Pemutar Cakram Kayu: 20 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Oleh jbumsteadJon BumsteadIkuti Lainnya oleh penulis:

Tentang: Proyek cahaya, musik, dan elektronik. Temukan semuanya di situs saya: www.jbumstead.com Selengkapnya Tentang jbumstead » Proyek Fusion 360 »

Saya ingin mendemonstrasikan cara kerja perangkat penyimpan informasi dengan membuat mesin pemutar disk skala besar. Alih-alih didasarkan pada gangguan ringan seperti pemutar CD, perangkat yang saya buat memutar cakram kayu berlubang dan "non-lubang" (seperti yang saya rujuk dalam instruksi ini) yang melewatkan atau memblokir sinar laser. Lubang dan bukan lubang ini sesuai dengan 1 dan 0 dalam data biner yang mengkodekan pesan teks, seperti lirik lagu atau kutipan. Informasi biner dibaca dari disk, disimpan di Arduino, dan diterjemahkan untuk menampilkan pesan teks pada matriks LED di bagian depan perangkat. Saat data sedang dibaca, matriks LED diisi untuk memvisualisasikan informasi biner. Saat bit tinggi dibaca, nada MIDI juga dimainkan. Musik yang dihasilkan mungkin terdengar acak, tetapi melambangkan rangkaian angka 1 dan 0 yang sebenarnya menyimpan informasi yang berarti.

Pemutar cakram kayu yang saya buat hanya dapat menampung sekitar 700 bit (<0.1kB) karena besarnya lubang di cakram. Oleh karena itu, pesan yang dapat disimpan bersifat singkat. Sebagai referensi, CD dapat menampung sekitar 700MB informasi, yaitu sekitar 10 juta kali lebih banyak informasi daripada cakram kayu yang saya buat. Seluruh proyek membantu membayangkan skala penyimpanan informasi pada CD (perangkat penyimpanan yang sudah ketinggalan zaman) dan bagaimana informasi digital dibaca dan diterjemahkan menjadi sesuatu yang berarti bagi manusia.

Dalam instruksi ini, saya akan membahas desain dan konstruksi sistem, bagaimana pesan diubah menjadi informasi biner pada disk kayu, dan banyak tantangan di sepanjang jalan.

Proyek ini terinspirasi oleh banyak sumber, termasuk:

Saluran 8-bit Show and Tell memiliki video yang luar biasa tentang pesan rahasia yang disimpan pada catatan yang dapat dibaca di Commodore 64

Pemutar rekaman vertikal, seperti yang dibuat oleh Gramovox dan Roy Harpaz

Perangkat pemutar musik mekanis yang disebut polifon, dikembangkan pada pertengahan 1800-an

Museum Sejarah Komputer di Mountain View, CA

Video Techmoan di CED Videodisc yang dikembangkan oleh RCA

Catatan gambar Sains Terapan, CD, dan DVD dengan mikroskop elektron

Encoder putar optik

Perlengkapan

10X 10”x15”x1/8” lembaran kayu lapis

Lembaran akrilik putih

1X50RPM motor DC

1X Arduino Nano

1X H-bridge L9110

1X motor stepper Nema 17 Motor step bipolar (3.5V 1A)

Sekrup timah 1X 2mm

2X blok bantal 21. Dua mur sekrup timah 22. Dua bantalan geser bushing dan poros linier 200mm:

1X tampilan matriks DOT MAX 7219

Catu daya 1X 5V

1X Mini kabel USB

2X fotodioda -

2X IR LED

1X IR fotodioda

Modul laser 2X 650nm

1X 5,5 x 2,5 mm Panel Mounting DC Power Jack

Saklar daya 1X -

Jack MIDI 1X -

3X LM358 op amp

2X transistor NPN

1X TIP120 transistor

2X dioda

3X 10k trim pot

Resistor seperti yang ditunjukkan pada skema sistem

Papan prototipe

Magnet berdiameter 8mm -

Kit perangkat keras metrik

Langkah 1: Ikhtisar Sistem

Tujuan dari perangkat ini adalah untuk memecahkan kode pesan yang disimpan pada disk kayu. Pada langkah ini, saya akan memberikan gambaran singkat tentang keseluruhan proses.

1. Pilih pesan. Saya memilih pesan dari beberapa penulis dan musisi favorit saya untuk disimpan di disk. Dalam contoh gambar di atas, saya memiliki klasik "jangan panik!" dari Hitchhiker's Guide to the Galaxy.

2. Buat tabel konversi biner. Jika Anda tidak terbiasa dengan informasi biner, ada banyak buku, kursus, dan video yang berguna untuk mempelajari semua tentang prosesnya. Ide dasarnya adalah menghasilkan kombinasi unik dari 1 dan 0 yang sesuai dengan beberapa tindakan, nilai, huruf, atau entitas lain. Untuk pemutar disk saya, saya fokus pada pesan decoding. Oleh karena itu saya membuat tabel yang menghubungkan angka biner 5-bit ke karakter (misalnya 00100 sesuai dengan huruf "d"), yang dilampirkan pada langkah ini. Tabel yang saya buat adalah versi terpotong dari tabel ASCII 8-bit.

3. Ubah pesan menjadi biner. Menggunakan tabel yang saya buat, setiap karakter dalam pesan diubah menjadi biner dan disimpan untuk membuat satu urutan biner.

4. Atur biner pada disk. Sekarang saya memiliki pesan biner, saya perlu mempertimbangkan bagaimana menyimpan informasi pada disk kayu dengan cara yang dapat dibaca oleh perangkat. Saya memutuskan untuk menyimpan 1 dan 0 sebagai non-lubang dan lubang diatur dalam lingkaran (seperti CD). Setelah revolusi penuh diisi dengan informasi, data berikutnya akan disimpan di baris lain yang bergerak secara radial ke luar. Saya memilih untuk membaca satu per satu, jadi hanya satu detektor untuk data yang diperlukan. Saat piringan berputar, lubang dan bukan lubang melewati detektor.

Tapi bagaimana detektor tahu kapan harus membaca data? Bagaimana saya bisa yakin bahwa detektor data membaca pada saat yang tepat ketika lubang di piringan berada di atas detektor? Saya memecahkan masalah ini dengan menambahkan detektor "jam" yang tetap diam di perangkat. Cincin paling dalam pada disk memiliki lubang yang ditempatkan secara merata. Ketika detektor jam mencatat tepi jatuh atau naik, detektor data membaca dalam satu bit informasi. Proses yang terdaftar dari 2-4 semuanya dilakukan menggunakan Matlab dan dibahas pada Langkah 18.

5. Baca dalam biner dengan pemutar disk. Detektor jam dan data masing-masing terdiri dari laser dan fotodioda. Ketika tidak ada lubang, laser memantulkan cakram dan mengenai fotodioda dan mencatat 1. Output fotodioda diperkuat, dibinerisasikan dengan pemicu Schmitt, dan dibaca secara digital dengan Arduino Nano. Setelah menyelesaikan satu baris disk, motor stepper (Nema 17 Bipolar step motor 3.5V 1A) menerjemahkan detektor data ke baris berikutnya pada disk. Posisi awal rel yang menahan detektor data ditentukan dengan menggunakan fotointerupsi di posisi atas rel. Pemutar terdiri dari output MIDI, yang menghasilkan nada setiap kali 1 dibaca. Rincian sirkuit akan dijelaskan pada langkah selanjutnya.

6. Decode biner dan tampilkan pesan. Setelah seluruh disk dibaca, Arduino menerjemahkan biner ke dalam pesan dan menyimpannya sebagai string. Pesan ditampilkan ke layar Dot Matrix (MAX 7219).

Langkah 2: Model CAD, Pemotongan Laser, dan Pencetakan 3D

Hadiah Kedua dalam Kontes CNC 2020