Drevený prehrávač diskov: 20 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Jon Bumstead Nasledovať viac od autora:

O: Projekty v oblasti svetla, hudby a elektroniky. Všetky nájdete na mojom webe: www.jbumstead.com Viac o jbumstead »Projekty Fusion 360»

Chcel som predviesť, ako fungujú zariadenia na ukladanie informácií, a to postavením rozsiahleho zariadenia na prehrávanie diskov. Zariadenie, ktoré som postavil, nie je založené na svetelnom rušení, ako sú prehrávače diskov CD, prehráva drevené disky s otvormi a „dierami“(ako ich uvádzam v tomto návode), ktoré buď prechádzajú alebo blokujú laserový lúč. Tieto diery a diery zodpovedajú číslam 1 a 0 v binárnych údajoch, ktoré kódujú textovú správu, napríklad text piesne alebo citát. Binárne informácie sa načítajú z disku, ukladajú sa na Arduino a dekódujú sa, aby sa textová správa zobrazila na matici LED na prednej strane zariadenia. Pri čítaní údajov je matica LED osadená na vizualizáciu binárnych informácií. Pri načítaní vysokého bitu sa prehrá aj MIDI nota. Produkovaná hudba môže znieť náhodne, ale symbolizuje sériu číslic 1 a 0, ktoré v skutočnosti obsahujú zmysluplné informácie.

Prehrávač drevených diskov, ktorý som vytvoril, môže pojať iba asi 700 bitov (<0,1 kB) kvôli tomu, aké veľké sú otvory v disku. Správy, ktoré je možné uložiť, sú preto krátke. CD môže obsahovať asi 700 MB informácií, čo je asi 10 miliónov krát viac informácií ako drevené disky, ktoré som vyrobil. Celý projekt pomáha predstaviť si rozsah ukladania informácií na diskoch CD (už zastarané úložné zariadenie) a spôsob čítania a dekódovania digitálnych informácií na niečo, čo má pre ľudí zmysel.

V tomto návode sa budem venovať návrhu a konštrukcii systému, ako bola správa prevedená na binárne informácie na drevenom disku a mnohým výzvam na ceste.

Projekt bol inšpirovaný mnohými zdrojmi, vrátane:

8-bitový kanál Show and Tell mal úžasné video o tajnej správe uložené na zázname, ktoré bolo možné prečítať na počítači Commodore 64

Vertikálne prehrávače rekordov, ako sú Gramovox a Roy Harpaz

Mechanické zariadenia na prehrávanie hudby nazývané polyfóny boli vyvinuté v polovici 19. storočia

Múzeum počítačovej histórie v Mountain View v Kalifornii

Video spoločnosti Techmoan na videodisku CED vyvinutom spoločnosťou RCA

Obrazové záznamy, disky CD a DVD aplikovanej vedy s elektrónovým mikroskopom

Optické rotačné snímače

Zásoby

10x 10”x15” x1/8”preglejka

Biely akrylový list

1 x 50 ot./min. Jednosmerný motor

1 x Arduino Nano

1X H-most L9110

1X krokové motory Nema 17 bipolárny krokový motor (3,5 V 1 A)

1 x 2 mm vodiace skrutky

2 x vankúšový blok 21. Dve vodiace skrutkové matice 22. Dve klzné ložiskové puzdrá a 200 mm lineárne hriadele:

1 x DOT maticový displej MAX 7219

1x 5V napájací zdroj

1 x mini USB kábel

2X fotodiódy -

2 x IR LED

1X IR fotodióda

2 x 650nm laserový modul

1 x 5,5 x 2,5 mm napájací konektor DC pre montáž na panel

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

1X MIDI konektor -

3X zosilňovač LM358

2 x NPN tranzistory

1 x tranzistor TIP120

2 x diódy

3 x 10 000 ozdobných kvetináčov

Rezistory znázornené na schéme systému

Prototypová doska

Magnety s priemerom 8 mm -

Metrická súprava hardvéru

Krok 1: Prehľad systému

Účelom zariadenia je dekódovať správu uloženú na drevenom disku. V tomto kroku poskytnem rýchly prehľad celého procesu.

1. Vyberte správu. Vybral som správy od niektorých svojich obľúbených spisovateľov a hudobníkov, ktoré som uložil na disk. V príklade uvedenom vyššie mám klasické „neprepadajte panike!“zo Stopárovho sprievodcu po galaxii.

2. Vytvorte binárnu prevodnú tabuľku. Ak nie ste oboznámení s binárnymi informáciami, existuje množstvo užitočných kníh, kurzov a videí, v ktorých sa dozviete všetko o tomto procese. Základnou myšlienkou je prísť s unikátnymi kombináciami číslic 1 a 0, ktoré zodpovedajú nejakej akcii, hodnote, písmenu alebo inej entite. Pri svojom prehrávači diskov som sa zameral na dekódovanie správ. Preto som vytvoril tabuľku, ktorá spájala 5-bitové binárne čísla so znakom (napr. 00100 zodpovedá písmenu „d“), ktorý je v tomto kroku pripojený. Tabuľka, ktorú som vytvoril, je skrátená verzia 8-bitovej tabuľky ASCII.

3. Skonvertujte správu na binárnu. Pomocou tabuľky, ktorú som vytvoril, sa každý znak v správe prevedie na binárne a uloží sa, aby sa vytvorila jedna binárna sekvencia.

4. Usporiadajte binárne súbory na disku. Teraz, keď som dostal binárnu správu, potreboval som zvážiť, ako uložiť informácie na drevený disk spôsobom, ktorý je možné prečítať v zariadení. Rozhodol som sa uložiť 1 a 0 ako diery a diery usporiadané do kruhu (rovnako ako CD). Akonáhle bola plná revolúcia naplnená informáciami, ďalšie údaje budú uložené v inom rade pohybujúcom sa radiálne smerom von. Rozhodol som sa čítať po jednom bite, takže je potrebný iba jeden detektor údajov. Pri otáčaní disku prechádzajú otvory a diery cez detektor.

Ako však detektor vie, kedy má údaje prečítať? Ako som si mohol byť istý, že detektor údajov číta v správnom momente, keď je diera v disku nad detektorom? Tento problém som vyriešil pridaním detektora „hodín“, ktorý zostáva na zariadení nehybný. Najvnútornejší krúžok na disku má rovnomerne umiestnené otvory. Keď detektor hodín zaregistruje klesajúcu alebo stúpajúcu hranu, detektor údajov načíta jednu bitovú informáciu. Procesy uvedené od 2 do 4 boli všetky vykonané pomocou programu Matlab a sú prediskutované v kroku 18.

5. Čítajte binárne s prehrávačom diskov. Hodinový a dátový detektor pozostáva z laseru a fotodiódy. Keď nie je diera, laser sa odrazí od disku a zasiahne fotodiódu a zaregistruje 1. Výstup fotodiódy je zosilnený, binarizovaný pomocou Schmittovej spúšte a digitálne načítaný pomocou Arduino Nano. Po dokončení jedného radu disku krokový motor (bipolárny krokový motor Nema 17 3,5 V 1A) preloží detektor údajov do nasledujúceho radu na disku. Počiatočná poloha koľajnice, ktorá drží detektor údajov, sa určí pomocou fotoprerušenia v hornej polohe koľajnice. Prehrávač sa skladá z MIDI výstupu, ktorý vydáva notu pri každom čítaní 1. Podrobnosti o obvode budú popísané v ďalších krokoch.

6. Dekódujte binárne číslo a zobrazte správu. Po prečítaní celého disku Arduino dekóduje binárku do správy a uloží ju ako reťazec. Správa sa zobrazí na displeji Dot Matrix (MAX 7219).

Krok 2: CAD model, laserové rezanie a 3D tlač

Druhá cena v súťaži CNC CNC 2020