Cómo crear un reloj de palabras: un vistazo a App última App de demostración Tulip

A veces resulta difícil explicar en qué consiste una plataforma de operaciones SaaS.

En muchos sentidos, la mejor forma de explicar cómo funcionan las plataformas es a través de la experiencia práctica, no con palabras. Por eso hemos dedicado mucho tiempo a pensar en cómo conseguir que la gente comprenda exactamente qué Tulip en una sola experiencia.

Al final, nos decidimos por una experiencia de montaje manual en la que los participantes construyen su propio reloj de palabras de principio a fin.

En la práctica, esto significaba que teníamos que desarrollar ese reloj de trabajo desde cero, internamente. Así es como diseñamos el producto que hay detrás de nuestra última demostración.

Un reloj de letras es exactamente lo que parece. Es un reloj que indica la hora escribiéndola con letras, en lugar de hacerlo mediante la clásica esfera o con números digitales.

Hemos creado este reloj de palabras para mostrar las múltiples facetas de Tulip instrucciones de trabajo inteligentes, integración de dispositivos, IoT y análisis de datos. De este modo, los participantes pueden ver en una sola demostración todo lo que Tulip .

En la demostración, cada cliente potencial monta su propio reloj de palabras. Mientras lo hacen, viven la misma experiencia que tendría un operario de fábrica y, en el proceso, comprueban la potencia y la flexibilidad de Tulip. Al final, los participantes se llevan el reloj de palabras como regalo.

La fabricación del reloj de palabras fue un ejercicio de ingeniería, diseño y fabricación. Queríamos un objeto estético que costara menos de 10 dólares en total: todas las piezas eléctricas y mecánicas, una fuente de alimentación y una caja.

¿Qué se necesita para construir un reloj de palabras?

¿Qué se necesita para montar un reloj de palabras que funcione? Aquí tienes una breve lista:

1. Una esfera con aberturas en forma de letras para indicar la hora
2. 2. Un difusor para los LED, de modo que la luz se distribuya de manera uniforme. Si no se utilizara un difusor, probablemente se verían los LED a través de cada letra.
3. Una carcasa o una forma diferente de mantener unidos todos los componentes.
4. Una rejilla alveolar en 3D para evitar que la luz se filtre desde cada uno de los LED. Sin ella, si se encendiera un solo LED, la luz se filtraría hacia las demás letras. Esto haría imposible leer la hora.
5. Electrónica: al menos 64 LED para un reloj de 8×8 y un microcontrolador para controlarlo todo
6. Una forma de medir el tiempo que es más precisa que un microcontrolador.
7. El código que hará que el microcontrolador funcione como reloj de palabra.

Son siete componentes distintos, cada uno con sus propios retos.

Resulta que diseñar un reloj de palabras es más fácil de lo que parece. A continuación, explico algunas de las dificultades que surgieron al llevar a cabo esta tarea.

Iteraciones hasta llegar al diseño definitivo

La mayoría de los relojes de letras utilizan una pieza de metal o madera cortada con láser como placa frontal para bloquear la luz. Al buscar diseños de relojes de letras, encontré algunos en los que se utilizaba una placa de circuito impreso (PCB) como placa frontal y difusor de luz. La serigrafía y el cobre se habían añadido en el negativo de las letras y, al ser la PCB lo suficientemente fina, la luz podía atravesarla y actuar como difusor.

Estas características resolvieron tres de nuestros problemas:

1. Al diseñar una placa frontal, nos regalaron otros dos componentes
2. No fue necesario añadir un difusor, ya que la placa de circuito impreso hacía las veces de difusor y de placa frontal
3. 2. No fue necesario añadir una carcasa, ya que pudimos fijar mecánicamente la placa trasera con los componentes electrónicos a la placa frontal

Una vez resueltos la mayoría de los problemas mecánicos, solo nos faltaba una cosa: el panal. Le pedí a Justin, nuestro extraordinario ingeniero de aplicaciones, que me ayudara a crear un diseño rápido en Onshape, que luego imprimimos en una de las impresoras 3D Formlabs que tenemos en nuestros laboratorios. Descubrimos que imprimir directamente sobre la placa de impresión era lo que generaba menos distorsión. Poco a poco fuimos determinando las tolerancias y creando un diseño que encajaba a la perfección.

Como habíamos decidido prescindir de una carcasa, sabíamos que no debíamos colocar ningún componente eléctrico en la parte trasera. Esto se debía, en parte, a motivos de seguridad (no queríamos que la gente tocara accidentalmente la parte trasera y provocara un cortocircuito) y, en parte, a una elección estética. Esto significaba que todo tenía que caber en la placa, incluido el microcontrolador ATMega.

Si tienes alguna duda sobre cómo funciona esto por dentro, ¡échale un vistazo a nuestro GitHub!

En cuanto al diseño eléctrico y el software, hice una bifurcación de otro diseño que utilizaba un ATmega328 (el mismo chip que el Arduino) y un bloque de LED ya preparado. Pudimos utilizar la mayor parte del código bifurcado (con algunas pequeñas actualizaciones en la frecuencia de actualización y la colocación de las letras). Actualicé el esquema y decidí realizar el diseño en Eagle, en lugar de en Altium, para que el diseño fuera más compatible con el código abierto.

Hemos añadido una función adicional: un reloj en tiempo real (RTC) y un módulo de batería que mantendría la hora incluso cuando el dispositivo no tuviera alimentación. A menudo, cuando el microondas o la cocina pierden el suministro eléctrico, el reloj se reinicia. Esto se debe a que no cuentan con un RTC con batería. Estos pequeños módulos venían con una batería y resolvieron un montón de problemas de diseño relacionados con las baterías. Programamos estos relojes con la hora actual utilizando Tulip un protocolo serie (i2c) que conectamos directamente a nuestra Gateway.

Una vez que las siete piezas necesarias funcionaban correctamente, pudimos dar por finalizado el diseño del reloj de palabras completo.

Abastecimiento de componentes y producción en serie

En la universidad o como ingeniero, aquí es donde termina el proceso: has creado el diseño y tiene buena pinta. Para mí, finalizar el diseño era solo la mitad del proceso: aún teníamos que pasar a la fase de producción. Esto significaba encontrar a alguien que se encargara de conseguir suficientes componentes para 500 Word Clocks, es decir, 500 ATMega328, 31 500 LED y 4000 resistencias, además de muchos otros componentes.

Dado que colaboramos con fabricantes por contrato para nuestros principales productos de hardware (Light Kit Gateway), pudimos aprovechar estas relaciones durante la fase de creación de prototipos y de producción en serie. En el caso de proyectos mecánicos más complejos, es aquí donde suele fallar la comercialización del hardware: resulta difícil encontrar un fabricante capaz de producir piezas de calidad. Afortunadamente, gracias a nuestras relaciones ya establecidas y a la madurez del sector del montaje electrónico en China, pudimos llevar a cabo la producción en serie con relativa facilidad.

La adquisición de los componentes resultó más complicada, ya que nos preocupaba mucho el precio. No queríamos seguir nuestro procedimiento habitual y que nuestro fabricante subcontratado comprara las piezas en nuestro nombre. Tampoco queríamos recurrir a distribuidores estadounidenses como Digi-Key o Mouser, ya que sus precios son elevados y hay que importarlos a China.

Dado que la BOM breve y la mayoría de los componentes eran productos básicos, me encargué personalmente del abastecimiento. Recurrimos a un distribuidor chino, LCSC, para la mayor parte de nuestras piezas. Las piezas son muy baratas y, si se paga por el envío urgente, llegan en más o menos el mismo tiempo que las de los distribuidores norteamericanos. En cuanto a nuestros componentes clave —los LED y el microcontrolador—, nos quedamos con los distribuidores estadounidenses.

Una vez resuelta la cuestión del abastecimiento y tras recibir todas las piezas en la fábrica, pudimos pasar sin problemas a la producción en serie y recibimos 500 unidades sin montar.

A continuación te ofrecemos una breve descripción de cómo funciona la aplicación Word Clock.

1.) El sistema «Pick-to-Light» guía a los operarios hacia la bandeja del módulo RTC

2.) Programar el RTC

3.) Elige la placa base y el espaciador

4.) Conecta el RTC

5.) Completa el montaje y enchufa el reloj

6.) Comprobar el reloj de palabras en línea

7.) ¡Montaje completado!

Si quieres construir tú mismo un reloj de palabras y descubrir de qué Tulip , visítanos en alguna de nuestras próximas ferias o solicita una demostración hoy mismo.