Puidust plaadimängija: 20 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Autor: JbumsteadJon Bumstead

Teave: valguse, muusika ja elektroonika projektid. Leia need kõik minu saidilt: www.jbumstead.com Rohkem jbumsteadist »Fusion 360 projektid»

Tahtsin demonstreerida, kuidas teabe salvestusseadmed töötavad, ehitades suuremahulise plaadimängimismasina. Selle asemel, et põhineda valgushäiretel, nagu CD-mängijad, mängib minu ehitatud seade puidust kettaid, millel on augud ja "mitteavad" (nagu ma neile käesolevas juhendis viitan), mis kas laserkiire läbivad või blokeerivad. Need augud ja mitteaugud vastavad tekstisõnumit kodeerivate binaarsete andmete 1-le ja 0-le (nt laulusõnad või tsitaat). Binaarne teave loetakse plaadilt, salvestatakse Arduinole ja dekodeeritakse, et kuvada tekstisõnum seadme esiküljel oleval LED -maatriksil. Andmete lugemise ajal täidetakse LED -maatriks binaarse teabe visualiseerimiseks. Kui loetakse kõrget bitti, mängitakse ka MIDI nooti. Toodetud muusika võib tunduda juhuslik, kuid see sümboliseerib rea 1 ja 0, mis sisaldavad tegelikult olulist teavet.

Minu loodud puidust plaadimängija mahutab ainult umbes 700 bitti (<0,1 kB), kuna plaadil on suured augud. Seetõttu on salvestatavad sõnumid lühikesed. Võrdluseks võib öelda, et CD mahutab umbes 700 MB teavet, mis on umbes 10 miljonit korda rohkem teavet kui minu tehtud puidust kettad. Kogu projekt aitab ette kujutada teabe salvestamise ulatust CD -del (juba dateeritud salvestusseade) ja seda, kuidas digitaalset teavet loetakse ja dekodeeritakse inimestele oluliseks.

Selles juhendis käsitlen süsteemi projekteerimist ja ehitust, seda, kuidas sõnum muudeti puidust kettale binaarseks informatsiooniks, ning paljusid väljakutseid.

Projekt sai inspiratsiooni paljudest allikatest, sealhulgas:

8-bitises Show and Telli kanalil oli vinge video salvestatud salajase sõnumi kohta, mida oli võimalik Commodore 64-l lugeda

Vertikaalsed plaadimängijad, nagu Gramovoxi ja Roy Harpazi omad

Mehaanilised muusikamängimisseadmed, mida nimetatakse polüfoonideks, töötati välja 1800ndate keskel

Arvutiajaloo muuseum Mountain View's, CA

Techmoani video CCA videodiskil, mille on välja töötanud RCA

Rakendusteadus pildistab salvestisi, CD -sid ja DVD -sid elektronmikroskoobiga

Optilised pöörlevad kodeerijad

Tarvikud

10X 10”x15” x1/8”vineerileht

Valge akrüülleht

1X 50 p / min alalisvoolumootor

1x Arduino Nano

1X H-sild L9110

1x samm -mootorid Nema 17 Bipolaarne samm -mootor (3.5V 1A)

1X 2 mm juhtkruvid

2X padjaplokid 21. Kaks juhtkruvi mutrit 22. Kaks laagripuksi ja 200 mm lineaarset võlli:

1X DOT maatriksekraan MAX 7219

1X 5V toide

1X Mini USB -kaabel

2X fotodioodi -

2x IR -LEDid

1x IR fotodiood

2X 650nm lasermoodul

1X 5,5 x 2,5 mm paneelile paigaldatav alalisvoolu pistikupesa

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

1X MIDI pesa -

3X LM358 op amp

2X NPN transistorid

1X TIP120 transistor

2X dioodi

3x 10k viimistluspotid

Takistid, nagu on näidatud süsteemi skeemil

Plaadi prototüüp

8 mm läbimõõduga magnetid -

Metriline riistvarakomplekt

Samm: süsteemi ülevaade

Seadme eesmärk on dekodeerida puidust kettale salvestatud teade. Selles etapis annan kiire ülevaate kogu protsessist.

1. Valige sõnum. Valisin mõne lemmikkirjaniku ja -muusiku sõnumid plaadile salvestamiseks. Ülaltoodud näitejoonisel on mul klassikaline "ärge paanitsege!" autostopi juhendist galaktikasse.

2. Looge binaarne teisendustabel. Kui te ei tunne binaarset teavet, on selle protsessi kohta palju teavet, kursusi ja videoid. Põhiidee on välja pakkuda ainulaadsed kombinatsioonid 1 -st ja 0 -st, mis vastavad mõnele tegevusele, väärtusele, tähele või muule olemile. Oma plaadimängija puhul keskendusin sõnumite dekodeerimisele. Seetõttu lõin tabeli, mis ühendas 5-bitised kahendnumbrid märgiga (nt 00100 vastab tähele "d"), mis on lisatud selles etapis. Minu loodud tabel on 8-bitise ASCII tabeli kärbitud versioon.

3. Teisendage sõnum binaarseks. Minu loodud tabeli abil teisendatakse sõnumi iga märk binaarseks ja salvestatakse ühe kahendjärjestuse loomiseks.

4. Asetage binaar plaadile. Nüüd, kui mul oli binaarsõnum, pidin ma kaaluma, kuidas teavet puidust kettale salvestada viisil, mida seade saab välja lugeda. Otsustasin salvestada 1-d ja 0-d mitte aukude ja ringikujuliste aukudena (täpselt nagu CD-l). Kui täielik pööre on teabega täidetud, salvestatakse järgmised andmed teisele reale, mis liigub radiaalselt väljapoole. Otsustasin lugeda bitti korraga, seega on andmete jaoks vaja ainult ühte detektorit. Kui ketas pöörleb, lähevad augud ja mitteaugud üle detektori.

Aga kuidas saab detektor teada, millal andmeid lugeda? Kuidas ma võisin olla kindel, et andur luges õigel hetkel, kui ketta auk oli detektori kohal? Lahendasin selle probleemi, lisades "kella" detektori, mis jääb seadmesse paigal. Ketta kõige sisemisel rõngal on ühtlaselt asetatud augud. Kui kellaandur registreerib langeva või tõusva serva, loeb andur ühe teabebiti. 2-4 loetletud protsessid viidi läbi Matlabi abil ja neid arutatakse etapis 18.

5. Loe plaadimängijaga binaarselt. Kell ja andurid koosnevad laserist ja fotodioodist. Kui auk puudub, peegeldub laser plaadilt ja tabab fotodioodi ning registreerib a 1. Fotodioodi väljund võimendatakse, binariseeritakse Schmitti päästikuga ja loetakse digitaalselt Arduino Nano abil. Pärast ketta ühe rea täitmist teisendab samm -mootor (Nema 17 Bipolar stepmootor 3.5V 1A) andmeanduri ketta järgmisele reale. Andmeandurit hoidva rööpa esialgne asukoht määratakse rööpa ülemises asendis oleva fotokatkestuse abil. Mängija koosneb MIDI -väljundist, mis annab iga kord, kui loetakse 1, noot. Vooluahela üksikasju kirjeldatakse hilisemates etappides.

6. Dekodeerige binaar ja kuvage teade. Pärast kogu plaadi lugemist dekodeerib Arduino binaar sõnumisse ja salvestab selle stringina. Teade kuvatakse punktmaatriksi ekraanil (MAX 7219).

2. samm: CAD -mudel, laserlõikamine ja 3D -printimine

Teine auhind CNC konkursil 2020