Փայտե սկավառակի նվագարկիչ. 20 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Հետևեք հեղինակի ավելին ՝ jbumsteadJon Bumstead

Aboutրագրեր լույսի, երաժշտության և էլեկտրոնիկայի ոլորտներում: Գտեք դրանք բոլորը իմ կայքում ՝ www.jbumstead.com Ավելին jbumstead- ի մասին »Fusion 360 նախագծեր»

Ես ցանկանում էի ցույց տալ, թե ինչպես են աշխատում տեղեկատվությունը պահող սարքերը ՝ ստեղծելով լայնածավալ սկավառակի նվագարկիչ: CD- նվագարկիչների նման լույսի միջամտության վրա հիմնված, իմ ստեղծած սարքը փայտե սկավառակներ է խաղում անցքերով և «ոչ անցքերով» (ինչպես ես դրանք վերաբերում եմ այս հրահանգում), որոնք կամ անցնում կամ արգելափակում են լազերային ճառագայթը: Այս անցքերն ու անցքերը համապատասխանում են երկուական տվյալների 1-ին և 0-երին, որոնք ծածկագրում են տեքստային հաղորդագրություն, ինչպես երգի բառերը կամ մեջբերումը: Երկուական տեղեկատվությունը կարդացվում է սկավառակից, պահվում է Arduino- ում և վերծանվում `տեքստային հաղորդագրությունը ցուցադրելու համար սարքի առջևի LED մատրիցով: Տվյալների ընթերցման ընթացքում LED մատրիցան լցված է երկուական տեղեկատվությունը տեսանելի դարձնելու համար: Երբ բարձր բիթ է կարդացվում, MIDI նոտան նույնպես նվագվում է: Արտադրված երաժշտությունը կարող է պատահական հնչել, բայց այն խորհրդանշում է 1 -ի և 0 -ի մի շարք, որոնք իրականում պարունակում են իմաստալից տեղեկատվություն:

Իմ ստեղծած փայտե սկավառակի նվագարկիչը կարող է պահել միայն մոտ 700 բիթ (<0.1 կԲ), քանի որ սկավառակի անցքերը մեծ են: Հետեւաբար, այն հաղորդագրությունները, որոնք կարող են պահվել, կարճ են: Տեղեկության համար նշենք, որ CD- ն կարող է պահել մոտ 700 ՄԲ տեղեկատվություն, ինչը մոտ 10 միլիոն անգամ ավելի շատ տեղեկատվություն է, քան իմ պատրաստած փայտե սկավառակները: Ամբողջ նախագիծը օգնում է պատկերացնել CD- ների (արդեն թվագրված պահեստավորման սարք) տեղեկատվության պահպանման մասշտաբը և ինչպես է թվային տեղեկատվությունը կարդացվում և վերծանվում մարդկանց համար նշանակալից մի բանի:

Այս ուսանելի հոդվածում ես կանդրադառնամ համակարգի նախագծմանը և կառուցմանը, ինչպես է հաղորդագրությունը փոխարկվում փայտե սկավառակի վրա երկուական տեղեկատվության և այդ ճանապարհին առկա բազմաթիվ մարտահրավերների:

Նախագիծը ոգեշնչված է բազմաթիվ աղբյուրներից, այդ թվում.

8-բիթ Show and Tell- ի ալիքը հիանալի տեսանյութ ուներ գաղտնի հաղորդագրության մասին, որը պահվում էր ձայնագրության վրա, որը կարելի էր կարդալ Commodore 64-ում:

Ուղղահայաց ձայնագրիչներ, ինչպես Գրամովոքսի և Ռոյ Հարպազի նվագարկիչները

Պոլիֆոններ կոչվող մեխանիկական երաժշտական սարքեր, որոնք ստեղծվել են 1800 -ականների կեսերին

Համակարգչային պատմության թանգարան Mountain View, CA

Techmoan- ի տեսանյութը CED Videodisc- ի վրա, որը մշակվել է RCA- ի կողմից

Կիրառական գիտությունը պատկերում է էլեկտրոնային մանրադիտակով ձայնագրություններ, ձայնասկավառակներ և DVD- ներ

Օպտիկական պտտվող կոդավորիչներ

Պարագաներ

10X 10 "x15" x1/8 "նրբատախտակի թերթ

Սպիտակ ակրիլային թերթ

1X 50RPM DC շարժիչ

1X Arduino Nano

1X H-bridge L9110

1X stepper շարժիչներ Nema 17 երկբևեռ քայլ շարժիչ (3.5V 1A)

1X 2 մմ կապար պտուտակներ

2X բարձ բլոկ 21. Երկու կապար պտուտակավոր ընկույզ 22. Երկու կրող սահիկ թփ և 200 մմ գծային առանցքներ ՝

1X DOT մատրիցային ցուցադրում MAX 7219

1X 5V էլեկտրամատակարարում

1X մինի USB մալուխ

2X լուսոդիոդ -

2X IR լուսադիոդներ

1X IR ֆոտոդիոդ

2X 650 նմ լազերային մոդուլ

1X 5.5 x 2.5 մմ վահանակ, որը տեղադրում է DC Power Jack

1X հոսանքի անջատիչ-https://www.digikey.com/product-detail/hy/zf-elect…

1X MIDI jack -

3X LM358 օժանդակ ուժեղացուցիչ

2X NPN տրանզիստորներ

1X TIP120 տրանզիստոր

2X դիոդ

3X 10k զարդարված կաթսաներ

Ռեզիստորներ, ինչպես ցույց է տրված համակարգի սխեմատիկայում

Նախատիպի տախտակ

8 մմ տրամագծով մագնիսներ -

Մետրային ապարատային հավաքածու

Քայլ 1: Համակարգի ակնարկ

Սարքի նպատակը փայտե սկավառակի վրա պահված հաղորդագրության վերծանումն է: Այս քայլում ես կտրամադրեմ ամբողջ գործընթացի արագ ակնարկ:

1. Ընտրեք հաղորդագրություն: Ես ընտրեցի իմ սիրած գրողներից և երաժիշտներից ստացված հաղորդագրությունները ՝ սկավառակի վրա պահելու համար: Վերը նկարված օրինակում ես ունեմ դասական «մի խուճապի մի մատնվիր»: ավտոստոպի ուղեցույցից դեպի գալակտիկա:

2. Ստեղծեք երկուական փոխակերպման աղյուսակ: Եթե դուք ծանոթ չեք երկուական տեղեկատվությանը, ապա կան բազմաթիվ օգտակար գրքեր, դասընթացներ և տեսանյութեր ՝ ամբողջ գործընթացին ծանոթանալու համար: Հիմնական գաղափարն այն է, որ ստացվի 1 -ի և 0 -ի եզակի համադրություններ, որոնք համապատասխանում են ինչ -որ գործողության, արժեքի, տառի կամ այլ էության: Իմ սկավառակի նվագարկիչի համար ես կենտրոնացա հաղորդագրությունների վերծանման վրա: Հետևաբար, ես ստեղծեցի աղյուսակ, որը 5-բիթանոց երկու թվերը միացնում էր մի կերպարի (օրինակ ՝ 00100-ը համապատասխանում է «դ» տառին), որը կցված է այս քայլին: Իմ ստեղծած աղյուսակը 8-բիթանոց ASCII աղյուսակի կրճատված տարբերակն է:

3. Հաղորդագրությունը փոխակերպեք երկուականի: Օգտագործելով իմ ստեղծած աղյուսակը, հաղորդագրության յուրաքանչյուր նիշ փոխակերպվում է երկուականի և պահվում է մեկ երկուական հաջորդականություն ստեղծելու համար:

4. Երկուական դասավորեք սկավառակի վրա: Այժմ, երբ ես ունեի երկուական հաղորդագրություն, ես պետք է մտածեի, թե ինչպես պահել տեղեկատվությունը փայտե սկավառակի վրա այնպես, որ այն կարող էր կարդալ սարքի կողմից: Ես որոշեցի 1-ը և 0-երը պահել որպես շրջանաձև դասավորված ոչ անցքեր և անցքեր (ճիշտ այնպես, ինչպես ձայնասկավառակը): Երբ ամբողջական հեղափոխությունը լցված էր տեղեկատվությամբ, հաջորդ տվյալները կպահվեին մեկ այլ շարքում ՝ ճառագայթով դեպի դուրս շարժվելով: Ես որոշեցի կարդալ միանգամից, այնպես որ տվյալների համար պահանջվում է միայն մեկ դետեկտոր: Սկավառակը պտտվելիս անցքերն ու անցքերը անցնում են դետեկտորի վրայով:

Բայց ինչպե՞ս է դետեկտորը իմանում, թե երբ է պետք կարդալ տվյալները: Ինչպե՞ս կարող եմ վստահ լինել, որ տվյալների դետեկտորը կարդում էր ճիշտ այն պահին, երբ սկավառակի անցքը դետեկտորի վրայով էր: Ես լուծեցի այս խնդիրը ՝ ավելացնելով «ժամացույցի» դետեկտոր, որն անշարժ է մնում սարքի վրա: Սկավառակի առավել ներքին օղակը հավասարաչափ տեղադրեց անցքեր: Երբ ժամացույցի դետեկտորը գրանցում է ընկնող կամ բարձրացող եզր, տվյալների դետեկտորը կարդում է մեկ բիթ տեղեկատվություն: 2-4-ից թվարկված գործընթացները բոլորը կատարվել են Matlab- ի միջոցով և քննարկվում են Քայլ 18-ում:

5. Կրկնակի կարդացեք սկավառակի նվագարկիչի հետ: Theամացույցի և տվյալների դետեկտորները յուրաքանչյուրը բաղկացած է լազերից և ֆոտոդիոդից: Երբ անցք չկա, լազերը արտացոլում է սկավառակը և դիպչում ֆոտոդիոդին և գրանցում 1. Ֆոտոդիոդի ելքը ուժեղանում է, երկուականացվում է Շմիթի ձգանով և թվայնորեն կարդացվում է Արդուինո Նանոյի միջոցով: Սկավառակի մեկ տողն ավարտելուց հետո, քայլային շարժիչը (Nema 17 երկբևեռ քայլ շարժիչ 3.5V 1A) տվյալների դետեկտորը թարգմանում է սկավառակի հաջորդ տող: Տվյալների դետեկտորը պահող երկաթուղու սկզբնական դիրքը որոշվում է երկաթուղու վերին դիրքում գտնվող ֆոտոընդհատման միջոցով: Նվագարկիչը բաղկացած է MIDI ելքից, որը թողարկում է նոտա ամեն անգամ, երբ 1 -ը կարդում են: Շղթայի մանրամասները կներկայացվեն հետագա քայլերում:

6. Վերծանեք երկուական տվյալները և ցուցադրեք հաղորդագրություն: Ամբողջ սկավառակը կարդալուց հետո Arduino- ն երկուական ֆայլը վերծանում է հաղորդագրության մեջ և պահում այն որպես տող: Հաղորդագրությունը ցուցադրվում է Dot Matrix էկրանին (MAX 7219):

Քայլ 2. CAD մոդել, լազերային կտրում և 3D տպագրություն

Երկրորդ մրցանակ CNC մրցույթ 2020 -ում