首先便是望遠鏡。
劉范出征在外，感觸最深的便是偵查問題，要是有了望遠鏡，一看數百步，特別是大海之上，又有何懼。
望遠鏡好說，一個中空木桶，還可以做成伸縮型的，前后一大一小兩個凸鏡，凸鏡只需要按磨具燒制，打磨即可。
如此望遠鏡便制成了。
配上支架，再改小一點，便可裝備在神臂弩甚至手弩上，如此精度狙殺便成為了可能。
而且望遠鏡成功，以后自己和每一個將領皆有望遠鏡，也方便指揮，觀察。
何況望遠鏡已經有了，顯微鏡還遠嗎。
有了望遠鏡，劉范還是不滿足。
劉范下一個目標，便是解決時間問題了。
劉范所處的時代，每日計時按十二個時辰來計，分為子，丑，寅，卯，辰，巳，午，未，申，酉，戌，亥，十二個。
每個時辰分為九刻，如子時初刻，一刻，二刻，三刻，四刻，五刻，六刻，七刻，八刻。
再細化便無從下手了。
而劉范未來必然會開展科學革命，甚至產業革命。
所以這計時一定要精確，最好如后世那般精確到分，到秒。
于是劉范打算設計一種獨立的計時工具。
說干就干，劉范找來了百位高級木匠，開始在薊縣外依水建一計時器。
劉范所設計施工的計時器，便是后來宋代時期的水運儀象臺。
水運儀象臺是北宋時代把渾儀、渾象和報時裝置結合在一起的大型天文儀器，大約在公元1086年左右由蘇頌、韓公廉等人創制。
水運儀象臺臺高約十二米，寬約七米，呈上窄下寬的正方形木建筑，全臺分為三層，最上層放置渾儀和圭表，用來觀測天象，中層放置渾象，用以演示天象，最下一層放置報時儀器和全臺的動力機構等。
報時裝置在臺南部，有五層木閣，可以通過搖鈴，打鐘，敲鼓，擊鉦或出現木人等聲像形式，報告時，刻，更，籌的推移，下層后部是動力裝置，有一個直徑三米多的巨大樞輪，上面裝有三十六個水斗，樞輪邊上有一個漏水相當快的漏壺，壺水流入水斗，斗滿后，樞輪即往下轉，在樞輪頂部有一個擒縱裝置，它控制樞輪只能轉過一個水斗，樞輪轉動后，帶動一根貫通上，中，下三隔的轉動軸，并通過齒輪裝置帶動渾儀跟蹤天體，帶動天球儀按十二個時辰一周轉動，帶動報時裝置準確報時。
五層木閣里的木人能夠表演出這些精彩，準確的報時動作，是靠一套復雜的機械裝置晝夜輪機，帶動的，而整個機械輪系的運轉依靠水的恒定流量，推動水輪做間歇運動，帶動儀器轉動。
水運儀象臺幾乎便是中華古代最頂級的天文，報時裝置了。
雖然其依然只能進行時辰，時刻的報時，但是比漢代的報時機制更加準確。
中平六年一月十八日，水運儀象臺正式投用。
看著眼前的水運儀象臺，劉范滿意的點了點頭。
但即便如此，劉范還是不滿意。
畢竟水運儀象臺還是只能做到時辰和時刻的報時，并不能更加精確到分，到秒。
更何況水運儀象臺太過巨大，用來天文觀測還好，報時太不方便。
而且這只能建在靠水的地方，沒有水的地方根本不能用。
于是水運儀象臺投用后，劉范又召集木匠，鐵匠開始打造兩種新式報時裝置，擺鐘和懷表。
擺鐘便是利用單擺的等時性，用擺錘控制其它機件，使鐘走得快慢均勻，一般能報點，要用發條來提供能量使其擺動。
整個擺鐘的結構大體上可分為走時部分、打點部分、指針部分和打點控制部分。