FizViz: Visualizaciones Físicas de Alto Impacto para sus Datos

Componentes y materiales

Arduino MKR1000	1
Driver de motor DC/Paso a paso TB6612 1.2A (Adafruit)	1
Tira LED NeoPixel RGBW 144 LED/m - 1m (Adafruit)	1
Motor paso a paso Sanyo Pancake: Bipolar, 200 pasos/rev, 50×11mm, 4.5V, 1 A/fase	1
Fuente conmutada 5V 10A (Adafruit)	1
Interruptor de lámina (Reed Switch) Coto Technology CT10-1540-G1	1

Herramientas y máquinas necesarias

• ShopBot Buddy CNC - Para cortar la base y acrílico del widget RotoMoto (también sirve láser o herramientas manuales)
• LulzBot TAZ5 - Impresión 3D de piezas plásticas y componentes de ensamblaje
• Form Labs Form1+ - Impresión de alta resolución para ejes y piezas de precisión (opcional)
• Autodesk Inventor / Rhino3D - Diseño CAD

Descripción del proyecto

¿Qué es un "FizViz"?

Creamos Visualizaciones Físicas de datos que presentan información en formato grande, de forma espectacular e instantáneamente legible. La idea es colgar un conjunto de widgets FizViz en su oficina, taller o donde quiera ver y compartir datos que importan:

• ¿Cuántos productos vendí hoy? ¿Cómo se compara con mi media?
• ¿Cuántos visitaron mi web? ¿Cuántas páginas vieron?
• ¿El tráfico sube por mi vídeo de gatos o rebotan porque no tiene que ver con mi producto?

O conéctelo a otras fuentes:

• ¿Cuánto tiempo queda en mi impresión 3D?
• ¿Cuánta gente hay en la sala?
• ¿Cuántas propuestas se han enviado al Reto Arduino Mundial de Hackster?

¿Por qué creamos FizViz?

El año pasado nuestro equipo lanzó su primer producto "real". Diseñamos, ajustamos, crowdfundeamos, construimos, rediseñamos, certificamos, reímos, lloramos, juramos... y finalmente enviamos. Mucho más difícil de lo que pensábamos.

Luego comenzó la observación obsesiva de métricas: visitas a la página de producto, tienda, tiempo de permanencia, origen, efecto de tweets, posts, shares... ¿Por qué vendimos 10 unidades sin hacer nada de eso?

Aunque éramos un equipo dedicado, no todos tenían acceso o interés en revisar meticulosamente Google Analytics. Y quienes lo hacían terminaban consultando las mismas métricas clave muchas veces al día. A menudo no cambiaban cuando mirábamos, o cambiaban mucho cuando no mirábamos.

Hay muchas herramientas online para filtrar, resumir y combinar datos. Pero te sacan de tu flujo, requieren conocimiento del workflow y, francamente, no son muy emocionantes. No hacen que la oficina aplauda. No difunden los logros del equipo ni la emoción de ver el éxito llegar. Son experiencias estériles, digitales y solitarias.

¿Cómo funciona FizViz?

Un Widget FizViz tiene 3 componentes:

1. PC o Tablet Windows (nos encanta Surface) que recopila datos y usa Windows Remote Arduino para enviar el estado actual al Widget FizViz.
2. Arduino MKR1000 que recibe datos del PC vía WiFi y controla los elementos físicos del Widget.
3. Componentes físicos de visualización. Actualmente soportamos:
   • Tiras NeoPixel para efectos LED de color
   • Motores paso a paso para crear diales y medidores
   • Interruptores para cero/calibración (usamos reed switch para encontrar el cero en RotoMoto)

El PC hace el trabajo pesado: extrae datos de su fuente (incluimos código para Google Analytics) y envía estado y comandos al Arduino que mueve la instalación física.

Proporcionamos esquemáticos e info para un widget básico con NeoPixel y motor paso a paso. Después, ¡sé creativo!

Nuestra visión: seguir creando widgets para diferentes tipos de datos. Empezamos con un ejemplo, pero FizViz trata de hacer la visualización adecuada para cada tipo de dato. ¡No hay reglas!

Visión general eléctrica

El cableado es sencillo. Los esquemáticos más recientes están en el repositorio FizViz-Electrical en GitHub. Notas clave:

• Arduino MKR1000 - Cerebro del sistema. Pequeño y funciona genial.
• Tiras NeoPixel - Conexión directa: resistencia 460Ω (R1) entre pin de datos y Arduino. Alimentación directa desde la fuente 5V principal. La Guía NeoPixel de Adafruit es la biblia para integración.
• Placa TB6612 de Adafruit - Controla cualquier motor paso a paso típico. Ideal para diales, medidores o sliders precisos. Lo usamos para mover la aguja del RotoMoto. Seguimos las instrucciones de Adafruit, compatible con la librería Stepper integrada de Arduino.
• Reed Switch - Nuestro RotoMoto usa un imán en la aguja y un reed switch para detectar la posición cero. También sirve un microinterruptor o sensor de presión según la mecánica.

Montamos la electrónica en una protoboard Adafruit Perma-Proto media para meterla en el widget, pero según su factor de forma puede necesitar otras formas.

Firmware / Visión general del código Arduino

Nuestro repositorio FizViz-Arduino en GitHub contiene el último sketch para widgets FizViz. Puntos importantes:

• Configuración WiFi - Atención a las notas. Si su red WiFi es compleja, puede requerir ajustes.
• Dependencias externas - Pocas, pero referenciamos algunas librerías que debe instalar. Las últimas siempre al final de la página del repo.

Visión general Windows / Remote Arduino

Nuestro repositorio FizViz-Windows en GitHub aloja el código Windows. La estrategia:

• Partimos del código Remote Arduino Wiring de ms-iot.
• En lugar de controlar pines directamente desde la app Windows, creamos mensajes de control Firmata personalizados.
• Pequeño cambio en remote-wiring para permitir paso de mensajes personalizados a la capa Firmata.
• Implementamos manejadores de mensajes personalizados en el proyecto Arduino que actualizan el estado FizViz según comandos de la app Windows.
• Añadimos soporte para obtener datos de Google Analytics (nuestro caso de uso principal). Revise el repo para detalles de configuración de API.

Widget #1 - El "RotoMoto"

Construimos el RotoMoto para mostrar todas las capacidades de FizViz. Ejercita la plataforma con una aplicación muy chula de iluminación y control de motor paso a paso en un widget del que estar orgulloso en cualquier oficina. ¡Nuestro sueño: 4-5 de estos colgados en fila!

Repositorio CAD

Mantenemos archivos CAD en GitHub en el repo FizViz-CAD. Encontrará versiones STEP y STL de las piezas fabricadas para el widget RotoMoto.

Piezas adicionales

Descripción          Proveedor      Ref.          Notas
Polea motor 15d      McMaster-Carr  1375K15       15 dientes
Polea aguja 30d      McMaster-Carr  1375K28       30 dientes
Rodamientos          McMaster-Carr  60355K701     2 uds
Correa               McMaster-Carr  7887K28
Tornillos motor      De Mode Elec.  54-410-100    2.6mmx8mm
Reed Switch          Digikey        306-1124-1-ND
Imán                 Digikey        469-1002-ND   0.5"Dx0.125"H

Placa base (Mount Board)

Es el esqueleto del RotoMoto: aloja componentes mecánicos y eléctricos, manteniendo todo ordenado detrás del bisel iluminado. Fresamos en MDF de 1" con ShopBot CNC (también sirve láser, sierra, etc.).

Bisel (Bezel)

La gran característica visual: cortado en acrílico de 1/2". La clave de la iluminación: donde la superficie está "escarchada" (cortada) se ilumina. Puede crear marcas con Dremel u herramientas manuales. Proporcionamos modelos CAD cortados a la mitad para optimizar material; únalo con cemento acrílico o fusione el modelo si lo corta de una vez.

Anillo interior (Inner Ring)

Pieza clave: donde se fija y oculta la tira NeoPixel detrás del bisel acrílico. Imprimimos en 3D en trozos grandes (TAZ5, PLA), pegamos, masillamos y primamos.

Motor y mecánica

El repo CAD incluye soporte para motor Sanyo Pancake, tensores de correa y eje. Montaje sencillo: poleas y correas como en fotos. Dos rodamientos en el soporte aumentan rigidez y mantienen el eje recto.

Cableado

Todo encaja justo: pegue/ate la tira NeoPixel al anillo interior; cables del reed switch y NeoPixels pasan por el orificio del cuerpo; anillo interior desliza a través del bisel hasta la base.

Pasos finales

Meter cables y asegurar todo. Ajuste apretado, pero cabe todo. Finalice cableado y ¡tendrá su propio RotoMoto!

Código

• FizViz-Windows: Código fuente Windows para FizViz - GitHub
• FizViz-Arduino: Código fuente Arduino para la plataforma FizViz - GitHub

Piezas personalizadas y cajas

• FizViz-CAD: Repositorio GitHub con últimos archivos CAD para widgets FizViz - GitHub

Esquemáticos

• Repositorio FizViz-Electrical: Esquemáticos EAGLE y versiones bitmap de últimos diseños electrónicos FizViz - GitHub