Houtskyfspeler: 20 stappe (met prente)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Deur jbumsteadJon BumsteadVolg meer deur die skrywer:

Oor: Projekte in lig, musiek en elektronika. Vind hulle almal op my webwerf: www.jbumstead.com Meer oor jbumstead »Fusion 360 -projekte»

Ek wou demonstreer hoe inligtingstoorapparate werk deur 'n groot skyfspeelmasjien te bou. In plaas daarvan dat dit gebaseer is op ligte inmenging soos CD-spelers, speel die toestel wat ek gebou het, houtskywe met gate en "nie-gate" (soos ek dit in hierdie instruksies noem) wat 'n laserstraal verbygaan of blokkeer. Hierdie gate en nie-gate stem ooreen met 1's en 0's in binêre data wat 'n teksboodskap kodeer, soos liedlirieke of 'n aanhaling. Die binêre inligting word van die skyf af gelees, op 'n Arduino geberg en gedekodeer om die teksboodskap op 'n LED -matriks aan die voorkant van die toestel te vertoon. Terwyl die data gelees word, word die LED -matriks ingevul om die binêre inligting te visualiseer. As 'n hoë bit gelees word, word 'n MIDI -noot ook gespeel. Die geproduseerde musiek klink dalk lukraak, maar dit simboliseer 'n reeks 1's en 0's wat eintlik betekenisvolle inligting bevat.

Die houtskyfspeler wat ek geskep het, kan slegs ongeveer 700 bits (<0.1 kB) hou, vanweë hoe groot die gate in die skyf is. Daarom is die boodskappe wat gestoor kan word, kort. Ter verwysing kan 'n CD ongeveer 700 MB inligting bevat, wat ongeveer 10 miljoen keer meer inligting is as die houtskywe wat ek gemaak het. Die hele projek help om die omvang van die inligtingopberging op CD's ('n reeds gedateerde stoorapparaat) voor te stel en hoe die digitale inligting gelees en gedekodeer word tot iets wat vir die mens betekenisvol is.

In hierdie instruksies gaan ek oor die stelselontwerp en -konstruksie, hoe die boodskap omgeskakel is na binêre inligting op 'n houtskyf, en die vele uitdagings langs die pad.

Die projek is geïnspireer deur baie bronne, waaronder:

Die 8-bisse Show and Tell-kanaal het 'n wonderlike video gehad oor 'n geheime boodskap wat op 'n rekord gestoor is wat op 'n Commodore 64 gelees kan word

Vertikale platenspelers, soos dié van Gramovox en Roy Harpaz

Meganiese musiek -speelapparate genaamd polifone, ontwikkel in die middel van die 1800's

Die Computer History Museum in Mountain View, CA

Techmoan se video oor die CED Videodisc ontwikkel deur RCA

Toegepaste wetenskapbeelde neem rekords, CD's en DVD's met 'n elektronmikroskoop op

Optiese roterende encoders

Voorrade

10x 10 "x15" x1/8 "laaghoutblad

Wit akrielblad

1X 50 RPM DC motor

1X Arduino Nano

1X H-brug L9110

1X stepper motors Nema 17 Bipolêre stap motor (3.5V 1A)

1X 2 mm loodskroewe

2X kussingsblokke 21. Twee loodskroefmoere 22. Twee laerskyfies en 200 mm lineêre as:

1X DOT -matriksvertoning MAX 7219

1X 5V kragtoevoer

1X Mini USB -kabel

2X fotodiodes -

2x IR -LED's

1X IR fotodiode

2X 650nm lasermodule

1X 5,5 x 2,5 mm DC -aansluiting vir paneelmontering

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

1X MIDI -aansluiting -

3X LM358 op amp

2X NPN -transistors

1X TIP120 transistor

2x diodes

3X 10k afwerkpotte

Weerstands soos aangedui op stelselskema

Prototipe bord

Magnete met 'n deursnee van 8 mm -

Metriese hardeware kit

Stap 1: Stelseloorsig

Die doel van die toestel is om 'n boodskap wat op 'n houtskyf gestoor is, te dekodeer. In hierdie stap gee ek 'n vinnige oorsig van die hele proses.

1. Kies 'n boodskap. Ek het boodskappe gekies van sommige van my gunsteling skrywers en musikante om op die skyf te stoor. In die voorbeeld hierbo het ek die klassieke "moenie skrik nie!" uit Hitchhiker's Guide to the Galaxy.

2. Skep 'n binêre omskakelingstabel. As u nie vertroud is met binêre inligting nie, is daar baie handige boeke, kursusse en video's om alles oor die proses te leer. Die basiese idee is om unieke kombinasies van 1's en 0's op te stel wat ooreenstem met 'n aksie, waarde, letter of ander entiteit. Vir my skyfspeler het ek gefokus op die dekodering van boodskappe. Daarom het ek 'n tabel gemaak wat 5-bis binêre getalle met 'n karakter verbind (bv. 00100 stem ooreen met die letter "d"), wat in hierdie stap aangeheg is. Die tabel wat ek geskep het, is 'n verkorte weergawe van die 8-bis ASCII-tabel.

3. Skakel die boodskap om na binêre. Met behulp van die tabel wat ek gemaak het, word elke karakter in die boodskap in binêre omgeskakel en gestoor om 'n binêre volgorde te skep.

4. Rangskik die binêre op 'n skyf. Noudat ek 'n binêre boodskap gehad het, moes ek oorweeg hoe ek die inligting op 'n houtskyf kan stoor op 'n manier wat deur 'n toestel gelees kan word. Ek het besluit om die 1's en 0's as nie-gate en gate in 'n sirkel op te slaan (net soos 'n CD). Sodra 'n volledige omwenteling met inligting gevul is, word die volgende data gestoor in 'n ander ry wat radiaal na buite beweeg. Ek het gekies om 'n bietjie op 'n slag te lees, dus is slegs een detector vir data nodig. Terwyl die skyf draai, gaan die gate en nie-gate oor die detektor.

Maar hoe weet die detektor wanneer hy die data moet lees? Hoe kon ek seker wees dat die dataverklikker op die regte oomblik gelees het toe die gat in die skyf oor die detektor was? Ek het hierdie probleem opgelos deur 'n "klok" -detektor by te voeg wat op die toestel stilstaan. Die binneste ring op die skyf het gate eweredig geplaas. As die klokdetektor 'n dalende of stygende rand registreer, lees die data -detektor 'n bietjie inligting in. Die prosesse van 2-4 is almal met behulp van Matlab uitgevoer en word in stap 18 bespreek.

5. Lees in binêre met die skyfspeler. Die horlosie en dataverklikkers bestaan elk uit 'n laser en fotodiode. As daar geen gat is nie, weerkaats die laser van die skyf af en tref dit die fotodiode en registreer 'n 1. Die uitset van die fotodiode word versterk, binariseer met 'n Schmitt -sneller en word digitaal gelees met 'n Arduino Nano. Na voltooiing van een ry van die skyf, vertaal 'n stappermotor (Nema 17 Bipolêre stapmotor 3.5V 1A) die datadetektor na die volgende ry op die skyf. Die beginposisie van die spoor wat die datadetektor bevat, word bepaal met behulp van 'n fotoonderbreking in die boonste posisie van die spoor. Die speler bestaan uit 'n MIDI -uitset, wat 'n noot lewer elke keer as 'n 1 gelees word. Besonderhede van die kring sal in latere stappe beskryf word.

6. Dekodeer die binêre en vertoon 'n boodskap. Nadat die hele skyf gelees is, dekodeer die Arduino die binêre in die boodskap en stoor dit as 'n string. Die boodskap word op die Dot Matrix -skerm (MAX 7219) vertoon.

Stap 2: CAD -model, lasersnit en 3D -drukwerk

Tweede prys in die CNC -wedstryd 2020