervan kon worden aangepast.

De Nederlandse astronoom Christiaan Huygens (1629–1695) was de eerste die het gedrag van slingers wiskundig beschreef. Hij construeerde in 1656 een werkende slingerklok en publiceerde de volgende formule in zijn boek “Horologium Oscillatorium”:

$$T = 2\pi \cdot \sqrt{\frac{l}{g}}$$

Hierbij is $T$ de tijd voor één volledige heen-en-weergaande beweging — de periode. $l$ is de lengte van de slinger en $g$ is de zwaarteversnelling. Zoals je ziet, speelt de kracht van de zwaartekracht een rol in deze vergelijking, wat betekent dat een slingerklok die voor de aarde is gemaakt, niet goed zal werken op een andere planeet met een andere zwaarteversnelling.

Ik moet erbij vermelden dat de formule van Huygens het gedrag van een ideale slinger beschrijft. Hoe hoger de slinger zwaait, hoe minder nauwkeurig de formule wordt. Sterker nog, als je echt pedant wilt zijn, houdt een slinger op ideaal te zijn op het moment dat hij begint te oscilleren. Deze formule is dus alleen exact voor een slinger die niet zwaait. Maar succes ermee, het bouwen van een slingerklok met een niet-zwaaiende slinger ;)

Het Echappement

In de volgende stap moest ik de slinger lange tijd in beweging houden, en het mechanisme moest tellen hoe vaak hij zwaaide. Gelukkig hoefde ik niets uit te vinden, aangezien alle benodigde onderdelen goed beschreven staan in de literatuur. Ik moest alleen uitzoeken hoe ik ze kon bouwen met de materialen die ik voorhanden had. Wat ik nodig had was een echappement, dat bestaat uit een gangwiel en een anker.

Een echappement is erg slim omdat het twee dingen tegelijk doet: verbonden aan het anker zitten twee pallets die het gangwiel afwisselend blokkeren, waardoor het wiel per zwaai van de slinger slechts een halve tand vooruitgaat. Bij elke ontspanning geeft het wiel de slinger ook een klein duwtje. Zonder dat duwtje zou de slinger binnen enkele minuten vertragen en stoppen.

Bij het gebruik van een secondeslinger is het logisch om een gangwiel met 30 tanden te gebruiken: met één zwaai per seconde en een halve tand per zwaai, maakt het wiel precies één volledige omwenteling per minuut. Een indicator op deze as kan dan direct worden gebruikt als wijzer voor de seconden.

Het bouwen van een betrouwbaar echappement van afval was een behoorlijke uitdaging, omdat de onderdelen vrij nauwkeurig en ook sterk moesten zijn. Voor het anker gebruikte ik een zorgvuldig gebogen metalen staaf, en het bleek dat paperclips zeer stevige tanden vormen voor het gangwiel.

Kunstcritici zouden kunnen suggereren dat het prominente gebruik van paperclips in het mechanisme gelezen kan worden als een duidelijke verwijzing naar Nick Bostroms paperclip maximizer, maar dit is geen AI-doemklok; het uitgebreide gebruik ervan in dit project was puur praktisch.

Energie

Tot dusver werkte het mechanisme alleen wanneer ik de slinger of het gangwiel met de hand duwde. Om het wiel uit zichzelf te laten draaien, had ik een manier nodig om energie op te slaan.

Slingerklokken vertrouwen meestal op een gewicht dat aan een koord hangt, dat is opgewonden rond een trommel. In mijn ontwerp drijft deze trommel het uurwerk aan via de as van het echappement.

Het bouwen van de trommel was eenvoudig, met behulp van wat overgebleven kartonnen verpakkingen. Voor het gewicht vulde ik een lege verfbus met schroot dat ik vond bij de productiefaciliteiten van NOMOS. Ook vond ik langs de weg een oude bouwspeelgoedset die toevallig enkele katrollen bevatte — perfect voor het bouwen van een takel, waardoor de weg die het gewicht aflegde werd gehalveerd en de klok twee keer zo lang kon lopen voordat het gewicht de vloer raakte.

De Vertragingsoverbrenging

De volgende stap was het bouwen van een vertragingsoverbrenging om de minuten weer te geven. De vertraging is eenvoudig te berekenen: 60 rotaties van de secondewijzer (de as van het echappement) moeten ervoor zorgen dat de minutenwijzer één keer draait. Het is logisch om dit in twee fasen te doen, met een tussenwiel, omdat elke fase de draairichting omkeert en het wenselijk is dat de minutenwijzer ook met de klok mee draait. Alles anders zou onhandig zijn.

Nadat ik enkele kartonnen tandwielen met twijfelachtige precisie had gesneden, dacht ik: waarom niet gewoon simpele wrijvingswielen gebruiken? Ronde schijven konden veel gemakkelijker worden gesneden dan tandwielen! De klok zou sowieso niet precies zijn, dus een beetje slip tussen de wielen zou niet echt uitmaken.

Voor elke as gebruikte ik een simpel gat als lager aan de ene kant en een vork aan de andere kant. De wielen lagen in feite gewoon op elkaar. Om de minutenwijzer in te stellen, kon ik de as simpelweg een beetje optillen, waardoor de verbinding met de tussenfase werd verbroken en de minutenwijzer vrij kon draaien.

Geluid

Tot nu toe werkte de klok goed, maar naar mijn smaak miste hij enkele leuke extra's. Geïnspireerd door koekoeksklokken dacht ik dat een knijptoeter leuk zou zijn, maar dat bleek te zwaar om aan te sturen, dus koos ik voor een glazen fles als gong. Deze slaat telkens wanneer de minutenwijzer de 12-uurspositie bereikt. Afgezien van de triggering door de klok, is het gongmechanisme volledig onafhankelijk, met zijn eigen energiebron: een ander gewicht, ditmaal een rubberlaars die aan een touw hangt.

Dit is hoe het werkt: het touw van de rubberlaars is opgewonden rond een trommel (1). Op dezelfde as zijn een cilinder (2) met twee inkepingen en een kleine hefboom gemonteerd die de gongslaap (3) beweegt. Er is ook een triggerhefboom (4) met twee pinnen aan de tegenovergestelde zijde, die in de inkepingen van de cilinder vallen en de rotatie blokkeren. Aan de achterzijde van de as zit een grote luchtvanger (5), die de rotatie vertraagt door luchtweerstand. De gele vlaggetjes hiervan zijn gesneden uit een plastic tas van de supermarkt.

• 1: Trommel
• 2: Cilinder
• 3: Hamer
• 4: Hefboom
• 5: Luchtvanger

Een nokkenplaat op het minutenwiel tilt de triggerhefboom langzaam op. Dit ontkoppelt de eerste pin en de cilinder draait een stukje, totdat hij direct wordt gestopt door de tweede pin, die in de andere inkeping valt. Horlogemakers noemen deze beweging, die plaatsvindt voordat het geluid wordt geactiveerd, de warning. Tijdens deze fase wordt de hamer weggetrokken van de glazen fles.

Ongeveer twee minuten later valt de triggerhefboom van de nok terug naar zijn oorspronkelijke positie, waardoor de tweede pin uit zijn inkeping wordt getrokken. De eerste pin is alweer terug in de eerste inkeping — maar die inkeping laat de cilinder draaien tot hij weer zijn startpositie bereikt. De kleine hamer wordt losgelaten en slaat tegen de fles.

Dit ontwerp in twee stappen heeft een reden. Het optillen van de hefboom gebeurt langzaam, langs de stijgende rand van de nok, waardoor er geen duidelijk gedefinieerd moment is waarop de warning optreedt. De val gebeurt echter bij een scherpe rand, waardoor het moment waarop de gong moet klinken precies kan worden afgesteld.

Een Willekeurige Complicatie

Tot nu toe had mijn klok alleen functies die vrij standaard zijn voor slingerklokken. Maar ik had nog materialen — en tijd. Daarom besloot ik een complicatie toe te voegen: elke functie die verder gaat dan het enkel aangeven van de tijd. In mijn geval werd dit een willekeurige complicatie.

In de kerk vond ik een grote rolsteiger en een rad van fortuin, dat ik labelde met de woorden NOW en NEVER. Het wiel kwam in het midden van de steiger. Aan de achterkant van het wiel bond ik een touw, dat naar de bovenkant van de steiger liep, waar ik een ander gewicht ophing. Een tweede touw verbond dit gewicht met een ontgrendelingsmechanisme, gebogen uit staaldraad, dat ik onder het gewicht van de klok (de verfbus) plaatste.

Terwijl de klok loopt, daalt de verfbus langzaam, en vlak voordat de klok zonder energie komt te zitten, drukt hij de draad naar beneden. Dit laat het touw los, het gewicht bovenop de steiger valt, en het rad van fortuin draait — waarmee het antwoord wordt gegeven op de ultieme vraag die men over tijd kan hebben: “Now or Never?”

Precisie

Bij het maken van een klok wil je dat de oscillator altijd met dezelfde snelheid zwaait. Horlogemakers noemen dat isochronisme, en ik was zeker benieuwd om te ontdekken hoe nauwkeurig mijn mechanisme van afval liep.

Ik bevestigde een klein stukje zwart tape aan de slinger en filmde de klok gedurende de gehele looptijd met mijn smartphone. Vervolgens trackte ik het tape in de video met een klein computerprogramma. Het bleek dat mijn klok veel beter werkte dan verwacht — een “seconde” van de Glashütte Trash Clock was gemiddeld 1,004 seconden lang (±0,001 s), wat neerkomt op een nauwkeurigheid binnen 0,4%.

Tijdzones en Tijdsschalen: GMT / UTC

Terwijl ik leerde over klokken en tijdmeting, stuitte ik op een feit dat me echt verbijsterde: de eenvoudige vraag “hoe laat is het?” lijkt onmogelijk te beantwoorden. Er bestaan verschillende tijdschalen, en dus verschillende tijden, op hetzelfde moment, op dezelfde locatie op aarde — en deze kunnen afwijken en doen dat ook.

Laten we bij het begin beginnen en ons concentreren op één locatie, zodat we niet over tijdzones hoeven na te denken. Je hebt waarschijnlijk gehoord van GMT, wat staat voor Greenwich Mean Time.

Dit werkt als volgt: Stel je voor dat je in Greenwich, in Londen, naar de lucht kijkt. Wanneer de zon haar hoogste punt bereikt, is het 12 uur 's middags. Als je de heldere lucht gedurende twee opeenvolgende dagen observeert, kun je de duur van één dag meten. Maar de lengte van een dag varieert gedurende het jaar. Doe dat dus voor een heel jaar en neem het gemiddelde, en je hebt de gemiddelde duur van een dag. Deel dat door 24, en je hebt de duur van een uur. Deel dat door 60, en je weet hoe lang een minuut is. Verdeel dat in 60 gelijke delen, en je hebt de duur van één seconde.

Nu bouw je een atoomklok. Deze meet de tijd met ongelooflijke precisie. Maar een enkele atoomklok is niet perfect, dus bouw je er een heleboel, verspreidt ze over de wereld en neemt het gemiddelde van hun output. Wat deze constructie oplevert, wordt TAI genoemd, Temps Atomique International, de internationale atoomtijd.

Tot hier is alles duidelijk. Nu laat je je klokken een tijdje lopen en blijf je ook naar de lucht kijken in Greenwich. In het begin komen ze overeen: wanneer het 12 uur TAI is, staat de zon op haar hoogste punt. Maar na verloop van tijd drijven ze uit elkaar, en het blijkt onmogelijk om deze afwijking exact te voorspellen.

De reden is simpel: de aarde draait niet met een constante snelheid. Verschillende factoren beïnvloeden de rotatiesnelheid van de aarde; sommige zijn voorspelbaar, andere niet, zoals aardbevingen en overstromingen.

Maar we willen dat het middaguur op de lange termijn ook echt middaguur blijft. Daarom is in 1987 een organisatie met de wonderlijke naam International Earth Rotation Service (IERS) opgericht. De IERS observeert klokken en hemellichamen — en wanneer de twee te veel afwijken, kondigt zij een schrikseconde (leap second) aan. Afgeleid van TAI is UTC, Coordinated Universal Time, wat in feite TAI is waarbij rekening is gehouden met de opgetelde schrikseconden. Op het moment van schrijven is UTC 37 seconden achter op TAI.

In november 2022 heeft de Algemene Conferentie voor Gewichten en Maten besloten om de schrikseconde tegen 2035 af te schaffen, en sommige namen en standaarden zijn ook veranderd. Sinds 2003 heet de IERS officieel de International Earth Rotation and Reference Systems Service en GMT werd in 1972 vervangen als internationale standaard, hoewel het voortbestaat als Britse tijdzone. Tijd afgeleid van de rotatie van de aarde wordt nu UT (Universal Time) genoemd, en er zijn zelfs nog meer tijdschalen en systemen.

Nu dacht ik: als er al zoveel verschillende tijden bestaan, maakt het niet uit of ik er nog één toevoeg. Daarom heb ik GTC bedacht. De definitie is eenvoudig en heeft niets te maken met de rotatie van de aarde:

GTC is gebaseerd op de observatie van de Glashütte Trash Clock in plaats van de zon, en dient, net als UTC, als een wereldwijde referentietijd.

Het doel is praktisch. Het zorgt ervoor dat de klok altijd correct is, zelfs wanneer het mechanisme van afval niet meer werkt — simpelweg omdat de Glashütte Trash Clock, per definitie, de ultieme referentieklok voor GTC is.

Afscheid van Glashütte

Voordat ik Glashütte verliet, haalde ik enkele bewegende delen van de klok af, zodat hij gemakkelijker getransporteerd kon worden. Op dat moment brak de zon door en scheen door het glas-in-loodraam van de kerk op de klok. Het zag er zo mooi uit dat ik nog een paar laatste foto's moest maken.

Dankwoord

Dit project zou niet hetzelfde zijn geweest zonder het geweldige team bij NOMOS. Een grote dank aan Inès en Stefan voor de uitnodiging, aan Marie, die zo goed voor me heeft gezorgd en mijn tijd in Glashütte onvergetelijk heeft gemaakt, en aan Melchior voor zijn praktische tips tijdens het bouwen van de klok. Het hele team was ongelooflijk gul met hun tijd, lieten me hun werk zien, beantwoordden geduldig al mijn vragen en verzamelden interessant afval voor me.

Ik ben ook dankbaar aan mijn achterneef Martin voor de foto's van het zakhorloge van onze overovergrootvader, en aan mijn vader Helmut voor de hulp bij het onderzoek naar onze familiegeschiedenis.

Aanvullende Bronnen

• Gebruikershandleiding - Schermversie (PDF)
• Gebruikershandleiding - Printversie (PDF)
• Promotiefoto's in hoge resolutie (ZIP)
• Foto's van de Trash Clock in mijn dagboek
• Foto's van de residency in mijn dagboek
• CSV-dataset van de slingeranalyse
• IERS Bulletin C
• Definities van tijdssystemen
• Videoclips op archive.org