Een heliostaat ontwerpen in de browser

Een heliostaat is een spiegel die automatisch met de zon meedraait en het licht op een gekozen punt reflecteert. Sunspot bestaat uit 37 zeshoekige facetten met een acrylspiegel van 2 mm. Elke facet heeft een zijde van 30 mm, het spiegeloppervlak bedraagt 865 cm² en het complete spiegelpakket weegt 5,64 kg.

Elke facet wordt gekanteld door twee servo's, 74 in totaal. De spiegelset werkt daardoor als één spiegel met instelbare kromming: de lichtvlek kan worden gefocust op een doel op 4 m of 30 m afstand. Het geheel draait om twee assen, azimut en elevatie, aangedreven door 28BYJ-48-stappenmotoren, onder een PMMA-koepel met een diameter van ongeveer 724 mm.

We bieden de applicatie sunspot.hexart.io gratis aan, zonder account. Dit is een voorbeeld van wat we vandaag maken: een technisch project, van de vereisten tot een productieklare build.

De applicatie roept geen AI-model aan. De code berekent elk getal op basis van formules uit literatuur en normen, die u in de rekendocumentatie kunt controleren. Dezelfde parameters leveren dezelfde afmetingen van onderdelen op.

De positie van de zon wordt berekend met het NOAA- en Meeus-algoritme, inclusief refractie. De directe straling (DNI) wordt bepaald met het Meinel-model, gecorrigeerd met Laue. De luchtmassa wordt berekend met de formule van Kasten en Young uit 1989 en de vorm van de zonneschijf met het Buie-model. De windbelasting volgt EN 1991-1-4, tandwielen ISO 6336 en lagers ISO 76 en ISO 281.

Waar AI heeft gewerkt

AI hielp bij het schrijven van de code. Paul Lazniak stelde de eisen vast. Een team van AI-agents schreef de code in opeenvolgende rondes: auteurs werkten parallel aan afzonderlijke bestanden, waarna andere agents de code integreerden en controleerden. De auteurs van functies werkten met Claude Opus 5.5. Claude Sonnet 5.5 controleerde afzonderlijke meldingen.

Zeven researchagents stelden 30 kaarten met componenten en catalogusgegevens op. Eén coördinerende sessie stuurde 25 agents aan. De werkregel was: geen verzonnen cijfers, elke waarde heeft een bron.

U stelt het apparaat en het doel in op de kaart of door een adres in te voeren. Het terrein is gebaseerd op hoogtegegevens, de gebouwen op OpenStreetMap en het stadsmodel op fotogrammetrie van Google Photorealistic 3D Tiles via Cesium ion. Het doel kan elk punt in de ruimte zijn: een raam, een paneel of een deel van een muur.

De datum en tijd kiest u in de kalender of u spoelt de dag versneld af. Dezelfde scène werkt in een VR-bril en in AR-modus met zicht op de omgeving (WebXR).

De knop ‘Download printpakket’ levert een ZIP-archief met 38 bestanden, ongeveer 111 MB. Het pakket bevat 28 STL-bestanden voor 211 te printen en te snijden onderdelen, en 4 SVG-tekeningen van platen en spiegels om uit plaatmateriaal te snijden. Verder bevat het een Arduino-schets, een materiaallijst in CSV en Markdown, een prijsopgave en projectparameters in JSON.

Voor de standaardconfiguratie bevat de materiaallijst 107 items. Daarvan moeten er 80 worden aangeschaft, 20 worden 3D-geprint en 4 uit plaatmateriaal worden gesneden. 3 onderdelen kunnen worden gegoten of geprint. Alleen al aan bevestigingsmateriaal zijn 340 stuks nodig: 70 bouten, 30 moeren en 240 sluitringen. Daarnaast zijn er 74 servo's, 5 PCA9685-drivers, 2 28BYJ-48-motoren en een DS3231-klok nodig.

Het hele apparaat weegt 74,4 kg. Volgens de prijslijst van oktober 2026 kosten de materialen 8.608,73 PLN exclusief btw en neemt FDM-printen ongeveer 24,7 uur in beslag.

Handleiding en onderzoekskaart

Op basis van de actuele parameters stelt de applicatie een bouwmanual en een onderzoeksrapport met berekeningsresultaten samen, in het Pools en Engels, klaar om als PDF af te drukken. In de versie van 26 oktober 2026 telde de bouwmanual 61 A4-pagina’s en het onderzoeksrapport 32.

De generator selecteert het bord op basis van het aantal spiegels: Arduino Uno voor maximaal 61 facetten, Mega 2560 voor maximaal 432 en ESP32 voor maximaal 864. Voor 37 facetten kiest hij de Mega 2560. De sketch bevat dan 2 128 regels en neemt naar schatting ongeveer 44,9 kB flashgeheugen in beslag.

De servo's besturen PCA9685-modules, met 8 facetten per module. De DS3231-klok levert de UTC-tijd. De Hall-sensor bepaalt de nulpositie, met de kalibratie opgeslagen in het EEPROM. De controller heeft een SAFE-knop en een vermogensbegrenzer voor de gebundelde lichtstraal.

Virtuele Arduino in de browser

De kern van de schets werkt ook in de applicatie. C++-code wordt vertaald naar JavaScript en uitgevoerd op geëmuleerde hardware: tijd in microseconden, stapinterrupts, hysterese van de Hall-sensor, servo’s en EEPROM. Voordat iets op het board terechtkomt, is te zien wat de controller doet.

De cijfers op deze pagina zijn afkomstig uit een simulatie, niet uit metingen aan een gebouwd apparaat. De applicatie vermeldt dit zelf in de voettekst: „Technische simulatie. Geschatte resultaten, controleer ze vóór de bouw met metingen.”

In de projectdocumentatie houden we een lijst bij met 14 bekende tekortkomingen. Zo heeft de behuizing van de controller nog geen binnenwerk en past er geen NEMA-motor in de houders voor 28BYJ-48-motoren. De VR- en AR-modus hebben we in een emulator getest. Een test met de Quest 3-headset staat nog op de planning.

Gebundeld licht veroorzaakt brandwonden en kan brand stichten. De weerkaatsing ervan kan het gezichtsvermogen beschadigen. Voordat het apparaat buiten wordt geplaatst, moet worden gecontroleerd waar de lichtbundel de hele dag terechtkomt.