Drveni player za diskove: 20 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Napisao jbumsteadJon BumsteadFollow Više od autora:

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

Htio sam pokazati kako uređaji za pohranu 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 ili prolaze ili blokiraju laserski snop. 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. Tijekom čitanja podataka LED matrica se popunjava radi vizualizacije binarnih informacija. Kad se pročita visoki bit, svira se i MIDI nota. Proizvedena glazba 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 milijuna 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 način na koji se digitalne informacije čitaju i dekodiraju u nešto značajno za ljude.

U ovom uputstvu ću se pozabaviti dizajnom i konstrukcijom sustava, načinom na koji je poruka pretvorena u binarne podatke na drvenom disku te 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 mogla čitati na Commodoreu 64

Okomiti gramofoni, poput onih Gramovoxa i Roya Harpaza

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

Muzej računalne povijesti u Mountain Viewu, CA

Techmoanov video zapis o CED videodisku koji je razvila RCA

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

Optički rotacijski davači

Pribor

10X 10 "x15" x1/8 "list šperploče

Bijeli akrilni lim

1X 50RPM istosmjerni 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 blokovi jastuka 21. Dvije olovne navojne matice 22. Dvije klizne čahure ležaja i linearne osovine 200 mm:

1X DOT matrični zaslon MAX 7219

1X 5V napajanje

1X Mini USB kabel

2X fotodiode -

2X IR LED diode

1X IR fotodioda

2X 650nm laserski modul

1X 5,5 x 2,5 mm priključnica za istosmjerno napajanje na ploči

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 sustava

Prototipna ploča

Magneti promjera 8 mm -

Metrički hardverski komplet

Korak 1: Pregled sustava

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

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

2. Napravite binarnu tablicu pretvorbe. Ako niste upoznati s binarnim informacijama, postoji mnogo korisnih knjiga, tečajeva 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. Za svoj disk player, usredotočio sam se na dekodiranje poruka. Stoga sam stvorio tablicu koja povezuje 5-bitne binarne brojeve sa znakom (npr. 00100 odgovara slovu "d"), koji je priložen 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 jednog binarnog niza.

4. Rasporedite binarni zapis na disk. Sad kad sam dobio binarnu poruku, morao sam razmisliti kako pohraniti podatke na drveni disk na način koji bi uređaj mogao pročitati. Odlučio sam pohraniti jedinice 1 i 0 kao rupe i rupe raspoređene u krug (baš poput CD-a). Nakon što je puna 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 kad je rupa na disku bila iznad detektora? Ovaj sam problem riješio dodavanjem detektora "sata" koji ostaje nepomičan na uređaju. Unutarnji prsten na disku ima ravnomjerno postavljene rupe. Kad detektor sata registrira padajući ili rastući rub, 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 digitalno čita s Arduino Nano. Nakon dovršetka jednog reda diska, koračni motor (Nema 17 Bipolarni koračni motor 3,5V 1A) prevodi detektor podataka dolje u sljedeći red na disku. Početni položaj tračnice koja drži detektor podataka određuje se pomoću fotoprekidača u gornjem položaju tračnice. Uređaj za reprodukciju sastoji se od MIDI izlaza, koji proizvodi bilješku svaki put kad se pročita 1. Pojedinosti o krugu bit će opisane u kasnijim koracima.

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

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

Druga nagrada na CNC natjecanju 2020