Puinen levysoitin: 20 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Jon BumsteadSeuraa lisää tekijältä:

Tietoja: Valon, musiikin ja elektroniikan projekteja. Löydän ne kaikki sivustoltani: www.jbumstead.com Lisätietoja jbumsteadista »Fusion 360 -projektit»

Halusin esitellä kuinka tietojen tallennuslaitteet toimivat rakentamalla suuren mittakaavan levysoitin. Sen sijaan, että se perustuisi valohäiriöihin, kuten CD-soittimiin, rakentamani laite toistaa puisia levyjä, joissa on reikiä ja "ei-reikiä" (kuten viitan niihin tässä ohjeessa), jotka joko ohittavat tai estävät lasersäteen. Nämä reiät ja ei-reiät vastaavat 1- ja 0-arvoja binääritiedoissa, jotka koodaavat tekstiviestin, kuten laulun sanat tai lainauksen. Binääritiedot luetaan levyltä, tallennetaan Arduinolle ja dekoodataan tekstiviestin näyttämiseksi laitteen edessä olevassa LED -matriisissa. Kun tietoja luetaan, LED -matriisi täytetään binääritietojen visualisoimiseksi. Kun luetaan korkea bitti, soitetaan myös MIDI -nuotti. Tuotettu musiikki saattaa kuulostaa satunnaiselta, mutta se symboloi 1: n ja 0: n sarjaa, joka sisältää todella merkityksellistä tietoa.

Luomaani puulevysoittimeen mahtuu vain noin 700 bittiä (<0,1 kt), koska levyssä olevat reiät ovat suuria. Siksi tallennettavat viestit ovat lyhyitä. CD -levylle mahtuu noin 700 megatavua tietoa, mikä on noin 10 miljoonaa kertaa enemmän tietoa kuin tekemäni puulevyt. Koko projekti auttaa kuvittelemaan kuinka paljon tietoa tallennetaan CD -levyille (jo vanhentunut tallennuslaite) ja miten digitaalinen tieto luetaan ja puretaan ihmisille merkitykselliseksi.

Tässä ohjeessa käyn läpi järjestelmän suunnittelun ja rakentamisen, kuinka viesti muutettiin binääritiedoksi puulevyllä, ja monista haasteista matkan varrella.

Hanke sai inspiraationsa monista lähteistä, mm.

8-bittisellä Show and Tell -kanavalla oli mahtava video salaisesta viestistä, joka oli tallennettu tietueelle, joka oli luettavissa Commodore 64: llä

Pystysuorat levysoittimet, kuten Gramovox ja Roy Harpaz

Mekaaniset musiikin toistolaitteet, nimeltään polyfonit, kehitettiin 1800 -luvun puolivälissä

Tietokonehistoriallinen museo, Mountain View, CA

Techmoanin video RCA: n kehittämästä CED -videolevystä

Applied Science kuvaa tietueita, CD- ja DVD -levyjä elektronimikroskoopilla

Optiset pyörivät anturit

Tarvikkeet

10X 10”x15” x1/8”vanerilevy

Valkoinen akryylilevy

1X 50 rpm DC -moottori

1x Arduino Nano

1X H-silta L9110

1X askelmoottori Nema 17 Bipolaarinen askelmoottori (3,5 V 1A)

1X 2mm johtoruuvit

2X tyynylohko 21. Kaksi lyijyruuvimutteria 22. Kaksi laakerin liukulaakeria ja 200 mm: n lineaariset akselit:

1X DOT -matriisinäyttö MAX 7219

1X 5V virtalähde

1X Mini USB -kaapeli

2X -fotodiodit -

2X IR -LEDit

1x IR -fotodiodi

2X 650nm lasermoduuli

1X 5,5 x 2,5 mm paneelikiinnitys DC -virtaliitin

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

1X MIDI -liitin -

3X LM358 op-vahvistin

2X NPN -transistorit

1X TIP120 -transistori

2X diodit

3X 10k katkaisuastiat

Vastukset järjestelmän kaavion mukaisesti

Prototyyppikortti

Halkaisijaltaan 8 mm magneetit -

Metrinen laitteistosarja

Vaihe 1: Järjestelmän yleiskatsaus

Laitteen tarkoitus on purkaa puulevyyn tallennettu viesti. Tässä vaiheessa annan nopean yleiskatsauksen koko prosessista.

1. Valitse viesti. Valitsin viestit joidenkin suosikki kirjailijoistani ja muusikoistani tallennettavaksi levylle. Yllä olevassa esimerkkipiirroksessa on klassinen "älä paniikki!" Hitchhiker's Guide to the Galaxy.

2. Luo binäärinen muuntotaulukko. Jos et tunne binääritietoja, on paljon hyödyllisiä kirjoja, kursseja ja videoita oppiaksesi prosessista. Perusajatuksena on keksiä ainutlaatuisia 1: n ja 0: n yhdistelmiä, jotka vastaavat jotakin toimintoa, arvoa, kirjainta tai muuta kokonaisuutta. Levysoittimessa keskityin viestien dekoodaamiseen. Siksi tein taulukon, joka liitti 5-bittiset binääriluvut merkkiin (esim. 00100 vastaa kirjainta "d"), joka on liitetty tähän vaiheeseen. Luomani taulukko on katkaistu versio 8-bittisestä ASCII-taulukosta.

3. Muunna viesti binääriksi. Luomani taulukon avulla viestin jokainen merkki muunnetaan binääriseksi ja tallennetaan yhden binäärisekvenssin luomiseksi.

4. Järjestä binaarilevy levylle. Nyt kun minulla oli binääriviesti, minun piti miettiä, miten tiedot tallennetaan puulevyyn tavalla, jonka laite voi lukea. Päätin tallentaa 1: n ja 0: n kuin reikiä ja ympyrään järjestettyjä reikiä (aivan kuten CD). Kun täysi vallankumous oli täynnä tietoa, seuraavat tiedot tallennettaisiin toiselle radalle, joka liikkuu säteittäisesti ulospäin. Päätin lukea yhden bitin kerrallaan, joten tarvitaan vain yksi ilmaisin tiedoille. Levyn pyöriessä reiät ja ei-reiät kulkevat ilmaisimen yli.

Mutta miten ilmaisin tietää milloin tiedot luetaan? Kuinka voin olla varma, että datatunnistin lukee oikealla hetkellä, kun levyn reikä oli ilmaisimen päällä? Ratkaisin tämän ongelman lisäämällä "kello" -ilmaisimen, joka pysyy paikallaan laitteessa. Levyn sisimmässä renkaassa on tasaisesti asetetut reiät. Kun kellotunnistin rekisteröi laskevan tai nousevan reunan, datatunnistin lukee yhden bitin tietoa. Kaikki prosessit, jotka on lueteltu 2-4, suoritettiin käyttäen Matlabia, ja niistä keskustellaan vaiheessa 18.

5. Lue binäärinä levysoittimen kanssa. Kello ja datatunnistimet koostuvat laserista ja fotodiodista. Kun reikää ei ole, laser heijastuu levyltä ja osuu valodiodiin ja rekisteröi arvon 1. Valodiodin lähtö vahvistetaan, binääristetään Schmitt -liipaisimella ja luetaan digitaalisesti Arduino Nano -laitteella. Levyn yhden rivin suorittamisen jälkeen askelmoottori (Nema 17 Bipolar -askelmoottori 3,5 V 1A) kääntää datatunnistimen levyn seuraavalle riville. Datatunnistinta pitävän kiskon alkuasento määritetään käyttämällä kuvan keskeytystä kiskon yläasennossa. Soitin koostuu MIDI -lähdöstä, joka tuottaa nuotin joka kerta, kun 1 luetaan. Piirin yksityiskohdat kuvataan myöhemmissä vaiheissa.

6. Pura dekoodaus ja näytä viesti. Kun koko levy on luettu, Arduino purkaa binaarin viestiin ja tallentaa sen merkkijonona. Viesti näytetään pistematriisinäytöllä (MAX 7219).

Vaihe 2: CAD -malli, laserleikkaus ja 3D -tulostus

Toinen palkinto CNC -kilpailussa 2020