Nelle prime fasi della sua attività, l’Osservatorio Sismico "A. Bina" è stato dotato di strumenti meccanici di elevata precisione. Tuttora tali macchine sono perfettamente conservate ma non vengono più utilizzate a livello scientifico in quanto sostituite da strumenti moderni più precisi e sensibili.

Sismografo Agamennone a pendoli orizzontali

Il corpo principale del sismografo Agamennone è caratterizzato da una colonna di ghisa alta 105 cm. pesante circa un quintale. Alla base è presente il sostegno di ancoraggio dello strumento con il terreno sottostante e la stabilità è assicurata da tre bulloni. Nella porzione superiore si trova invece la piattaforma dei delicati meccanismi di misurazione come il tamburo, le leve e l’apparato scrivente.
Possono essere riconosciuti inoltre tre pendoli orizzontali dei quali due misurano i movimenti del suolo nelle direzioni NS e EW e uno quelli verticali.
I primi sono formati da tubi di ferro a L, con diametro di 5 cm. La loro porzione più lunga è verticale, misura circa un metro e funziona come asse di rotazione. L’altra porzione ha una lunghezza di circa 80 cm. e, disposta orizzontalmente, contiene all’estremità cinque dischi di ghisa con diametro di 25 cm. e spessore di 3 cm. Il peso totale di questa massa pendolare è di 190 chilogrammi.

I due bracci orizzontali sono disposti fra loro perpendicolarmente in quanto, se lo strumento viene perfettamente orientato, uno misura la componente del moto nella direzione EW e l’altro in quella NS.
Nella base dello strumento sono presenti due staffe che hanno il compito di limitare le ampiezze delle oscillazioni dei pendoli. In seguito ad un terremoto di forte intensità infatti bloccano il loro movimento evitando l’urto tra i pennini e conseguenti danni all’apparato scrivente.
Il terzo pendolo, anch’esso a forma di L, contiene un peso di circa 40 chilogrammi. Il braccio orizzontale passa attraverso la colonna di ghisa e si collega, nella parte frontale del sismografo, con quello verticale. Quest’ultimo è collegato al pennino tramite un filo avvolto in un cilindretto.

Alle estremità superiore dei due pendoli riservati ai movimenti orizzontali sono fissate due sbarre parallele, separate tra loro da una distanza di circa 20 cm. La parte terminale di esse è collegata ad un sistema di amplificazione costituito da leve, molle e tiranti. L’intero meccanismo è posto su una piastra metallica e trasmette il movimento ai pennini.
Per ridurre al massimo l’attrito con il foglio sottostante i bracci dei pennini, lunghi circa 25 cm., sono stati fatti di steli di grano essicato, materiale robusto e allo stesso tempo estremamente leggero. La parte a contatto con la carta affumicata è invece costituita da sottile lamina metallica che si assottiglia verso l’estremità fino a formare una punta rivolta verso il rullo.
Il foglio di carta affumicata è posto tra due tamburi. Quello superiore ha un diametro di 25 cm. ed è collegato, tramite leva, al meccanismo ad orologeria che lo fa ruotare. Il rullo inferiore si trova ad una distanza di 64 cm. dall’altro e presenta un diametro di 7 cm.
La registrazione sul nastro in movimento continuo è rappresentata dalle traccie impressionate dai tre pennini sulla carta affumicata.
Se la situazione è di completa stabilità i pennini riportano un’andamento del tutto rettilineo altrimenti, in seguito alle vibrazioni del terreno provocate dal terremoto, oscillano registrando i movimenti della terra sottostante.

Sismografo Vicentini

Il sismografo Vicentini fa parte della categoria degli strumenti a pendolo pesante ed è predisposto per la determinazione dei movimenti in direzione E-W e N-S.
Accanto al sismografo Agamennone è stata una delle prime macchine ad essere stata impiantata nel primo Osservatorio (1935) diretto da Padre Bernardo Paoloni.
Nell’estremità superiore della sua grande impalcatura (più alta di 4 m!) è attaccato un pendolo verticale avente una massa di 2000 Kg. costituita da lingotti metallici sovrapposti. Il pesante meccanismo si trova sopra all’apparato di amplificazione e nella sua parte inferiore destra è collegato un braccio metallico ad L che trasmette il movimento del suolo agli organi di registrazione.
La porzione verticale del braccio è lunga circa 40 cm. e la sua parte più bassa è racchiusa dentro un cilindro con diametro leggermente maggiore della braccio stesso. L’apparato assume un compito di protezione delle parti delicate atte alla registrazione. Limitando infatti i movimenti del pendolo a mantenersi all’interno di piccoli valori, evita che terremoti molto forti provochino mercate oscillazioni del pendolo con conseguente urto tra i due pennini.

Le leve che contengono i due leggeri e appuntiti organi di registrazione sono di steli di grano essicato e vengono messe in contatto con il la porzione orizzontale del braccio ad L (di lunghezza uguale a 25 cm.) tramite fili.
La registrazione avviene anche in questo caso su foglio di carta affumicata avvolta in due rulli e fatta ruotare da un meccanismo ad orologeria meccanica.

Sismografo Wiechert

Il sismografo astatico Wiechert è destinato alla registrazione dei Terremoti che avvengono in Italia quindi rientra sulla categoria degli strumenti a medio e corto raggio. Esso misura i moti orizzontali del suolo nelle direzioni N-S ed E-W.
La caratteristica principale è costituita dalla presenza di un pendolo verticale del peso di 200 Kg. il cui baricentro è posto a circa 100 cm. sopra al punto di rotazione. Quest’ultimo si trova nella struttura basale che assicura, con tre appoggi, il contatto dello strumento con il suolo.
Collegati al pendolo si osservano due bracci metallici lunghi circa 30 cm. che trasmettono attraverso un sistema di delicate leve, il movimento del terreno a due pennini. Questi ultimi sono a loro volta dolcemente adagiati sopra il meccanismo di amplificazione.
Il meccanisco di smorzamento risulta particolarmente ingegnoso e complesso. Le leve che collegano i pennini al pendolo presentano, nella loro estremità esterna, un pistoncino libero di muoversi all’interno di un recipiente cubico. Lo smorzamento è garantito dalla pressione che si genera ogni volta che il pistoncino si muove all’interno del suo recipiente (è data dalla compressione dell’aria). Esistono inoltre due dispositivi regolabili capaci di aumentare o diminuire l’effetto della "camera a pressione".
La registrazione del terremoto avviene, come per gli altri sismografi meccanici dell’Osservatorio, sulla carta affumicata tesa sopra due tamburi metallici ruotanti. Il movimento continuo dei rulli è ottenuto mediante un meccanismo a orologeria a bilanciere, fissato lateralmente nella piattaforma superiore. I leggerissimi pennini sono metallici e, con i loro 20 cm. di lunghezza, tracciano continuamente la situazione del terreno solcando la carta affumicata.
Lo strumento è stato in funzione fino all’inizio degli anni ottanta e i suoi pennini hanno immortalato perfettamente tutti i terremoti umbri avvenuti nel periodo della sua attività.

Costanti del sismografo Wiechert:

componente N-S

componente E-W

Sismoscopio Brassart

Si tratta di un avvisatore sismico per le scosseondulatorie.
Lo strumento fornisce la direzione di provenienza delle onde sismiche e l'orario della scossa.
Ad una estremità di un'asta orizzontale è presente un "ombrello rovesciato" metallico, con otto scanalature indicanti i punti cardinali, mentre dall'altra estremità è contenuto un contrappeso.
All'interno dell'ombrello si trova, in equilibrio precario, uno stelo avente una sferetta alla sua sommità. Nel momento in cui arriva una scossa sismica, la sfera cade nella direzione di provenienza delle onde. Quando lo stelo cade, si aziona un orologio a pendolo e a carica manuale.

Sismoscopio Agamennone

Si tratta di un sismoscopio elettrico a doppio effetto. E' stato progettato per l'avvertimento di scosse ondulatorie.
Il principio di funzionamento è il seguente:
ogni volta che la punta di un'asta sottile alta circa quaranta centimetri e avente un peso nella sua metà, tocca il dischetto metallico posto all'estremità di un'altra asta, si chiude un circuito elettrito. Tale contatto è in grado di azionare una suoneria e un orologio. La base dello strumento è costituita da tre piedini, due mobili ed uno fisso, in modo da garantire l'esatta verticalità dell'apparato di registrazione.