Drveni svirač diskova: 20 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Autor jbumsteadJon BumsteadFollow Više od autora:

O: Projekti u svjetlu, muzici i elektronici. Pronađite ih sve na mojoj web stranici: www.jbumstead.com Više o jbumsteadu »Fusion 360 projekti»

Želeo sam da demonstriram kako uređaji za skladištenje informacija rade izgradnjom velike mašine za reprodukciju diskova. Umjesto da se temelji na svjetlosnim smetnjama poput CD playera, uređaj koji sam izgradio reproducira drvene diskove s rupama i "ne-rupama" (kako ih nazivam u ovom uputstvu) koje prolaze ili blokiraju laserski zrak. Ove rupe i rupe odgovaraju brojevima 1 i 0 u binarnim podacima koji kodiraju tekstualnu poruku, poput teksta pjesme ili citata. Binarne informacije se čitaju s diska, pohranjuju na Arduino i dekodiraju za prikaz tekstualne poruke na LED matrici na prednjoj strani uređaja. Dok se podaci čitaju, LED matrica se popunjava radi vizualizacije binarnih informacija. Kada se pročita visoki bit, svira se i MIDI nota. Proizvedena muzika može zvučati nasumično, ali simbolizira niz jedinica 1 i 0 koje zapravo sadrže značajne informacije.

Drveni player za disk koji sam stvorio može držati samo oko 700 bita (<0,1 kB) zbog velikih rupa na disku. Stoga su poruke koje se mogu pohraniti kratke. Za referencu, CD može držati oko 700 MB podataka, što je oko 10 miliona puta više informacija od drvenih diskova koje sam napravio. Cijeli projekt pomaže zamisliti razmjere pohrane informacija na CD -ovima (već datirani uređaj za pohranu) i kako se digitalne informacije čitaju i dekodiraju u nešto značajno za ljude.

U ovom uputstvu ću se pozabaviti dizajnom i konstrukcijom sistema, načinom na koji je poruka pretvorena u binarne podatke na drvenom disku i mnogim izazovima na putu.

Projekt je inspiriran mnogim izvorima, uključujući:

8-bitni Show and Tell kanal imao je sjajan video o tajnoj poruci pohranjenoj na ploči koja se može čitati na Commodore 64

Vertikalni gramofoni, poput onih iz Gramovoxa i Roya Harpaza

Mehanički uređaji za sviranje muzike nazvani polifoni, razvijeni sredinom 1800 -ih

Muzej istorije računara u Mountain Viewu, CA

Techmoanov video zapis o CED videodisku koji je razvila RCA

Applied Science snima zapise, CD -ove i DVD -ove elektronskim mikroskopom

Optički rotacijski davači

Supplies

List šperploče 10X 10”x15” x1/8”

Bijeli akrilni lim

1X 50RPM DC motor

1X Arduino Nano

1X H-most L9110

1X koračni motori Nema 17 Bipolarni koračni motor (3,5V 1A)

1X 2 mm olovni vijci

2X jastučni blokovi 21. Dvije olovne navojne matice 22. Dvije klizne čahure ležaja i linearne osovine 200 mm:

1X DOT matrični ekran MAX 7219

1X 5V napajanje

1X Mini USB kabel

2X fotodiode -

2X IC LED diode

1X IR fotodioda

2X 650nm laserski modul

1X DC napajanje za montažu na ploču 5,5 x 2,5 mm

1X prekidač za napajanje-https://www.digikey.com/product-detail/en/zf-elect…

1X MIDI priključak -

3X LM358 op pojačalo

2X NPN tranzistora

1X TIP120 tranzistor

2X diode

3X 10k trim lonci

Otpornici kako je prikazano na shemi sistema

Prototipna ploča

Magneti promjera 8 mm -

Metrički hardverski komplet

Korak 1: Pregled sistema

Svrha uređaja je dekodiranje poruke pohranjene na drvenom disku. U ovom koraku pružit ću kratak pregled cijelog procesa.

1. Odaberite poruku. Odabrao sam poruke nekih od svojih omiljenih pisaca i muzičara koje ću pohraniti na disk. Na gornjem crtežu imam klasično "bez panike!" iz Autostoperskog vodiča do galaksije.

2. Kreirajte binarnu tablicu konverzije. Ako niste upoznati s binarnim informacijama, postoji mnogo korisnih knjiga, kurseva i video zapisa za učenje o cijelom procesu. Osnovna ideja je smisliti jedinstvene kombinacije 1 i 0 koje odgovaraju nekoj radnji, vrijednosti, slovu ili drugom entitetu. Što se tiče mog playera, fokusirao sam se na dekodiranje poruka. Stoga sam stvorio tablicu koja povezuje 5-bitne binarne brojeve sa znakom (npr. 00100 odgovara slovu "d"), koja je priložena u ovom koraku. Tablica koju sam stvorio je skraćena verzija 8-bitne ASCII tablice.

3. Pretvorite poruku u binarnu. Koristeći tablicu koju sam stvorio, svaki znak u poruci se pretvara u binarni i sprema za stvaranje jedne binarne sekvence.

4. Rasporedite binarni zapis na disk. Sada kada sam dobio binarnu poruku, morao sam razmisliti kako pohraniti podatke na drveni disk na način koji uređaj može pročitati. Odlučio sam pohraniti jedinice 1 i 0 kao rupe i rupe raspoređene u krug (baš poput CD-a). Nakon što je potpuna revolucija bila ispunjena informacijama, sljedeći će se podaci pohraniti u drugi red koji se kreće radijalno prema van. Odlučio sam čitati jedan po jedan pa je potreban samo jedan detektor podataka. Dok se disk okreće, rupe i rupe prelaze preko detektora.

Ali kako detektor zna kada treba pročitati podatke? Kako sam mogao biti siguran da je detektor podataka čitao u pravom trenutku kada je rupa na disku bila iznad detektora? Ovaj problem sam riješio dodavanjem detektora "sata" koji ostaje nepomičan na uređaju. Unutrašnji prsten na disku ima ravnomerno postavljene rupe. Kada detektor sata registrira padajuću ili rastuću ivicu, detektor podataka čita jedan bit informacije. Svi procesi navedeni u 2-4 izvedeni su pomoću Matlaba i razmatraju se u koraku 18.

5. Čitajte u binarnom obliku s playerom diska. Svaki sat i detektori podataka sastoje se od lasera i fotodiode. Kad nema rupe, laser se reflektira s diska i udara u fotodiodu te registrira 1. Izlaz fotodiode se pojačava, binarizuje Schmittovim okidačem i čita digitalno pomoću Arduino Nano. Nakon završetka jednog reda diska, koračni motor (Nema 17 Bipolarni koračni motor 3,5V 1A) prevodi detektor podataka dolje u sljedeći red na disku. Početni položaj šine koja drži detektor podataka određuje se pomoću foto -prekida u gornjem položaju šine. Plejer se sastoji od MIDI izlaza, koji proizvodi notu svaki put kada se pročita 1. Detalji kola će biti opisani u kasnijim koracima.

6. Dekodirajte binarni dokument i prikažite poruku. Nakon čitanja cijelog diska, Arduino dekodira binarni oblik u poruku i sprema ga kao niz. Poruka se prikazuje na matričnom ekranu (MAX 7219).

Korak 2: CAD model, lasersko rezanje i 3D štampanje

Druga nagrada na CNC natjecanju 2020