Player de disc din lemn: 20 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

De jbumstead Jon Bumstead Urmăriți mai multe de la autor:

Despre: Proiecte de lumină, muzică și electronică. Găsiți-le pe toate pe site-ul meu: www.jbumstead.com Mai multe despre jbumstead »Proiecte Fusion 360»

Am vrut să demonstrez cum funcționează dispozitivele de stocare a informațiilor prin construirea unei mașini de redare a discurilor pe scară largă. În loc să se bazeze pe interferențe luminoase precum CD playere, dispozitivul pe care l-am construit joacă discuri din lemn cu găuri și „non-găuri” (așa cum mă refer la acestea în acest instructable) care fie trec, fie blochează un fascicul laser. Aceste găuri și non-găuri corespund cu 1 și 0 din datele binare care codifică un mesaj text, cum ar fi versurile melodiei sau un citat. Informațiile binare sunt citite de pe disc, stocate pe un Arduino și decodate pentru a afișa mesajul text pe o matrice LED pe partea din față a dispozitivului. Pe măsură ce datele sunt citite, matricea LED este populată pentru a vizualiza informațiile binare. Când se citește un bit înalt, este redată și o notă MIDI. Muzica produsă poate suna la întâmplare, dar simbolizează o serie de 1 și 0 care dețin informații de fapt semnificative.

Playerul de disc din lemn pe care l-am creat poate conține doar aproximativ 700 de biți (<0,1 kB) din cauza cât de mari sunt găurile din disc. Prin urmare, mesajele care pot fi stocate sunt scurte. Pentru referință, un CD poate conține aproximativ 700 MB de informații, ceea ce reprezintă aproximativ 10 milioane de ori mai multe informații decât discurile de lemn pe care le-am făcut. Întregul proiect ne ajută să ne imaginăm amploarea stocării informațiilor pe CD-uri (un dispozitiv de stocare deja datat) și modul în care informațiile digitale sunt citite și decodificate în ceva semnificativ pentru oameni.

În acest instructiv, voi examina proiectarea și construcția sistemului, modul în care mesajul a fost convertit în informații binare pe un disc de lemn și numeroasele provocări de-a lungul drumului.

Proiectul a fost inspirat din mai multe surse, inclusiv:

Canalul de 8 biți Show and Tell a avut un videoclip minunat despre un mesaj secret stocat într-o înregistrare care putea fi citit pe un Commodore 64

Recordere verticale, precum cele de Gramovox și Roy Harpaz

Dispozitive de redare a muzicii mecanice numite polifoni, dezvoltate la mijlocul anilor 1800

Muzeul de istorie a computerului din Mountain View, CA

Videoclipul lui Techmoan pe COD Videodisc dezvoltat de RCA

Înregistrări de imagini de știință aplicată, CD-uri și DVD-uri cu microscop electronic

Codificatoare rotative optice

Provizii

Foaie de placaj 10X 10”x15” x1 / 8”

Foaie acrilică albă

Motor 1X 50RPM DC

1X Arduino Nano

1X H-bridge L9110

Motoare pas cu pas 1X Nema 17 Motor pas cu pas bipolar (3,5V 1A)

Șuruburi cu plumb 1X 2mm

Blocuri de perne 2X 21. Două piulițe cu șurub cu plumb 22. Două bucșe glisante cu rulmenți și arbori liniari de 200 mm:

Afișaj matricial 1X DOT MAX 7219

Alimentare 1X 5V

Cablu Mini USB 1X

Fotodiodele 2X -

2x LED-uri IR

Fotodiodă IR 1X

Modul laser 2X 650nm

1X 5,5 x 2,5 mm Jack de alimentare DC pentru montare pe panou

1X comutator de alimentare -

1X mufă MIDI -

3X LM358 op amp

2X tranzistoare NPN

1X tranzistor TIP120

Diodele 2X

Oale de 3X 10k

Rezistențe așa cum se arată în schema sistemului

Placă prototip

Magneți cu diametrul de 8 mm -

Kit hardware metric

Pasul 1: Prezentare generală a sistemului

Scopul dispozitivului este de a decoda un mesaj stocat pe un disc de lemn. În acest pas, voi oferi o prezentare rapidă a întregului proces.

1. Alegeți un mesaj. Am ales mesaje de la unii dintre scriitorii și muzicienii mei preferați pentru a fi stocate pe disc. În exemplul de desen de mai sus, am clasicul „nu intrați în panică!” din Ghidul autostopistului pentru galaxie.

2. Creați un tabel de conversie binar. Dacă nu sunteți familiarizați cu informațiile binare, există o mulțime de cărți utile, cursuri și videoclipuri pentru a afla totul despre acest proces. Ideea de bază este de a veni cu combinații unice de 1 și 0 care corespund unor acțiuni, valori, litere sau altei entități. Pentru playerul meu de disc, m-am concentrat pe decodarea mesajelor. Prin urmare, am creat un tabel care conecta numerele binare de 5 biți la un caracter (de exemplu, 00100 corespunde literei "d"), care este atașată în acest pas. Tabelul pe care l-am creat este o versiune trunchiată a tabelului ASCII pe 8 biți.

3. Convertiți mesajul în binar. Folosind tabelul pe care l-am creat, fiecare caracter din mesaj este convertit în binar și salvat pentru a crea o secvență binară.

4. Aranjați binarul pe un disc. Acum că am primit un mesaj binar, trebuia să iau în considerare cum să stochez informațiile pe un disc de lemn într-un mod care să poată fi citit de un dispozitiv. Am decis să păstrez 1 și 0 ca niște găuri și găuri dispuse în cerc (la fel ca un CD). Odată ce o revoluție completă a fost umplută cu informații, următoarele date ar fi stocate într-un alt rând deplasându-se radial spre exterior. Am ales să citesc câte un bit odată, așa că este necesar un singur detector pentru date. Pe măsură ce discul se rotește, găurile și non-găurile trec peste detector.

Dar de unde știe detectorul când citește datele? Cum aș putea fi sigur că detectorul de date citea în momentul potrivit când gaura din disc era deasupra detectorului? Am rezolvat această problemă adăugând un detector „ceas” care rămâne staționar pe dispozitiv. Cel mai interior inel de pe disc are găuri plasate uniform. Când detectorul de ceas înregistrează o margine descendentă sau ascendentă, detectorul de date citește un bit de informații. Procesele enumerate de la 2-4 au fost realizate folosind Matlab și sunt discutate în Pasul 18.

5. Citiți în binar cu playerul de disc. Detectorul de ceas și de date constă fiecare dintr-un laser și o fotodiodă. Când nu există nici o gaură, laserul se reflectă pe disc și lovește fotodioda și înregistrează un 1. Ieșirea fotodiodei este amplificată, binarizată cu un declanșator Schmitt și citită digital cu un Arduino Nano. După finalizarea unui rând al discului, un motor pas cu pas (motorul pas cu pas Bipolar Nema 17 3.5V 1A) traduce detectorul de date în rândul următor de pe disc. Poziția inițială a șinei care deține detectorul de date este determinată utilizând o foto-întrerupere în poziția superioară a șinei. Playerul este format dintr-o ieșire MIDI, care produce o notă de fiecare dată când se citește un 1. Detaliile circuitului vor fi descrise în etapele ulterioare.

6. Decodează binarul și afișează un mesaj. După citirea întregului disc, Arduino decodează binarul în mesaj și îl salvează ca șir. Mesajul este afișat pe afișajul Dot Matrix (MAX 7219).

Pasul 2: Model CAD, tăiere cu laser și imprimare 3D

Premiul II la Concursul CNC 2020