Medinis diskų grotuvas: 20 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Daugiau informacijos apie autorių:

Apie: Šviesos, muzikos ir elektronikos projektai. Visus juos rasite mano svetainėje: www.jbumstead.com Daugiau apie jbumstead »„ Fusion 360 Projects “

Norėjau pademonstruoti, kaip veikia informacijos saugojimo įrenginiai, sukurdami didelio masto diskų grotuvą. Vietoj to, kad būtų pagrįstas šviesos trukdžiais, tokiais kaip kompaktinių diskų grotuvai, mano sukurtas įrenginys groja medinius diskus su skylėmis ir „ne skylėmis“(kaip aš juos nurodau šioje instrukcijoje), kurie praleidžia arba užblokuoja lazerio spindulį. Šios skylės ir ne skylės atitinka 1 ir 0 dvejetainiuose duomenyse, koduojančiuose tekstinį pranešimą, pvz., Dainos žodžius ar citatą. Dvejetainė informacija nuskaitoma diske, saugoma „Arduino“ir dekoduojama, kad būtų rodomas tekstinis pranešimas LED matricoje, esančioje prietaiso priekyje. Kai duomenys skaitomi, LED matrica užpildoma, kad būtų galima vizualizuoti dvejetainę informaciją. Kai skaitomas didelis bitas, taip pat grojama MIDI nata. Sukurta muzika gali skambėti atsitiktinai, tačiau ji simbolizuoja 1 ir 0 skaičių serijas, kuriose iš tikrųjų yra prasmingos informacijos.

Mano sukurtas medinis diskų grotuvas gali talpinti tik apie 700 bitų (<0,1 KB), nes diske yra daug skylių. Todėl pranešimai, kuriuos galima išsaugoti, yra trumpi. Pavyzdžiui, kompaktiniame diske gali būti apie 700 MB informacijos, tai yra apie 10 milijonų kartų daugiau informacijos nei mano pagaminti mediniai diskai. Visas projektas padeda įsivaizduoti informacijos saugojimo kompaktiniuose diskuose mastą (jau pasenęs saugojimo įrenginys) ir kaip skaitmeninė informacija yra skaitoma ir dekoduojama į kažką reikšmingo žmonėms.

Šioje pamokoje apžvelgsiu sistemos dizainą ir konstrukciją, kaip pranešimas buvo paverstas dvejetaine informacija mediniame diske, ir daugybę iššūkių.

Projektą įkvėpė daugybė šaltinių, įskaitant:

8 bitų „Show and Tell“kanale buvo nuostabus vaizdo įrašas apie slaptą pranešimą, įrašytą įraše, kurį buvo galima perskaityti „Commodore 64“

Vertikalūs įrašų grotuvai, tokie kaip Gramovox ir Roy Harpaz

Mechaniniai muzikos grojimo prietaisai, vadinami polifonais, sukurti 1800 -ųjų viduryje

Kompiuterių istorijos muziejus Mountain View, CA

„Techmoan“vaizdo įrašas „CED Videodisc“, kurį sukūrė RCA

„Applied Science“vaizduoja įrašus, kompaktinius diskus ir DVD diskus elektroniniu mikroskopu

Optiniai rotaciniai kodavimo įrenginiai

Prekės

10X 10”x15” x1/8”faneros lapas

Baltas akrilo lakštas

1X 50 aps / min nuolatinės srovės variklis

1x „Arduino Nano“

1X H-tiltas L9110

1X žingsniniai varikliai Nema 17 Bipolinis žingsninis variklis (3,5 V 1A)

1X 2 mm varžtai

2X pagalvių blokai 21. Dvi švininės varžtų veržlės 22. Dvi guolių slydimo įvorės ir 200 mm linijiniai velenai:

1X DOT matricos ekranas MAX 7219

1X 5V maitinimo šaltinis

1X mini USB kabelis

2X fotodiodai -

2X IR šviesos diodai

1X IR fotodiodas

2X 650 nm lazerio modulis

1X 5,5 x 2,5 mm skydo tvirtinimo nuolatinės srovės maitinimo lizdas

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

1X MIDI lizdas -

3X LM358 op amp

2X NPN tranzistoriai

1X TIP120 tranzistorius

2X diodai

3X 10k apdailos puodai

Rezistoriai, kaip parodyta sistemos schemoje

Lentos prototipas

8 mm skersmens magnetai -

Metrinis aparatūros rinkinys

1 žingsnis: sistemos apžvalga

Prietaiso paskirtis yra iššifruoti pranešimą, saugomą mediniame diske. Šiame etape aš trumpai apžvelgsiu visą procesą.

1. Pasirinkite pranešimą. Pasirinkau kai kurių mėgstamiausių rašytojų ir muzikantų pranešimus, kuriuos norėčiau išsaugoti diske. Aukščiau pateiktame pavyzdiniame piešinyje turiu klasikinį „nepanikuok!“iš autostopo vadovo į galaktiką.

2. Sukurkite dvejetainę konversijų lentelę. Jei nesate susipažinę su dvejetaine informacija, yra daugybė naudingų knygų, kursų ir vaizdo įrašų, skirtų sužinoti apie šį procesą. Pagrindinė idėja yra sugalvoti unikalius 1 ir 0 derinius, atitinkančius tam tikrą veiksmą, vertę, raidę ar kitą objektą. Savo diskų grotuve daugiausia dėmesio skyriau pranešimų dekodavimui. Todėl sukūriau lentelę, kuri sujungė 5 bitų dvejetainius skaičius prie simbolio (pvz., 00100 atitinka raidę „d“), kuri pridedama šiame žingsnyje. Mano sukurta lentelė yra sutrumpinta 8 bitų ASCII lentelės versija.

3. Konvertuokite pranešimą į dvejetainį. Naudojant mano sukurtą lentelę, kiekvienas pranešimo simbolis paverčiamas dvejetainiu ir išsaugomas, kad būtų sukurta viena dvejetainė seka.

4. Išdėstykite dvejetainį diską. Dabar, kai turėjau dvejetainį pranešimą, turėjau apsvarstyti, kaip išsaugoti informaciją mediniame diske taip, kad prietaisas galėtų jį nuskaityti. Aš nusprendžiau 1 ir 0 laikyti kaip skylutes ir skylutes, išdėstytas apskritime (kaip kompaktinis diskas). Kai visa revoliucija buvo užpildyta informacija, kiti duomenys bus saugomi kitoje eilutėje, judančioje radialiai į išorę. Aš pasirinkau skaityti po vieną bitą, todėl reikia tik vieno duomenų detektoriaus. Kai diskas sukasi, skylės ir ne skylės praeina per detektorių.

Bet kaip detektorius žino, kada skaityti duomenis? Kaip galėjau būti tikras, kad duomenų detektorius skaito tinkamu momentu, kai disko skylė buvo virš detektoriaus? Aš išsprendžiau šią problemą pridėdamas „laikrodžio“detektorių, kuris lieka stacionarus įrenginyje. Vidiniame disko žiede yra tolygiai išdėstytos skylės. Kai laikrodžio detektorius užfiksuoja krintantį ar kylantį kraštą, duomenų detektorius nuskaito vieną informacijos bitą. Visi procesai, išvardyti 2-4, buvo atlikti naudojant „Matlab“ir aptariami 18 veiksme.

5. Skaitykite dvejetainiu būdu su diskų grotuvu. Laikrodis ir duomenų detektoriai susideda iš lazerio ir fotodiodo. Kai nėra skylės, lazeris atsispindi nuo disko ir patenka į fotodiodą bei užregistruoja a 1. Fotodiodo išėjimas sustiprinamas, dvejetainis su Schmitto paleidikliu ir skaitomas skaitmeniniu būdu naudojant „Arduino Nano“. Užbaigus vieną disko eilę, žingsninis variklis („Nema 17 Bipolar step motor 3.5V 1A“) duomenų jutiklį perkelia į kitą disko eilutę. Pradinė bėgio, kuriame yra duomenų detektorius, padėtis nustatoma naudojant foto pertraukiklį viršutinėje bėgio padėtyje. Grotuvas susideda iš MIDI išvesties, kuri kiekvieną kartą skaitant 1 sukuria natą. Išsami grandinės informacija bus aprašyta vėlesniuose žingsniuose.

6. Iššifruokite dvejetainę ir parodykite pranešimą. Perskaičius visą diską, „Arduino“iššifruoja dvejetainį į pranešimą ir išsaugo jį kaip eilutę. Pranešimas rodomas taškų matricos ekrane (MAX 7219).

2 žingsnis: CAD modelis, pjovimas lazeriu ir 3D spausdinimas

Antrasis prizas CNC konkurse 2020 m