Новая жизнь дискет: что такое флопотрон и как его сделать

Многие ли помнят флоппи-диски? История похоронила гибкие носители ещё в 90-х. Единственное, что осталось от них — это дизайн иконки «Сохранить». Дискеты не могли идти в ногу с технологиями — объёмы программ и данных стремительно увеличивались. 2,88 МБ данных, которые помещались на стандартные 3,5-дюймовые дискеты, стало не хватать. Потребители перешли на оптические носители. Спустя десятилетия пользователи забыли о дискетах, а флоппи-дисководы стали чем-то вроде посуды в серванте. Но только не для польского инженера Павла Задрожняка.

В далёком 2011 году он собрал устройство, состоящее из двух флоппи-приводов и назвал его соответствующе — «Floppotron». На нём он «сыграл» Имперский Марш. Ролик завирусился и Павел двинулся дальше.

В 2016 году инженер представил миру вторую версию своего музыкального инструмента. Его комплектация стала более внушительной: 64 флоппи-дисковода, 8 жёстких дисков и 2 сканера. На своём YouTube-канале Павел исполнил более сотни популярных песен.

Он вдохновил многих людей. Кто-то собирал несложные флопотроны из нескольких приводов, а кто-то пробовал извлекать звуки из более нестандартных для флопотрона устройств. Например, канал Device Orchestra создаёт мелодии с помощью платёжных терминалов, зубных электрощёток и даже паровых очистителей.

304

Floppotron v2 — детище польского инженера Павла Задрожняка

Принцип звучания

В флоппи-приводах, сканерах или же платёжных терминалах источник звука один — шаговый двигатель. В случае с флоппи-приводом он перемещает считывающую головку. При работе двигателя издаётся звук. Изменяя скорость шагового двигателя можно изменять частоту извлекаемого звука, т. е. ноты. Как правило, последовательность этих нот достаётся из midi-файла.

Управление флоппи-приводом

У привода два разъёма — один для питания («mini-molex») и второй для управления (FDD). Запитывается дисковод сразу от 5В и 12В. Отличным решением будет использовать компьютерный блок питания. При работе с ним не забудьте замкнуть контакт PS_ON с контактом COM, чтобы включить его. Однако, подойдёт любой другой БП с такими же напряжениями. Главное, чтобы хватало выходного ампеража.

Разъём «mini-molex» имеет два контакта земли посередине и контакты 12В и 5В по бокам. Контакт 12В расположен слева и нередко с его стороны имеется «ключ», не дающий присоединить штекер не той стороной.

 

Хоть разъем FDD имеет пугающее количество контактов, оттуда понадобится всего два — 18 и 20.

18 контакт называется «Stepper Direction», и по нему устанавливается направление движения пишущей головки. 20 контакт называется «Step Pulse» и он уже непосредственно «толкает» шаговый двигатель.

Помимо этого нужно разрешить работу двигателя. Для этого нужно замкнуть на землю 12 контакт разъёма «Drive Select B». Это можно сделать либо джампером (перемычкой) между этим контактом и нижним (11 — землёй), либо непосредственно присоединить 12 контакт к проводу земли. Варвары же могут попросту загнуть этот контакт вниз, чтобы тот соприкасался с нижним контактом.

Схема подключения к флоппи-приводу

Контроллер

Управлять флопотроном можно со всего, что только можно запрограммировать: Arduino, Raspberry, STM. Подойдут даже обычные микроконтроллеры AVR или PIC. Главное, чтобы контроллер работал на 5-вольтовой логике, иначе нужно будет использовать конвертер логических уровней. В этой статье будет использоваться самая популярная модель платформы Arduino — Uno.

Коммутация

Для простого флопотрона кроме самих флоппи-дисководов и контроллера понадобятся только соединительные провода. Всего к приводу должно идти 5 проводов: 2 управляющих, 12В, 5В и земля.

Подключение проводов к флоппи-приводу

Обратный конец управляющий проводов будет подключаться к Uno. Остальные же провода (т. е. шины питания) нужно будет подключить к блоку питания. Если дисководов не слишком много, отличным решением будет подключить их через клеммный зажим. Провода от дисководов будут вкручиваться с одной стороны, провода от блока питания — с другой. В таком случае всегда можно будет без труда запитать новые дисководы, ничего при этом не распаивая.

Один из способов подключения питания флоппи-приводов

Дополнительными проводами нужно отвести шину питания 5В и землю и подключить их к пинам платы Uno.

Коммутация проводов с платой Uno

Программная часть

Если вы решили использовать Arduino, то в первую очередь нужно установить Arduino IDE. Также стоит помнить, что для работы с клонами Arduino нужно установить соответствующий драйвер CH340G. Обо всём этом можно почитать в нашей статье.

Вначале стоит проверить флоппи-приводы на работоспособность. Для этого можно запрограммировать контроллер на какие-нибудь простые операции. Например такие:

 int step = 2, direct = 3; // Управляющие пины void setup() { pinMode(step, OUTPUT); pinMode(direct, OUTPUT); } void loop() { for(int i = 0; i < 80; i++){ //Прогоняем считывающую головку по всей длине digitalWrite(step, HIGH); delay(10); digitalWrite(step, LOW); } digitalWrite(direct, !digitalRead(direct)); // Меняем направление движения }

Этот скетч должен заставить флоппи-привод, подключённый к первому каналу (2 и 3 пин), двигать считывающую головку равномерно по всей рабочей длине. Как только головка подходит к концу, направление движения инвертируется и цикл повторяется.

После того, как вы проверите все приводы, можно приступить к созданию программной части для флопотрона или просто использовать уже готовое решение.

Moppy — продвинутый контроллер для флопотрона. Он состоит из двух частей: прошивки для Arduino, которая непосредственно управляет флоппи-приводами, и компьютерной программы, которая посылает команды на контроллер по USB-кабелю.

Скачиваем последний релиз программы. Первый архив содержит скетч для Arduino, второй — программу для ПК.

Примечание Для работы прошивки нужна библиотека «TimerOne». Её можно найти в Менеджере Библиотек. Для этого откройте Скетч→Подключить Библиотеку→Управлять Библиотеками. Через поисковую строку открывшегося Менеджера Библиотек можно найти необходимую библиотеку «TimerOne».

После установки библиотеки прошивка готова к работе. Осталось выбрать порт, к которому подключена Uno, и прошить её.

Первый привод подключается к 2 и 3 пину платы («Stepper Direction» и «Step Pulse» соответственно). Следующий привод к 4 и 5, потом к 6 и 7 и так далее. К Uno можно подключить до 9 приводов (до пина A5). После подключения всех флоппи-приводов можно включать блок питания.

Воспроизведение

В папке с программой для ПК нужно запустить файл bin/MoppyControlGUI.bat. В открывшемся интерфейсе важны только два окна: окно выбора файла и окно выбора порта.

Остаётся лишь выбрать порт, к которому подключена Uno, загрузить midi-файл и нажать на кнопку воспроизведения. Однако, это не весь функционал Moppy. В этой программе, к примеру, можно воспроизводить звук напрямую от midi-устройств.

Хоть флоппи-приводы и способны извлекать из себя звук, их громкости хватает не всегда. Эту проблему можно решить двумя способами. Первый — дублирование одного midi-канала несколькими приводами. В таком случае флопотрон обретёт тембр для каждого канала. Второй же способ более экономичен — каждый привод можно поставить на какой-нибудь резонатор. Подойдёт обычная картонная коробка. В таком случае громкость даже от одного привода значительно увеличится.

Откуда брать midi-файлы?

Есть несколько источников:

  • Найти готовый midi-файл нужной песни. Однако, шанс того, что файл сразу подойдёт для флопотрона, очень мал. Скорее всего, его нужно будет редактировать.
  • Специальные программы для midi-файлов. Например MidiEditor. В ней вы сможете как создать новый файл, так и отредактировать существующий (поменять местами или объединить дорожки).
  • Нотный редактор. Например Guitar Pro. Для него есть множество готовых композиций, которые с лёгкостью можно экспортировать в midi-файл. Обратите внимание, что каждый канал в midi-файле соответствует отдельному подключённому флоппи-приводу. Обычно к одной нотной дорожке в Guitar Pro подвязываются сразу два канала. Привязку каналов к дорожкам, естественно, можно редактировать.
  • Использовать готовые midi-файлы, созданные специально для флопотрона. Например в этом репозитории, или в документах этой группы.

 

 

Источник ➝

Гонки космических шпионов

 

Любопытная история разыгрывается сейчас на околоземной орбите: российский спутник-инспектор подбирается к американскому спутнику-шпиону, тот пытается своими маневрами затруднить сближение, а астрономы-любители наблюдают за происходящим и рассказывают нам.

Вид на телескоп «Хаббл» с шаттла. Примерно так может выглядеть конструктивно близкий USA 245 с “Космоса-2542”. Фото NASA

Эта история началась, когда 25 ноября 2019 с космодрома Плесецк стартовала ракета-носитель “Союз-2.1в”. Уже 26 числа Министерство обороны объявило, что на орбиту выведен спутник-инспектор.

Эти аппараты предназначены для сближения с другими космическими объектами, как правило, в разведывательных целях (более подробно можно почитать тут). В прошлом бывало разное — спутники сближались с собственными разгонными блоками или запускали инспекторы с материнских аппаратов (так, в 2017 году от “Космоса-2519” отделились “Космос-2521” и “Космос-2523”).

Сначала могло показаться, что все идет как и раньше — 6 декабря от “Космоса-2542” отделился аппарат, который, предположительно, получит номер “-2543”. Но не тут-то было. Астроном-любитель Нико Янссен (Nico Janssen) обратил внимание, что плоскость орбиты, на которую был запущен “Космос-2542”, меньше чем на градус отличалась от орбиты американского разведывательного спутника USA 245 (он же NROL-65, опознанный астрономами-любителями как спутник оптической разведки KH-11).

Немного о наших героях

USA-245, предположительно, шестнадцатый спутник серии KH-11, возможно, относящийся к четвертой версии серии. Он был запущен в 2013 году, и уже спустя три витка астрономы-любители нашли его и по параметрам орбиты предположили его тип. Аппарат был выведен в близкую орбитальную плоскость с однотипным USA-186, запущенным в 2005 году, скорее всего, для его замены.

Расположение спутников KH-11 по орбитам на сентябрь 2013 по расчетам Марко Лангборека (Marco Langbroek)

KH-11 — первая серия американских спутников оптической разведки, способная снимать поверхность Земли на цифровую камеру и передавать данные практически в реальном времени (предыдущая модель, как и аппараты до нее, снимали на пленку и отправляли ее на землю в специальных кассетах). Первый KH-11 отправился на орбиту в 1976 и, в модернизированных версиях, запускается до сих пор. По внешнему виду аппараты похожи на телескоп “Хаббл”. Новейшие версии с низкой орбиты, предположительно, могут обеспечить разрешение до 10 сантиметров на пиксель.

Спутник USA-129, сфотографированный с земли астрономом-любителем Ральфом Вандербергом

Спутники KH-11 известны тем, что регулярно выполняют небольшие маневры, возможно, компенсируя торможение об остатки атмосферы, заметное на низких орбитах, или подбирая орбитальные параметры под наблюдение конкретных целей. Когда в северном полушарии наступает зима, их орбита оказывается в тени для наблюдателей. “Вахту” слежения за спутниками принимают на себя энтузиасты в южном полушарии, в 2013 году это был всего один человек. Поэтому весной часто приходится искать спутник, изменивший за это время свою орбиту. Увлекательные поиски могут занять несколько дней.

А вот про “Космос-2542” известно меньше. Обозначения 14Ф150 “Напряжение” и проект 14К167 “Нивелир”, приписываемые ему, скорее относятся к геодезическим спутникам, составляющим высокоточные карты формы и гравитационного поля Земли, которые потом могут использоваться в системах наведения боевых ракет. В журнале «Вестник НПО им. Лавочкина» №4 за 2015 можно найти упоминание платформы “Карат-200”, которая может использоваться как носитель спутников-инспекторов, но неясно, имеет ли она отношение к “Космосу-2542”.

Иллюстрация из статьи в журнале

Исчезновение сомнений

Стоит отметить, что оба аппарата работают на солнечно-синхронной орбите, которая удобна тем, что спутник пролетает над разными участками Земли примерно в одно и то же местное время. На этой орбите находится больше тысячи аппаратов, и, например, в близкой плоскости работает индийский спутник Cartosat-3, так что первоначально это могло быть и просто совпадением. Только наблюдение за поведением аппаратов могло пролить свет на их назначение. И следующий ход сделали американцы.

USA 245 вскоре после запуска, источник

9 или 10 декабря USA 245 выполнил маневр, и астрономы-любители его потеряли. В отличие от российских спутников, перемещения которых легко видны в общедоступных каталогах, публикуемых NORAD, американские аппараты приходится искать при помощи наблюдений в оптическом и радиодиапазоне, определять их орбитальные параметры самостоятельно, и после маневра спутник совместными усилиями энтузиастов находят, но не сразу.

Также начал поднимать свою орбиту “Космос-2543”. Выглядело, будто американский спутник пытается сбежать, а российские за ним гонятся. Чтобы разобраться в ситуации, нужно было снова найти USA 245. 2 января это сумел сделать Нико Янссен (Nico Janssen), аппарат оказался на орбите 286x999 км, и орбитальные плоскости с “Космосом-2542” различались всего на 0,26°. Но это все еще ничего не означало — параметры орбиты USA 245 не выходили за пределы обычных для спутника оптической разведки KH-11, регулярно спускающегося до ~250-300 км для фото более высокого разрешения и уходящего на ~1000 для общих снимков, а его маневр мог быть рутинным и запланированным заранее. Но все выяснилось уже в конце января.

Астроном-любитель Майкл Томпсон (Michael Thompson), опираясь на вычисленные другими энтузиастами параметры орбит, заметил, что произведя несколько маневров 20-23 января “Космос-2542” оказался на орбите 369x915 км (наклонения орбиты у них всех близки к 98° и далее специально не обозначаются), подняв ее с 368x857, что было очень похоже на 283x1002 км USA 245, причем, синхронизировал орбитальный период так, что американский спутник был постоянно в области видимости, а расстояние между двумя аппаратами менялось примерно в диапазоне 150-500 км. В то же время “Космос-2543” летал по заметно отличающейся орбите 588 x 861 км, очевидно, занимаясь своими делами.

4 маневра, синхронизирующих орбитальный период “Космоса-2542” (черный) с USA 245 (зеленый). Источник

По оси ординат на графике средний орбитальный период в секундах. Его увеличение означает, что “Космос-2542” поднял свою орбиту, увеличив высоту перицентра (как и говорят цифры выше). А совпадение зеленой и черной линии означает, что орбитальный период у двух спутников совпадает, и они находятся на очень близкой орбите.

И здесь, по словам Майкла Томпсона, о случайности уже стало сложно говорить — маневр был произведен в момент наибольшего сближения двух спутников, плоскости орбит совпадали, итоговые расстояния колебались от 150 до 300 км, и параметры орбиты были подобраны так, что при выходе из тени Земли “Космос-2542” был с одной стороны USA 245, а уходя в тень — с другой: фотографируй американский аппарат с разных ракурсов, сколько хочешь. И, похоже, USA 245 примерно в это же время выполнил еще один маневр, пытаясь усложнить задачу российскому аппарату, потому что проекция текущих орбитальных параметров на февраль говорит, что минимальное расстояние сближения резко выросло, и аппараты в феврале должны будут расходиться.

График расстояния между спутниками по расчетам Майкла Томпсона на конец января, источник

Но, похоже, российский аппарат сделал еще один маневр, снова выйдя на сближающуюся орбиту. USA-245 не остался в долгу, включив двигатели, скорее всего, 3 февраля. Теперь аппараты должны сблизиться в районе 24 февраля, но логично ожидать новых маневров.

Самый свежий график от Майкла Томпсона, 6 февраля, источник

Вполне возможно продолжение игры в догонялки, когда российский аппарат будет выходить на орбиты недалеко от американского, а последний, в свою очередь, будет пытаться усложнить сближение “коллеге”. Но бесконечно это продолжаться не может — каждый маневр требует топлива, запасы которого крайне ограничены. Возможность изменить свою орбиту считается в метрах в секунду delta-V, так удобно сравнивать спутники разной массы и с разными двигательными установками. Аппарат, который первым исчерпает delta-V и останется без топлива, проиграет — к нему можно будет приблизиться (или от него можно будет сбежать) совершенно беспрепятственно.

Так что можно запасаться попкорном и наблюдать, как спутники выполняют все новые маневры. С точки зрения закона в нейтральном космосе летать рядом запретить нельзя, чем и пользуются спутники-инспекторы разных стран, подслушивая и подсматривая за другими аппаратами.

Закономерно возникает вопрос: “зачем “Космос-2542” гоняется за USA-245”? Естественно, наибольший хайп получает версия атаки на американский аппарат или подготовки к такой атаке. Но существующее у США, Китая, Индии, Израиля и, возможно, России, противоспутниковое оружие уничтожает цель сразу, без долгого подкрадывания. Логичнее предположить, что цели у “Космоса-2542” разведывательные. Ему сложно будет перехватывать данные, передаваемые с USA-245 на Землю (для этого нужно будет пройти ниже него, попав в диаграмму направленности передающей антенны), и неизвестно, насколько широки диаграммы направленности наземных антенн, чтобы иметь возможность прослушивать управляющие команды, передаваемые с Земли. И все это не учитывая то, что трафик наверняка зашифрован. Вполне возможно фотографировать USA-245. У России есть станции слежения за спутниками, которые явно превосходят возможности Ральфа Вандерберга, сфотографировавшего USA-129 с отличным качеством, но при сближении качество фотографий будет выше, чем в наземную оптику. Хотя, например, Майкл Томпсон не считает такие наблюдения особо полезными. Ну и не стоит забывать политический фактор “у нас есть спутники-инспекторы”. Четыре американских GSSAP уже несколько лет наблюдают за аппаратами других стран на геостационарной орбите, почему бы не дать американцам попробовать аналогичное блюдо?

6 февраля ситуацию прокомментировал генерал НАТО Андре Ланата, назвав «Космос-2542» угрозой для союзников и пожаловавшись, что «до сих пор космос всеми считался безопасным местом». А 10 февраля генерал Космических сил США Джон Рэймонд подтвердил, что российский спутник сближался до 160 км c американским и назвал это «необычным, вызывающим беспокойство и потенциально могущим создать опасную ситуацию в космосе». А по самым последним новостям USA 245 передает что-то в S-диапазоне, что может означать, что он скоро выполнит еще один маневр.

 

 

Популярное в

))}
Loading...
наверх