„CD író-olvasó optikai rendszerének tesztelése” változatai közötti eltérés

A Fizipedia wikiből
a
 
(egy szerkesztő 101 közbeeső változata nincs mutatva)
25. sor: 25. sor:
  
 
__TOC__
 
__TOC__
−
 
−
'''''Szerkesztés alatt!'''''
 
  
 
==Elméleti összefoglaló==
 
==Elméleti összefoglaló==
−
 
−
===Bevezetés===
 
−
 
−
 
−
 
  
 
===A CD története és működése===
 
===A CD története és működése===
  
 
Az audio (zenei) CD-k technológiáját 1982-ben fejlesztették ki a Philips és a Sony cégnél. Felismerve a technológiának a számítástechnikában nyújtott lehetőségeit, hamarosan elterjedt ebben a szférában is. A CD nagyon gyorsan fejlődő technológia volt, de a fejlesztések még nem voltak szabványosítva. A vállalatok eltérő formában kívánták előállítani termékeiket, ezért számos különböző technológia alakult ki, az iparág vezetői 1985-ben létrehozták a szükséges szabványokat. Az elfogadott szabványok meghatározták a tartalomjegyzék és a címtárak szerkezetét, valamint a logikai, az adatszerkezeti és az adatrögzítési rendszereket. A szabvány megalkotásában részt vett a Microsoft is, amely elkészítette azt a szoftvert, amely lehetővé tette a CD-ROM elérését a hagyományos DOS parancsokkal. A szoftver neve MSCDEX, amely a Microsoft Compact Disc Extensions rövidítése. Ezt az új szabványt High Sierra Specification-nek nevezték el. Ezt a specifikációt fogadta el az ISO nemzetközi szabvány is ISO 9660 néven.
 
Az audio (zenei) CD-k technológiáját 1982-ben fejlesztették ki a Philips és a Sony cégnél. Felismerve a technológiának a számítástechnikában nyújtott lehetőségeit, hamarosan elterjedt ebben a szférában is. A CD nagyon gyorsan fejlődő technológia volt, de a fejlesztések még nem voltak szabványosítva. A vállalatok eltérő formában kívánták előállítani termékeiket, ezért számos különböző technológia alakult ki, az iparág vezetői 1985-ben létrehozták a szükséges szabványokat. Az elfogadott szabványok meghatározták a tartalomjegyzék és a címtárak szerkezetét, valamint a logikai, az adatszerkezeti és az adatrögzítési rendszereket. A szabvány megalkotásában részt vett a Microsoft is, amely elkészítette azt a szoftvert, amely lehetővé tette a CD-ROM elérését a hagyományos DOS parancsokkal. A szoftver neve MSCDEX, amely a Microsoft Compact Disc Extensions rövidítése. Ezt az új szabványt High Sierra Specification-nek nevezték el. Ezt a specifikációt fogadta el az ISO nemzetközi szabvány is ISO 9660 néven.
−
A hajlékonylemezek és merevlemezek koncentrikus sávokat használnak, ezzel szemben a CD-ROM lemezek a hagyományos hanglemezekhez hasonlóan egy spirálban tárolják az adatokat. A spirál azonban nem kívülről, hanem belülről indul. Két szomszédos csíkja a spirálnak 1.6 mikron távolságra van egymástól, így egy 25 mm-es sávban 16000-szer fordul meg a spirál, ami kinyújtva kb. 4.8 Km hosszú lenne.
 
−
A mágneslemezeknél egyes területek mágnesezve vannak, jelezve az 1-es állapotot, mások nincsenek mágnesezve, jelezve a 0-s állapotot a CD-RAM és CD-AUDIO lemezen az információ (illetve a logikai 1-ek) olyan mélyedésekben, pitekben van elhelyezve ''(1. ábra)'',
 
  
−
{{fig|pitek_szerkezete.JPG|fig:1|A pitek szerkezete 1. ábra}}
+
A hajlékonylemezek és merevlemezek koncentrikus sávokat használnak, ezzel szemben a CD-ROM lemezek a hagyományos hanglemezekhez hasonlóan egy spirálban tárolják az adatokat. A spirál azonban nem kívülről, hanem belülről indul. Két szomszédos csíkja a spirálnak 1,6 mikron távolságra van egymástól, így egy 25 mm-es sávban 16000-szer fordul meg a spirál, ami kinyújtva kb. 4,8 km hosszú lenne.
 +
 +
A mágneslemezeknél egyes területek mágnesezve vannak, jelezve az 1-es állapotot, mások nincsenek mágnesezve, jelezve a 0-s állapotot a CD-RAM és CD-AUDIO lemezen az információ (illetve a logikai 1-ek) olyan mélyedésekben, pitekben van elhelyezve ([[#fig:1|1. ábra]]), amelyek különböző hosszúságúak és mélységük éppen akkora, hogy a pit aljáról és tetejéről visszaverődő nyalábok destruktív interferenciája révén a pitről gyakorlatilag nincs visszaverődés.
  
−
amelyek különböző hosszúságúak és mélységük éppen akkora, hogy a pit aljáról és tetejéről visszaverődő nyalábok destruktív interferenciája révén a pitről gyakorlatilag nincs visszaverődés.
+
A lemez lejátszásakor a sávra lézersugár fókuszálódik, és a lemez hátoldalán lévő rétegről visszaverődik. A pit nélküli felületről sokkal több fény verődik vissza, mint a barázdált felületről, így a visszavert fényt érzékelve lehet az 1-es és 0-s állapotokat meghatározni.
−
A lemez lejátszásakor a sávra lézersugár fókuszálódik, és a lemez hátoldalán lévő rétegről visszaverődik. A pit nélküli felületről sokkal több fény verődik vissza, mint a barázdált felületről, így a visszavert fényt érzékelve lehet az 1-es és 0-s állapotokat meghatározni.  
+
 
Az eredeti CD technológiában a CD-t műanyagból préselték (a piteket belenyomták a szubsztrátba) akár a bakelitlemezt, így csak egy adott, viszonylag kis lézerteljesítményt biztosít az OPU az olvasáshoz, a lemez gyártás után már nem módosítható, csak tönkretehető.  
 
Az eredeti CD technológiában a CD-t műanyagból préselték (a piteket belenyomták a szubsztrátba) akár a bakelitlemezt, így csak egy adott, viszonylag kis lézerteljesítményt biztosít az OPU az olvasáshoz, a lemez gyártás után már nem módosítható, csak tönkretehető.  
 +
 
Az írható CD-R lemezek alapja egy gyártás során felvitt fényérzékeny festékréteg. Egy adott küszöb fölötti fényteljesítménnyel való megvilágítás hatására a festékréteg megváltoztatja törésmutatóját, irreverzibilisen. A megváltozott részeken az eredetileg nagy reflexiójú réteg reflexiója lecsökken. Az egyszer megírt CD többé nem törölhető, és az írási küszöb alatti lézerteljesítményekkel olvasható.  
 
Az írható CD-R lemezek alapja egy gyártás során felvitt fényérzékeny festékréteg. Egy adott küszöb fölötti fényteljesítménnyel való megvilágítás hatására a festékréteg megváltoztatja törésmutatóját, irreverzibilisen. A megváltozott részeken az eredetileg nagy reflexiójú réteg reflexiója lecsökken. Az egyszer megírt CD többé nem törölhető, és az írási küszöb alatti lézerteljesítményekkel olvasható.  
  
−
A CD-RW írható-olvasható CD-kben az információ rögzíthető, törölhető és újraírható. A technológia alapja egy fázisváltoztató Ag In Sb Te ötvözet, amelyben fázisváltozás hatására törésmutatóváltozás áll elő. A kétféle fázis egy kristályos és egy amorf fázis, a rétegek a lemez felületén úgy vannak kialakítva, hogy a kristályos fázis sokkal nagyobb reflexiójú, mint az amorf. Az amorf fázis a réteg hirtelen magas (500-700o C) hőmérsékletre melegítésével és hirtelen lehűtésével érhető el a kristályos fázisból (írás). Lassú, közepes hőmérsékletre hevítés hatására az amorf fázis ismét teljesen kikristályosodik (törlés). A hirtelen lokális hevítés – íráskor nagyteljesítményű lézernyalábbal való lokális megvilágítás hatására jön létre. Törléskor kisebb teljesítményt alkalmazunk de hosszabb ideig (lassúbb lemezforgás mellett), hogy a pitek átkristályosodjanak.
+
A CD-RW írható-olvasható CD-kben az információ rögzíthető, törölhető és újraírható. A technológia alapja egy fázisváltoztató Ag In Sb Te ötvözet, amelyben fázisváltozás hatására törésmutatóváltozás áll elő. A kétféle fázis egy kristályos és egy amorf fázis, a rétegek a lemez felületén úgy vannak kialakítva, hogy a kristályos fázis sokkal nagyobb reflexiójú, mint az amorf. Az amorf fázis a réteg hirtelen magas (500-700 °C) hőmérsékletre melegítésével és hirtelen lehűtésével érhető el a kristályos fázisból (írás). Lassú, közepes hőmérsékletre hevítés hatására az amorf fázis ismét teljesen kikristályosodik (törlés). A hirtelen lokális hevítés – íráskor nagyteljesítményű lézernyalábbal való lokális megvilágítás hatására jön létre. Törléskor kisebb teljesítményt alkalmazunk de hosszabb ideig (lassúbb lemezforgás mellett), hogy a pitek átkristályosodjanak.
 +
 
 
A CD-ROM lemezek esetén a szektorok 2048 byte-osak. Minden szektor eleje egy 12 byte-os szinkronmezőt és egy 4 byte-os fejlécmezőt tartalmaz. Mivel csak egy spirál van, a fejlécmező a szektor címét perc:másodperc:századmásodperc formában tartalmazza.
 
A CD-ROM lemezek esetén a szektorok 2048 byte-osak. Minden szektor eleje egy 12 byte-os szinkronmezőt és egy 4 byte-os fejlécmezőt tartalmaz. Mivel csak egy spirál van, a fejlécmező a szektor címét perc:másodperc:századmásodperc formában tartalmazza.
−
   
+
{| cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
 +
|-
 +
| {{fig|pitek_szerkezete.JPG|fig:1|A pitek szerkezete 1. ábra}}
 +
|}
 
A mágneses lemezek esetén problémát okozott az, hogy minden sávban ugyanannyi szektor van, ezzel a lemez belső részén nagyobb lesz az adatsűrűség. Ennek kiküszöbölésére szolgált a Zone Bit Recording eljárás. A CD-ROM lemezeknél ilyen gond nincs, mivel a szektorok fizikai hossza állandó. Ha a forgási sebesség (szögsebesség) állandó, akkor a spirálnak az olvasófejhez viszonyított sebessége a lemez külső részén sokkal nagyobb lenne, mint a belső részeken. Ezért a CD-ROM olyan rendszert használ, amely képes változtatni a meghajtó sebességét attól függően, hogy a lemez melyik részét olvassa. Ezzel biztosítják, hogy a fej és a lemez egymáshoz viszonyított sebessége állandó. Ezt állandó lineáris sebességnek (CLV, Constant Linear Velocity) nevezik. Például a külső részen a meghajtó kb. 200 ford./perc fordulatszámmal, míg a belső részen kb. 530 ford./perc fordulatszámmal forog.
 
A mágneses lemezek esetén problémát okozott az, hogy minden sávban ugyanannyi szektor van, ezzel a lemez belső részén nagyobb lesz az adatsűrűség. Ennek kiküszöbölésére szolgált a Zone Bit Recording eljárás. A CD-ROM lemezeknél ilyen gond nincs, mivel a szektorok fizikai hossza állandó. Ha a forgási sebesség (szögsebesség) állandó, akkor a spirálnak az olvasófejhez viszonyított sebessége a lemez külső részén sokkal nagyobb lenne, mint a belső részeken. Ezért a CD-ROM olyan rendszert használ, amely képes változtatni a meghajtó sebességét attól függően, hogy a lemez melyik részét olvassa. Ezzel biztosítják, hogy a fej és a lemez egymáshoz viszonyított sebessége állandó. Ezt állandó lineáris sebességnek (CLV, Constant Linear Velocity) nevezik. Például a külső részen a meghajtó kb. 200 ford./perc fordulatszámmal, míg a belső részen kb. 530 ford./perc fordulatszámmal forog.
  
 
===A CD író és olvasó készülékekben alkalmazott optikai fej (OPU) felépítése===
 
===A CD író és olvasó készülékekben alkalmazott optikai fej (OPU) felépítése===
  
−
{{fig|OPU_általános_szerkezeti_felépítése_2._ábra.JPG|fig:1|OPU általános szerkezeti felépítése 2. ábra}}{{fig|OPU_fényképe.JPG|fig:1|OPU fényképe 3.ábra}}{{fig|A_fókuszálás_ellenőrzése_a_C_detektorok_jelével.JPG|fig:1|A fókuszálás ellenőrzése a C detektorok jelével 4.ábra}}{{fig|Barázdán_tartás_mechanizmusa_és_a_detektorok_szerkezete.JPG|fig:1|Barázdán tartás_mechanizmusa és a detektorok szerkezete 5.ábra}}
+
Egy általános optikai fej szerkezete a [[#fig:2|2. ábrán]] látható. A CD-fej bonyolult optikai mechanikai és elektromos szerkezet, és amelyben az adott optikai és mechanikai rendszer által nyújtott lehetőségeket maximálisan kihasználták.  
−
 
+
{|  cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
−
Egy általános optikai fej szerkezete a ''2.ábrán'' látható. A CD-fej bonyolult optikai mechanikai és elektromos szerkezet, és amelyben az adott optikai és mechanikai rendszer által nyújtott lehetőségeket maximálisan kihasználták.  
+
|-
 +
| {{fig|OPU_általános_szerkezeti_felépítése_2._ábra.JPG|fig:2|OPU általános szerkezeti felépítése 2. ábra}}
 +
|}
 
A fényforrás egy dupla hetero-átmenetes GaAlAs lézerdióda, amelynek nominális hullámhossza 790 nm. Miután a lézerdióda nyalábja elliptikus, és nagyon divergens, egy kollimáló lencse párhuzamosítja a nyalábot.  
 
A fényforrás egy dupla hetero-átmenetes GaAlAs lézerdióda, amelynek nominális hullámhossza 790 nm. Miután a lézerdióda nyalábja elliptikus, és nagyon divergens, egy kollimáló lencse párhuzamosítja a nyalábot.  
 +
 
A fő nyaláb egy része egy referencia-detektorra, un. forward sense detektorra jut. Ezt a fotodiódát mindig akkora árammal hajtják meg, hogy a rajta eső feszültség konstans legyen, így az áramértékből a ráeső fény mennyiségére lehet következtetni, miután ellenállása a ráeső fény hatására lineárisan változik.
 
A fő nyaláb egy része egy referencia-detektorra, un. forward sense detektorra jut. Ezt a fotodiódát mindig akkora árammal hajtják meg, hogy a rajta eső feszültség konstans legyen, így az áramértékből a ráeső fény mennyiségére lehet következtetni, miután ellenállása a ráeső fény hatására lineárisan változik.
 +
 
Ezt a detektort használják az egyes funkciókhoz (olvasás, írás, törlés) szükséges lézerdióda-teljesítmények, illetve áramok beállítására. A beállítás során kimérik, hogy mekkora áramot kell a lézerdiódának felvenni, és eközben mekkora áramot kell a fotódiódára adni, miközben az OPU kimenetén a kívánt fényteljesítmény mérhető (ezt közben teljesítménymérővel mérik). A különböző fényteljesítmény-szintekhez tartozó összetartozó LD-áram – FS-áram párokat elraktározzák és az OPU vonalkódjára is rányomják.  
 
Ezt a detektort használják az egyes funkciókhoz (olvasás, írás, törlés) szükséges lézerdióda-teljesítmények, illetve áramok beállítására. A beállítás során kimérik, hogy mekkora áramot kell a lézerdiódának felvenni, és eközben mekkora áramot kell a fotódiódára adni, miközben az OPU kimenetén a kívánt fényteljesítmény mérhető (ezt közben teljesítménymérővel mérik). A különböző fényteljesítmény-szintekhez tartozó összetartozó LD-áram – FS-áram párokat elraktározzák és az OPU vonalkódjára is rányomják.  
−
A kollimátor után egy diffrakciós rácsra esik a nyaláb, amely két diffraktált rendet diffraktál 10% körüli hatásfokkal un. szatellit foltokat hozva létre. A szatellit foltok szerepét a 4. ábrán követhetjük, a fő folt barázdán való tartását végzik.
+
 
−
A fő és a két diffraktált nyaláb az osztókockán és az objektíven keresztül - amely mechanikailag egy külön elektromágnesesen dönthető aktuátorba van szerelve – a CD lemezre kerül. Az objektív egy nagy numerikus apertúrájú, aszférikus fókuszáló lencse, amely egy elektronikus aktuátorba van szerelve. Ez az aktuátor a lemez és a lencse relatív pozícionálását végzi az olvasás és írás során folyamatosan (optikai tengely irányú és trackre merőleges irányú elmozdulásra képes két elektromágneses tekercs segítségével). A polarizációs osztókocka az s irányban polarizált nyalábot átengedi, a p polarizációjú fényt pedig 90o-al eltéríti. A nyalábot az osztókocka előtt egy polarizációs szűrőn bocsátják át, hogy az esetleges nem megfelelően polarizált komponenseket kiszűrjék. Az osztókocka után egy lambda-negyedes lemezen halad át a fény, amely cirkulárisan polarizálja, a CD lemezről való visszaverődés után pedig ezen a lemezen újra áthaladva az eredeti polarizációra merőlegesen lesz polarizálva.  
+
A kollimátor után egy diffrakciós rácsra esik a nyaláb, amely két diffraktált rendet diffraktál 10% körüli hatásfokkal un. szatellit foltokat hozva létre. A szatellit foltok szerepét a [[#fig:4|4. ábrán]] követhetjük, a fő folt barázdán való tartását végzik.
−
A lemezről a visszaverődött fő és szatellit-nyalábok az objektíven, a lambda-negyedes lemezen, az osztókockán és egy asztigmatizmust szolgáltató elemen (a szerkezetet bemutató 1. ábrán ez egy hengerlencse) áthaladva a jel és szatellit-detektorokra jutnak. Az osztókocka a fényt nem egyenesen engedi át, hanem 90o-al tükrözi, miután a polarizációja a lambda-negyedes lemezen való kétszeri áthaladás után elfordult.
+
 
 +
A fő és a két diffraktált nyaláb az osztókockán és az objektíven keresztül - amely mechanikailag egy külön elektromágnesesen dönthető aktuátorba van szerelve – a CD lemezre kerül. Az objektív egy nagy numerikus apertúrájú, aszférikus fókuszáló lencse, amely egy elektronikus aktuátorba van szerelve. Ez az aktuátor a lemez és a lencse relatív pozícionálását végzi az olvasás és írás során folyamatosan (optikai tengely irányú és trackre merőleges irányú elmozdulásra képes két elektromágneses tekercs segítségével). A polarizációs osztókocka az s irányban polarizált nyalábot átengedi, a p polarizációjú fényt pedig 90°-al eltéríti. A nyalábot az osztókocka előtt egy polarizációs szűrőn bocsátják át, hogy az esetleges nem megfelelően polarizált komponenseket kiszűrjék. Az osztókocka után egy lambda-negyedes lemezen halad át a fény, amely cirkulárisan polarizálja, a CD lemezről való visszaverődés után pedig ezen a lemezen újra áthaladva az eredeti polarizációra merőlegesen lesz polarizálva.  
 +
 
 +
{|  cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
 +
|-
 +
| {{fig|OPU_fényképe.JPG|fig:1|OPU fényképe 3.ábra}}
 +
|}
 +
 
 +
A lemezről a visszaverődött fő és szatellit-nyalábok az objektíven, a lambda-negyedes lemezen, az osztókockán és egy asztigmatizmust szolgáltató elemen (a szerkezetet bemutató [[#fig:3|3. ábrán]] ez egy hengerlencse) áthaladva a jel és szatellit-detektorokra jutnak. Az osztókocka a fényt nem egyenesen engedi át, hanem 90°-al tükrözi, miután a polarizációja a lambda-negyedes lemezen való kétszeri áthaladás után elfordult.
  
 
===Az OPU működése===
 
===Az OPU működése===
  
−
Az OPU működés során a lemeztől mindig fókusztávolságban halad, a távolságot aktív szabályozással állítja be az aktuátor vezérlésével. Az objektív a lemez felületén három fényfoltot hoz létre, amelyek közül a középső tartalmazza a fény több mint 80 -át és a pitekről illetve a barázdáról verődik vissza, míg a másik kettő, szatellit-fény, a barázdán tartást végzi.
+
Az OPU működés során a lemeztől mindig fókusztávolságban halad, a távolságot aktív szabályozással állítja be az aktuátor vezérlésével. Az objektív a lemez felületén három fényfoltot hoz létre, amelyek közül a középső tartalmazza a fény több mint 80%-át és a pitekről illetve a barázdáról verődik vissza, míg a másik kettő, szatellit-fény, a barázdán tartást végzi.
 +
 
 
A szatellit fények pontosan a trackek között félúton futnak, és az un. szatellit detektorokra verődnek vissza. Az érzékelő detektor-szegmensek feladata a különböző hibajelek generálása, és a kiolvasott információ elektromos jellé alakítása.  
 
A szatellit fények pontosan a trackek között félúton futnak, és az un. szatellit detektorokra verődnek vissza. Az érzékelő detektor-szegmensek feladata a különböző hibajelek generálása, és a kiolvasott információ elektromos jellé alakítása.  
−
A fő folt egy négy szegmensből álló, C jelű detektorra verődik vissza. Az információt tartalmazó jelet a négy szegmens összege adja, vagyis az összes, a fő foltból visszaverődött fény: C1+C2+C3+C4.
 
  
−
A fókuszálás pontosságát a detektor-szegmensek összehasonlításából kapjuk. A visszaverődött fő nyaláb áthalad egy asztigmatizmust képező hengerlencsén, amelynek hatására a detektorra eső folt elliptikus lesz, ha a lemez nincs pontosan fókuszban ''(4. ábra)''. Ha a fókuszálás jó, a detektorokra eső folt teljesen kör alakú és szimmetrikus. Ha a fókusz nem pontos, akkor a detektorokra jutó folt a leképezés után nem kör, hanem ellipszis, tehát a fényeloszlás nem egyenletes.  
+
A fő folt egy négy szegmensből álló, C jelű detektorra verődik vissza. Az információt tartalmazó jelet a négy szegmens összege adja, vagyis az összes, a fő foltból visszaverődött fény:
 +
$$C1+C2+C3+C4$$
 +
A fókuszálás pontosságát a detektor-szegmensek összehasonlításából kapjuk. A visszaverődött fő nyaláb áthalad egy asztigmatizmust képező hengerlencsén, amelynek hatására a detektorra eső folt elliptikus lesz, ha a lemez nincs pontosan fókuszban ([[#fig:4|4. ábra]]). Ha a fókuszálás jó, a detektorokra eső folt teljesen kör alakú és szimmetrikus. Ha a fókusz nem pontos, akkor a detektorokra jutó folt a leképezés után nem kör, hanem ellipszis, tehát a fényeloszlás nem egyenletes.  
  
−
A fő detektor-szegmensek jeléből egy fókusz-hiba jelet generál az elektronika: FE = C1 + C3 – C2 – C4. A fókusz-hiba jel vezérli az aktuátort lemezre merőleges irányban mozgató tekercset. A jó fókuszáláshoz az aktuátor mozgatásával az FE jelet 0-ra állítja, ami kör alakú visszavert foltot feltételez.
+
{|  cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
−
A barázdán tartást az aktuátort a lemezzel párhuzamosan mozgató tekercs vezérlésével érjük el. Az ehhez szükséges hibajelet a két szatellit detektor-szegmens jeléből és a fő detektorok jeléből képezzük. Az elv az, hogy a szatellitfoltok az egyenként kétszegmensű szatellit-detektoron szimmetrikusak legyenek, a fő folt is szimmetrikus a központi detektor négy szegmensén, és a bal oldali szatellit-detektorok együttes jelét is összehasonlítjuk a jobb-oldaliak jelével. A hiabjelet a szegmensek közötti és a bal illetve jobboldal közötti különbségek kombinációjából állítja elő, megfelelő súlyozással.
+
|-
 +
|{{fig|A_fókuszálás_ellenőrzése_a_C_detektorok_jelével.JPG|fig:4|A fókuszálás ellenőrzése a C detektorok jelével 4.ábra}}
 +
|}
  
−
Az OPU működése során gyakorlatilag három különböző optikai teljesítményt kell a lemezre leadni: olvasás, írás, törlés. Ezeket a lézerdióda meghajtó áramának beállításával állítja be az elektronika.
+
A fő detektor-szegmensek jeléből egy fókusz-hiba jelet generál az elektronika: $$FE=C1+C3-C2-C4$$ A fókusz-hiba jel vezérli az aktuátort lemezre merőleges irányban mozgató tekercset. A jó fókuszáláshoz az aktuátor mozgatásával az FE jelet 0-ra állítja, ami kör alakú visszavert foltot feltételez.
−
A vezérlés logikája az, hogy az egyes teljesítményértékekhez tartozó áramokat külön-külön vezetjük a lézerdiódához, és csak közvetlenül a lézer mellett adjuk össze. Az olvasás teljesítménye 0,7 mW, ezt adja ki az OPU olvasáskor, és ez az alaphelyzet, ha a CD be van kapcsolva, akkor az OPU mindig ezen a szinten világít. Az írási teljesítmény 14 mW, ezt egy külön árambemeneten kapja meg a lézer. Miután impulzusüzemben működik, és nem szerencsés a „nagyáramú” bemenetet a generátor oldalon kapcsolgatni, egy külön WPON vezérlőbemenet kapcsolgatja az árambemenetet. A törlési szint 20 mW, az írási és olvasási áram közötti különbséget egy harmadik árambemeneten kapja meg a lézer, amelyet egy külön EPON vezérlő-jel kapcsolgat.
+
  
−
'''A lézeráramok vezérlése 6. ábra'''
+
A barázdán tartást az aktuátort a lemezzel párhuzamosan mozgató tekercs vezérlésével érjük el. Az ehhez szükséges hibajelet a két szatellit detektor-szegmens jeléből és a fő detektorok jeléből képezzük. Az elv az, hogy a szatellitfoltok az egyenként kétszegmensű szatellit-detektoron szimmetrikusak legyenek, a fő folt is szimmetrikus a központi detektor négy szegmensén, és a bal oldali szatellit-detektorok együttes jelét is összehasonlítjuk a jobb-oldaliak jelével. A hibajelet a szegmensek közötti és a bal illetve jobboldal közötti különbségek kombinációjából állítja elő, megfelelő súlyozással.
  
−
Csak az I_read bemenet: olvasás
+
{|  cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
 +
|-
 +
|{{fig|Barázdán_tartás_mechanizmusa_és_a_detektorok_szerkezete.JPG|fig:5|Barázdán tartás_mechanizmusa és a detektorok szerkezete 5.ábra}}
 +
|}
  
−
I_read + I_write együttesen: írás
+
Az OPU működése során gyakorlatilag három különböző optikai teljesítményt kell a lemezre leadni: olvasás, írás, törlés. Ezeket a lézerdióda meghajtó áramának beállításával állítja be az elektronika.
 +
A vezérlés logikája az, hogy az egyes teljesítményértékekhez tartozó áramokat külön-külön vezetjük a lézerdiódához, és csak közvetlenül a lézer mellett adjuk össze. Az olvasás teljesítménye 0,7 mW, ezt adja ki az OPU olvasáskor, és ez az alaphelyzet, ha a CD be van kapcsolva, akkor az OPU mindig ezen a szinten világít. Az írási teljesítmény 14 mW, ezt egy külön árambemeneten kapja meg a lézer. Miután impulzusüzemben működik, és nem szerencsés a „nagyáramú” bemenetet a generátor oldalon kapcsolgatni, egy külön WPON vezérlőbemenet kapcsolgatja az árambemenetet. A törlési szint 20 mW, az írási és olvasási áram közötti különbséget egy harmadik árambemeneten kapja meg a lézer, amelyet egy külön EPON vezérlő-jel kapcsolgat.
 +
{|  cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
 +
|-
 +
|{{fig|CD_06.png|fig:6|A lézeráramok vezérlése 6.ábra}}
 +
|}
 +
{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
 +
|-
 +
| align="left" | Csak az IRead bemenet:
 +
| align="left" | olvasás
 +
|-
 +
| align="left" | IRead + IWrite együttesen:
 +
| align="left" | írás
 +
|-
 +
| align="left" | IRead + IWrite + IErase együttesen:
 +
| align="left" | törlés
 +
|}
  
−
I_read + I_write + I_erase együttesen: törlés
+
Az OPU funkcionalitásának egyik legfontosabb mérőszáma az un. jitter, tulajdonképpen a beállításából eredő kiolvasási, írási pontatlanság, a zaj és a lemezhibák együttes mérőszáma.
  
 +
Jitter: a lemezen lévő mélyedések, az un. pitek 3 és 11 órajel (mintavételezési szinkron-jel) hosszúságúak.
 +
$$I_3=683\ ns$$
 +
$$I_{11}=2541\ ns$$
 +
Meghatározott számú pit a CD adatsorában egy keretet alkot. CD játszókban a CD lemezről kiolvasható pitstruktúra órajele az ún. WFCK impulzus (Write Frame Clock, azaz írási keretfrekvencia). A WFCK impulzust a CD-ről keretenként beolvasott 24 szinkronizálóbit alapján állítják elő. A keretismétlődési frekvencia értéke a CD rendszerben 7350 Hz, tehát megfelelő letapogatási sebesség esetén 136 ms-onként jelenik meg egy WFCK impulzus. Ezt a forgási sebesség szabályozásával egy belső finom-szabályozó áramkör segítségével egy belső referenciajelhez – órajelhez igazítják, amely a referencia-oszcillátorról van leosztva. Ez az ún. RFCK (Read Frame Clock, azaz olvasási keretfrekvencia). A referencia-oszcillátor órajele az alapja az analóg digitális átalakító mintavevő órajelének is.
  
−
Az OPU funkcionalitásának egyik legfontosabb mérőszáma az un. jitter, tulajdonképpen a beállításából eredő kiolvasási, írási pontatlanság, a zaj és a lemezhibák együttes mérőszáma.
+
Ha az OPU ferdén világít a lemezre, a folt szóródik, vagy a lemezen a pitek effektíve nem egyenlő hosszúságúak, a kiolvasott HF jel, vagy adatjel (nem helyes terminológiával nagy frekvenciás jel) nem lesz szinkronban az órajellel. A fáziskülönbséget az órajel-periódus százalékában adjuk meg. A tényleges jitter jelet számos mérés után statisztikai összegzés útján számolja a gép (RMS jel)
−
Jitter: a lemezen lévő mélyedések, az un. pitek 3 és 11 órajel (mintavételezési szinkron-jel) hosszúságúak. I3= 683 ns, I11 = 2541 ns. Ha az OPU ferdén világít a lemezre, a folt szóródik, vagy a lemezen a pitek effektíve nem egyenlő hosszúságúak, a kiolvasott HF jel nem lesz szinkronban az órajellel. A fáziskülönbséget az órajel-periódus százalékában adjuk meg. A tényleges jitter jelet számos mérés után statisztikai összegzés útján számolja a gép (RMS jel)
+
  
 
===A vezérlő kezelése===
 
===A vezérlő kezelése===
  
 
Az OPU összeszerelése után az egyes elemek funkcionális tesztjét, és az OPU mint rendszer funkcionális tesztjét végzi el a „végmérő”, az a készülék, amely a jelen mérési gyakorlat eszköze.  
 
Az OPU összeszerelése után az egyes elemek funkcionális tesztjét, és az OPU mint rendszer funkcionális tesztjét végzi el a „végmérő”, az a készülék, amely a jelen mérési gyakorlat eszköze.  
−
A vezérlő gyakorlatilag automatikusan működik, futását egy program vezérli, amely automatikusan betöltődik. Ez a program minden mérési és beállítási feladatot elvégez, a mért adatokat a határértékekkel együtt a képernyőre írja. A mérés során a feladat a kiemelt mérési lépésekben a mért értékek leolvasása a képernyőről lépésenként, és az adatok alapján következtetések levonása, valamint lézer- és OPU karakterisztikák összehasonlítása.
 
−
A vezérlő bekapcsolása: először ellenőrizni kell a nyomásmérőn, hogy kap-e a rendszer sűrített levegőt. A nyomásmérő a bal oldalon mélyen az asztal alatt a lábra szerelve található. Ha nincs nyomás, a mérésvezető gondoskodik a kompresszor bekapcsolásáról (a vákuumgőzölő szobában a kompresszor kapcsolója a villanykapcsoló mellett van az ajtótól jobbra, és a szelepet is ki kell nyitni a porlasztó berendezés mögött a fal mellett).
 
−
Ha van nyomás, a piros forgókapcsolót kell elfordítani (bal kéz felől). A rendszer elindul, és bejelentkezik a mérőprogram egy kis menüsorral, amelyben választani lehet termelés és kalibráció között.
 
−
Ha a teszt OPU-t kívánjuk mérni (ennek a kódja nem szinte csak nullákat tartalmaz, mint a kalibrációs OPUk kódjai) Production menüpontot kell választani, és itt az OPU 29 alpontban a 19. pontot, ugyanis az OPU-ban Mitsubishi típusú lézer van 1530.2 kóddal, amely az OPU vonalkódjában is szerepel.
 
−
Ha kalibrációs OPU mérését kívánjuk elvégezni Calibration menüpontot válasszuk. Ha rosszul választunk, és elindítjuk a mérést a gép „Wrong product choice” hibaüzenettel leáll a vonalkód leolvasása után és rögtön újra felajánlja a választás lehetőségét.
 
−
A rendszer indításakor külön be kell kapcsolni a külső lézer tápját a kapcsoló-gomb elfordításával.
 
−
OPU behelyezése: az OPU-t csak földelt karperecet viselő személy foghatja meg. Oldalról megfogjuk az OPU-t, a szalagkábel végéről lehúzzuk a kis rézlemezt és a fészekbe helyezzük: megbillentve előbb a jobb oldalát illesztjük a sínhez, aztán befektetjük és előretoljuk ütközésig. Ezután a hozzávezető szalagkábel szabad végét a hozzánk közelebb eső zöld nyák szabad csatlakozójába illesztjük, vízszintesen csúsztatjuk a barna műanyag leszorító alá, és amennyire tudjuk, benyomjuk. A gép indítás után pneumatikusan rászorítja a csatlakozót.
 
−
A mérést alapvetően az ajtó zárásával indítjuk el. Behúzzuk a tolóajtót jobbra ütközésig, ennek hatására elindul a mérés. Ha folyamatos üzemmódban vagyunk a mérés elejétől végéig automatikusan lefut, és ha az OPU-t megfelelőnek tartja zöld mezőben kiírja a fontosabb mért paramétereket.
 
−
Kérdés: melyek ezek a paraméterek és miért fontosak?
 
−
Lépésenkénti futtatás: még az ajtó zárása előtt a 3-as gombot megnyomva a Single mező NO jelzésből YES-be vált, és minden egyes mérési lépés csak az ENTER gomb megnyomása után kerül végrehajtásra. Ha meg akarjuk szakítani a mérést a 3-as gombbal visszatérünk Continuous üzemmódba, és a kézi vezérlőn az ABORT gomb többszöri megnyomásával kilépünk. Az ABORT-ot addig nyomogatjuk, amíg az OPU-t fedő tolóajtó ki nem nyílik.
 
−
Általános elv, hogy hibaüzenet esetén, vagy ha bármilyen folyamatot megszakítani akarunk az ABORT gombot kell nyomogatni a kézi vezérlőn amíg a kamraajtó ki nem nyílik.
 
−
A kézivezérlő másik két gombját csak speciális esetben kell használni, mikor a képernyőre kiírt választási lehetőségek között szerepel és azt a megfelelő funkciót kívánjuk választani. Ilyenkor a program mindig eligazítást ad.
 
−
A gép egy lépés végrehajtása után kiírja a felső állapotmezőbe a lépés számát, és hogy fut, vagy befejezte. Befejezés után kiírja a lépésben mért értéket, a nominális, várt értéket és a mérendő érték tűrési határait. Ezeket mind fel kell jegyezni, ha éppen mérési feladatot hajtunk végre és egy olyan lépés van éppen soron, amelynek eredménye a jegyzőkönyvben szerepel.
 
  
−
===A végmérő részletes ismertetése===
+
'''A vezérlő gyakorlatilag automatikusan működik, futását egy program vezérli, amely automatikusan betöltődik. Ez a program minden mérési és beállítási feladatot elvégez, a mért adatokat a határértékekkel együtt a képernyőre írja. A mérés során a feladat a kiemelt mérési lépésekben a mért értékek leolvasása a képernyőről lépésenként, és az adatok alapján következtetések levonása, valamint lézer- és OPU karakterisztikák összehasonlítása.'''
  
−
''Az ismertetésben a rendszer elemeiről és az egyes mérési lépések funkciójáról találunk leírást. A laborgyakorlat elvégzéséhez át kell tanulmányozni ezt a fejezetet, de az egyes lépések leírását mérés közben is egyeztetni lehet a számítógép által kiírt adatokkal illetve elvégzett műveletekkel (OPU pozícionálás stb.)''
+
'''A vezérlő bekapcsolása:''' először ellenőrizni kell a nyomásmérőn, hogy kap-e a rendszer sűrített levegőt. A nyomásmérő a bal oldalon mélyen az asztal alatt a lábra szerelve található. Ha nincs nyomás, a mérésvezető gondoskodik a kompresszor bekapcsolásáról (a vákuumgőzölő szobában a kompresszor kapcsolója a villanykapcsoló mellett van az ajtótól jobbra, és a szelepet is ki kell nyitni a porlasztó berendezés mögött a fal mellett).
  
−
*'''A végmérő a következő részekből áll:'''
+
Ha van nyomás, a piros forgókapcsolót kell elfordítani (bal kéz felől). A rendszer elindul, és bejelentkezik a mérőprogram egy kis menüsorral, amelyben választani lehet termelés és kalibráció között.
  
−
1. ''ipari számítógép:''
+
Ha a teszt OPU-t kívánjuk mérni (ennek a kódja nem szinte csak nullákat tartalmaz, mint a kalibrációs OPUk kódjai) Production menüpontot kell választani, és itt az OPU 29 alpontban a 19. pontot, ugyanis az OPU-ban Mitsubishi típusú lézer van 1530.2 kóddal, amely az OPU vonalkódjában is szerepel.
−
futtatja a mérőprogramot és vezérli a kártyákat, fogadja a mért adatokat és tárolja, valamint hálózat esetén továbbítja őket a szerver fele. A monitoron jelennek meg a program futása közben az információk
+
 +
Ha kalibrációs OPU mérését kívánjuk elvégezni Calibration menüpontot válasszuk. Ha rosszul választunk, és elindítjuk a mérést a gép „Wrong product choice” hibaüzenettel leáll a vonalkód leolvasása után és rögtön újra felajánlja a választás lehetőségét.
  
−
2. '' mérő- és vezérlőkártyák:''
+
A rendszer indításakor külön be kell kapcsolni a külső lézer tápját a kapcsoló-gomb elfordításával.
−
egy részük egy külön szekrényben található, közösen a számítógéppel, mások közvetlenül az OPU mellett találhatók, az OPU tápellátását és a detektorjelek közvetlen fogadását és továbbítását végzik
+
  
−
3. ''fészek:''
+
'''OPU behelyezése:''' az OPU-t csak földelt karperecet viselő személy foghatja meg. Oldalról megfogjuk az OPU-t, a szalagkábel végéről lehúzzuk a kis rézlemezt és a fészekbe helyezzük: megbillentve előbb a jobb oldalát illesztjük a sínhez, aztán befektetjük és előretoljuk ütközésig. Ezután a hozzávezető szalagkábel szabad végét a hozzánk közelebb eső zöld nyák szabad csatlakozójába illesztjük, vízszintesen csúsztatjuk a barna műanyag leszorító alá, és amennyire tudjuk, benyomjuk. A gép indítás után pneumatikusan rászorítja a csatlakozót.
−
ebben helyezkedik el az OPU a mérés során
+
−
+
−
4. ''Yamaha motor:''
+
−
nagypontosságú léptetőmotor, amely az OPU-t a mérőpozíciókba mozgatja
+
  
−
5. ''4OSD:''
+
A mérést alapvetően az ajtó zárásával indítjuk el. Behúzzuk a tolóajtót jobbra ütközésig, ennek hatására elindul a mérés. Ha folyamatos üzemmódban vagyunk a mérés elejétől végéig automatikusan lefut, és ha az OPU-t megfelelőnek tartja zöld mezőben kiírja a fontosabb mért paramétereket.  
−
egy kalibrált detektor-dióda, amely az OPU által kisugárzott (CD működés közben a lemezre jutó) teljesítményszintek mérésére szolgál. A teljesítményszinteket és a hozzátartozó meghajtó áram-értékeket különböző OPU funkciókhoz (olvasás, írás, törlés) rögzített teljesítményszinteken mérjük.  
+
  
−
6. ''CD tesztlemez:''
+
''<u>Kérdés:</u> melyek ezek a paraméterek és miért fontosak?''
−
ezt az OPU funkcionalitásának tesztelésére használjuk, normál méretű, de különleges track-ekkel teleírt lemez, amelyben az egyes track-ek a különböző hibák (pl. jitter) mérésére szolgálnak.
+
  
−
7. ''lemezmotor:''
+
'''Lépésenkénti futtatás:''' még az ajtó zárása előtt a 3-as gombot megnyomva a Single mező NO jelzésből YES-be vált, és minden egyes mérési lépés csak az ENTER gomb megnyomása után kerül végrehajtásra. Ha meg akarjuk szakítani a mérést a 3-as gombbal visszatérünk Continuous üzemmódba, és a kézi vezérlőn az ABORT gomb többszöri megnyomásával kilépünk. Az ABORT-ot addig nyomogatjuk, amíg az OPU-t fedő tolóajtó ki nem nyílik.
−
a tesztlemezt forgatja, nagystabilitású motor, amely alapvetően két sebességgel, 4.7 illetve 10 Hz-el forog. A megfelelő sebességet a mérési funkciótól függően a vezérlő elektronika választja ki
+
  
−
8. ''optikai rendszer beállítását ellenőrző lézer és kamera:''
+
Általános elv, hogy hibaüzenet esetén, vagy ha bármilyen folyamatot megszakítani akarunk az ABORT gombot kell nyomogatni a kézi vezérlőn amíg a kamraajtó ki nem nyílik.
−
ez egy zöld (tehát a lézerdióda hullámhosszától távol eső hullámhosszú) lézer, amellyel az OPU – objektív pozíciójának ellenőrzését végezzük, a lencséről reflektált foltok kamerán való megjelenítésével
+
  
−
9. ''oszcilloszkóp:''
+
A kézivezérlő másik két gombját csak speciális esetben kell használni, mikor a képernyőre kiírt választási lehetőségek között szerepel és azt a megfelelő funkciót kívánjuk választani. Ilyenkor a program mindig eligazítást ad.
−
a lézerimpulzus alakjának megjelenítésére szolgál, a mért értékeket (felfutási idő) automatikusan továbbítja a mérőkártya és számítógép felé
+
  
−
10. ''nyomtató:''
+
A gép egy lépés végrehajtása után kiírja a felső állapotmezőbe a lépés számát, és hogy fut, vagy befejezte. Befejezés után kiírja a lépésben mért értéket, a nominális, várt értéket és a mérendő érték tűrési határait. Ezeket mind fel kell jegyezni, ha éppen mérési feladatot hajtunk végre és egy olyan lépés van éppen soron, amelynek eredménye a jegyzőkönyvben szerepel.  
−
a mérés után nyomtat egy matricát, amelyen rajta van, hogy az OPU megfelelt vagy sem, illetve a legfontosabb mért paraméterek értéke, amelyek alapján a CD-be szerelés után a CD szoftvere beállítja a megfelelő meghajtó áram-értékeket.  
+
  
−
*'''A mérés során az OPU-t a Yamaha motor segítségével négy mérőpozícióba mozgatjuk:'''
+
===A végmérő részletes ismertetése===
−
+
−
1. Alappozíció, itt tesszük be az OPU-t
+
  
−
2. OSD alatti pozíció, itt mérjük meg az OPU-ból az objektív lencsén keresztül kijutó lézerteljesítményt
+
'''Az ismertetésben a rendszer elemeiről és az egyes mérési lépések funkciójáról találunk leírást. A laborgyakorlat elvégzéséhez át kell tanulmányozni ezt a fejezetet, de az egyes lépések leírását mérés közben is egyeztetni lehet a számítógép által kiírt adatokkal illetve elvégzett műveletekkel (OPU pozícionálás stb.)'''
  
−
3. Lemez alatti pozíció, itt mérjük meg az OPU funkcionalitását, a CD olvasással kapcsolatos paramétereit
+
'''A végmérő a következő részekből áll:'''
 +
* ''ipari számítógép:'' futtatja a mérőprogramot és vezérli a kártyákat, fogadja a mért adatokat és tárolja, valamint hálózat esetén továbbítja őket a szerver fele. A monitoron jelennek meg a program futása közben az információk
 +
* '' mérő- és vezérlőkártyák:'' egy részük egy külön szekrényben található, közösen a számítógéppel, mások közvetlenül az OPU mellett találhatók, az OPU tápellátását és a detektorjelek közvetlen fogadását és továbbítását végzik
 +
* ''fészek:'' ebben helyezkedik el az OPU a mérés során
 +
* ''Yamaha motor:'' nagypontosságú léptetőmotor, amely az OPU-t a mérőpozíciókba mozgatja
 +
* ''OSD:'' egy kalibrált detektor-dióda, amely az OPU által kisugárzott (CD működés közben a lemezre jutó) teljesítményszintek mérésére szolgál. A teljesítményszinteket és a hozzátartozó meghajtó áram-értékeket különböző OPU funkciókhoz (olvasás, írás, törlés) rögzített teljesítményszinteken mérjük.
 +
* ''CD tesztlemez:'' ezt az OPU funkcionalitásának tesztelésére használjuk, normál méretű, de különleges track-ekkel teleírt lemez, amelyben az egyes track-ek a különböző hibák (pl. jitter) mérésére szolgálnak.
 +
* ''lemezmotor:'' a tesztlemezt forgatja, nagystabilitású motor, amely alapvetően két sebességgel, 4,7 illetve 10 Hz-el forog. A megfelelő sebességet a mérési funkciótól függően a vezérlő elektronika választja ki
 +
* ''optikai rendszer beállítását ellenőrző lézer és kamera:'' ez egy zöld (tehát a lézerdióda hullámhosszától távol eső hullámhosszú) lézer, amellyel az OPU – objektív pozíciójának ellenőrzését végezzük, a lencséről reflektált foltok kamerán való megjelenítésével
 +
* ''oszcilloszkóp:'' a lézerimpulzus alakjának megjelenítésére szolgál, a mért értékeket (felfutási idő) automatikusan továbbítja a mérőkártya és számítógép felé
 +
* ''nyomtató:'' a mérés után nyomtat egy matricát, amelyen rajta van, hogy az OPU megfelelt vagy sem, illetve a legfontosabb mért paraméterek értéke, amelyek alapján a CD-be szerelés után a CD szoftvere beállítja a megfelelő meghajtó áram-értékeket.
  
−
4. Külső lézer alatti pozíció, itt mérjük meg az optikai elemek mechanikai beállítását  
+
A mérés során az OPU-t a Yamaha motor segítségével négy mérőpozícióba mozgatjuk:
 +
# Alappozíció, itt tesszük be az OPU-t
 +
# OSD alatti pozíció, itt mérjük meg az OPU-ból az objektív lencsén keresztül kijutó lézerteljesítményt
 +
# Lemez alatti pozíció, itt mérjük meg az OPU funkcionalitását, a CD olvasással kapcsolatos paramétereit
 +
# Külső lézer alatti pozíció, itt mérjük meg az optikai elemek mechanikai beállítását  
  
 
A mérőrendszer összefoglalva a következő OPU-paramétereket ellenőrzi:
 
A mérőrendszer összefoglalva a következő OPU-paramétereket ellenőrzi:
−
- az OPU lézerteljesítményeit (olvasás, írás, törlés) és a hozzájuk tartozó meghajtó áram-értékeket
+
* az OPU lézerteljesítményeit (olvasás, írás, törlés) és a hozzájuk tartozó meghajtó áram-értékeket
−
- az objektív fókuszálási készségét (lemezen)
+
* az objektív fókuszálási készségét (lemezen)
−
- a sávkövetési készséget
+
* a sávkövetési készséget
−
- a detektorok pozícióját
+
* a detektorok pozícióját
−
- az objektív pozícióját
+
* az objektív pozícióját
−
- a rács diffrakciós szögét
+
* a rács diffrakciós szögét
−
- a CD olvasáskor keletkező időbeli jel-ingadozást (jittert)
+
* a CD olvasáskor keletkező időbeli jel-ingadozást (jittert)
−
- az aktuátor pozícióját (merőlegességét) fókuszáláskor
+
* az aktuátor pozícióját (merőlegességét) fókuszáláskor
 
A program a méréssorozatot lépésekre bontva hajtja végre. Minden lépésben külön funkció valósul meg, a lépéseket a program, a kiértékelő szoftver és a kiértékelő személy a sorszám alapján azonosítja. Minden lépéshez tartozik egy mérendő mennyiség, egy nominális mért érték és egy hibasáv, azaz lehetséges min. és max. mért értékek. Ha a mért érték a sávon kívülre kerül, az OPU nem megfelelő.  
 
A program a méréssorozatot lépésekre bontva hajtja végre. Minden lépésben külön funkció valósul meg, a lépéseket a program, a kiértékelő szoftver és a kiértékelő személy a sorszám alapján azonosítja. Minden lépéshez tartozik egy mérendő mennyiség, egy nominális mért érték és egy hibasáv, azaz lehetséges min. és max. mért értékek. Ha a mért érték a sávon kívülre kerül, az OPU nem megfelelő.  
−
A mérési sorozat főbb lépései, amelyek a mérésünk szempontjából relevánsak az alábbiakban vannak részletesebben kifejtve. A laborgyakorlat során gyakorlatilag lefuttatjuk lépésenként a programot, és feljegyezzük az egyes lépésekben mért értékeket és a mérési érték határait.
 
  
−
''Ezeket a program egy sorban kiírja a képernyőre, a mérés számával együtt.:''
+
A mérési sorozat főbb lépései, amelyek a mérésünk szempontjából relevánsak az alábbiakban vannak részletesebben kifejtve. A laborgyakorlat során gyakorlatilag lefuttatjuk lépésenként a programot, és feljegyezzük az egyes lépésekben mért értékeket és a mérési érték határait. Ezeket a program egy sorban kiírja a képernyőre, a mérés számával együtt.
 
   
 
   
−
*11. ''Read barcode'' – vonalkód leolvasás, az OPU azonosítása. Minden OPU-n van egy kis matrica a vonalkóddal, ezt olvassa le a lézeres vonalkódleolvasó.
+
*'''11. Read barcode''' – vonalkód leolvasás, az OPU azonosítása. Minden OPU-n van egy kis matrica a vonalkóddal, ezt olvassa le a lézeres vonalkódleolvasó.
  
−
*32. ''Forward sense connect'' – ellenőrzi az Fs érzékelő dióda csatlakozását. Feszültséget kapcsolunk az Fs diódára és a rajta eső feszültséget mérjük. A diódával két másik közönséges dióda is sorba van kötve, védelmi célokból. Ha az Fs dióda szakadás, e két dióda nyitófeszültségét mérjük (1.4 V), ha rövidzár, akkor a feszültség nulla. Ha a csatlakozás jó, akkor a feszültség az Fs dióda feszültsége, 0.74 V és a védelmi diódák nem nyitnak ki.  
+
*'''32. Forward sense connect''' – ellenőrzi az Fs érzékelő dióda csatlakozását. Feszültséget kapcsolunk az Fs diódára és a rajta eső feszültséget mérjük. A diódával két másik közönséges dióda is sorba van kötve, védelmi célokból. Ha az Fs dióda szakadás, e két dióda nyitófeszültségét mérjük (1,4 V), ha rövidzár, akkor a feszültség nulla. Ha a csatlakozás jó, akkor a feszültség az Fs dióda feszültsége, 0,74 V és a védelmi diódák nem nyitnak ki.  
 +
{|  cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
 +
|-
 +
|{{fig|CD_07.png|fig:7|Forward sense tesztelő kör 7. ábra}}
 +
|}
  
−
'''Forward sense tesztelő kör 7. ábra'''
+
*'''40. Forward sense''' – ellenőrízzük a Forward sense dióda működőképességét. A rendszer 1V feszültséget kapcsol az OPU saját lézerdiódájára, és méri az FS dióda áramát. Ez az áramérték 50 $\mu{}$A körüli, ha ettől nagyon eltér az érzékelődiódát a mérő automatikusan rossznak minősíti. Az áramot a DA kártya feszültséggé konvertálva méri meg. Miután az FS dióda végzi el az összes teljesítményszint-szabályozást az OPU működése során, az OPU rossz ha nem működik az FS.
  
−
*40. ''Forward sense'' – ellenőrízzük a Forward sense dióda működőképességét. A rendszer 1V feszültséget kapcsol az OPU saját lézerdiódájára, és méri az FS dióda áramát. Ez az áramérték 50 A körüli, ha ettől nagyon eltér az érzékelődiódát a mérő automatikusan rossznak minősíti. Az áramot a DA kártya feszültséggé konvertálva méri meg. Miután az FS dióda végzi el az összes teljesítményszint-szabályozást az OPU működése során, az OPU rossz ha nem működik az FS.
 
 
Funkcionálisan a lépés azon alapszik, hogy a lézerdióda optikai teljesítménye sokkal kevésbé változik a rajta eső feszültséggel, mint az árammal, így adott feszültség esetén a teljesítményérték a lézerdiódák között kevésbé szór, mint azonos áram esetén.
 
Funkcionálisan a lépés azon alapszik, hogy a lézerdióda optikai teljesítménye sokkal kevésbé változik a rajta eső feszültséggel, mint az árammal, így adott feszültség esetén a teljesítményérték a lézerdiódák között kevésbé szór, mint azonos áram esetén.
  
−
*41. ''Laser current'' – az előző lépéshez kapcsolódóan, az 1V lézerdióda-feszültséghez tartozó lézeráramot is megmérjük. Ennek értéke nominálisan sokkal jobban szórhat, mint a teljesíményértékeké.
+
*'''41. Laser current''' – az előző lépéshez kapcsolódóan, az 1 V lézerdióda-feszültséghez tartozó lézeráramot is megmérjük. Ennek értéke nominálisan sokkal jobban szórhat, mint a teljesíményértékeké.
  
−
*42. ''Read power'' – Ez a mérés tulajdonképpen azt ellenőrzi, hogy a lézerből a teljesítmény a mérőkészülé érzékelőjére (OSD dióda) jut-e. Az OSD dióda elő van feszítve, fény hatására a vezetőképessége megnő, és megnő a rajta átfolyó áram. Ez a változás a ráeső fényteljesítménnyel lineáris, ezt használjuk ki a méréshez. Ez a mérési pont is az előzőhöz kötődik, a lézerre adott 1V feszültség hatására érzékel az OSD valamilyen kisugárzott fényt.
+
*'''42. Read power''' – Ez a mérés tulajdonképpen azt ellenőrzi, hogy a lézerből a teljesítmény a mérőkészülé érzékelőjére (OSD dióda) jut-e. Az OSD dióda elő van feszítve, fény hatására a vezetőképessége megnő, és megnő a rajta átfolyó áram. Ez a változás a ráeső fényteljesítménnyel lineáris, ezt használjuk ki a méréshez. Ez a mérési pont is az előzőhöz kötődik, a lézerre adott 1 V feszültség hatására érzékel az OSD valamilyen kisugárzott fényt.
 
   
 
   
−
*48. ''Adjust 0.7 mW'' – Ebben a beállításban úgy állítjuk be a lézer áramát, illetve teljesítményét, hogy az OPU-ból kisugárzott (az OSD-re jutó) fény 0.7 mW legyen. Ez az olvasási teljesítmény, a lézer működés közben ezen a teljesítményen sugároz, ha nincs írás vagy törlés. A lézeráramot 0.1 mW-onként változtatjuk, amíg a kívánt teljesítmény eléri a 0.7 mW-ot. Ha egy lézerdióda rossz, akkor a 0.7 mW-ot esetleg csak olyan nagy áramoknál éri el, amelyek már tönkretehetik a mérőkészüléket. Ezért be van építve egy OPU (ill. lézerdióda) típusától függő áramkorlát, amely nem engedi az áramot bizonyos érték fölé emelni. Ugyanakkor e pontban gondok lehetnek az OSD dióda hibája miatt is. A túláramvédő ilyenkor a lézerdiódát védi a túl nagy áramtól, ami meghibásodást okozhat.  
+
*'''48. Adjust 0.7 mW''' – Ebben a beállításban úgy állítjuk be a lézer áramát, illetve teljesítményét, hogy az OPU-ból kisugárzott (az OSD-re jutó) fény 0,7 mW legyen. Ez az olvasási teljesítmény, a lézer működés közben ezen a teljesítményen sugároz, ha nincs írás vagy törlés. A lézeráramot 0,1 mW-onként változtatjuk, amíg a kívánt teljesítmény eléri a 0,7 mW-ot. Ha egy lézerdióda rossz, akkor a 0,7 mW-ot esetleg csak olyan nagy áramoknál éri el, amelyek már tönkretehetik a mérőkészüléket. Ezért be van építve egy OPU (ill. lézerdióda) típusától függő áramkorlát, amely nem engedi az áramot bizonyos érték fölé emelni. Ugyanakkor e pontban gondok lehetnek az OSD dióda hibája miatt is. A túláramvédő ilyenkor a lézerdiódát védi a túl nagy áramtól, ami meghibásodást okozhat.  
  
 +
''<u>Kérdés:</u> Miért nem esett ki az itt kieső OPU az előző lépésnél (feltesszük, hogy az OSD teljesen megfelelően működik)?''
  
−
*'''''<u>Kérdés:</u> Miért nem esett ki az itt kieső OPU az előző lépésnél (feltesszük, hogy az OSD teljesen megfelelően működik)?'''''
+
''Megjegyzés: a hiba oka lehet az OSD dióda nem jó beállítása is, pl. túl közel vagy túl messze van az OPU-tól. Az OSD dióda beállításánál ezért gondosan kell erre ügyelni (csere után), és kalibrációs darabot kell használni.''  
  
−
''<u>Megjegyzés:</u> a hiba oka lehet az OSD dióda nem jó beállítása is, pl. túl közel vagy túl messze van az OPU-tól. Az OSD dióda beállításánál ezért gondosan kell erre ügyelni (csere után), és kalibrációs darabot kell használni.''
+
*'''49. DASC – V 0.7 mW''' – Eltárolja a gép azt a feszültséget, amit a lézerdiódára kellett kapcsolni ahhoz, hogy 0,7 mW-ot adjon le. Ha ez a feszültség túl nagy, akkor a lézer rossz, mert az írási és törlési funkciókhoz olyan nagy feszültségre ill. áramra lesz szükség, hogy az OPU nem bírja majd ellátni a feladatot.  
  
 +
*'''50. Measure 0.7 mW''' – visszaméri a 0,7 mW teljesítményt, és ha nem pontos, 0,1 mA lépésenként korrigálja. Ez tulajdonképpen a beállító ciklus része, de logikailag különválasztja a teljesítménymérést.
  
−
*49. ''DASC – V 0.7 mW'' – Eltárolja a gép azt a feszültséget, amit a lézerdiódára kellett kapcsolni ahhoz, hogy 0.7 mW-ot adjon le. Ha ez a feszültség túl nagy, akkor a lézer rossz, mert az írási és törlési funkciókhoz olyan nagy feszültségre ill. áramra lesz szükség, hogy az OPU nem bírja majd ellátni a feladatot.  
+
*'''60. I_read 0.7 mW''' – megméri a 0,7 mW tartozó FS áramot, ami az előző lépésekben beállított 0,7 mW-hoz tartozik. Ez a kiinduló lépés az FS diódán keresztül történő áramszabályzásra (eddig a készülék az OSD-vel szabályzott).
  
−
*50. ''Measure 0.7 mW'' – visszaméri a 0.7 mW teljesítményt, és ha nem pontos, 0.1 mA lépésenként korrigálja. Ez tulajdonképpen a beállító ciklus része, de logikailag különválasztja a teljesítménymérést.
+
*'''61. I_read 0.7 mW''' – visszaméri a lézerdióda áramát, amely az előzőleg beállított teljesítményszinthez tartozik
  
−
*60. ''I_read 0.7 mW'' – megméri a 0.7 mW tartozó FS áramot, ami az előző lépésekben beállított 0.7 mW-hoz tartozik. Ez a kiinduló lépés az FS diódán keresztül történő áramszabályzásra (eddig a készülék az OSD-vel szabályzott).
+
*'''62. I_read 0.7 mW_Calculate''' – Megnézi, hogy az utolsó 50 lépésben mennyire volt pontosan 0,7 mW a mért teljesítmény, és megnézi, hogy ahhoz mennyi FS áram tartozott. Ezután kiszámolja, hogy a pontos 0,7 mW-hoz mekkora FS áram tartozna, és eltárolja (felveszi az OPU-hoz kinyomtatott fő technikai adatok közé).
  
−
*61. ''I_read 0.7 mW'' – visszaméri a lézerdióda áramát, amely az előzőleg beállított teljesítményszinthez tartozik
+
''<u>Kérdés:</u> Miért nem áll meg teljesen pontosan 0,7 mW-on a kisugárzott teljesítmény minden OPU esetén?''
  
−
*62. ''I_read 0.7 mW_Calculate'' – Megnézi, hogy az utolsó 50 lépésben mennyire volt pontosan 0.7 mW a mért teljesítmény, és megnézi, hogy ahhoz mennyi FS áram tartozott. Ezután kiszámolja, hogy a pontos 0.7 mW-hoz mekkora FS áram tartozna, és eltárolja (felveszi az OPU-hoz kinyomtatott fő technikai adatok közé).
+
*'''70. Adjust 6 mW''' – 0,1 mA-es lépésekben szabályozza a lézerdióda áramát, amíg az OPU-ból kisugárzott teljesítmény az OPU-n eléri nominálisan a 6 mW-ot. Ez az érték a dióda karakterisztikájának azon pontja, ahonnan a jelleggörbe egyenes
 +
 +
*'''71. V_DASC 6 mW''' – megméri a lézerdióda előző lépésben beállított feszültségét
  
 +
*'''72. Measure 6 mW''' – leolvassa a teljesítményt az OSD diódán, ha nem 6 mW, akkor állítja még az áramot, amíg a lehetőségeihez mérten legjobban megközelíti, OPU-ról OPU-ra szór az érték
  
−
*'''''<u>Kérdés:</u> Miért nem áll meg teljesen pontosan 0.7 mW-on a kisugárzott teljesítmény minden OPU esetén?'''''
+
*'''73. I_Laser 6 mW''' – Megméri és eltárolja lézer áramértékét 6 mW teljesítmény mellett
−
 
+
−
 
+
−
*70. ''Adjust 6 mW'' – 0.1 mA-es lépésekben szabályozza a lézerdióda áramát, amíg az OPU-ból kisugárzott teljesítmény az OPU-n eléri nominálisan a 6 mW-ot. Ez az érték a dióda karakterisztikájának azon pontja, ahonnan a jelleggörbe egyenes
+
−
+
−
*71. ''V_DASC 6 mW'' – megméri a lézerdióda előző lépésben beállított feszültségét
+
−
 
+
−
*72. ''Measure 6 mW'' – leolvassa a teljesítményt az OSD diódán, ha nem 6 mW, akkor állítja még az áramot, amíg a lehetőségeihez mérten legjobban megközelíti, OPU-ról OPU-ra szór az érték
+
  
−
*73. ''I_Laser 6 mW'' – Megméri és eltárolja lézer áramértékét 6 mW teljesítmény mellett
+
*'''75. Pulsate_laser''' – impulzusmodulációt kapcsol a lézerre, tulajdonképpen a vezérlést és a PCB (a lézerdiódát közvetlenül vezérlő logikai áramkörök és vezetékek) működőképességét ellenőrizzük.
  
−
*75. ''Pulsate_laser'' – impulzusmodulációt kapcsol a lézerre, tulajdonképpen a vezérlést és a PCB (a lézerdiódát közvetlenül vezérlő logikai áramkörök és vezetékek) működőképességét ellenőrizzük.
 
 
A 75 lépésben a WPON vezérlőt próbáljuk ki, kapcsolgatjuk a bemenetet, és ennek megfelelően modulált jel jelenik meg a fényben, amit a detektor dióda az oszcilloszkópra továbbít.  
 
A 75 lépésben a WPON vezérlőt próbáljuk ki, kapcsolgatjuk a bemenetet, és ennek megfelelően modulált jel jelenik meg a fényben, amit a detektor dióda az oszcilloszkópra továbbít.  
  
−
*76. ''Pulsate IErase'' – ugyanaz, mint az előző lépésben, de itt az EPON bemenetet kapcsolgatjuk.  
+
*'''76. Pulsate IErase''' – ugyanaz, mint az előző lépésben, de itt az EPON bemenetet kapcsolgatjuk.  
  
−
*80. – ''83.'' – 14 mW kimenő teljesítményen megméri a lézer áramát, feszültségét, valamint a beállított optikai teljesítményt a 71 – 73 pontokhoz hasonlóan
+
*'''80. - 83.''' – 14 mW kimenő teljesítményen megméri a lézer áramát, feszültségét, valamint a beállított optikai teljesítményt a 71 – 73 pontokhoz hasonlóan
  
−
*85. ''Diff. efficiency'' – a lézerdióda karakterisztikájának (áram- optikai teljesítmény görbe) meredekségét számolja ki a 6 mW és 14 mW nominális optikai teljesítményekhez tartozó értékek alapján:
+
*'''85. Diff. efficiency''' – a lézerdióda karakterisztikájának (áram- optikai teljesítmény görbe) meredekségét számolja ki a 6 mW és 14 mW nominális optikai teljesítményekhez tartozó értékek alapján:
  
 
$$S=\frac{P_{6\ mW}-P_{14\ mW}}{I_{6\ mW}-I_{14\ mW}}$$
 
$$S=\frac{P_{6\ mW}-P_{14\ mW}}{I_{6\ mW}-I_{14\ mW}}$$
  
−
Ezt az értéket a későbbi teljesítményekhez szükséges áramértékek kiszámításához használja, a küszöbáram-értékkel együtt
+
Ezt az értéket a későbbi teljesítményekhez szükséges áramértékek kiszámításához használja, a küszöbáram-értékkel együtt.
  
−
*86. T''hreshold current'' – kiszámítja azt az áramértéket, ahol a karakterisztika egyenes része a vízszintes tengelyt metszi.
+
*'''86. Threshold current''' – kiszámítja azt az áramértéket, ahol a karakterisztika egyenes része a vízszintes tengelyt metszi.
  
−
{{fig|Lézerdióda-karakterisztika.JPG|fig:1|Lézerdióda-karakterisztika 8.ábra}}
+
{|  cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
 +
|-
 +
|{{fig|Lézerdióda-karakterisztika.JPG|fig:8|Lézerdióda-karakterisztika 8.ábra}}
 +
|}
  
−
*90. ''Adjust 18 mW'' – az előző küszöb és meredekség alapján beállítja a 18 mW nominális optikai teljesítményt, és 0,1 mA-lépésekben korrigál.  
+
*'''90. Adjust 18 mW''' – az előző küszöb és meredekség alapján beállítja a 18 mW nominális optikai teljesítményt, és 0,1 mA-lépésekben korrigál.  
  
−
*91.-93. – megméri a 18 mW nominális értékhez tartozó áramot, feszültséget, és a beállított teljesítményt a71-73 lépésekhez hasonlóan
+
*'''91.-93.''' – megméri a 18 mW nominális értékhez tartozó áramot, feszültséget, és a beállított teljesítményt a 71-73 lépésekhez hasonlóan
  
−
*110.-113. -20 mW nominális teljesítményt beállítja a görbe számított meredeksége és a korábban mért áramértékek alapján, valamint 0,1 mA lépésekkel a lehető legjobban megközelíti. Visszaméri a lézer áramát, feszültségét és a beállított optikai teljesítményt
+
*'''110.-113.''' -20 mW nominális teljesítményt beállítja a görbe számított meredeksége és a korábban mért áramértékek alapján, valamint 0,1 mA lépésekkel a lehető legjobban megközelíti. Visszaméri a lézer áramát, feszültségét és a beállított optikai teljesítményt
  
−
*114. – ''I Forward Sense 20 mW'' – Megméri az FS dióda áramát a beállított, 20 mW-ot legjobban megközelítő teljesítményen
+
*'''114. - I Forward Sense 20 mW''' – Megméri az FS dióda áramát a beállított, 20 mW-ot legjobban megközelítő teljesítményen
  
−
*115. – ''I Forward Sense Calculate 20 mW'' – Kiszámolja az FS dióda áramot amely tényleges 20 mW-hoz tartozik, a beállított teljesítmény 20 mW-tól való eltérése alapján.
+
*'''115. - I Forward Sense Calculate 20 mW''' – Kiszámolja az FS dióda áramot amely tényleges 20 mW-hoz tartozik, a beállított teljesítmény 20 mW-tól való eltérése alapján.
  
−
*150. ''Yamaha to pos 2.'' – az OPU-t a motorral a tesztlemez alá tolja
+
*'''150. Yamaha to pos 2.''' – az OPU-t a motorral a tesztlemez alá tolja
  
−
*175. ''Laser on'' – bekapcsolja az OPU-t a 0,7 mW – olvasási teljesítményen
+
*'''175. Laser on''' – bekapcsolja az OPU-t a 0,7 mW – olvasási teljesítményen
  
−
*180. ''Search for focus'' – Fókuszkeresés történik,az aktuátor mozgatásával változtatja az objektív-lencse lemeztől mért távolságát, miközben a C detektorok jelét figyeli. Akkor áll meg, ha diódák jele együttesen maximális
+
*'''180. Search for focus''' – Fókuszkeresés történik,az aktuátor mozgatásával változtatja az objektív-lencse lemeztől mért távolságát, miközben a C detektorok jelét figyeli. Akkor áll meg, ha diódák jele együttesen maximális
  
−
*190. – ''Close focusloop'' – még pontosabban beállítja az aktuátor pozícióját, mint az előző lépésben. A lemez itt 10 Hz sebességgel forog. Itt nem a C diódák együttes jelét, hanem az un. Focus error jelet vizsgálja a készülék:
+
*'''190. - Close focusloop''' – még pontosabban beállítja az aktuátor pozícióját, mint az előző lépésben. A lemez itt 10 Hz sebességgel forog. Itt nem a C diódák együttes jelét, hanem az un. Focus error jelet vizsgálja a készülék:
  
 
$$FE=C1+C3-\left(C2+C4\right)$$
 
$$FE=C1+C3-\left(C2+C4\right)$$
250. sor: 276. sor:
 
Ha a fókusz nem pontos, akkor a detektorokra jutó folt a leképezés után nem kör, hanem ellipszis, tehát a fényeloszlás nem egyenletes. Az aktátor mozgatásával az FE jelet 0-ra állítja.  
 
Ha a fókusz nem pontos, akkor a detektorokra jutó folt a leképezés után nem kör, hanem ellipszis, tehát a fényeloszlás nem egyenletes. Az aktátor mozgatásával az FE jelet 0-ra állítja.  
  
−
*250. ''Grating angle'' – a mérendő mennyiség a szatellit fények (a rács által létrehozott +/- 1 diffrakciós rendek) tracktől mért távolságát jelenti.
+
*'''250. Grating angle''' – a mérendő mennyiség a szatellit fények (a rács által létrehozott +/- 1 diffrakciós rendek) tracktől mért távolságát jelenti.
−
A mérés során kihasználjuk azt, hogy a lemez excentrikusan van felszerelve, azaz forgásközéppontja a geometriai középponttól kb. 110 m távolságra van. A pozícionáló motor úgy állítja be az OPU-t, hogy egy körülfordulás során 72%-ot essen a fénypont trackre, és 28%-ot mellé, a tükrös felületre. Ez a feltétele a pontos szögmérésnek. A sávkövetés ki van kapcsolva ebben a lépésben, miután a fénypont keresztezi a tracket. Az A és B fotodiódák jelét vizsgáljuk. Két track között a távolság 1.6 m, és optimális diffrakciós szög esetén a szatellitfoltok pontosan a két track közötti rész közepére, a középvonaltól +/- 0.8 m távolságra esnek. Optimális beállítás (szög) esetén a szatellitfények keresztezéskor fázisban érkeznek a trackre (vagyis a visszavert és detektált jelben egyszerre lesz minimum). Az A és B detektorok jelének fáziskülönbségéből számítja ki a gép a szögeltérést. Az oszcilloszkópon ilyenkor a normált A+B jelet láthatjuk.  
+
  
 +
A mérés során kihasználjuk azt, hogy a lemez excentrikusan van felszerelve, azaz forgásközéppontja a geometriai középponttól kb. 110 $\mu{}$m távolságra van. A pozícionáló motor úgy állítja be az OPU-t, hogy egy körülfordulás során 72%-ot essen a fénypont trackre, és 28%-ot mellé, a tükrös felületre. Ez a feltétele a pontos szögmérésnek. A sávkövetés ki van kapcsolva ebben a lépésben, miután a fénypont keresztezi a tracket. Az A és B fotodiódák jelét vizsgáljuk. Két track között a távolság 1,6 $\mu{}$m, és optimális diffrakciós szög esetén a szatellitfoltok pontosan a két track közötti rész közepére, a középvonaltól +/- 0,8 $\mu{}$m távolságra esnek. Optimális beállítás (szög) esetén a szatellitfények keresztezéskor fázisban érkeznek a trackre (vagyis a visszavert és detektált jelben egyszerre lesz minimum). Az A és B detektorok jelének fáziskülönbségéből számítja ki a gép a szögeltérést. Az oszcilloszkópon ilyenkor a normált A+B jelet láthatjuk.
  
−
{{fig|Relatív_fázis_alapján_a_rácspozíció_meghatározása.JPG|fig:1|Relatív fázis alapján a rácspozíció meghatározása 9.ábra}}'''Relatív fázis alapján a rácspozíció meghatározása 9. ábra'''
+
{|  cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
 +
|-
 +
|{{fig|Relatív_fázis_alapján_a_rácspozíció_meghatározása.JPG|fig:9|Relatív fázis alapján a rácspozíció meghatározása 9.ábra}}
 +
|}
  
−
*625. ''Laser PCB'' – az érzékelő diódák (C diódák) kontrollja. Az OPU-t a motor elmozdítja úgy, hogy a fény tükörfelületre essen, elvileg ilyenkor mindig van reflexió, nincs track, és ideális esetben a C diódák jele tiszta egyenjel (DC). Ebben a lépésben a C diódák jelének AC komponensét vizsgálja a gép.  
+
*'''625. Laser PCB''' – az érzékelő diódák (C diódák) kontrollja. Az OPU-t a motor elmozdítja úgy, hogy a fény tükörfelületre essen, elvileg ilyenkor mindig van reflexió, nincs track, és ideális esetben a C diódák jele tiszta egyenjel (DC). Ebben a lépésben a C diódák jelének AC komponensét vizsgálja a gép.  
  
−
*630. ''Measure values'' – megméri a C diódák jeleit és egyenként eltárolja őket. A fény a lemez tükröző felületéről verődik vissza. A mért értékeket az OPU optikai rendszerének, a visszavert jel útjának és a diódák pozíciójának jellemzésére használja a gép a 640-680 lépésekben
+
*'''630. Measure values''' – megméri a C diódák jeleit és egyenként eltárolja őket. A fény a lemez tükröző felületéről verődik vissza. A mért értékeket az OPU optikai rendszerének, a visszavert jel útjának és a diódák pozíciójának jellemzésére használja a gép a 640-680 lépésekben
  
−
*640. ''Xc radial beamlanding'' - mennyire szimmetrikus a négyszegmensű C diódán a folt X irányban:
+
*'''640. Xc radial beamlanding''' - mennyire szimmetrikus a négyszegmensű C diódán a folt X irányban:
  
 
$$S=\frac{C1+C4-\left(C2+C3\right)}{C1+C2+C3+C4}$$
 
$$S=\frac{C1+C4-\left(C2+C3\right)}{C1+C2+C3+C4}$$
  
−
*650. ''Yc tangential beamlanding'' – mennyire szimmetrikus a folt Y irányban:
+
*'''650. Yc tangential beamlanding''' – mennyire szimmetrikus a folt Y irányban:
  
 
$$S=\frac{C1+C2-\left(C3+C4\right)}{C1+C2+C3+C4}$$
 
$$S=\frac{C1+C2-\left(C3+C4\right)}{C1+C2+C3+C4}$$
  
−
*660. ''Grating Z'' – ebben a lépésben a két szatellitfény távolságát vizsgáljuk, az A és B diódák jeléből lehet kiszámítani az eltolódást a szegmenseken való eloszlásból:
+
*'''660. Grating Z''' – ebben a lépésben a két szatellitfény távolságát vizsgáljuk, az A és B diódák jeléből lehet kiszámítani az eltolódást a szegmenseken való eloszlásból:
  
 
$$S=A1+B2-\left(A2+B1\right)$$
 
$$S=A1+B2-\left(A2+B1\right)$$
  
−
*665. ''Spot distribution'' – ebben a lépésben azt vizsgájuk, hogy a C diódához képest mennyire szimmetrikus a szatellitdetektorokra eső két visszavert fényfolt:
+
*'''665. Spot distribution''' – ebben a lépésben azt vizsgájuk, hogy a C diódához képest mennyire szimmetrikus a szatellitdetektorokra eső két visszavert fényfolt:
  
−
$$S=\frac{A1+B2-\left(A2+B1\right)}{A1+A2+B1+B2}\bullet{}100$$
+
$$S=\frac{A1+B2-\left(A2+B1\right)}{A1+A2+B1+B2}\cdot 100$$
  
−
*670. ''XAB Symmetry'' – azt vizsgájuk, hogy mennyire egyenlő a két szatellitfény intenzitása:
+
*'''670. XAB Symmetry''' – azt vizsgájuk, hogy mennyire egyenlő a két szatellitfény intenzitása:
  
−
$$S=\frac{A1+A2-\left(B1+B2\right)}{A1+A2+B1+B2}\bullet{}100$$
+
$$S=\frac{A1+A2-\left(B1+B2\right)}{A1+A2+B1+B2}\cdot 100$$
  
−
*680. ''Grating ratio'' – gyakorlatilag a rács diffrakciós hatásfokát minősíti a visszavert szatellitfények (A,B diódák jele) és a nulladrend (C diódák jele) arányával.
+
*'''680. Grating ratio''' – gyakorlatilag a rács diffrakciós hatásfokát minősíti a visszavert szatellitfények (A,B diódák jele) és a nulladrend (C diódák jele) arányával.
  
−
*717. ''HF present'' –funkcionalitási teszt kezdete, bekapcsolja a track-követőt és olvas a lemezről. A leolvasott adatokat (a C diódák jelét) HF jelnek nevezzük. Ebben a lépésben a jel nagyságát mérjük meg, a C detektorok AC komponensének csúcsértékét
+
*'''717. HF present''' –funkcionalitási teszt kezdete, bekapcsolja a track-követőt és olvas a lemezről. A leolvasott adatokat (a C diódák jelét) HF jelnek nevezzük. Ebben a lépésben a jel nagyságát mérjük meg, a C detektorok AC komponensének csúcsértékét
  
−
*720. ''Defocus'' – olvasási szempontból teszteli a beállított fókuszfoltot és a fókuszálás helyességét. Az aktuátor fókusztekercsét egy viszonylag nagy amplitúdójú (16V) 745 Hz frekvenciájú jellel vezérli, ezáltal egy periodikus ingadozást hoz létre a fókuszfolt méretében. Ez a HF jel modulációját eredményezi, ahogy az ábrán látható. Ez egy un wobble-error jelet generál, amely szintén periodikus, a megfelelő frekvenciával. Az aktuátort vezérlő jel félperiódusa alatt a HF jelben két minimumot találunk. A wobble-error jel tulajdonképpen a HF integrálja egy a moduláló jel negyed periódusáig – miközben a moduláló jel pozitív maximumról nullára csökken – mínusz a HF integrálja a következő negyed periódus alatt – miközben a moduláló jel nulláról a negatív irányban a minimumig csökken. Ha a fókuszálás ideális, a HF jel pozitív és negatív integrálja egyforma nagyságú, és egymásból kivonva őket, nullát kapunk.  
+
*'''720. Defocus''' – olvasási szempontból teszteli a beállított fókuszfoltot és a fókuszálás helyességét. Az aktuátor fókusztekercsét egy viszonylag nagy amplitúdójú (16V) 745 Hz frekvenciájú jellel vezérli, ezáltal egy periodikus ingadozást hoz létre a fókuszfolt méretében. Ez a HF jel modulációját eredményezi, ahogy az ábrán látható. Ez egy un wobble-error jelet generál, amely szintén periodikus, a megfelelő frekvenciával. Az aktuátort vezérlő jel félperiódusa alatt a HF jelben két minimumot találunk. A wobble-error jel tulajdonképpen a HF integrálja egy a moduláló jel negyed periódusáig – miközben a moduláló jel pozitív maximumról nullára csökken – mínusz a HF integrálja a következő negyed periódus alatt – miközben a moduláló jel nulláról a negatív irányban a minimumig csökken. Ha a fókuszálás ideális, a HF jel pozitív és negatív integrálja egyforma nagyságú, és egymásból kivonva őket, nullát kapunk.  
  
−
{{fig|Wobble-focus-error_jel_generálása.JPG|fig:1|Wobble-focus-error jel generálása 10.ábra}}'''Wobble-focus-error jel generálása 10. ábra'''
+
{|  cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
 +
|-
 +
|{{fig|Wobble-focus-error_jel_generálása.JPG|fig:10|Wobble-focus-error jel generálása 10.ábra}}
 +
|}
  
−
*722. ''Jitter rel tr1'' – a jittert számolja ki normál trackről való olvasás közben.
+
*'''722. Jitter rel tr1''' – a jittert számolja ki normál trackről való olvasás közben.
−
Jitter: a lemezen lévő mélyedések, az un. pitek 3 és 11 órajel hosszúságúak. I3= 683 ns, I11 = 2541 ns. Ha az OPU ferdén világít a lemezre, a folt szóródik, vagy a lemezen a pitek effektíve nem egyenlő hosszúságúak, a kiolvasott HF jel nem lesz szinkronban az órajellel. A fáziskülönbséget az órajel-periódus százalékában adjuk meg. A tényleges jitter jelet számos mérés után statisztikai összegzés útján számolja a gép (RMS jel)
+
  
−
*724. ''Jitter defocus'' – mesterséges jittert hoz létre a fókuszfolt modulálásával a 720 lépéshez hasonlóan. Az aktuátort moduláló jel 30 Hz frekvenciájú és 4 V amplitúdójú. Jitterméréseket végez a gép, és a jitter jel periódusa megegyezik a moduláló jel félperiódusával. Egy fél moduláló periódus alatt a jitternek két maximuma, vagy minimuma lesz, a jelet két részre osztja a moduláló jel szerint a maximumtól minimumig integrálja jittert egy változóba, utána a moduláló nullátmenetétől a negatív maximumig integrálja a jittert egy másik változóba, és a két változót egymásból kivonja.
+
Jitter: a lemezen lévő mélyedések, az un. pitek 3 és 11 órajel hosszúságúak. I<sub>3</sub> = 683 ns, I<sub>11</sub> = 2541 ns. Ha az OPU ferdén világít a lemezre, a folt szóródik, vagy a lemezen a pitek effektíve nem egyenlő hosszúságúak, a kiolvasott HF jel nem lesz szinkronban az órajellel. A fáziskülönbséget az órajel-periódus százalékában adjuk meg. A tényleges jitter jelet számos mérés után statisztikai összegzés útján számolja a gép (RMS jel)
  
−
{{fig|Jitter_vizsgálat_a_wobble_segítségével.JPG|fig:1|Jitter vizsgálat a wobble segítségével 11.ábra}}'''Jitter vizsgálat a wobble segítségével 11. ábra'''
+
*'''724. Jitter defocus''' – mesterséges jittert hoz létre a fókuszfolt modulálásával a 720 lépéshez hasonlóan. Az aktuátort moduláló jel 30 Hz frekvenciájú és 4 V amplitúdójú. Jitterméréseket végez a gép, és a jitter jel periódusa megegyezik a moduláló jel félperiódusával. Egy fél moduláló periódus alatt a jitternek két maximuma, vagy minimuma lesz, a jelet két részre osztja a moduláló jel szerint a maximumtól minimumig integrálja jittert egy változóba, utána a moduláló nullátmenetétől a negatív maximumig integrálja a jittert egy másik változóba, és a két változót egymásból kivonja.
  
−
*870. ''Perpendicular'' – ebben a lépésben az aktuátor merőlegességét ellenőrzi a gép. A Yamaha motor egy harmadik pozícióba mozgatja az OPU-t, ahol egy külső zöld lézer az objektív lencséjére világít. A visszavert foltokat egy kamerára képezi le az optikai rendszer, a képet egy monitoron nézhetjük. A monitorkép alapján, a foltok helyzetéből lehet eldönteni, hogy megfelel az OPU vagy sem. A lézert a mérés elején be kell kapcsolni a monitorral együtt.
+
{|  cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
 +
|-
 +
|{{fig|Jitter_vizsgálat_a_wobble_segítségével.JPG|fig:11|Jitter vizsgálat a wobble segítségével 11.ábra}}
 +
|}
 +
 
 +
*'''870. Perpendicular''' – ebben a lépésben az aktuátor merőlegességét ellenőrzi a gép. A Yamaha motor egy harmadik pozícióba mozgatja az OPU-t, ahol egy külső zöld lézer az objektív lencséjére világít. A visszavert foltokat egy kamerára képezi le az optikai rendszer, a képet egy monitoron nézhetjük. A monitorkép alapján, a foltok helyzetéből lehet eldönteni, hogy megfelel az OPU vagy sem. A lézert a mérés elején be kell kapcsolni a monitorral együtt.
  
 
==Mérési feladatok==
 
==Mérési feladatok==
305. sor: 341. sor:
 
2. Válasszon ki egy OPU-t a kalibrációs szettből és mérje meg automatikus üzemmódban. Ellenőrizze, hogy az OPU megfelelt, vagy nem felelt meg. Ha nem felelt meg, keresse ki a lépést, amelyikben kiesett és azonosítsa azt. A tesztlépés azonosítása után próbálja meghatározni a hiba okát (pl. koszos az objektív lencséje). Ha a hibaok valamilyen külső körülményre vezethető vissza, próbálja meg megszüntetni azt, és mérje meg újra az OPU-t.  
 
2. Válasszon ki egy OPU-t a kalibrációs szettből és mérje meg automatikus üzemmódban. Ellenőrizze, hogy az OPU megfelelt, vagy nem felelt meg. Ha nem felelt meg, keresse ki a lépést, amelyikben kiesett és azonosítsa azt. A tesztlépés azonosítása után próbálja meghatározni a hiba okát (pl. koszos az objektív lencséje). Ha a hibaok valamilyen külső körülményre vezethető vissza, próbálja meg megszüntetni azt, és mérje meg újra az OPU-t.  
  
−
3. Mérje meg lépésenként a próba OPU-t. Jegyezze fel az összes e mérési leírásban ismertetett lépésben mért értéket, és az egyes lépésben a gép által megadott tűrési tartományt (azt az alsó és felső értéket, amelyek között az adott lépésben jónak fogadja el a végmérő az OPUt).
+
3. Mérje meg lépésenként a próba OPU-t. Jegyezze fel az összes e mérési leírásban ismertetett lépésben mért értéket, és az egyes lépésben a gép által megadott tűrési tartományt (azt az alsó és felső értéket, amelyek között az adott lépésben jónak fogadja el a végmérő az OPU-t).
  
 
4. Mérje meg a kiválasztott kalibrációs OPU-t lépésenkénti üzemmódban és jegyezze fel a megadott lépésekben mért értékeket valamint a tűrési tartományokat.
 
4. Mérje meg a kiválasztott kalibrációs OPU-t lépésenkénti üzemmódban és jegyezze fel a megadott lépésekben mért értékeket valamint a tűrési tartományokat.
315. sor: 351. sor:
 
==PDF formátum==
 
==PDF formátum==
  
−
*[[Media:5_CD_teszter.pdf|CD író-olvasó optikai rendszerének tesztelése]]
+
*[[Media:5_CD_teszterL.pdf|CD író-olvasó optikai rendszerének tesztelése]]
  
 
</wlatex>
 
</wlatex>
 +
 +
<!--Utolso valtoztatas: 2013.09.25-->

A lap jelenlegi, 2013. szeptember 27., 09:48-kori változata


A mérés célja:

A laborgyakorlat tárgya a Philips CD írókban és leolvasókban alkalmazott optikai fej (Optical Pickup Unit / OPU) és ennek gyártás során való tesztelésére kifejlesztett berendezés megismerése. A mérés célja a fej felépítésének, a CD olvasás és írás működési elvének megértése és elemzése, valamint a főbb műszaki paraméterek megmérése. A mérés során bizonyos elemeiben különböző, de hasonló felépítésű CD fejek összehasonlítása alapján lehetőség nyílik az egyes paraméterek nagyságrendjének rögzítésére és az érvényes tűrési tartományok kijelölésére.

Tartalomjegyzék


Elméleti összefoglaló

A CD története és működése

Az audio (zenei) CD-k technológiáját 1982-ben fejlesztették ki a Philips és a Sony cégnél. Felismerve a technológiának a számítástechnikában nyújtott lehetőségeit, hamarosan elterjedt ebben a szférában is. A CD nagyon gyorsan fejlődő technológia volt, de a fejlesztések még nem voltak szabványosítva. A vállalatok eltérő formában kívánták előállítani termékeiket, ezért számos különböző technológia alakult ki, az iparág vezetői 1985-ben létrehozták a szükséges szabványokat. Az elfogadott szabványok meghatározták a tartalomjegyzék és a címtárak szerkezetét, valamint a logikai, az adatszerkezeti és az adatrögzítési rendszereket. A szabvány megalkotásában részt vett a Microsoft is, amely elkészítette azt a szoftvert, amely lehetővé tette a CD-ROM elérését a hagyományos DOS parancsokkal. A szoftver neve MSCDEX, amely a Microsoft Compact Disc Extensions rövidítése. Ezt az új szabványt High Sierra Specification-nek nevezték el. Ezt a specifikációt fogadta el az ISO nemzetközi szabvány is ISO 9660 néven.

A hajlékonylemezek és merevlemezek koncentrikus sávokat használnak, ezzel szemben a CD-ROM lemezek a hagyományos hanglemezekhez hasonlóan egy spirálban tárolják az adatokat. A spirál azonban nem kívülről, hanem belülről indul. Két szomszédos csíkja a spirálnak 1,6 mikron távolságra van egymástól, így egy 25 mm-es sávban 16000-szer fordul meg a spirál, ami kinyújtva kb. 4,8 km hosszú lenne.

A mágneslemezeknél egyes területek mágnesezve vannak, jelezve az 1-es állapotot, mások nincsenek mágnesezve, jelezve a 0-s állapotot a CD-RAM és CD-AUDIO lemezen az információ (illetve a logikai 1-ek) olyan mélyedésekben, pitekben van elhelyezve (1. ábra), amelyek különböző hosszúságúak és mélységük éppen akkora, hogy a pit aljáról és tetejéről visszaverődő nyalábok destruktív interferenciája révén a pitről gyakorlatilag nincs visszaverődés.

A lemez lejátszásakor a sávra lézersugár fókuszálódik, és a lemez hátoldalán lévő rétegről visszaverődik. A pit nélküli felületről sokkal több fény verődik vissza, mint a barázdált felületről, így a visszavert fényt érzékelve lehet az 1-es és 0-s állapotokat meghatározni.

Az eredeti CD technológiában a CD-t műanyagból préselték (a piteket belenyomták a szubsztrátba) akár a bakelitlemezt, így csak egy adott, viszonylag kis lézerteljesítményt biztosít az OPU az olvasáshoz, a lemez gyártás után már nem módosítható, csak tönkretehető.

Az írható CD-R lemezek alapja egy gyártás során felvitt fényérzékeny festékréteg. Egy adott küszöb fölötti fényteljesítménnyel való megvilágítás hatására a festékréteg megváltoztatja törésmutatóját, irreverzibilisen. A megváltozott részeken az eredetileg nagy reflexiójú réteg reflexiója lecsökken. Az egyszer megírt CD többé nem törölhető, és az írási küszöb alatti lézerteljesítményekkel olvasható.

A CD-RW írható-olvasható CD-kben az információ rögzíthető, törölhető és újraírható. A technológia alapja egy fázisváltoztató Ag In Sb Te ötvözet, amelyben fázisváltozás hatására törésmutatóváltozás áll elő. A kétféle fázis egy kristályos és egy amorf fázis, a rétegek a lemez felületén úgy vannak kialakítva, hogy a kristályos fázis sokkal nagyobb reflexiójú, mint az amorf. Az amorf fázis a réteg hirtelen magas (500-700 °C) hőmérsékletre melegítésével és hirtelen lehűtésével érhető el a kristályos fázisból (írás). Lassú, közepes hőmérsékletre hevítés hatására az amorf fázis ismét teljesen kikristályosodik (törlés). A hirtelen lokális hevítés – íráskor nagyteljesítményű lézernyalábbal való lokális megvilágítás hatására jön létre. Törléskor kisebb teljesítményt alkalmazunk de hosszabb ideig (lassúbb lemezforgás mellett), hogy a pitek átkristályosodjanak.

A CD-ROM lemezek esetén a szektorok 2048 byte-osak. Minden szektor eleje egy 12 byte-os szinkronmezőt és egy 4 byte-os fejlécmezőt tartalmaz. Mivel csak egy spirál van, a fejlécmező a szektor címét perc:másodperc:századmásodperc formában tartalmazza.

A pitek szerkezete 1. ábra

A mágneses lemezek esetén problémát okozott az, hogy minden sávban ugyanannyi szektor van, ezzel a lemez belső részén nagyobb lesz az adatsűrűség. Ennek kiküszöbölésére szolgált a Zone Bit Recording eljárás. A CD-ROM lemezeknél ilyen gond nincs, mivel a szektorok fizikai hossza állandó. Ha a forgási sebesség (szögsebesség) állandó, akkor a spirálnak az olvasófejhez viszonyított sebessége a lemez külső részén sokkal nagyobb lenne, mint a belső részeken. Ezért a CD-ROM olyan rendszert használ, amely képes változtatni a meghajtó sebességét attól függően, hogy a lemez melyik részét olvassa. Ezzel biztosítják, hogy a fej és a lemez egymáshoz viszonyított sebessége állandó. Ezt állandó lineáris sebességnek (CLV, Constant Linear Velocity) nevezik. Például a külső részen a meghajtó kb. 200 ford./perc fordulatszámmal, míg a belső részen kb. 530 ford./perc fordulatszámmal forog.

A CD író és olvasó készülékekben alkalmazott optikai fej (OPU) felépítése

Egy általános optikai fej szerkezete a 2. ábrán látható. A CD-fej bonyolult optikai mechanikai és elektromos szerkezet, és amelyben az adott optikai és mechanikai rendszer által nyújtott lehetőségeket maximálisan kihasználták.

OPU általános szerkezeti felépítése 2. ábra

A fényforrás egy dupla hetero-átmenetes GaAlAs lézerdióda, amelynek nominális hullámhossza 790 nm. Miután a lézerdióda nyalábja elliptikus, és nagyon divergens, egy kollimáló lencse párhuzamosítja a nyalábot.

A fő nyaláb egy része egy referencia-detektorra, un. forward sense detektorra jut. Ezt a fotodiódát mindig akkora árammal hajtják meg, hogy a rajta eső feszültség konstans legyen, így az áramértékből a ráeső fény mennyiségére lehet következtetni, miután ellenállása a ráeső fény hatására lineárisan változik.

Ezt a detektort használják az egyes funkciókhoz (olvasás, írás, törlés) szükséges lézerdióda-teljesítmények, illetve áramok beállítására. A beállítás során kimérik, hogy mekkora áramot kell a lézerdiódának felvenni, és eközben mekkora áramot kell a fotódiódára adni, miközben az OPU kimenetén a kívánt fényteljesítmény mérhető (ezt közben teljesítménymérővel mérik). A különböző fényteljesítmény-szintekhez tartozó összetartozó LD-áram – FS-áram párokat elraktározzák és az OPU vonalkódjára is rányomják.

A kollimátor után egy diffrakciós rácsra esik a nyaláb, amely két diffraktált rendet diffraktál 10% körüli hatásfokkal un. szatellit foltokat hozva létre. A szatellit foltok szerepét a 4. ábrán követhetjük, a fő folt barázdán való tartását végzik.

A fő és a két diffraktált nyaláb az osztókockán és az objektíven keresztül - amely mechanikailag egy külön elektromágnesesen dönthető aktuátorba van szerelve – a CD lemezre kerül. Az objektív egy nagy numerikus apertúrájú, aszférikus fókuszáló lencse, amely egy elektronikus aktuátorba van szerelve. Ez az aktuátor a lemez és a lencse relatív pozícionálását végzi az olvasás és írás során folyamatosan (optikai tengely irányú és trackre merőleges irányú elmozdulásra képes két elektromágneses tekercs segítségével). A polarizációs osztókocka az s irányban polarizált nyalábot átengedi, a p polarizációjú fényt pedig 90°-al eltéríti. A nyalábot az osztókocka előtt egy polarizációs szűrőn bocsátják át, hogy az esetleges nem megfelelően polarizált komponenseket kiszűrjék. Az osztókocka után egy lambda-negyedes lemezen halad át a fény, amely cirkulárisan polarizálja, a CD lemezről való visszaverődés után pedig ezen a lemezen újra áthaladva az eredeti polarizációra merőlegesen lesz polarizálva.

OPU fényképe 3.ábra

A lemezről a visszaverődött fő és szatellit-nyalábok az objektíven, a lambda-negyedes lemezen, az osztókockán és egy asztigmatizmust szolgáltató elemen (a szerkezetet bemutató 3. ábrán ez egy hengerlencse) áthaladva a jel és szatellit-detektorokra jutnak. Az osztókocka a fényt nem egyenesen engedi át, hanem 90°-al tükrözi, miután a polarizációja a lambda-negyedes lemezen való kétszeri áthaladás után elfordult.

Az OPU működése

Az OPU működés során a lemeztől mindig fókusztávolságban halad, a távolságot aktív szabályozással állítja be az aktuátor vezérlésével. Az objektív a lemez felületén három fényfoltot hoz létre, amelyek közül a középső tartalmazza a fény több mint 80%-át és a pitekről illetve a barázdáról verődik vissza, míg a másik kettő, szatellit-fény, a barázdán tartást végzi.

A szatellit fények pontosan a trackek között félúton futnak, és az un. szatellit detektorokra verődnek vissza. Az érzékelő detektor-szegmensek feladata a különböző hibajelek generálása, és a kiolvasott információ elektromos jellé alakítása.

A fő folt egy négy szegmensből álló, C jelű detektorra verődik vissza. Az információt tartalmazó jelet a négy szegmens összege adja, vagyis az összes, a fő foltból visszaverődött fény:

\[C1+C2+C3+C4\]

A fókuszálás pontosságát a detektor-szegmensek összehasonlításából kapjuk. A visszaverődött fő nyaláb áthalad egy asztigmatizmust képező hengerlencsén, amelynek hatására a detektorra eső folt elliptikus lesz, ha a lemez nincs pontosan fókuszban (4. ábra). Ha a fókuszálás jó, a detektorokra eső folt teljesen kör alakú és szimmetrikus. Ha a fókusz nem pontos, akkor a detektorokra jutó folt a leképezés után nem kör, hanem ellipszis, tehát a fényeloszlás nem egyenletes.

A fókuszálás ellenőrzése a C detektorok jelével 4.ábra
A fő detektor-szegmensek jeléből egy fókusz-hiba jelet generál az elektronika:
\[FE=C1+C3-C2-C4\]
A fókusz-hiba jel vezérli az aktuátort lemezre merőleges irányban mozgató tekercset. A jó fókuszáláshoz az aktuátor mozgatásával az FE jelet 0-ra állítja, ami kör alakú visszavert foltot feltételez.

A barázdán tartást az aktuátort a lemezzel párhuzamosan mozgató tekercs vezérlésével érjük el. Az ehhez szükséges hibajelet a két szatellit detektor-szegmens jeléből és a fő detektorok jeléből képezzük. Az elv az, hogy a szatellitfoltok az egyenként kétszegmensű szatellit-detektoron szimmetrikusak legyenek, a fő folt is szimmetrikus a központi detektor négy szegmensén, és a bal oldali szatellit-detektorok együttes jelét is összehasonlítjuk a jobb-oldaliak jelével. A hibajelet a szegmensek közötti és a bal illetve jobboldal közötti különbségek kombinációjából állítja elő, megfelelő súlyozással.

Barázdán tartás_mechanizmusa és a detektorok szerkezete 5.ábra

Az OPU működése során gyakorlatilag három különböző optikai teljesítményt kell a lemezre leadni: olvasás, írás, törlés. Ezeket a lézerdióda meghajtó áramának beállításával állítja be az elektronika. A vezérlés logikája az, hogy az egyes teljesítményértékekhez tartozó áramokat külön-külön vezetjük a lézerdiódához, és csak közvetlenül a lézer mellett adjuk össze. Az olvasás teljesítménye 0,7 mW, ezt adja ki az OPU olvasáskor, és ez az alaphelyzet, ha a CD be van kapcsolva, akkor az OPU mindig ezen a szinten világít. Az írási teljesítmény 14 mW, ezt egy külön árambemeneten kapja meg a lézer. Miután impulzusüzemben működik, és nem szerencsés a „nagyáramú” bemenetet a generátor oldalon kapcsolgatni, egy külön WPON vezérlőbemenet kapcsolgatja az árambemenetet. A törlési szint 20 mW, az írási és olvasási áram közötti különbséget egy harmadik árambemeneten kapja meg a lézer, amelyet egy külön EPON vezérlő-jel kapcsolgat.

A lézeráramok vezérlése 6.ábra
Csak az IRead bemenet: olvasás
IRead + IWrite együttesen: írás
IRead + IWrite + IErase együttesen: törlés

Az OPU funkcionalitásának egyik legfontosabb mérőszáma az un. jitter, tulajdonképpen a beállításából eredő kiolvasási, írási pontatlanság, a zaj és a lemezhibák együttes mérőszáma.

Jitter: a lemezen lévő mélyedések, az un. pitek 3 és 11 órajel (mintavételezési szinkron-jel) hosszúságúak.

\[I_3=683\ ns\]
\[I_{11}=2541\ ns\]

Meghatározott számú pit a CD adatsorában egy keretet alkot. CD játszókban a CD lemezről kiolvasható pitstruktúra órajele az ún. WFCK impulzus (Write Frame Clock, azaz írási keretfrekvencia). A WFCK impulzust a CD-ről keretenként beolvasott 24 szinkronizálóbit alapján állítják elő. A keretismétlődési frekvencia értéke a CD rendszerben 7350 Hz, tehát megfelelő letapogatási sebesség esetén 136 ms-onként jelenik meg egy WFCK impulzus. Ezt a forgási sebesség szabályozásával egy belső finom-szabályozó áramkör segítségével egy belső referenciajelhez – órajelhez igazítják, amely a referencia-oszcillátorról van leosztva. Ez az ún. RFCK (Read Frame Clock, azaz olvasási keretfrekvencia). A referencia-oszcillátor órajele az alapja az analóg digitális átalakító mintavevő órajelének is.

Ha az OPU ferdén világít a lemezre, a folt szóródik, vagy a lemezen a pitek effektíve nem egyenlő hosszúságúak, a kiolvasott HF jel, vagy adatjel (nem helyes terminológiával nagy frekvenciás jel) nem lesz szinkronban az órajellel. A fáziskülönbséget az órajel-periódus százalékában adjuk meg. A tényleges jitter jelet számos mérés után statisztikai összegzés útján számolja a gép (RMS jel)

A vezérlő kezelése

Az OPU összeszerelése után az egyes elemek funkcionális tesztjét, és az OPU mint rendszer funkcionális tesztjét végzi el a „végmérő”, az a készülék, amely a jelen mérési gyakorlat eszköze.

A vezérlő gyakorlatilag automatikusan működik, futását egy program vezérli, amely automatikusan betöltődik. Ez a program minden mérési és beállítási feladatot elvégez, a mért adatokat a határértékekkel együtt a képernyőre írja. A mérés során a feladat a kiemelt mérési lépésekben a mért értékek leolvasása a képernyőről lépésenként, és az adatok alapján következtetések levonása, valamint lézer- és OPU karakterisztikák összehasonlítása.

A vezérlő bekapcsolása: először ellenőrizni kell a nyomásmérőn, hogy kap-e a rendszer sűrített levegőt. A nyomásmérő a bal oldalon mélyen az asztal alatt a lábra szerelve található. Ha nincs nyomás, a mérésvezető gondoskodik a kompresszor bekapcsolásáról (a vákuumgőzölő szobában a kompresszor kapcsolója a villanykapcsoló mellett van az ajtótól jobbra, és a szelepet is ki kell nyitni a porlasztó berendezés mögött a fal mellett).

Ha van nyomás, a piros forgókapcsolót kell elfordítani (bal kéz felől). A rendszer elindul, és bejelentkezik a mérőprogram egy kis menüsorral, amelyben választani lehet termelés és kalibráció között.

Ha a teszt OPU-t kívánjuk mérni (ennek a kódja nem szinte csak nullákat tartalmaz, mint a kalibrációs OPUk kódjai) Production menüpontot kell választani, és itt az OPU 29 alpontban a 19. pontot, ugyanis az OPU-ban Mitsubishi típusú lézer van 1530.2 kóddal, amely az OPU vonalkódjában is szerepel.

Ha kalibrációs OPU mérését kívánjuk elvégezni Calibration menüpontot válasszuk. Ha rosszul választunk, és elindítjuk a mérést a gép „Wrong product choice” hibaüzenettel leáll a vonalkód leolvasása után és rögtön újra felajánlja a választás lehetőségét.

A rendszer indításakor külön be kell kapcsolni a külső lézer tápját a kapcsoló-gomb elfordításával.

OPU behelyezése: az OPU-t csak földelt karperecet viselő személy foghatja meg. Oldalról megfogjuk az OPU-t, a szalagkábel végéről lehúzzuk a kis rézlemezt és a fészekbe helyezzük: megbillentve előbb a jobb oldalát illesztjük a sínhez, aztán befektetjük és előretoljuk ütközésig. Ezután a hozzávezető szalagkábel szabad végét a hozzánk közelebb eső zöld nyák szabad csatlakozójába illesztjük, vízszintesen csúsztatjuk a barna műanyag leszorító alá, és amennyire tudjuk, benyomjuk. A gép indítás után pneumatikusan rászorítja a csatlakozót.

A mérést alapvetően az ajtó zárásával indítjuk el. Behúzzuk a tolóajtót jobbra ütközésig, ennek hatására elindul a mérés. Ha folyamatos üzemmódban vagyunk a mérés elejétől végéig automatikusan lefut, és ha az OPU-t megfelelőnek tartja zöld mezőben kiírja a fontosabb mért paramétereket.

Kérdés: melyek ezek a paraméterek és miért fontosak?

Lépésenkénti futtatás: még az ajtó zárása előtt a 3-as gombot megnyomva a Single mező NO jelzésből YES-be vált, és minden egyes mérési lépés csak az ENTER gomb megnyomása után kerül végrehajtásra. Ha meg akarjuk szakítani a mérést a 3-as gombbal visszatérünk Continuous üzemmódba, és a kézi vezérlőn az ABORT gomb többszöri megnyomásával kilépünk. Az ABORT-ot addig nyomogatjuk, amíg az OPU-t fedő tolóajtó ki nem nyílik.

Általános elv, hogy hibaüzenet esetén, vagy ha bármilyen folyamatot megszakítani akarunk az ABORT gombot kell nyomogatni a kézi vezérlőn amíg a kamraajtó ki nem nyílik.

A kézivezérlő másik két gombját csak speciális esetben kell használni, mikor a képernyőre kiírt választási lehetőségek között szerepel és azt a megfelelő funkciót kívánjuk választani. Ilyenkor a program mindig eligazítást ad.

A gép egy lépés végrehajtása után kiírja a felső állapotmezőbe a lépés számát, és hogy fut, vagy befejezte. Befejezés után kiírja a lépésben mért értéket, a nominális, várt értéket és a mérendő érték tűrési határait. Ezeket mind fel kell jegyezni, ha éppen mérési feladatot hajtunk végre és egy olyan lépés van éppen soron, amelynek eredménye a jegyzőkönyvben szerepel.

A végmérő részletes ismertetése

Az ismertetésben a rendszer elemeiről és az egyes mérési lépések funkciójáról találunk leírást. A laborgyakorlat elvégzéséhez át kell tanulmányozni ezt a fejezetet, de az egyes lépések leírását mérés közben is egyeztetni lehet a számítógép által kiírt adatokkal illetve elvégzett műveletekkel (OPU pozícionálás stb.)

A végmérő a következő részekből áll:

  • ipari számítógép: futtatja a mérőprogramot és vezérli a kártyákat, fogadja a mért adatokat és tárolja, valamint hálózat esetén továbbítja őket a szerver fele. A monitoron jelennek meg a program futása közben az információk
  • mérő- és vezérlőkártyák: egy részük egy külön szekrényben található, közösen a számítógéppel, mások közvetlenül az OPU mellett találhatók, az OPU tápellátását és a detektorjelek közvetlen fogadását és továbbítását végzik
  • fészek: ebben helyezkedik el az OPU a mérés során
  • Yamaha motor: nagypontosságú léptetőmotor, amely az OPU-t a mérőpozíciókba mozgatja
  • OSD: egy kalibrált detektor-dióda, amely az OPU által kisugárzott (CD működés közben a lemezre jutó) teljesítményszintek mérésére szolgál. A teljesítményszinteket és a hozzátartozó meghajtó áram-értékeket különböző OPU funkciókhoz (olvasás, írás, törlés) rögzített teljesítményszinteken mérjük.
  • CD tesztlemez: ezt az OPU funkcionalitásának tesztelésére használjuk, normál méretű, de különleges track-ekkel teleírt lemez, amelyben az egyes track-ek a különböző hibák (pl. jitter) mérésére szolgálnak.
  • lemezmotor: a tesztlemezt forgatja, nagystabilitású motor, amely alapvetően két sebességgel, 4,7 illetve 10 Hz-el forog. A megfelelő sebességet a mérési funkciótól függően a vezérlő elektronika választja ki
  • optikai rendszer beállítását ellenőrző lézer és kamera: ez egy zöld (tehát a lézerdióda hullámhosszától távol eső hullámhosszú) lézer, amellyel az OPU – objektív pozíciójának ellenőrzését végezzük, a lencséről reflektált foltok kamerán való megjelenítésével
  • oszcilloszkóp: a lézerimpulzus alakjának megjelenítésére szolgál, a mért értékeket (felfutási idő) automatikusan továbbítja a mérőkártya és számítógép felé
  • nyomtató: a mérés után nyomtat egy matricát, amelyen rajta van, hogy az OPU megfelelt vagy sem, illetve a legfontosabb mért paraméterek értéke, amelyek alapján a CD-be szerelés után a CD szoftvere beállítja a megfelelő meghajtó áram-értékeket.

A mérés során az OPU-t a Yamaha motor segítségével négy mérőpozícióba mozgatjuk:

  1. Alappozíció, itt tesszük be az OPU-t
  2. OSD alatti pozíció, itt mérjük meg az OPU-ból az objektív lencsén keresztül kijutó lézerteljesítményt
  3. Lemez alatti pozíció, itt mérjük meg az OPU funkcionalitását, a CD olvasással kapcsolatos paramétereit
  4. Külső lézer alatti pozíció, itt mérjük meg az optikai elemek mechanikai beállítását

A mérőrendszer összefoglalva a következő OPU-paramétereket ellenőrzi:

  • az OPU lézerteljesítményeit (olvasás, írás, törlés) és a hozzájuk tartozó meghajtó áram-értékeket
  • az objektív fókuszálási készségét (lemezen)
  • a sávkövetési készséget
  • a detektorok pozícióját
  • az objektív pozícióját
  • a rács diffrakciós szögét
  • a CD olvasáskor keletkező időbeli jel-ingadozást (jittert)
  • az aktuátor pozícióját (merőlegességét) fókuszáláskor

A program a méréssorozatot lépésekre bontva hajtja végre. Minden lépésben külön funkció valósul meg, a lépéseket a program, a kiértékelő szoftver és a kiértékelő személy a sorszám alapján azonosítja. Minden lépéshez tartozik egy mérendő mennyiség, egy nominális mért érték és egy hibasáv, azaz lehetséges min. és max. mért értékek. Ha a mért érték a sávon kívülre kerül, az OPU nem megfelelő.

A mérési sorozat főbb lépései, amelyek a mérésünk szempontjából relevánsak az alábbiakban vannak részletesebben kifejtve. A laborgyakorlat során gyakorlatilag lefuttatjuk lépésenként a programot, és feljegyezzük az egyes lépésekben mért értékeket és a mérési érték határait. Ezeket a program egy sorban kiírja a képernyőre, a mérés számával együtt.

  • 11. Read barcode – vonalkód leolvasás, az OPU azonosítása. Minden OPU-n van egy kis matrica a vonalkóddal, ezt olvassa le a lézeres vonalkódleolvasó.
  • 32. Forward sense connect – ellenőrzi az Fs érzékelő dióda csatlakozását. Feszültséget kapcsolunk az Fs diódára és a rajta eső feszültséget mérjük. A diódával két másik közönséges dióda is sorba van kötve, védelmi célokból. Ha az Fs dióda szakadás, e két dióda nyitófeszültségét mérjük (1,4 V), ha rövidzár, akkor a feszültség nulla. Ha a csatlakozás jó, akkor a feszültség az Fs dióda feszültsége, 0,74 V és a védelmi diódák nem nyitnak ki.
Forward sense tesztelő kör 7. ábra
  • 40. Forward sense – ellenőrízzük a Forward sense dióda működőképességét. A rendszer 1V feszültséget kapcsol az OPU saját lézerdiódájára, és méri az FS dióda áramát. Ez az áramérték 50 \setbox0\hbox{$\mu{}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%A körüli, ha ettől nagyon eltér az érzékelődiódát a mérő automatikusan rossznak minősíti. Az áramot a DA kártya feszültséggé konvertálva méri meg. Miután az FS dióda végzi el az összes teljesítményszint-szabályozást az OPU működése során, az OPU rossz ha nem működik az FS.

Funkcionálisan a lépés azon alapszik, hogy a lézerdióda optikai teljesítménye sokkal kevésbé változik a rajta eső feszültséggel, mint az árammal, így adott feszültség esetén a teljesítményérték a lézerdiódák között kevésbé szór, mint azonos áram esetén.

  • 41. Laser current – az előző lépéshez kapcsolódóan, az 1 V lézerdióda-feszültséghez tartozó lézeráramot is megmérjük. Ennek értéke nominálisan sokkal jobban szórhat, mint a teljesíményértékeké.
  • 42. Read power – Ez a mérés tulajdonképpen azt ellenőrzi, hogy a lézerből a teljesítmény a mérőkészülé érzékelőjére (OSD dióda) jut-e. Az OSD dióda elő van feszítve, fény hatására a vezetőképessége megnő, és megnő a rajta átfolyó áram. Ez a változás a ráeső fényteljesítménnyel lineáris, ezt használjuk ki a méréshez. Ez a mérési pont is az előzőhöz kötődik, a lézerre adott 1 V feszültség hatására érzékel az OSD valamilyen kisugárzott fényt.
  • 48. Adjust 0.7 mW – Ebben a beállításban úgy állítjuk be a lézer áramát, illetve teljesítményét, hogy az OPU-ból kisugárzott (az OSD-re jutó) fény 0,7 mW legyen. Ez az olvasási teljesítmény, a lézer működés közben ezen a teljesítményen sugároz, ha nincs írás vagy törlés. A lézeráramot 0,1 mW-onként változtatjuk, amíg a kívánt teljesítmény eléri a 0,7 mW-ot. Ha egy lézerdióda rossz, akkor a 0,7 mW-ot esetleg csak olyan nagy áramoknál éri el, amelyek már tönkretehetik a mérőkészüléket. Ezért be van építve egy OPU (ill. lézerdióda) típusától függő áramkorlát, amely nem engedi az áramot bizonyos érték fölé emelni. Ugyanakkor e pontban gondok lehetnek az OSD dióda hibája miatt is. A túláramvédő ilyenkor a lézerdiódát védi a túl nagy áramtól, ami meghibásodást okozhat.

Kérdés: Miért nem esett ki az itt kieső OPU az előző lépésnél (feltesszük, hogy az OSD teljesen megfelelően működik)?

Megjegyzés: a hiba oka lehet az OSD dióda nem jó beállítása is, pl. túl közel vagy túl messze van az OPU-tól. Az OSD dióda beállításánál ezért gondosan kell erre ügyelni (csere után), és kalibrációs darabot kell használni.

  • 49. DASC – V 0.7 mW – Eltárolja a gép azt a feszültséget, amit a lézerdiódára kellett kapcsolni ahhoz, hogy 0,7 mW-ot adjon le. Ha ez a feszültség túl nagy, akkor a lézer rossz, mert az írási és törlési funkciókhoz olyan nagy feszültségre ill. áramra lesz szükség, hogy az OPU nem bírja majd ellátni a feladatot.
  • 50. Measure 0.7 mW – visszaméri a 0,7 mW teljesítményt, és ha nem pontos, 0,1 mA lépésenként korrigálja. Ez tulajdonképpen a beállító ciklus része, de logikailag különválasztja a teljesítménymérést.
  • 60. I_read 0.7 mW – megméri a 0,7 mW tartozó FS áramot, ami az előző lépésekben beállított 0,7 mW-hoz tartozik. Ez a kiinduló lépés az FS diódán keresztül történő áramszabályzásra (eddig a készülék az OSD-vel szabályzott).
  • 61. I_read 0.7 mW – visszaméri a lézerdióda áramát, amely az előzőleg beállított teljesítményszinthez tartozik
  • 62. I_read 0.7 mW_Calculate – Megnézi, hogy az utolsó 50 lépésben mennyire volt pontosan 0,7 mW a mért teljesítmény, és megnézi, hogy ahhoz mennyi FS áram tartozott. Ezután kiszámolja, hogy a pontos 0,7 mW-hoz mekkora FS áram tartozna, és eltárolja (felveszi az OPU-hoz kinyomtatott fő technikai adatok közé).

Kérdés: Miért nem áll meg teljesen pontosan 0,7 mW-on a kisugárzott teljesítmény minden OPU esetén?

  • 70. Adjust 6 mW – 0,1 mA-es lépésekben szabályozza a lézerdióda áramát, amíg az OPU-ból kisugárzott teljesítmény az OPU-n eléri nominálisan a 6 mW-ot. Ez az érték a dióda karakterisztikájának azon pontja, ahonnan a jelleggörbe egyenes
  • 71. V_DASC 6 mW – megméri a lézerdióda előző lépésben beállított feszültségét
  • 72. Measure 6 mW – leolvassa a teljesítményt az OSD diódán, ha nem 6 mW, akkor állítja még az áramot, amíg a lehetőségeihez mérten legjobban megközelíti, OPU-ról OPU-ra szór az érték
  • 73. I_Laser 6 mW – Megméri és eltárolja lézer áramértékét 6 mW teljesítmény mellett
  • 75. Pulsate_laser – impulzusmodulációt kapcsol a lézerre, tulajdonképpen a vezérlést és a PCB (a lézerdiódát közvetlenül vezérlő logikai áramkörök és vezetékek) működőképességét ellenőrizzük.

A 75 lépésben a WPON vezérlőt próbáljuk ki, kapcsolgatjuk a bemenetet, és ennek megfelelően modulált jel jelenik meg a fényben, amit a detektor dióda az oszcilloszkópra továbbít.

  • 76. Pulsate IErase – ugyanaz, mint az előző lépésben, de itt az EPON bemenetet kapcsolgatjuk.
  • 80. - 83. – 14 mW kimenő teljesítményen megméri a lézer áramát, feszültségét, valamint a beállított optikai teljesítményt a 71 – 73 pontokhoz hasonlóan
  • 85. Diff. efficiency – a lézerdióda karakterisztikájának (áram- optikai teljesítmény görbe) meredekségét számolja ki a 6 mW és 14 mW nominális optikai teljesítményekhez tartozó értékek alapján:
\[S=\frac{P_{6\ mW}-P_{14\ mW}}{I_{6\ mW}-I_{14\ mW}}\]

Ezt az értéket a későbbi teljesítményekhez szükséges áramértékek kiszámításához használja, a küszöbáram-értékkel együtt.

  • 86. Threshold current – kiszámítja azt az áramértéket, ahol a karakterisztika egyenes része a vízszintes tengelyt metszi.
Lézerdióda-karakterisztika 8.ábra
  • 90. Adjust 18 mW – az előző küszöb és meredekség alapján beállítja a 18 mW nominális optikai teljesítményt, és 0,1 mA-lépésekben korrigál.
  • 91.-93. – megméri a 18 mW nominális értékhez tartozó áramot, feszültséget, és a beállított teljesítményt a 71-73 lépésekhez hasonlóan
  • 110.-113. -20 mW nominális teljesítményt beállítja a görbe számított meredeksége és a korábban mért áramértékek alapján, valamint 0,1 mA lépésekkel a lehető legjobban megközelíti. Visszaméri a lézer áramát, feszültségét és a beállított optikai teljesítményt
  • 114. - I Forward Sense 20 mW – Megméri az FS dióda áramát a beállított, 20 mW-ot legjobban megközelítő teljesítményen
  • 115. - I Forward Sense Calculate 20 mW – Kiszámolja az FS dióda áramot amely tényleges 20 mW-hoz tartozik, a beállított teljesítmény 20 mW-tól való eltérése alapján.
  • 150. Yamaha to pos 2. – az OPU-t a motorral a tesztlemez alá tolja
  • 175. Laser on – bekapcsolja az OPU-t a 0,7 mW – olvasási teljesítményen
  • 180. Search for focus – Fókuszkeresés történik,az aktuátor mozgatásával változtatja az objektív-lencse lemeztől mért távolságát, miközben a C detektorok jelét figyeli. Akkor áll meg, ha diódák jele együttesen maximális
  • 190. - Close focusloop – még pontosabban beállítja az aktuátor pozícióját, mint az előző lépésben. A lemez itt 10 Hz sebességgel forog. Itt nem a C diódák együttes jelét, hanem az un. Focus error jelet vizsgálja a készülék:
\[FE=C1+C3-\left(C2+C4\right)\]

Ha a fókusz nem pontos, akkor a detektorokra jutó folt a leképezés után nem kör, hanem ellipszis, tehát a fényeloszlás nem egyenletes. Az aktátor mozgatásával az FE jelet 0-ra állítja.

  • 250. Grating angle – a mérendő mennyiség a szatellit fények (a rács által létrehozott +/- 1 diffrakciós rendek) tracktől mért távolságát jelenti.

A mérés során kihasználjuk azt, hogy a lemez excentrikusan van felszerelve, azaz forgásközéppontja a geometriai középponttól kb. 110 \setbox0\hbox{$\mu{}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%m távolságra van. A pozícionáló motor úgy állítja be az OPU-t, hogy egy körülfordulás során 72%-ot essen a fénypont trackre, és 28%-ot mellé, a tükrös felületre. Ez a feltétele a pontos szögmérésnek. A sávkövetés ki van kapcsolva ebben a lépésben, miután a fénypont keresztezi a tracket. Az A és B fotodiódák jelét vizsgáljuk. Két track között a távolság 1,6 \setbox0\hbox{$\mu{}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%m, és optimális diffrakciós szög esetén a szatellitfoltok pontosan a két track közötti rész közepére, a középvonaltól +/- 0,8 \setbox0\hbox{$\mu{}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%m távolságra esnek. Optimális beállítás (szög) esetén a szatellitfények keresztezéskor fázisban érkeznek a trackre (vagyis a visszavert és detektált jelben egyszerre lesz minimum). Az A és B detektorok jelének fáziskülönbségéből számítja ki a gép a szögeltérést. Az oszcilloszkópon ilyenkor a normált A+B jelet láthatjuk.

Relatív fázis alapján a rácspozíció meghatározása 9.ábra
  • 625. Laser PCB – az érzékelő diódák (C diódák) kontrollja. Az OPU-t a motor elmozdítja úgy, hogy a fény tükörfelületre essen, elvileg ilyenkor mindig van reflexió, nincs track, és ideális esetben a C diódák jele tiszta egyenjel (DC). Ebben a lépésben a C diódák jelének AC komponensét vizsgálja a gép.
  • 630. Measure values – megméri a C diódák jeleit és egyenként eltárolja őket. A fény a lemez tükröző felületéről verődik vissza. A mért értékeket az OPU optikai rendszerének, a visszavert jel útjának és a diódák pozíciójának jellemzésére használja a gép a 640-680 lépésekben
  • 640. Xc radial beamlanding - mennyire szimmetrikus a négyszegmensű C diódán a folt X irányban:
\[S=\frac{C1+C4-\left(C2+C3\right)}{C1+C2+C3+C4}\]
  • 650. Yc tangential beamlanding – mennyire szimmetrikus a folt Y irányban:
\[S=\frac{C1+C2-\left(C3+C4\right)}{C1+C2+C3+C4}\]
  • 660. Grating Z – ebben a lépésben a két szatellitfény távolságát vizsgáljuk, az A és B diódák jeléből lehet kiszámítani az eltolódást a szegmenseken való eloszlásból:
\[S=A1+B2-\left(A2+B1\right)\]
  • 665. Spot distribution – ebben a lépésben azt vizsgájuk, hogy a C diódához képest mennyire szimmetrikus a szatellitdetektorokra eső két visszavert fényfolt:
\[S=\frac{A1+B2-\left(A2+B1\right)}{A1+A2+B1+B2}\cdot 100\]
  • 670. XAB Symmetry – azt vizsgájuk, hogy mennyire egyenlő a két szatellitfény intenzitása:
\[S=\frac{A1+A2-\left(B1+B2\right)}{A1+A2+B1+B2}\cdot 100\]
  • 680. Grating ratio – gyakorlatilag a rács diffrakciós hatásfokát minősíti a visszavert szatellitfények (A,B diódák jele) és a nulladrend (C diódák jele) arányával.
  • 717. HF present –funkcionalitási teszt kezdete, bekapcsolja a track-követőt és olvas a lemezről. A leolvasott adatokat (a C diódák jelét) HF jelnek nevezzük. Ebben a lépésben a jel nagyságát mérjük meg, a C detektorok AC komponensének csúcsértékét
  • 720. Defocus – olvasási szempontból teszteli a beállított fókuszfoltot és a fókuszálás helyességét. Az aktuátor fókusztekercsét egy viszonylag nagy amplitúdójú (16V) 745 Hz frekvenciájú jellel vezérli, ezáltal egy periodikus ingadozást hoz létre a fókuszfolt méretében. Ez a HF jel modulációját eredményezi, ahogy az ábrán látható. Ez egy un wobble-error jelet generál, amely szintén periodikus, a megfelelő frekvenciával. Az aktuátort vezérlő jel félperiódusa alatt a HF jelben két minimumot találunk. A wobble-error jel tulajdonképpen a HF integrálja egy a moduláló jel negyed periódusáig – miközben a moduláló jel pozitív maximumról nullára csökken – mínusz a HF integrálja a következő negyed periódus alatt – miközben a moduláló jel nulláról a negatív irányban a minimumig csökken. Ha a fókuszálás ideális, a HF jel pozitív és negatív integrálja egyforma nagyságú, és egymásból kivonva őket, nullát kapunk.
Wobble-focus-error jel generálása 10.ábra
  • 722. Jitter rel tr1 – a jittert számolja ki normál trackről való olvasás közben.

Jitter: a lemezen lévő mélyedések, az un. pitek 3 és 11 órajel hosszúságúak. I3 = 683 ns, I11 = 2541 ns. Ha az OPU ferdén világít a lemezre, a folt szóródik, vagy a lemezen a pitek effektíve nem egyenlő hosszúságúak, a kiolvasott HF jel nem lesz szinkronban az órajellel. A fáziskülönbséget az órajel-periódus százalékában adjuk meg. A tényleges jitter jelet számos mérés után statisztikai összegzés útján számolja a gép (RMS jel)

  • 724. Jitter defocus – mesterséges jittert hoz létre a fókuszfolt modulálásával a 720 lépéshez hasonlóan. Az aktuátort moduláló jel 30 Hz frekvenciájú és 4 V amplitúdójú. Jitterméréseket végez a gép, és a jitter jel periódusa megegyezik a moduláló jel félperiódusával. Egy fél moduláló periódus alatt a jitternek két maximuma, vagy minimuma lesz, a jelet két részre osztja a moduláló jel szerint a maximumtól minimumig integrálja jittert egy változóba, utána a moduláló nullátmenetétől a negatív maximumig integrálja a jittert egy másik változóba, és a két változót egymásból kivonja.
Jitter vizsgálat a wobble segítségével 11.ábra
  • 870. Perpendicular – ebben a lépésben az aktuátor merőlegességét ellenőrzi a gép. A Yamaha motor egy harmadik pozícióba mozgatja az OPU-t, ahol egy külső zöld lézer az objektív lencséjére világít. A visszavert foltokat egy kamerára képezi le az optikai rendszer, a képet egy monitoron nézhetjük. A monitorkép alapján, a foltok helyzetéből lehet eldönteni, hogy megfelel az OPU vagy sem. A lézert a mérés elején be kell kapcsolni a monitorral együtt.

Mérési feladatok

A méréshez 11 OPU áll rendelkezésre: 1 próba OPU, amely gyári, gyártási sorozatszámmal rendelkezik és tíz kalibrációs OPU, amelyek 1-től tízig vannak számozva.

1. A próba OPU-t mérje meg automatikus üzemmódban. Ellenőrizze, hogy a készülék jónak, vagy hibásnak minősítette-e (Zöld mezőben vagy pirosban jelennek meg a végső mérőszámok)

2. Válasszon ki egy OPU-t a kalibrációs szettből és mérje meg automatikus üzemmódban. Ellenőrizze, hogy az OPU megfelelt, vagy nem felelt meg. Ha nem felelt meg, keresse ki a lépést, amelyikben kiesett és azonosítsa azt. A tesztlépés azonosítása után próbálja meghatározni a hiba okát (pl. koszos az objektív lencséje). Ha a hibaok valamilyen külső körülményre vezethető vissza, próbálja meg megszüntetni azt, és mérje meg újra az OPU-t.

3. Mérje meg lépésenként a próba OPU-t. Jegyezze fel az összes e mérési leírásban ismertetett lépésben mért értéket, és az egyes lépésben a gép által megadott tűrési tartományt (azt az alsó és felső értéket, amelyek között az adott lépésben jónak fogadja el a végmérő az OPU-t).

4. Mérje meg a kiválasztott kalibrációs OPU-t lépésenkénti üzemmódban és jegyezze fel a megadott lépésekben mért értékeket valamint a tűrési tartományokat.

5. Az egyes teljesítményszinteken mért áramértékek alapján rajzolja meg a teszt és kalibráló OPU-ban található lézerdióda karakterisztikáját. Hasonlítsa össze őket és értékelje ki a különbségeket.

6. Válaszoljon a mérési leírásban található kérdésekre

PDF formátum



A lap eredeti címe: „https://fizipedia.bme.hu/index.php?title=CD_író-olvasó_optikai_rendszerének_tesztelése&oldid=12958”