Přehrávač dřevěných disků: 20 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Jon Bumstead Sledovat více od autora:

O: Projekty ve světle, hudbě a elektronice. Najít je všechny na mých stránkách: www.jbumstead.com Více o jbumstead »Projekty Fusion 360»

Chtěl jsem předvést, jak fungují zařízení pro ukládání informací, postavením velkoplošného zařízení na přehrávání disků. Místo toho, aby zařízení, které jsem postavil, bylo založeno na světelných interferencích, jako jsou přehrávače disků CD, přehrává dřevěné disky s otvory a „bez otvorů“(jak na ně v tomto návodu odkazuji), které buď procházejí, nebo blokují laserový paprsek. Tyto otvory a bez otvorů odpovídají číslicím 1 a 0 v binárních datech, která kódují textovou zprávu, například text písně nebo citát. Binární informace se načtou z disku, uloží na Arduino a dekódují, aby se textová zpráva zobrazila na matici LED na přední straně zařízení. Při načítání dat je matice LED osazena pro vizualizaci binárních informací. Když je načten vysoký bit, přehraje se také MIDI nota. Produkovaná hudba může znít náhodně, ale symbolizuje sérii 1 a 0, která ve skutečnosti obsahuje smysluplné informace.

Přehrávač dřevěných disků, který jsem vytvořil, pojme jen asi 700 bitů (<0,1 kB), protože jsou v disku velké otvory. Zprávy, které lze uložit, jsou proto krátké. Pro informaci, CD může obsahovat přibližně 700 MB informací, což je asi 10 milionůkrát více informací než dřevěné disky, které jsem vyrobil. Celý projekt pomáhá představit si rozsah ukládání informací na discích CD (již datované úložné zařízení) a jak jsou digitální informace čteny a dekódovány do něčeho smysluplného pro člověka.

V tomto návodu se budu zabývat návrhem a konstrukcí systému, jak byla zpráva převedena na binární informace na dřevěném disku a mnoha výzvami na cestě.

Projekt byl inspirován mnoha zdroji, včetně:

8bitový kanál Show and Tell měl úžasné video o tajné zprávě uložené na záznamu, které bylo možné přečíst na Commodore 64

Vertikální gramofony, jako jsou Gramovox a Roy Harpaz

Mechanická zařízení pro přehrávání hudby zvaná polyfony, vyvinutá v polovině 19. století

Muzeum počítačové historie v Mountain View, Kalifornie

Video společnosti Techmoan na videodisku CED vyvinutém společností RCA

Záznamy obrazových záznamů, CD a DVD s aplikovanou vědou pomocí elektronového mikroskopu

Optické rotační kodéry

Zásoby

Deska 10X 10”x15” x1/8”překližka

Bílý akrylový list

1 x stejnosměrný motor 50 ot./min

1X Arduino Nano

1X H-můstek L9110

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

1X 2mm vodicí šrouby

2X polštářové bloky 21. Dvě vodicí šroubové matice 22. Dvě kluzná pouzdra ložisek a lineární hřídele 200 mm:

1X DOT maticový displej MAX 7219

1x 5V napájecí zdroj

1 x mini USB kabel

2X fotodiody -

2 x IR LED

1X IR fotodioda

2X 650nm laserový modul

1 x 5,5 x 2,5 mm montáž na panel DC napájecí konektor

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

1X MIDI konektor -

3X LM358 operační zesilovač

2X NPN tranzistory

1X tranzistor TIP120

2 x diody

3 x 10k ozdobné hrnce

Rezistory podle schématu systému

Prototypová deska

Magnety o průměru 8 mm -

Sada metrického hardwaru

Krok 1: Přehled systému

Účelem zařízení je dekódovat zprávu uloženou na dřevěném disku. V tomto kroku poskytnu rychlý přehled celého procesu.

1. Vyberte zprávu. Vybral jsem zprávy od některých mých oblíbených spisovatelů a hudebníků, které jsem měl uložit na disk. Ve výše uvedeném příkladu mám klasické „nepropadejte panice!“z Hitchhiker's Guide to the Galaxy.

2. Vytvořte binární převodní tabulku. Pokud binární informace neznáte, existuje spousta užitečných knih, kurzů a videí, kde se dozvíte vše o tomto procesu. Základní myšlenkou je vymyslet jedinečné kombinace 1 a 0, které odpovídají nějaké akci, hodnotě, písmenu nebo jiné entitě. U svého přehrávače disků jsem se zaměřil na dekódování zpráv. Proto jsem vytvořil tabulku, která spojovala 5bitová binární čísla se znakem (např. 00100 odpovídá písmenu „d“), který je v tomto kroku připojen. Tabulka, kterou jsem vytvořil, je zkrácená verze 8bitové tabulky ASCII.

3. Převeďte zprávu na binární. Pomocí tabulky, kterou jsem vytvořil, je každý znak ve zprávě převeden na binární a uložen, aby vytvořil jednu binární sekvenci.

4. Uspořádejte binární soubor na disku. Nyní, když jsem dostal binární zprávu, musel jsem zvážit, jak uložit informace na dřevěný disk způsobem, který by bylo možné přečíst na zařízení. Rozhodl jsem se uložit jedničky a nuly jako neotevřené a díry uspořádané do kruhu (stejně jako CD). Jakmile byla plná revoluce naplněna informacemi, další data by byla uložena v jiné řadě pohybující se radiálně ven. Rozhodl jsem se číst po jednom bitu, takže je vyžadován pouze jeden detektor dat. Jak se disk otáčí, otvory a ne-otvory procházejí detektorem.

Jak ale detektor pozná, kdy má data přečíst? Jak jsem si mohl být jistý, že detektor dat čte ve správný okamžik, když byla díra v disku nad detektorem? Tento problém jsem vyřešil přidáním detektoru „hodin“, který na zařízení zůstává nehybný. Nejvíce vnitřní prstenec na disku má rovnoměrně umístěné otvory. Když detektor hodin zaregistruje klesající nebo stoupající hranu, detektor dat načte jeden bit informací. Všechny procesy uvedené od 2 do 4 byly provedeny pomocí Matlabu a jsou popsány v kroku 18.

5. Čtěte binárně pomocí přehrávače disků. Hodinové a datové detektory se skládají z laseru a fotodiody. Když není díra, laser se odrazí od disku a zasáhne fotodiodu a zaregistruje 1. Výstup fotodiody je zesílen, binarizován pomocí Schmittovy spouště a digitálně načten pomocí Arduino Nano. Po dokončení jedné řady disku překládá krokový motor (bipolární krokový motor Nema 17 3,5 V 1A) detektor dat až do další řady na disku. Počáteční poloha kolejnice, která drží detektor dat, je určena pomocí přerušení foto v horní poloze kolejnice. Přehrávač se skládá z MIDI výstupu, který produkuje notu při každém čtení 1. Podrobnosti o obvodu budou popsány v dalších krocích.

6. Dekódujte binární soubor a zobrazte zprávu. Poté, co je načten celý disk, Arduino dekóduje binární soubor do zprávy a uloží jej jako řetězec. Zpráva se zobrazí na displeji Dot Matrix (MAX 7219).

Krok 2: CAD model, laserové řezání a 3D tisk

Druhá cena v soutěži CNC 2020