Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Tennis-seurantalaitteen prototyypitys Shenzhenissä: opetus

Tekijöille, insinööreille ja DIY-harrastajille, Shenzhenille, Kiina on hieman unelma-maailma. Kun olet mennyt ohi internetissä ja kyseenalaisessa alkuperässä markkinoilla ostettavista komponenteista, ymmärrät, kuinka nopeasti ja helposti voit saada melkein mitä tahansa. Noin 100 dollaria saat pari tusinaa 4-kerrosta PCB: tä ja ruostumatonta terästä. Toinen 50 dollari saat sen 2 päivän kuluessa. Se on vakavasti halpaa, ja peli muuttuu, kun sinulla on niin nopea pääsy nopeaan, halpaan valmistukseen. Elektroniikkamarkkinat asettavat Wal-Martille häpeän, ja et voi kävellä 20 jalkaa ilman, että törmätään johonkin, joka kuljettaa osaa tai kelaa täynnä kondensaattoreita. Olin siellä Lavie Sakin kanssa, joka on Shot Statsin perustajani, Challengerin, tennis swing -seurantalaitteen, valmistajat. Tämä uusi paikka oli innoissaan ja hukkua, ja se tuntui siltä, ​​että kaikki olisi mahdollista.

Yksi niistä lausekkeista, joita kuulin toistuvasti mentoreilta, kun kävi HAXLR8R: ssä Shenzenissä, oli "Voi ... kyllä, se tulee olemaan haaste." Se ja Mandarin-lause "Yksi näistä!" Aina kun jengi meni ravintolaan heti kääntämällä mikä tahansa paikka kansainväliseen piste-at-the-menu -mestaruuteen. Niin paljon kuin pelkäsin ravintoloita ilman kuvavalikkoja, pelkäsin paljon enemmän tuntemattomia, jotka liittyivät uuden ja kunnianhimoisen tuotteen prototyyppiin. Meidän mentorit olivat ihania, mutta usein he toivat uudelleen, kuinka kovaa tämä koko prosessi olisi. He olivat tietenkin oikeassa; olemme valinneet erittäin haastavan tuotteen.

Olimme tuoneet ensimmäistä prototyyppimme, clunky pikku asiaa 3D-painetulla SLA-kotelolla, joka osoitti vain kaksi mittaria. Tämä sisälsi Atmel xMega MCU: n (jota kasvoin mieluummin melko nopeasti), Invensense MPU-9150 IMU, eikä paljon muuta. Ymmärsin melko pian, että tarvitsemme paljon enemmän valtaa, koska suuri osa tietojemme murentamisesta tapahtuu laivalla. Tiesin mitä halusimme: äänipalautetta, Bluetoothia, OLED-näyttöä, useita liiketunnistimia ja tehokas prosessori. Luetteloiden tekeminen on helppoa, mutta luettelon muuttaminen tuotteeksi ei ole.

Ei voittanut mitään kauneuskilpailuja…

Ensimmäinen prototyyppi ilman vaatteita!

Vietin pari yötä peruslehtiä yhdellä kädellä hiirellä ja toisella vanhalla tavalla, kuten viikonloppuna. Asuin pian ARM-arkkitehtuuriin. Tässä vaiheessa kaikkein perustavimpia tai edullisia hankkeita lukuun ottamatta ei ollut mitään järkeä käyttää mitään muuta. Ne ovat nopeita, halpoja, runsaita ja uskomattoman hyvin tuettuja. Olin varovainen käyttämään Arduino-alustaa ensimmäisen täysin toimivan prototyypin pohjana. Arduino on loistava, ja olen käyttänyt sitä paljon, mutta näen sen yhä lujasti "harrastaja" -luokassa eikä oikeastaan ​​ole hyvä vaihtoehto, kun loppupelissäsi valmistetaan valmiita kuluttajatuotteita. Kaikille on olemassa kilvet, mutta ne ovat hieman liian raskaita kiinnittämään tennismaila testausta varten, mikä merkitsi, että paras vaihtoehto oli mukautettu piirilevy.

Olin käyttänyt mbedia ennen ja aloin etsiä vakavasti NXP LPC1768 -pakkauksesta. Se käyttää NXP ARM Cortex M3-mikrokontrolleria ja on varsin tehokas. Se tarkasti paljon laatikoita vakavaan prototyyppiin: Nopeus, edullinen käyttö, helppokäyttöisyys. Erityisesti IDE on paljon miellyttävämpi käyttää kuin Arduino IDE, jos sinulla on paljon kirjastoja ja tiedostoja, joita haluat hallita. Mikä parasta, oli saatavilla HDK, joka teki suhteellisen yksinkertaisen toteuttaa omiin mukautettuihin levyihin pitäen samalla päällekkäisen liitännän. Näin tämän hyvänä ratkaisuna, joka antaisi meille mahdollisuuden vaihtaa nopeasti ja sitten helposti siirtää koodimme seuraavaan prototyyppiin, jossa siirrymme täysimittaiseen ARM-työkaluketjuun.

Muutaman kuukauden kuluttua Altiumista syntyi toinen prototyyppi. Tämä oli meidän voimalaitoskorttimme, joka sisälsi kaikki tarvitsemasi anturit, ja kaikki toiminnot, joita olimme tuolloin nähneet. Minulla on taipumus harhauttaa varovaisuutta ja joustavuutta, joten halusin saada lautan, jonka avulla voisimme testata laiteohjelmistoa, kehittää käyttöliittymää ja kerätä tietoja. Ei vain sitä, vaan sen oli oltava kohtuullisen pieni, jotta se mahtuisi helposti tennismailalle. Näiden asioiden toteuttamiseksi toinen prototyyppi oli mbed-yhteensopiva ja valtava parannus ensimmäiseen. Sisällä oli Cortex M3, USB-liitäntä, veto- ja pudotusohjelmointi, microSD, 4 kiihtyvyysmittaria, Bluetooth 4.0 -radio, äänilähtö, FLASH-muisti, OLED-näyttö, akkulaturi ja useita painikkeita. Yli 170 komponenttia, jotka on koottu suhteellisen pieneen kartongiin.

Minulta kysytään usein: "Miksi neljä kiihtyvyysmittaria?" Se tuntuu typerältä numerolta, ikään kuin yritämme vain olla huipputeknologian analogi 50-teräiselle partakoneelle. Tästä on kuitenkin hyvä syy, ja se palaa joustavuuteni arvostamiseen. Neljä kiihtyvyysmittaria ovat kaikki erilaisia ​​- yksi on suunniteltu suurtaajuuksiselle tiedonkeruulle, yksi on suunniteltu suurille kiihdytyksille (jopa 400 g), ja yksi on erittäin korkearesoluutioinen anturi, jossa on gyroskooppi ja magnetometri. Olimme päättämättömiä neljännestä, mutta se ei koskaan satuta lisää vaihtoehtoja. Kun suunnittelet PCB-prototyyppiä, olettaen, että sinulla on tilaa, on melko halpaa ja yksinkertaista lisätä lisää antureita, kunnes asetat tarkalleen mitä tarvitset seuraavaan tarkistukseen. Parempi on se, eikä sitä tarvita.

Siellä haluan kertoa teille, että kaikki toimi hyvin ensimmäisellä kokeilulla. Valitettavasti en voi. Kuten jokin laitteistokehittäjä tietää, se on harvoin. Ensimmäinen ongelma oli heijastavan uunin huono lämpötilansäätö. Minun arvaani on, että sen käyttötarkoitus oli karitsan lammasten telineitä, ja se yksinkertaisesti vääristettiin tehtaalla. Joka tapauksessa kuusi levyä ja noin 600 dollaria komponentteja ylikuumentui vakavasti ja mahdollisesti tuhoutui. Vianmäärityslaitteisto voi olla painajainen, varsinkin kun et voi olla varma, mitkä komponentit ovat hyviä ja mitkä olivat parhaimmillaan vaikutelman paahdetusta vaahtokarkkista.

Debugging… insinöörin vitsaus.

Toisessa yrityksessä otin hieman enemmän huolta ja päädyin hyviin lautakuntiin. Tässä näytti toinen ongelma: Kaikki näytti toimivan hyvin, mutta näyttö kieltäytyi ottamasta käyttöön. Joidenkin koettelemusten jälkeen huomasin, ettei näyttöön ollut virtaa, joten menin alas luetteloon. Osat? Tarkistaa. Kaavamaisen? Tarkistaa. Ohjaussignaalit? Tarkistaa. Kaikki näytti tekevän sitä, mitä sen piti tehdä, mutta 9,5V: n tehonsäätölaitteesta ei tullut valtaa.

Toisen päivän jälkeen, kun jokainen kortti on tarkistettu ja sama ongelma löytyi, vedin oskilloskoopin ulos ja tarkistin säätimen tulon ja lähdön, mutta en nähnyt mitään. Muistin tässä vaiheessa yhden yhteisen Kiinan valmistusongelmista: väärennettyjä komponentteja. Otin käyttämättömän korotussäätimen, suljin sen muovikappaleeseen ja aloitin hiontaen sen ylhäältä alas. Muutaman minuutin kuluttua olin hiomannut kokonaan metallilevyihin ja tajusin, että se ei ollut mikään muu kuin musta muovi, jossa ei ollut piitä!

Täysin tyhjä!

Lähes kaikki komponenttini olivat peräisin Shenzhenin paikallisilta markkinoilta. Yleensä otat sen uskoa, että asiat toimivat niin kuin pitäisi, erityisesti suurimmilta jälleenmyyjiltä, ​​kuten Mouserilta tai Digi-avaimelta. Meidän tapauksessamme olimme niin lähellä markkinoita, oli vähäpätöistä kävellä kopissa käteisellä ja komponenttien luettelolla ja tilata kaikki mitä tarvitset paikan päällä. Muutama tunti myöhemmin palasit ja poimit tilauksesi sisältävän pussin. Maan päällä ei ole muuta paikkaa, jossa nopeus ja mukavuus olisivat. Haittapuoli on tietenkin se, että et voi aina olla varma siitä, mitä saat.

Siitä lähtien tilasin vain tärkeitä komponentteja Digi-avaimesta. Huolimatta 2-3 päivän odotusajasta, 30 dollarin kuljetusmaksuista ja 30 prosentin tuontimaksuista, on vielä paljon parempi kuin tuhlata päiviä vianmäärityksen, harmaamarkkinoiden tai pelkkien tyhjien komponenttien vianmääritykseen. Kun olet prototyyppinen, on jo niin paljon asioita, jotka voivat mennä pieleen, että on parasta olla lisäämättä enää. Olin onnekas tavalla, koska tämä säätölaite oli yksinkertaisesti tyhjä. Paljon huonompi olisi ollut sellainen, joka toimi, mutta oli epätarkka, mikä aiheutti ajoittaisia ​​ongelmia.

Lähes heti kun nämä laudat oli kiinnitetty - huhtikuun alussa - jouduimme siirtämään vaihteita kolmannen prototyypin valmistamiseksi. Tämä uusi prototyyppi olisi vähemmän toimiva, mutta se olisi ensimmäinen, joka muistuttaa näkemystämme lopputuotteesta. Olimme tässä vaiheessa aika tiukkoja, kun otimme vastaan ​​Kickstarter-kampanjamme, joten valitsin käyttää yhteistä Atmega32u4-käyntikoodia, joka on kirjoitettu Arduino IDE: ssä. Se sisälsi myös kiihtyvyysmittarin tietojen keräämiseksi ja näytön.

Olisimme rakastaneet työläisten prototyypin kaikkien toimintojen puristamista mukavan, kompakti muotoilumme lopputuotteemme.Valitettavasti tämä olisi edellyttänyt 8 + kerroslevyä, jossa on siru-asteikon komponentit ja koneen sijoittelu. Kaikki tämä tarkoittaa "kalliita" ja "hitaita", kaksi sanaa, joita ei ole käynnistyksen perustaja. Huolimatta vakavasti heikentyneestä toiminnallisuudesta kolmas prototyyppi meni pitkälle, jotta tuote olisi todellinen sekä mielissämme että niiden mielissä, jotka pitivät sitä. Kaaviot ja piirustukset ovat kaikki hyvin ja hyviä, mutta mikään ei riitä pitämään laitteistoa todella tuoda idea kotiin.

Shot Stats -perhe tänään!

Olemme juuri lopettaneet Kickstarterin, kun olemme ylittäneet rahoitustavoitteen, ja olemme innoissamme kehittämään kehittyneempiä prototyyppejä ja tarkentamaan Challengeria kunnes valmistamme valmistuksen. Olemme varmasti oppineet joitakin vaikeita oppitunteja koko prosessin ajan, ja siellä on varmasti paljon enemmän. Prototyyppivaiheessa, kun lopputavoite on kuluttajatuote, voi olla hermostunut ja turhauttavaa, mutta on myös jännittävää nähdä, että maailmaan tulee jotain, joka oli vain ajatus mielessäsi. Siksi teemme sen loppujen lopuksi.


Se on korkea kesä, ja tällä viikolla juhlimme viiden päivän ajan ulkoilma-aiheisia artikkeleita, kuvia, videoita, arvosteluja ja projekteja. Olemme täällä koko viikon ajan, joten tarkista takaisin ja tule ulos.

Seuraava teemaviikko on kuluva elektroniikka. Lähetä meille vinkkisi tai kommenttejasi ennen kuin se tulee täältä pudottamalla rivi [sähköposti suojattu].

Osake

Jättänyt Kommenttia