Lo strumento, di tipo Campbell-Stokes, si basa sulle proprietà ottiche di una sfera di vetro cristallino perfettamente levigata, che agisce come una lente convergente a 360°. La sfera è montata su un asse metallico inclinato in base alla latitudine del luogo, così da risultare parallelo all'asse terrestre (e quindi orientato secondo l'equatore celeste).
Concentricamente alla sfera, alla sua distanza focale, è posizionata una calotta metallica fissa. Questa presenta tre diverse scanalature longitudinali sovrapposte, progettate per ospitare le strisce diagrammali in cartoncino azzurro, differenziate per stagione (estive, equinoziali e invernali) per seguire la diversa altezza del sole sull'orizzonte durante l'anno. Le strisce riportano una scala temporale con suddivisioni di 30 minuti e numerazione ogni tre ore. L'intero sistema poggia su una base quadrata dotata di un treppiede con viti calanti, essenziale per il livellamento e il corretto orientamento astronomico dello strumento.