Wie man eine Word Clock baut: Ein Blick auf Tulip's neueste Demo App

Es kann schwierig sein, Menschen eine SaaS Operations Platform zu erklären.

In vielerlei Hinsicht lassen sich Plattformen am besten durch praktische Erfahrung erklären, nicht verbal. Wir haben also viel Zeit damit verbracht, zu überlegen, wie wir den Menschen in einem einzigen Erlebnis vermitteln können, was Tulip genau tut.

Wir haben uns für ein manuellesMontage Erlebnis entschieden, bei dem die Benutzer ihre eigene Wortuhr von Anfang bis Ende erstellen.

In der Praxis bedeutete dies, dass wir diese Uhr von Grund auf selbst entwickeln mussten. Hier sehen Sie, wie wir das Produkt hinter unserer neuesten Demo entwickelt haben.

Eine Wortuhr ist genau das, wonach sie klingt. Es handelt sich um eine Uhr, die die Zeit in Schreibschrift angibt und nicht im klassischen Zifferblattdesign oder mit digitalen Zahlen.

Wir haben diese Wortuhr entwickelt, um verschiedene Facetten von Tulip zu demonstrieren - intelligente Arbeitsanweisungen, Geräteintegrationen, IoT Konnektivität und Analysen. Der Teilnehmer kann alles, was Tulip auszeichnet, in einer einzigen Demo sehen.

In der Demo baut jeder potenzielle Kunde seine eigene Wortuhr zusammen. Dabei erleben sie alles, was auch ein Fabrikarbeiter erleben würde, und sehen dabei die Leistungsfähigkeit und Flexibilität von Tulip. Am Ende dürfen die Teilnehmer die fertige Wortuhr als Geschenk behalten.

Der Bau der Wortuhr war eine Übung in Technik, Design und Herstellung. Wir wollten ein ästhetisches Objekt, das weniger als 10 Dollar kostet - alle elektrischen und mechanischen Teile, eine Stromversorgung und ein Gehäuse.

Was brauchen Sie, um eine Wortuhr zu bauen?

Was brauchen Sie für eine funktionierende Wortuhr? Hier ist eine schnelle Bestandsaufnahme:

1. Eine Frontplatte mit Buchstabenaussparungen zur Anzeige der Uhrzeit
2. 2. Ein Diffusor für die LEDs, damit das Licht gleichmäßig verteilt wird. Wenn Sie keinen Diffusor verwenden würden, könnten Sie die LEDs wahrscheinlich durch jeden Buchstaben hindurch sehen.
3. Ein Gehäuse oder eine andere Möglichkeit, die einzelnen Komponenten zusammenzuhalten.
4. Ein 3D-Wabengitter, das verhindert, dass Licht aus den einzelnen LEDs austritt. Wenn Sie eine einzelne LED zum Leuchten bringen, würde das Licht auf die anderen Buchstaben übergreifen. Das würde das Ablesen der Uhr unmöglich machen.
5. Elektronik - mindestens 64 LEDs für einen 8×8-Taktgeber und einen Mikrocontroller, der alles steuert
6. Eine Möglichkeit, die Zeit zu messen, die genauer ist als ein Mikrocontroller.
7. Der Code, der den Mikrocontroller als Wordclock laufen lässt.

Das sind sieben verschiedene Komponenten, jede mit ihren eigenen, einzigartigen Herausforderungen.

Es stellt sich heraus, dass das Entwerfen einer Wortuhr leichter geplant als getan ist. Hier sind einige der Möglichkeiten, wie diese Aufgabe kompliziert wurde.

Iteration zu einem endgültigen Entwurf

Die meisten Wortuhren verwenden ein lasergeschnittenes Stück Metall oder Holz als Frontplatte, um das Licht zu blockieren. Bei meiner Suche nach Wortuhr-Designs bin ich auf einige Entwürfe gestoßen, bei denen eine Bankleiterplatte (PCB) sowohl als Frontplatte als auch als Lichtstreuer verwendet wurde. Der Siebdruck und das Kupfer wurden in das Negativ der Buchstaben eingefügt, und wenn die Leiterplatte dünn genug war, konnte das Licht als Diffusor durchscheinen.

Diese Funktionen haben drei unserer Probleme gelöst:

1. Bei der Gestaltung einer Frontplatte haben wir zwei der anderen Komponenten kostenlos erhalten
2. Wir brauchten keinen Diffusor hinzuzufügen, da die Leiterplatte als Diffusor und Frontplatte diente.
3. 2. Wir brauchten kein Gehäuse hinzuzufügen, weil wir die Rückplatte mit der Elektronik mechanisch an der Frontplatte befestigen konnten

Nachdem die meisten mechanischen Probleme gelöst waren, brauchten wir noch eine Sache: die Waben. Justin, unser hervorragender Anwendungstechniker, half mir bei der Erstellung eines schnellen Entwurfs in Onshape, den wir mit einem der Formlabs Form2 3D-Drucker ausdruckten, die wir in unseren Labors haben. Wir stellten fest, dass der Druck direkt auf die Bauplatte die geringsten Verzerrungen verursachte. So konnten wir uns iterativ auf die Toleranzen einigen und ein Design erstellen, das gut passte.

Da wir uns entschieden hatten, auf ein Gehäuse zu verzichten, wussten wir, dass wir keine elektrischen Komponenten auf der Rückseite anbringen sollten. Dies geschah zum einen aus Sicherheitsgründen (wir wollten nicht, dass jemand versehentlich die Rückseite berührt und zwei Dinge kurzschließt) und zum anderen aus ästhetischen Gründen. Das bedeutete, dass alles auf das Board passen musste - einschließlich des ATMega-Mikrocontrollers.

Wenn Sie Fragen dazu haben, wie es unter der Haube aussieht, besuchen Sie unser Github!

Für das elektrische Design und die Software habe ich ein anderes Design mit einem ATmega328 (dem gleichen Chip wie ein Arduino) und einem vorgefertigten LED-Block entwickelt. Wir konnten den größten Teil des gespaltenen Codes verwenden (mit einigen kleinen Aktualisierungen bei der Aktualisierungsrate und der Platzierung der Buchstaben). Ich habe den Schaltplan aktualisiert und beschlossen, das Layout in Eagle statt in Altium zu erstellen, damit das Design Open-Source-freundlicher ist.

Wir haben eine zusätzliche Funktion hinzugefügt: eine Echtzeituhr (Real Time Clock, RTC) und ein Batteriemodul, das die Zeit auch dann anzeigt, wenn das Gerät nicht mit Strom versorgt wird. Wenn Ihre Mikrowelle oder Ihr Herd den Strom verliert, wird die Uhr oft zurückgesetzt. Das liegt daran, dass das Gerät nicht über eine RTC mit Batterie verfügt. Diese kleinen Module wurden mit einer Batterie geliefert und lösten eine Reihe von Designproblemen in Bezug auf Batterien. Wir programmieren diese Uhren auf die aktuelle Zeit mit Tulip und einem seriellen Protokoll (i2c), das wir direkt an unsere Gateway anschließen.

Da alle sieben benötigten Teile funktionierten, konnten wir das Design für die komplette Wortuhr fertigstellen.

Beschaffung der Komponenten & Massenproduktion

In der Schule oder als Ingenieur ist dies der Punkt, an dem der Prozess endet - Sie haben das Design gemacht und es sieht gut aus. Für mich war die Fertigstellung des Designs nur die Hälfte des Prozesses - wir mussten immer noch produktiv werden. Das bedeutete, jemanden zu finden, der genügend Komponenten für 500 Word Clocks beschaffen konnte - das bedeutete 500 ATMega328s, 31500 LEDs und 4000 Widerstände sowie viele andere Komponenten.

Da wir für unsere wichtigsten Hardware-Produkte (Light Kit und Gateway) mit Vertragsherstellern zusammenarbeiten, konnten wir diese Beziehungen während der Prototyping- und Massenproduktionsphase nutzen. Bei komplizierteren mechanischen Projekten scheitert die Herstellung von Hardware an diesem Punkt - es ist schwierig, einen Hersteller zu finden, der qualitativ hochwertige Teile herstellt. Glücklicherweise konnten wir aufgrund unserer etablierten Beziehungen und der Reife der Elektronik Montage in China die Massenproduktion relativ leicht bewältigen.

Die Beschaffung der Komponenten war schwieriger, da wir sehr preisbewusst waren. Wir wollten nicht unser typisches Verfahren anwenden und unseren Vertragshersteller beauftragen, Teile in unserem Namen zu kaufen. Wir wollten auch nicht auf amerikanische Distributoren wie Digikey oder Mouser zurückgreifen, da diese hochpreisig sind und nach China importiert werden müssen.

Da die BOM klein war und die meisten Komponenten Rohstoffe waren, habe ich die Beschaffung selbst übernommen. Für die meisten unserer Teile haben wir einen chinesischen Händler, LCSC, genutzt. Die Teile sind spottbillig und wenn Sie für den schnellen Versand bezahlen, kommen sie in etwa der gleichen Zeit an wie bei nordamerikanischen Händlern. Für unsere Schlüsselkomponenten: die LEDs und den Mikrocontroller haben wir uns an amerikanische Händler gehalten.

Nachdem wir die Beschaffung geklärt und alle Teile in die Fabrik gebracht hatten, konnten wir reibungslos in die Massenproduktion übergehen und erhielten 500 Stück unmontiert.

Hier finden Sie eine kurze Übersicht über die Wortuhr-App in der Praxis.

1.) Pick-to-Lights führen den Bediener zum Behälter des RTC-Moduls

2.) Programmieren Sie die RTC

3.) Wählen Sie die Grundplatte und den Abstandshalter

4.) Befestigen Sie die RTC

5.) Vervollständigen Sie die Montage und schließen Sie die Uhr an.

6.) QA die Wortuhr in der Zeile

7.) Vollständig Montage!

Wenn Sie selbst eine Word Clock bauen und sehen möchten, was Tulip alles kann, besuchen Sie uns auf einer unserer nächsten Messen oder vereinbaren Sie noch heute einen Termin für eine Demo.