FizViz - крупномасштабная физическая визуализация для вашей статистики!

Необходимые инструменты и машины

Об этом проекте

Что такое «ФизВиз»?

Мы делаем физические визуализации данных, которые представляют информацию в большом формате, супер классным, мгновенно читаемым. Идея заключается в том, что вы можете повесить набор виджетов FizViz в своем офисе, мастерской или где угодно, где вы хотите смотреть и обмениваться данными, которые имеют значение:

- Сколько товаров я продал сегодня? Как это соотносится с моим средним значением?

- Сколько людей посетили мой сайт? Сколько страниц они просмотрели?

- Привлекаю ли я больше трафика из-за моего недавнего видео-сообщения о кошках или все прыгают, потому что это не имеет ничего общего с моим продуктом?

Или подключите его к другим источникам данных:

- Сколько времени осталось на выполнение моей работы по 3D-печати?

- Сколько здесь людей?

- Сколько заявок на участие в конкурсе Hackster World's Largest Arduino Challenge уже подано?

Зачем мы сделали ФизВиз?

В прошлом году наша команда создала и запустила наш первый «настоящий» продукт. Мы спроектировали, настроили, профинансировали, построили, перепроектировали, сертифицировали, смеялись, плакали, ругались и в конечном итоге ... отправили продукт. Намного сложнее, чем мы думали (но все так говорят).

Потом ... Мы начали навязчивый просмотр метрик. Сколько людей посетили страницу нашего продукта? Наш магазин? Как долго они пробыли? Как они туда попали? Что происходит, когда мы публикуем твиты, блоги, публикации и публикации? Какого черта мы продали всего 10 единиц, когда ничего из этого не делали?

Пытливые умы хотели знать.

Несмотря на то, что мы - целеустремленная команда, не все имели доступ или были заинтересованы в тщательном изучении Google Analytics, пытаясь ответить на эти вопросы. И те из нас, кто это сделал, обнаружили, что в конечном итоге мы просматривали одни и те же ключевые аналитические данные, иногда по много раз в день. Часто они не сильно менялись, когда мы смотрели, или сильно менялись, когда мы не смотрели.

Очевидно, что нет недостатка в онлайн-инструментах и ​​системах для фильтрации, обобщения и объединения данных в любой форме и форме. Но они уводят вас от потока и требуют (несколько загадочного) знания рабочего процесса, чтобы добраться до того, что вас интересует.

И, честно говоря, они не такие уж захватывающие.

Они не вызывают аплодисментов в офисе. Они не транслируют достижения команды и не спешат увидеть успех. Это бесплодный, цифровой и, как правило, индивидуальный опыт.

Как работает FizViz?

Виджет FizViz состоит из 3 компонентов:

1) ПК или планшет с Windows (нам нравится Surface), который собирает ваши данные и использует Windows Remote Arduino для отправки текущего состояния в виджет FizViz.

2) An Arduino MKR1000 который получает данные с ПК через Wi-Fi и управляет физическими элементами управления на виджете FizViz.

3) Физические компоненты, отображающие данные . В настоящее время у нас есть поддержка:

• Световые полосы NeoPixel для цветных светодиодных эффектов.
• Шаговые двигатели для создания циферблатов и манометров.
• Переключатели для обнуления или калибровки ваших гигов (мы используем геркон, чтобы найти ноль в нашем виджете RotoMoto FizViz)

По сути, ПК выполняет тяжелую работу - извлекает данные из вашего источника данных (мы включили источник для сбора данных Google Analytics), а затем отправляет состояние и команды в Arduino, который запускает физическую установку.

Мы предоставили все схемы и информацию для получения базового виджета NeoPixel с включенным и работающим шаговым двигателем. После этого вы можете проявить столько творчества, сколько захотите.

Наше видение состоит в том, чтобы продолжать создавать разные виджеты для разных типов данных. Мы начали с одного примера, но на самом деле FizViz предназначен для создания правильной визуализации для того типа данных, который вы хотите отображать. Нет никаких правил!

Обзор электрических систем

Подключить FizViz довольно просто. Наши последние схемы всегда можно найти в репозитории FizViz-Electrical на GitHub. Вот несколько примечаний по компонентам:

• Arduino MKR1000 - Мозги нашей операции. Здесь особо нечего сказать, кроме того, что он маленький и отлично работает!
• Полоски NeoPixel - Подключение к полосам NeoPixel довольно просто - мы используем резистор 460 Ом (R1) между выводом данных и Arduino. Затем, как правило, мы подключаем блок питания для полосы прямо к нашему основному источнику питания 5 В для системы. NeoPixel Uberguide от Adafruit - это библия, когда дело доходит до интеграции NeoPixels, и включает в себя библиотеку Arduino, которую вы можете использовать в своем проекте для упрощения управления. Полоски могут иметь два заземляющих провода (черные). Оба они подключаются к заземляющему контакту.
• Adafruit TB6612 Breakout Board - Управляет любым типовым шаговым двигателем. Действительно круто для создания точных движущихся предметов, таких как шкалы, датчики или ползунки. Мы использовали его для управления иглой в нашем RotoMoto FizViz. Здесь особо нечего добавить. Мы следовали указаниям Adafruit, сделав его совместимым со встроенной библиотекой Arduino Stepper для управления.
• Геркон. Наш виджет RotoMoto FizViz Widget использует магнит в игле и геркон, чтобы определять, когда игла находится в нулевом положении. Здесь также можно использовать другой переключатель, такой как микроконтактный переключатель или реле давления, в зависимости от механизма вашего виджета.

Мы упаковали нашу электронику на макетную плату половинного размера Adafruit Perma-Proto, чтобы вставить ее в наш виджет, но в зависимости от вашего форм-фактора вам могут потребоваться другие формы. Вот как выглядит наш:

Обзор прошивки / кода Arduino

Наш репозиторий FizViz-Arduino на GitHub содержит последнюю и лучшую версию скетча Arduino, который поддерживает виджеты FizViz. Существует гораздо больше информации о специфике, необходимой для запуска и запуска проекта, но вот несколько важных моментов:

• Конфигурация Wi-Fi - Обратите внимание на примечания к конфигурации WiFi. Если у вас есть более экзотическая сеть Wi-Fi, возможно, вам придется копнуть здесь немного глубже.
• Внешние зависимости - Мы довольно легки с точки зрения внешних зависимостей, но мы ссылаемся на несколько библиотек, которые вам может потребоваться установить. Ссылки на самые свежие библиотеки всегда находятся внизу страницы.

Обзор Windows / Remote Arduino

Наш репозиторий FizViz-Windows на GitHub является домом для кода Windows для FizViz. Опять же, на GitHub есть много более конкретной информации, поэтому мы рекомендуем подробно прочитать там инструкцию.

Наша стратегия заключалась в том, чтобы начать с кода удаленного подключения Arduino из ms-iot. Вместо того, чтобы управлять контактами непосредственно из приложения Windows, мы настроили несколько настраиваемых управляющих сообщений Firmata. Мы внесли небольшое изменение в код удаленного подключения, чтобы разрешить передачу пользовательских сообщений на уровень Firmata. Затем мы реализовали пользовательские обработчики сообщений в проекте Arduino, которые обновляют состояние FizViz на основе команд управления из приложения Windows.

Мы также добавили поддержку сбора аналитических данных из Google Analytics, поскольку это наш основной вариант использования наших собственных виджетов FizViz. Надеюсь, это будет полезно в качестве справки, даже если вы решите подключиться к другому источнику данных. Чтобы настроить учетную запись Google Analytics для доступа к API, необходимо выполнить ряд шагов, поэтому для получения дополнительных сведений ознакомьтесь с примечаниями к репо.

Виджет №1 - "RotoMoto"

Мы создали RotoMoto, чтобы продемонстрировать все функции FizViz. Он проверяет платформу, демонстрируя очень интересное применение как нашего освещения, так и шагового управления в виджете, который вы можете с гордостью повесить в любом офисе. Нашей мечтой было бы иметь набор из 4 или 5 этих красавиц, висящих рядом, но нам понадобится больше MKR1000, чтобы это произошло!

Создать свой собственный RotoMoto довольно просто. Даже если у вас нет всех тех же инструментов, есть много способов добиться тех же эффектов, что и у нас, с тем, что вы можете достать. В оставшейся части статьи рассказывается о сборке и о том, где вы можете внести некоторые изменения для различных эффектов.

Репозиторий САПР

Во-первых, мы храним наши файлы САПР на Github в репозитории FizViz-CAD. Вы найдете версии STEP и STL различных деталей, которые мы изготовили для создания нашего виджета RotoMoto.

Дополнительные детали

Помимо нашего проекта САПР, вот список деталей, которые мы использовали в нашей сборке:

  Описание Поставщик Номер детали Примечания Шаговый шкив McMaster-Carr 1375K15 15 зубьев Шкив с иглой McMaster-Carr 1375K28 Подшипники с 30 зубьями McMaster-Carr 60355K701 Б / у 2Belt McMaster-Carr 7887K28 Винты шагового двигателя De Mode Elec. 54-410-100 2,6 мм x 8 мм Герконовый переключатель Digikey 306-1124-1-ND Магнит Digikey 469-1002-ND 0,5 "Dx0,125" H  

Mount Board

Основа сборки RotoMoto - монтажная плата. По сути, в нем находятся механические и электрические компоненты, и все они аккуратно спрятаны за освещенной лицевой панелью дисплея.

Мы использовали ЧПУ ShopBot, чтобы вырезать нашу монтажную плату из плиты МДФ толщиной 1 дюйм. Есть много других способов вырезать формы (лазерный резак, лобзик и т. Д.), Но, поскольку здесь ЧПУ, мы использовали именно его. .

Безель

Безусловно, важной особенностью нашей сборки является подсветка лицевой панели. Мы вырезаем эту часть из акрилового листа толщиной 1/2 дюйма. Опять же, на ShopBot. Ключ к технике освещения заключается в том, что любое «матовое» место, где вырезана поверхность, будет освещено. Вы можете нанести маркировку с помощью Dremel или другой руки. -инструменты.

Мы сократили наши модели САПР вдвое, так как таким образом использовать материал более эффективно. Соедините две части вместе с помощью акрилового цемента или объедините модель, если вы планируете сделать это за один разрез (так была построена наша демонстрация).

Внутреннее кольцо

Внутреннее кольцо - это ключевой элемент в конструкции - это место, где крепится полоса NeoPixel, которая скрыта за акриловой лицевой панелью. Наше производство состояло из 3D-печати его большими кусками на нашем TAZ5 из PLA, а затем склеивания их вместе. После изрядного количества наполнителя и грунтовки у нас получилось довольно прочное кольцо.

Моторные и механические

Репозиторий САПР содержит файлы для крепления двигателя для нашего шагового двигателя Sanyo Pancake, а также натяжителей ремня и вала. Установка довольно проста - ремни и шкивы устанавливаются, как показано ниже. Использование двух подшипников в опоре помогает повысить жесткость и удерживать вал в прямом положении.

Электропроводка

Подобрать все по размеру непросто. Сначала вы приклеиваете или приклеиваете ленту NeoPixel к внутреннему кольцу так, чтобы она надежно удерживалась на месте. Затем провода геркона и NeoPixels проходят через отверстие в корпусе крепления. После этого внутреннее кольцо скользит через безель в крепление.

Картинка стоит тысячи слов .....

Завершающие шаги

Последнее, что нужно упаковать проводами и все закрепить. Он плотно подогнан, но мы все это упаковали. Завершите подключение, и тогда у вас должен быть свой собственный RotoMoto!

Код

ФизВиз-Окна

ФизВиз-Ардуино

Изготовленные на заказ детали и корпуса

ФизВиз-САПР

Схема

Репозиторий ФизВиз-Электротехника