FizViz: Физические визуализации данных на Arduino MKR1000

Компоненты и материалы

Arduino MKR1000	×1
Adafruit TB6612 (драйвер шагового двигателя)	×1
NeoPixel RGBW LED Strip 144 LED/m (1 м)	×1
Шаговый двигатель Sanyo Pancake (биполярный, 200 шагов/об., 50×11 мм)	×1
Блок питания 5В 10А	×1
Редконтакт (Reed Switch) Coto CT10-1540-G1	×1

Инструменты и станки

• ShopBot Buddy CNC (фрезеровка)
• LulzBot TAZ5 (3D-печать)
• Form Labs Form1+ (SLA-печать высокой точности)
• Autodesk Inventor, Rhino3D (CAD)

О проекте

Что такое FizViz?

FizViz — это физические виджеты для визуализации данных в крупном формате: наглядно, мгновенно читаемо, эмоционально вовлекающе. Повесьте их в офисе или мастерской для отслеживания:

• Продаж за день vs среднее
• Посещаемость сайта и глубину просмотра
• Эффективность маркетинговых постов
• Остаточное время 3D-печати
• Количество людей в помещении
• Заявок на хакатон

Зачем мы создали FizViz?

После запуска первого продукта команда одержимо отслеживала метрики: посещения, конверсии, источники трафика. Онлайн-инструменты (Google Analytics и др.) отвлекают от работы, требуют навыков, стерильны и не вызывают командного энтузиазма. FizViz делает данные видимыми, празднует успехи и объединяет команду.

Как это работает

Виджет состоит из трёх частей:

1. Windows PC/таблет (Surface) — собирает данные, отправляет состояние на Arduino через Windows Remote Arduino.
2. Arduino MKR1000 — принимает команды по WiFi, управляет физическими элементами.
3. Физические компоненты:
   • NeoPixel-ленты — цветовые эффекты
   • Шаговые двигатели — стрелки, шкалы, ползунки
   • Конечные выключатели (reed switch) — калибровка нуля

PC делает «тяжёлую» работу (API, аналитика), Arduino — привод и индикацию. Мы предоставляем схемы и код для базового виджета (NeoPixel + шаговый), дальше — полёт фантазии.

Электрическая схема

• MKR1000 — мозг системы.
• NeoPixel — данные через резистор 460 Ом, питание от общей шины 5В. Оба GND соединяются.
• TB6612 — управление шаговым двигателем (совместим со встроенной библиотекой Stepper).
• Reed switch — детектирует нулевую позицию стрелки (магнит на стрелке).

Электроника размещена на Adafruit Perma-Proto Half-sized Breadboard.

Прошивка Arduino

Репозиторий FizViz-Arduino содержит актуальный скетч. Важно: настройка WiFi (особенно для нестандартных сетей) и установка зависимостей.

Windows / Remote Arduino

Репозиторий FizViz-Windows. Используется кастомный протокол Firmata: Windows-приложение шлёт команды состояния, Arduino обновляет виджет. Реализован сбор данных из Google Analytics (основной кейс), но можно подключить любой источник.

Виджет №1 — RotoMoto

Демонстрирует все возможности: неоновое кольцо + стрелка на шаговом двигателе. CAD-файлы в FizViz-CAD (STEP/STL).

Дополнительные детали (McMaster-Carr, DigiKey)

Шкив двигателя 15 зуб.     1375K15
Шкив стрелки 30 зуб.       1375K28
Подшипники (2 шт.)         60355K701
Ремень                      7887K28
Винты шагового              54-410-100 (2.6×8 мм)
Редконтакт                  306-1124-1-ND
Магнит 0.5"D×0.125"H       469-1002-ND

Крепёжная плата (Mount Board)

Основа из 1" MDF, выфрезерована на ShopBot. Размещает механику и электронику за светоразвеющим бेजелью.

Безель (Bezel)

Из 1/2" акрила. Матовые надрезы светятся при подсветке NeoPixel. Можно делать дремелем. CAD-модели разрезаны пополам для экономии материала — склеиваются акриловым клеем.

Внутреннее кольцо (Inner Ring)

3D-печать на TAZ5 (PLA), шпаклевка, грунт. NeoPixel-клейка приклеивается внутрь.

Механика двигателя

Крепление мотора, натяжители ремня, вал. Два подшипника для жёсткости.

Проводка и финальная сборка

NeoPixel клеится на кольцо, провода проходят в корпус, кольцо вставляется в безель и монтируется на плату. Уплотнение, фиксация — готово.

Код и ресурсы

• FizViz-Windows — Windows-приложение
• FizViz-Arduino — прошивка MKR1000
• FizViz-CAD — CAD-модели
• FizViz-Electrical — схемы (EAGLE)