Wooden Disc Player: 20 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Av jbumsteadJon BumsteadFølg Mer av forfatteren:

Om: Prosjekter innen lys, musikk og elektronikk. Finn dem alle på nettstedet mitt: www.jbumstead.com Mer om jbumstead »Fusion 360 -prosjekter»

Jeg ønsket å demonstrere hvordan informasjon som lagrer enheter fungerer ved å bygge en storstilt spillemaskin. I stedet for å være basert på lysforstyrrelser som CD-spillere, spiller enheten jeg bygde treplater med hull og "ikke-hull" (som jeg refererer til dem i denne instruksjonsboken) som enten passerer eller blokkerer en laserstråle. Disse hullene og ikke-hullene tilsvarer 1 og 0 i binære data som koder en tekstmelding, for eksempel sangtekster eller et sitat. Den binære informasjonen leses av platen, lagres på en Arduino og dekodes for å vise tekstmeldingen på en LED -matrise på forsiden av enheten. Når dataene leses, fylles LED -matrisen for å visualisere den binære informasjonen. Når en høy bit leses, spilles også en MIDI -note. Musikken som produseres kan høres tilfeldig ut, men den symboliserer en serie med 1 og 0 som faktisk inneholder meningsfull informasjon.

Platespilleren jeg laget har bare plass til omtrent 700 bit (<0,1 kB) på grunn av hvor store hullene i platen. Derfor er meldingene som kan lagres korte. Til referanse kan en CD inneholde rundt 700 MB informasjon, som er omtrent 10 millioner ganger mer informasjon enn treskivene jeg lagde. Hele prosjektet bidrar til å forestille seg omfanget av informasjonslagring på CDer (en allerede datert lagringsenhet) og hvordan den digitale informasjonen leses og dekodes til noe som er meningsfullt for mennesker.

I denne instruksen vil jeg gå over systemdesign og konstruksjon, hvordan meldingen ble konvertert til binær informasjon på en treskive, og de mange utfordringene underveis.

Prosjektet ble inspirert av mange kilder, inkludert:

8-biters Show and Tell-kanal hadde en fantastisk video om en hemmelig melding lagret på en plate som kan leses på en Commodore 64

Vertikale platespillere, som de av Gramovox og Roy Harpaz

Mekaniske musikkavspillingsenheter kalt polyfoner, utviklet på midten av 1800 -tallet

Computer History Museum i Mountain View, CA

Techmoan's video på CED Videodisc utviklet av RCA

Applied Science -bilder tar opp plater, CDer og DVDer med elektronmikroskop

Optiske roterende encoders

Rekvisita

10X 10 "x15" x1/8 "kryssfinerark

Hvitt akrylark

1X 50RPM likestrømsmotor

1X Arduino Nano

1X H-bro L9110

1X trinnmotorer Nema 17 Bipolar trinnmotor (3.5V 1A)

1X 2 mm blyskruer

2X puteblokker 21. To skruemuttere med bly 22. To lager glidebussinger og 200 mm lineære aksler:

1X DOT -matriseskjerm MAX 7219

1X 5V strømforsyning

1X mini USB -kabel

2X fotodioder -

2X IR -lysdioder

1X IR fotodiode

2X 650nm lasermodul

1X 5,5 x 2,5 mm panelmontering DC -strømkontakt

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

1X MIDI -kontakt -

3X LM358 op-forsterker

2X NPN -transistorer

1X TIP120 transistor

2X dioder

3X 10k trimpotter

Motstander som vist på systemskjematisk

Prototypebrett

8 mm diameter magneter -

Metrisk maskinvaresett

Trinn 1: Systemoversikt

Hensikten med enheten er å dekode en melding lagret på en treskive. I dette trinnet gir jeg en rask oversikt over hele prosessen.

1. Velg en melding. Jeg valgte meldinger fra noen av mine favorittforfattere og musikere å lagre på platen. I eksempeltegningen ovenfor har jeg den klassiske "ikke få panikk!" fra Hitchhiker's Guide to the Galaxy.

2. Lag en binær konverteringstabell. Hvis du ikke er kjent med binær informasjon, er det mange nyttige bøker, kurs og videoer for å lære alt om prosessen. Grunnideen er å komme opp med unike kombinasjoner av 1 og 0 som tilsvarer en handling, verdi, bokstav eller annen enhet. For diskspilleren min fokuserte jeg på å dekode meldinger. Derfor opprettet jeg en tabell som koblet 5-biters binære tall til et tegn (f.eks. 00100 tilsvarer bokstaven "d"), som er vedlagt i dette trinnet. Tabellen jeg opprettet er en avkortet versjon av 8-biters ASCII-tabellen.

3. Konverter meldingen til binær. Ved hjelp av tabellen jeg opprettet, blir hvert tegn i meldingen konvertert til binært og lagret for å lage en binær sekvens.

4. Ordne det binære på en plate. Nå som jeg hadde en binær melding, måtte jeg vurdere hvordan jeg lagrer informasjonen på en treskive på en måte som kan leses av en enhet. Jeg bestemte meg for å lagre 1 og 0 som ikke-hull og hull arrangert i en sirkel (akkurat som en CD). Når en full revolusjon var fylt med informasjon, vil de neste dataene bli lagret i en annen rad som beveger seg radielt utover. Jeg valgte å lese en bit om gangen, så det kreves bare en detektor for data. Når platen snurrer, passerer hullene og ikke-hullene over detektoren.

Men hvordan vet detektoren når den skal lese dataene? Hvordan kunne jeg være sikker på at datadetektoren leste i riktig øyeblikk da hullet i platen var over detektoren? Jeg løste dette problemet ved å legge til en "klokke" -detektor som forblir stasjonær på enheten. Den mest indre ringen på skiven har jevnt plasserte hull. Når klokkedetektoren registrerer en fallende eller stigende kant, leser datadetektoren inn en bit informasjon. Prosessene oppført fra 2-4 ble alle utført ved hjelp av Matlab og diskuteres i trinn 18.

5. Les i binær med platespilleren. Klokken og datadetektorene består hver av en laser og fotodiode. Når det ikke er noe hull, reflekterer laseren av platen og treffer fotodioden og registrerer en 1. Utgangen til fotodioden forsterkes, binariseres med en Schmitt -trigger og leses digitalt med en Arduino Nano. Etter å ha fullført en rad på platen, oversetter en trinnmotor (Nema 17 Bipolar trinnmotor 3.5V 1A) datadetektoren ned til neste rad på platen. Den opprinnelige posisjonen til skinnen som holder datadetektoren bestemmes ved hjelp av et fotoavbrudd i topposisjonen på skinnen. Spilleren består av en MIDI -utgang, som produserer et notat hver gang en 1 leses. Detaljer om kretsen vil bli beskrevet i senere trinn.

6. Dekoder det binære og vis en melding. Etter at hele platen er lest, avkoder Arduino det binære i meldingen og lagrer det som en streng. Meldingen vises på Dot Matrix -skjermen (MAX 7219).

Trinn 2: CAD -modell, laserskjæring og 3D -utskrift

Andre pris i CNC -konkurransen 2020