Дървен плейър: 20 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

От jbumsteadJon Bumstead Следвайте още от автора:

За: Проекти в светлината, музиката и електрониката. Намерете ги всички на моя сайт: www.jbumstead.com Повече за jbumstead »Проекти на Fusion 360»

Исках да демонстрирам как работят устройствата за съхранение на информация чрез изграждане на мащабна машина за възпроизвеждане на дискове. Вместо да се основава на светлинни смущения като CD плейъри, построеното от мен устройство възпроизвежда дървени дискове с дупки и „без дупки“(както ги наричам в тази инструкция), които или преминават, или блокират лазерен лъч. Тези дупки и дупки съответстват на 1 и 0 в двоични данни, които кодират текстово съобщение, като текст на песен или цитат. Двоичната информация се отчита от диска, съхранява се на Arduino и се декодира за показване на текстовото съобщение на LED матрица в предната част на устройството. Докато се четат данните, LED матрицата се попълва, за да визуализира двоичната информация. Когато се чете висок бит, се възпроизвежда и MIDI нота. Произведената музика може да звучи случайно, но символизира поредица от 1 и 0, които всъщност съдържат значима информация.

Създаденият от мен дървен плейър може да побере само около 700 бита (<0,1 kB) поради това колко големи са отворите в диска. Следователно съобщенията, които могат да се съхраняват, са кратки. За справка, компактдискът може да съдържа около 700 MB информация, което е около 10 милиона пъти повече информация от дървените дискове, които направих. Целият проект помага да си представим мащаба на съхранение на информация на компактдискове (вече датирано устройство за съхранение) и как цифровата информация се чете и декодира в нещо смислено за хората.

В тази инструкция ще разгледам дизайна и конструкцията на системата, как съобщението е преобразувано в двоична информация на дървен диск и многото предизвикателства по пътя.

Проектът е вдъхновен от много източници, включително:

8-битовият канал на Show and Tell имаше страхотно видео за тайно съобщение, съхранено на запис, който може да се прочете на Commodore 64

Вертикални грамофони, като тези на Gramovox и Roy Harpaz

Механични устройства за възпроизвеждане на музика, наречени полифони, разработени в средата на 1800 -те

Музеят за компютърна история в Маунтин Вю, Калифорния

Видеоклипът на Techmoan за CED Videodisc, разработен от RCA

Приложната наука записва записи, компактдискове и DVD дискове с електронен микроскоп

Оптични въртящи се енкодери

Консумативи

10X 10”x15” x1/8”лист шперплат

Бял акрилен лист

1X 50RPM DC мотор

1X Arduino Nano

1X H-мост L9110

1X стъпкови двигатели Nema 17 Bipolar step motor (3.5V 1A)

1X 2 мм водещи винтове

2X блока за възглавници 21. Две оловни винтови гайки 22. Две лагерни плъзгащи втулки и 200 мм линейни валове:

1X DOT матричен дисплей MAX 7219

1X 5V захранване

1X Мини USB кабел

2X фотодиоди -

2X IR LED

1X IR фотодиод

2X 650nm лазерен модул

1X 5.5 x 2.5 mm Монтаж на панел DC DC жак

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

1X MIDI жак -

3X операционен усилвател LM358

2X NPN транзистори

1X TIP120 транзистор

2X диоди

3X 10k подрязващи саксии

Резистори, както е показано на схемата на системата

Прототипна дъска

Магнити с диаметър 8 мм -

Метричен хардуерен комплект

Стъпка 1: Общ преглед на системата

Целта на устройството е да декодира съобщение, съхранено на дървен диск. В тази стъпка ще дам бърз преглед на целия процес.

1. Изберете съобщение. Избрах съобщения от някои от любимите си писатели и музиканти, които да съхранявам на диска. В примерния чертеж по -горе имам класическото "не се паникьосвайте!" от Пътеводител на автостопа до галактиката.

2. Създайте двоична таблица за преобразуване. Ако не сте запознати с двоична информация, има много полезни книги, курсове и видеоклипове, за да научите всичко за процеса. Основната идея е да се измислят уникални комбинации от 1 и 0, които съответстват на някакво действие, стойност, буква или друг обект. За моя плейър за диск се съсредоточих върху декодирането на съобщения. Затова създадох таблица, която свързва 5-битови двоични числа към символ (например 00100 съответства на буквата "d"), която е прикрепена в тази стъпка. Таблицата, която създадох, е пресечена версия на 8-битовата ASCII таблица.

3. Преобразувайте съобщението в двоично. Използвайки създадената от мен таблица, всеки знак в съобщението се преобразува в двоичен и записва, за да създаде една двоична последователност.

4. Подредете двоичния файл на диск. Сега, когато имах двоично съобщение, трябваше да обмисля как да съхраня информацията на дървен диск по начин, който може да бъде прочетен от устройство. Реших да съхраня единиците и нулите като не-дупки и дупки, подредени в кръг (точно като компактдиск). След като пълната революция е изпълнена с информация, следващите данни ще се съхраняват в друг ред, движещ се радиално навън. Избрах да чета един по един, така че е необходим само един детектор за данни. Докато дискът се върти, дупките и дупките преминават през детектора.

Но как детекторът знае кога да чете данните? Как мога да съм сигурен, че детекторът за данни чете в правилния момент, когато дупката в диска е над детектора? Реших този проблем, като добавих детектор "часовник", който остава неподвижен на устройството. Най -вътрешният пръстен на диска има равномерно поставени дупки. Когато детекторът на часовника регистрира падащ или нарастващ ръб, детекторът за данни чете един бит информация. Всички процеси, изброени в 2-4, са направени с помощта на Matlab и са обсъдени в Стъпка 18.

5. Четете в двоичен формат с плейъра. Всеки часовник и детектори за данни се състоят от лазер и фотодиод. Когато няма дупка, лазерът се отразява от диска и удря фотодиода и регистрира 1. Изходът на фотодиода се усилва, бинаризира с тригер на Шмит и се чете цифрово с Arduino Nano. След завършване на един ред на диска, стъпков двигател (Nema 17 Bipolar step motor 3.5V 1A) превежда детектора на данни до следващия ред на диска. Първоначалното положение на релсата, която държи детектора за данни, се определя с помощта на фотопрекъсване в горната позиция на шината. Плейърът се състои от MIDI изход, който произвежда бележка всеки път, когато се чете 1. Подробности за веригата ще бъдат описани в следващите стъпки.

6. Декодирайте двоичния файл и покажете съобщение. След като се прочете целият диск, Arduino декодира двоичния файл в съобщението и го записва като низ. Съобщението се показва на Dot Matrix дисплея (MAX 7219).

Стъпка 2: CAD модел, лазерно рязане и 3D печат

Втора награда в конкурса CNC 2020