刘范所设计施工的计时器，便是后来宋代时期的水运仪象台。
水运仪象台是北宋时代把浑仪、浑象和报时装置结合在一起的大型天文仪器，大约在公元1086年左右由苏颂、韩公廉等人创制。
水运仪象台台高约十二米，宽约七米，呈上窄下宽的正方形木建筑，全台分为三层，最上层放置浑仪和圭表，用来观测天象，中层放置浑象，用以演示天象，最下一层放置报时仪器和全台的动力机构等。
报时装置在台南部，有五层木阁，可以通过摇铃，打钟，敲鼓，击钲或出现木人等声像形式，报告时，刻，更，筹的推移，下层后部是动力装置，有一个直径三米多的巨大枢轮，上面装有三十六个水斗，枢轮边上有一个漏水相当快的漏壶，壶水流入水斗，斗满后，枢轮即往下转，在枢轮顶部有一个擒纵装置，它控制枢轮只能转过一个水斗，枢轮转动后，带动一根贯通上，中，下三隔的转动轴，并通过齿轮装置带动浑仪跟踪天体，带动天球仪按十二个时辰一周转动，带动报时装置准确报时。
五层木阁里的木人能够表演出这些精彩，准确的报时动作，是靠一套复杂的机械装置昼夜轮机，带动的，而整个机械轮系的运转依靠水的恒定流量，推动水轮做间歇运动，带动仪器转动。
水运仪象台几乎便是中华古代最顶级的天文，报时装置了。
虽然其依然只能进行时辰，时刻的报时，但是比汉代的报时机制更加准确。
中平六年一月十八日，水运仪象台正式投用。
看着眼前的水运仪象台，刘范满意的点了点头。
但即便如此，刘范还是不满意。
毕竟水运仪象台还是只能做到时辰和时刻的报时，并不能更加精确到分，到秒。
更何况水运仪象台太过巨大，用来天文观测还好，报时太不方便。
而且这只能建在靠水的地方，没有水的地方根本不能用。
于是水运仪象台投用后，刘范又召集木匠，铁匠开始打造两种新式报时装置，摆钟和怀表。
摆钟便是利用单摆的等时性，用摆锤控制其它机件，使钟走得快慢均匀，一般能报点，要用发条来提供能量使其摆动。
整个摆钟的结构大体上可分为走时部分、打点部分、指针部分和打点控制部分。
走时部分，由头轮即条盒轮，内装发条，二轮，三轮也就是中心轮，四轮，擒纵轮，擒纵叉，摆锤等组成。
条盒轮是机芯中最大的轮子，发条装在轮片下面的盒里，它是走时部分的能源。
二轮，三轮，四轮都是传动轮，其结构由轮轴，轮片，销轮等组成。
擒纵轮的结构与各轮相同，但它的轮片齿形是斜三角形的尖齿。
擒纵叉也叫卡子，它的作用就是把擒纵轮齿接过来，送出去。
摆锤组件包括摆锤，摆杆及挂摆装置。
摆锤中间有透孔，摆杆从中通过，下面旋有螺母固定，此装置可以将摆锤升高或降低，从而调节钟的快慢。
之后是打点部分，由打点条盒轮，打点二轮，打点三轮，打点四轮，打点五轮及风轮组成。
在打点三轮上有一个星角轮，当轮系转动时，它使打点轴上的抬止杆不断地抬起落下，打点轴的一端固定着两个打锤，锤头敲击一长一短两根音簧，就发出悦耳的声音。
风轮主要是起调节轮系转动速度的作用，使打点声音有一个合适的时间间隔。
之后就是指针部分，由分轮，跨轮和时轮等组成。
各轮分别对应时辰针，时刻针，分针和秒针，至于刻度，内圈为六十刻度对应六十秒，外围为六刻度，一个刻度代表两个时辰，对应十二时辰，每个时辰之间以十五分钟为界，分为八刻。
最后就是打点控制部分，摆钟每隔半个时辰便打点一次，整点敲击的次数必须与时辰针指示的时刻相同，因此，它的打点必须由走时来控制。
在走时和打点之间有一个具有控制打点次数的机构，它由二角凸轮，十二角凸轮，扇形齿，抬闸杠杆，开关杠杆，拨齿凸轮等组成。
二角凸轮紧紧固定在走时部分的中心轮轴上，每半个时辰随中心轮转一圈。
二角凸轮齿尖半径一长一短，长的打整点用，短的打半点用。
十二角凸轮套在时轮管上，每十二个时辰转一圈，每个时辰转过十二角凸轮的一个角。
平时抬闸杠杆挡住打点五轮上止钉，使打点机构不能运转。
当二角凸轮顺时辰针方向旋转时，慢慢将抬闸杠杆顶起，抬闸杠杆上端最后将止钉释放，这个过程也叫抬闸，但打点五轮的止钉转过一个角度后，又被开关杠杆的折角挡住，打点机构又停止运转。
由于抬闸杠杆抬起的同时，顶起了开关杠杆，开关杠杆原来末端托住扇形齿板现在释放，扇形齿板落下，齿板中段折角落在十二角凸轮的一个角的中部。
当二角凸轮将抬闸杠杆推到最高点落下时，开关杠杆挡住打点五轮的止钉部位也同时脱离，打点机构便开始转动。
打点三轮上的星角轮拨动抬止杆，带动打锤敲击音簧。
紧固在四轮轴上的拨齿凸轮也随着转动，凸轮上的拨销拨动扇形齿板向上运动，直至开关杠杆末端重新托住扇形卤板，抬闸杠杆挡住打点五轮上的止钉，打点工作完毕。
这便是整个摆钟的结构和原理。
整个摆钟，严格按照时辰对应，对应着后世通用的二十四小时，如子时为二十三到一点，丑时一到三点，寅时三到五点，卯时五到七点，辰时七到九点，巳时九到十一点，午时十一到十三点，未时十三到十五点，申时十五到十七点，酉时十七到十九点，戌时十九到二十一点，亥时二十一到二十三点。
时辰针转一圈只是六个时辰，十二个小时而已，两圈便是一天。
两个时辰之间，便是八个刻度，为时刻针所指，如子时一刻为晚上十一点十五分，二刻为十一点半，三刻为十一点四十五分，四刻为零点，五刻为零点十五分，六刻为零点半，七刻为零点四十五分，八刻为一点。
如此时间不仅可以精确到时辰和时刻，还可以继续细化到分，到秒。
当然摆钟相对于水运仪象台，稍微复杂了点，所以刘范并3
何况更小的怀表同样让刘范头疼。
就在刘范为了钟表费神之时，大汉都城洛阳，确一点也不平静。