נגן דיסקים מעץ: 20 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מאת jbumstead ג'ון בומסטד עקוב אחר המחבר:

אודות: פרויקטים באור, מוזיקה ואלקטרוניקה. מצא את כולם באתר שלי: www.jbumstead.com עוד אודות jbumstead »פרויקטים של Fusion 360»

רציתי להדגים כיצד פועלים מכשירים לאחסון מידע על ידי בניית מכונת הפעלה של דיסקים בקנה מידה גדול. במקום להתבסס על הפרעות קלות כמו נגני תקליטורים, המכשיר שבניתי מנגן דיסקי עץ עם חורים ו"לא חורים "(כפי שאני מתייחס אליהם במדריך זה) שעוברים או חוסמים קרן לייזר. חורים וחורים שאינם מתאימים ל -1 ו -0 בנתונים בינאריים המקודדים הודעת טקסט, כמו מילות שיר או ציטוט. המידע הבינארי נקרא מהדיסק, מאוחסן ב- Arduino ומפענח להצגת הודעת הטקסט על מטריצת LED בחזית המכשיר. בזמן קריאת הנתונים, מטריצת ה- LED מאוכלסת כדי לדמיין את המידע הבינארי. כאשר קוראים ביט גבוה, מתנגנים גם פתק MIDI. המוזיקה המופקת עשויה להישמע אקראית, אך היא מסמלת סדרה של 1 ו 0 שמכילה למעשה מידע משמעותי.

נגן הדיסקים מעץ שיצרתי יכול להכיל רק כ -700 ביט (<0.1kB) בגלל גודל החורים בדיסק. לכן ההודעות שניתן לאחסן קצרות. לעיון, תקליטור יכול להכיל בערך 700MB של מידע, שזה בערך פי 10 מיליון יותר מידע מאשר דיסקי העץ שהכנתי. הפרויקט כולו מסייע לדמיין את היקף אחסון המידע על תקליטורים (מכשיר אחסון שכבר מיושן) וכיצד קוראים את המידע הדיגיטלי ומפענחים אותו למשהו בעל משמעות עבור בני אדם.

במדריך זה אעבור על תכנון ובניית המערכת, אופן ההמרה של המסר למידע בינארי על דיסק עץ ועל האתגרים הרבים בדרך.

הפרויקט קיבל השראה ממקורות רבים, ביניהם:

בערוץ של Show and Tell של 8 ביט היה סרטון מדהים על הודעה סודית המאוחסנת בתקליט שאפשר לקרוא אותו ב- Commodore 64

נגני תקליטים אנכיים, כמו אלה של גרמובוקס ורועי הרפז

מכשירי נגינה מכניים המכונים פוליפונים, שפותחו באמצע שנות השמונים

המוזיאון להיסטוריה של מחשבים ב- Mountain View, קליפורניה

הסרטון של Techmoan ב- CED Videodisc שפותח על ידי RCA

תקליטורים, תקליטורים ו- DVD של תמונות מדע יישומי עם מיקרוסקופ אלקטרונים

מקודדים סיבוביים אופטיים

אספקה

גיליון דיקט בגודל 10X10 "x15" x1/8"

יריעה אקרילית לבנה

מנוע DC 1X 50 סל ד

1X ארדואינו ננו

1X H-bridge L9110

מנועי צעד 1X Nema 17 דו קוטבי מנוע צעד (3.5V 1A)

ברגי עופרת 1X 2 מ מ

2X בלוקי כרית 21. שני אגוזי בורג עופרת 22. שני תלישות שקופיות נושאות ופירים ליניאריים של 200 מ מ:

תצוגת מטריקס 1X DOT MAX 7219

ספק כוח 1X 5V

1X כבל USB מיני

2X פוטודיודות -

2X נוריות IR

1X פוטודיודה IR

מודול לייזר 2X 650nm

1X 5.5 x 2.5 מ מ התקנת פאנל DC שקע חשמל

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

שקע MIDI 1X -

מגבר אופנה 3X LM358

טרנזיסטורים NPN 2X

טרנזיסטור 1X TIP120

דיודות 2X

3X 10k סירי גימור

נגדים כפי שמוצג בסכימת המערכת

לוח אב טיפוס

מגנטים בקוטר 8 מ מ -

ערכת חומרה מטרית

שלב 1: סקירת מערכת

מטרת המכשיר היא לפענח הודעה המאוחסנת על דיסק עץ. בשלב זה אספק סקירה מהירה של כל התהליך.

1. בחר הודעה. בחרתי במסרים של כמה מהסופרים והמוזיקאים האהובים עלי לאחסן בדיסק. בשרטוט לדוגמא למעלה, יש לי את הקלאסיקה "אל תיבהל!" מתוך מדריך הטרמפיסט לגלקסיה.

2. צור טבלת המרות בינארית. אם אינך מכיר מידע בינארי, ישנם המון ספרים, קורסים וסרטונים שימושיים ללימוד כל התהליך. הרעיון הבסיסי הוא להמציא שילובים ייחודיים של 1 ו 0 המתאימים לפעולה, ערך, אות או ישות אחרת. עבור נגן הדיסקים שלי, התמקדתי בפענוח הודעות. לכן יצרתי טבלה המחברת מספרים בינאריים של 5 סיביות לתו (למשל 00100 תואמת את האות "d"), המצורפת בשלב זה. הטבלה שיצרתי היא גרסה קטומה של טבלת ASCII של 8 סיביות.

3. המר את ההודעה לבינארית. באמצעות הטבלה שיצרתי, כל תו בהודעה הופך לבינארי ונשמר ליצירת רצף בינארי אחד.

4. מסדרים את הבינארי על דיסק. כעת, לאחר שהיתה לי הודעה בינארית, הייתי צריך לשקול כיצד לאחסן את המידע על דיסק עץ באופן שניתן יהיה לקרוא אותו באמצעות מכשיר. החלטתי לאחסן את 1 ו 0 כאל חורים וחורים מסודרים במעגל (ממש כמו תקליטור). ברגע שהמהפכה מלאה תתמלא במידע, הנתונים הבאים יאוחסנו בשורה אחרת הנעים החוצה באופן רדיאלי. בחרתי לקרוא כל פעם קצת, כך שנדרש רק גלאי אחד לנתונים. כשהדיסק מסתובב, החורים וחורים שאינם עוברים על הגלאי.

אבל איך הגלאי יודע מתי לקרוא את הנתונים? כיצד אוכל להיות בטוח שגלאי הנתונים קורא ברגע הנכון כאשר החור בדיסק היה מעל הגלאי? פתרתי את הבעיה הזו על ידי הוספת גלאי "שעון" שנותר נייח במכשיר. הטבעת הפנימית ביותר בדיסק הציגה חורים אחידים. כאשר גלאי השעון רושם קצה נופלת או עולה, גלאי הנתונים קורא פיסת מידע אחת. התהליכים המפורטים בין 2-4 נעשו כולם באמצעות Matlab ונדונו בשלב 18.

5. קראו בינארי עם נגן הדיסקים. גלאי השעון ונתונים מורכבים כל אחד מלייזר ופוטודיודה. כאשר אין חור, הלייזר משתקף מהדיסק ופוגע בפוטודיודה ורשום 1. הפלט של הפוטודיודה מוגבר, בינארי עם טריגר שמיט, וקורא דיגיטלית עם ארדואינו ננו. לאחר השלמת שורה אחת של הדיסק, מנוע צעד (מנוע צעד דו קוטבי Nema 17 3.5V 1A) מתרגם את גלאי הנתונים לשורה הבאה בדיסק. המיקום ההתחלתי של המסילה המחזיקה את גלאי הנתונים נקבע באמצעות צילום צילום במיקום העליון של המסילה. הנגן מורכב מפלט MIDI, המפיק פתק בכל פעם שנקרא 1. פרטי המעגל יתוארו בשלבים מאוחרים יותר.

6. פענח את הבינארי והצג הודעה. לאחר קריאת הדיסק כולו, ה- Arduino מפענח את הבינארי להודעה ושומר אותו כמחרוזת. ההודעה מוצגת על צג ה- Dot Matrix (MAX 7219).

שלב 2: דגם CAD, חיתוך בלייזר והדפסה תלת -ממדית

פרס שני בתחרות CNC 2020