Ремонт CD и DVD привода

Введение

Сегодня CD и DVD приводы  используются для записи и распространения  самой разнообразной информации: рекламные материалы, видеофильмы, аудиозаписи, программное обеспечение  ПК и многое другое. Повсеместное распространение  записывающих приводов, привело к тому, что практически любой офисный сотрудник современной компании может самостоятельно записать любую информацию на оптический носитель, используя свой персональный компьютер.

По разновидности CD-DVD приводы делятся на два типа: внешние  и внутренние. Внешние приводы располагаются за пределами системного блока. Внешние приводы по совместимости стоят дороже, чем внутренние, они чаще всего применяются с ноутбуками. Внутренние приводы располагаются внутри системного блока.

Еще одной особенностью CD-DVD накопителей в том, что их можно ремонтировать в домашних условиях.

Выбрать качественный CD-DVD привод не так уж просто. Для начала стоит обратить внимание на марку, поскольку  известные компании не хотят портить  свою репутацию некачественной продукцией, к тому же их высокий класс подтверждён покупателями. Конечно же это в первую очередь Asus, Pioneer, Plextor, они доказали своё высокое качество

Целью курсового проекта  является исследование особенности  ремонта CD-DVD накопителя. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить принцип работы и устройство привода;
• рассмотреть основные параметры накопителей;
• выявить распространенные неисправности и способы их устранения;
• проанализировать технические характеристики и алгоритм поиска неисправностей СD-DVD накопителей.

1. Общий раздел

1.1 Принцип работы накопителя CD-ROM

Принцип работы дисковода  напоминает принцип работы обычных  дисководов для гибких дисков. Поверхность  оптического диска (CD-ROM) перемещается относительно лазерной головки постоянной линейной скоростью, а угловая скорость меняется в зависимости от радиального положения головки. Луч лазера направляется на дорожку, фокусируясь при этом с помощью катушки. Луч проникает сквозь защитный слой пластика и попадает на отражающий слой алюминия на поверхности диска. При попадании его на выступ, он отражается на детектор и проходит через призму, отклоняющую его на светочувствительный диод. Если луч попадает в ямку он рассеивается и лишь малая часть излучения отражается обратно и доходит до светочувствительного диода. На диоде световые импульсы преобразуются в электрические, яркое излучение преобразуется в нули слабое – в единицы. Таким образом ямки воспринимаются дисководом как логические нули, а гладкая поверхность как логические единицы (см. рисунок 1).

Рассмотрим подробно принцип работы CD-ROM:

• Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало.
• Серводвигатель по командам встроенного микропроцессора, смещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт – диске.
• Отражённый от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму.
• Разделительная призма направляет отражённый луч на другую фокусирующую линзу.
• Эта линза направляет отражённый луч на фотодатчик, который преобразует световую энергию в электрические импульсы.
• Сигналы с фотодатчика декодируются встроенным микропроцессором и передаются в компьютер в виде данных.

Рисунок 1 – Принцип  работы CD-ROM

Штрихи, нанесённые на поверхность  диска, имеют разную длину. Интенсивность  отражённого луча изменяется, соответственно изменяя электрический сигнал, поступающий  на фотодатчик. Биты данных считываются  как переходы между высокими и  низкими уровнями сигналов, которые физически записываются как начало и конец каждого штриха.

Поскольку для программных  файлов и файлов с данными важен  каждый бит, в накопителях CD-ROM используются весьма сложные алгоритмы обнаружения  и коррекции ошибок.

Благодаря таким алгоритмам вероятность неправильного считывания данных составляет менее 0.125. Другими словами, безошибочно считывается два квадриллиона дисков, что соответствует стопке компакт – дисков высотой около двух миллиардов километров. Для реализации этих методов коррекции ошибок к каждым 2048 полезным байтам добавляется 288 контрольных. Это позволяет восстанавливать даже сильно повреждённые последовательности данных (длиной до 1000 ошибочных битов). Использование столь сложных методов обнаружения и коррекции ошибок связано, во-первых, с тем, что компакт – диски весьма подвержены внешним воздействиям, а, во-вторых, потому, что подобные носители изначально разрабатывались лишь для записи звуковых сигналов, требования к точности которых не столь высоки.

1.2 Устройство привода CD-ROM

Типовой привод состоит  из платы электроники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей  головки и системы загрузки диска (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Устройство накопителей на CD-ROM

1.2.1 Рассмотрим устройство подробно

На плате электроники размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контpоллеpом компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала. Большинство приводов использует одну плату электроники, однако в некоторых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогательные небольшие платы. Шпиндельный двигатель служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной линейной скоростью. Сохранение постоянной линейной скорости требует изменения угловой скорости диска в зависимости от положения оптической головки. При поиске фрагментов диск может вращаться с большей скоростью, нежели при считывании, поэтому от шпиндельного двигателя требуется хорошая динамическая хаpактеpистика; двигатель используется как для разгона, так и для торможения диска.

На оси шпиндельного двигателя закреплена подставка, к которой после загрузки прижимается диск. Поверхность подставки обычно покрыта резиной или мягким пластиком для устранения проскальзывания диска. Прижим диска к подставке осуществляется при помощи шайбы, расположенной с другой стороны диска; подставка и шайба содержат постоянные магниты, сила притяжения которых прижимает шайбу через диск к подставке. Система оптической головки состоит из самой головки и системы ее перемещения. В головке размещены лазерный излучатель, на основе инфpакpасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и пpедваpительный усилитель. Система фокусировки представляет собой подвижную линзу, приводимую в движение электромагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой гpомкоговоpителя. Изменение напряженности магнитного поля вызывают перемещение линзы и пеpефокусиpовку лазерного луча. Благодаря малой инерционности такая система эффективно отслеживает вертикальные биения диска даже при значительных скоростях вращения. Система перемещения головки имеет собственный приводной двигатель, приводящий в движение каретку с оптической головкой при помощи зубчатой либо червячной передачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным напряжением: при червячной передаче – подпружиненные шарики, пpи зубчатой – подпружиненные в разные стороны пары шестерней. Система загрузки диска выполняется в двух вариантах: с использованием специального футляра для диска (caddy), вставляемого в приемное отверстие привода, и с использованием выдвижного лотка (tray), на который кладется сам диск. В обоих случаях система содержит двигатель, приводящий в движение лоток или футляр, а также механизм перемещения рамы, на которой закреплена вся механическая система вместе со шпиндельным двигателем и приводом оптической головки, в рабочее положение, когда диск ложится на подставку шпиндельного двигателя.

При использовании обычного лотка привод невозможно установить в иное положение, кроме горизонтального. В приводах, допускающих монтаж в вертикальном положении, конструкция лотка пpедусматpивает фиксаторы, удерживающие диск при выдвинутом лотке. Hа передней панели привода обычно расположены кнопка Eject для загрузки / выгрузки диска, индикатор обращения к приводу и гнездо для подключения наушников с электронным или механическим pегулятоpом громкости. В ряде моделей добавлена кнопка Play/Next для запуска пpоигpывания звуковых дисков и перехода между звуковыми дорожками; кнопка Eject при этом обычно используется для остановки пpоигpывания без выбрасывания диска. Hа некоторых моделях с механическим pегулятоpом громкости, выполненным в виде ручки, пpоигpывание и переход осуществляются при нажатии на торец pегулятоpа.

Как уже говорилось, практически 100% современных оптических приводов выпускаются без излишеств. На лицевой панели имеется лишь одна кнопка открытия / закрытия лотка (Eject) и светодиодный индикатор, иногда этот индикатор двуцветный.

Большинство приводов также  имеет на передней панели небольшое  отверстие, предназначенное для аварийного извлечения диска в тех случаях, когда обычным способом это сделать невозможно – напpимеp, при выходе из строя привода лотка или всего CD-ROM, при пропадании питания и т.п. В отверстие нужно вставить шпильку или pаспpямленную скрепку и аккуратно нажать – при этом снимается блокировка лотка или дискового футляра, и его можно выдвинуть вpучную.

1.2.2 Устройство компакт-диска

Стандартный диск состоит  из трех слоев: подложка из поликарбоната, на которой отштампован рельеф диска, напыленное на нее отражающее покрытие из алюминия, золота, сеpебpа или другого сплава, и более тонкий защитный слой поликарбоната или лака, на котоpый наносятся надписи и pисунки. Hекотоpые диски «подпольных» производителей имеют очень тонкий защитный слой, либо не имеют его вовсе, отчего отражающее покрытие довольно легко повpедить. Инфоpмационный pельеф диска состоит из спиральной дорожки, идущей от центра к пеpифеpии, вдоль которой расположены углубления (питы). Информация кодируется чередованием питов и промежутков между ними. Верхняя (этикеточная) сторона диска, конечно же если это не двусторонний DVD диск, кроме вышеназванного, бывает еще с нанесенными специальными покрытиями: белая матовая под печать этикеток на струйном принтере, имеющем эту функцию – это так называемые Printable диски. Кроме того есть диски для технологии Light Scribe. Причем в последнем случае имеется разница между CD и DVD болванками (DVD диски имеют больше слоев).

Считывание информации с диска  происходит за счёт регистрации изменений  интенсивности отражённого от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Приёмник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был ли он рассеян или поглощен. Рассеивание или поглощение луча происходит в местах, где в процессе записи были нанесены углубления (штрихи). Сильное отражение луча происходит там, где этих углублений нет. Фотодатчик, размещённый в накопителе CD-ROM, воспринимает рассеянный луч, отражённый от поверхности диска. Затем эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или звук. Глубина каждого штриха на диске равна 0.12 мкм, ширина – 0.6 мкм. Они расположены вдоль спиральной дорожки, расстояние между соседними витками которой составляет 1.6 мкм, что соответствует плотности 16000 витков на дюйм или 625 витков на миллиметр. Длина штрихов вдоль дорожки записи может колебаться от 0.9 до 3.3 мкм. Дорожка начинается на некотором расстоянии от центрального отверстия и заканчивается примерно в 5 мм от внешнего края.

Если на компакт – диске необходимо отыскать место записи определённых данных, то его координаты предварительно считываются из оглавления диска, после  чего считывающее устройство перемещается к нужному витку спирали и  ждёт появления определённой последовательности битов. В каждом блоке диска, записанного в формате CD-DA (аудио компакт-диск), содержится 2352 байт. На диске CD-ROM 304 из них используется для синхронизации, идентификации и коррекции кодов ошибок, а оставшиеся 2048 байт – для хранения полезной информации. Поскольку за секунду считывается 75 блоков, скорость считывания данных с дисков CD-ROM составляет 153 600 байт/с (односкоростной CD-ROM), что равно 150 Кбайт/с. Поскольку на компакт – диске может содержаться максимальный объём данных, который считывается 74 мин, а за секунду считывается 75 блоков по 2048 байт, нетрудно подсчитать, что максимальная ёмкость диска CD-ROM составит 681 984 000 байт (около 650 Мбайт).

1.3 Параметры накопителей CD-ROM

1.3.1 Конструктивные особенности приводов CD-ROM

Как известно, большинство накопителей  бывают внешними и встраиваемыми (внутренними). Приводы компакт-дисков в этом смысле не являются исключением. Большинство  предлагаемых в настоящее время  накопителей CD-ROM являются встраиваемыми. Внешний накопитель стоит заметно дороже. Это легко объяснимо, так как в этом случае накопитель имеет собственный корпус и источник питания. Форм-фактор современного встраиваемого привода CD-ROM определяется двумя параметрами: половинной высотой (Half-High, HH) и горизонтальным размером 5.25 дюйма. На передней панели каждого накопителя имеется доступ к механизму загрузки компакт-диска. Одним из самых распространенных является механизм загрузки CD-ROM с помощью tray-механизма. Tray-механизм действительно похож на поднос, который выдвигается из накопителя обычно после нажатия кнопки Eject. На него устанавливается компакт-диск, после чего «поднос» в накопитель задвигается посредством кнопки расположенной на передней панели привода. На передней панели привода, кроме того, расположены: индикатор работы устройства (busy), также предусмотрено отверстие, с помощью которого можно извлечь компакт-диск даже в аварийной ситуации, например, если не срабатывает кнопка Eject или подача электропитания приостановлена.

1.3.2 Время доступа (access time)

Время доступа к данным для накопителей CD-ROM определяется точно также, как  и для жёстких дисков. Оно равняется  задержке между получением команды  и моментом считывания первого бита данных. Время доступа измеряется в миллисекундах и его стандартное паспортное значение для накопителей 4х скоростных приблизительно равно 200 мс. При этом имеется в виду среднее время доступа, поскольку реальное время доступа зависит от расположения данных на диске. Очевидно, что при работе на внутренних дорожках диска время доступа будет меньше, чем при считывании информации с внешних дорожек. Поэтому в паспортах на накопители приводится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении нескольких случайных считываний данных с диска. Очевидно, что чем меньше время доступа, тем лучше, особенно в тех случаях, когда данные нужно находить и считывать быстро. Время доступа к данным на CD-ROM постоянно сокращается. Заметим, что этот параметр для накопителей CD-ROM намного хуже, чем для жёстких дисков (85–500 мс для CD-ROM и 10 мс для жёстких дисков). Столь существенная разница объясняется принципиальными различиями в конструкциях: в жёстких дисках используется несколько головок и диапазон их механического перемещения меньше. Накопители CD-ROM используют один лазерный луч, и он перемещается вдоль всего диска. К тому же данные на компакт-диске записаны вдоль спирали и после перемещения считывающей головки для чтения данной дорожки необходимо ещё ожидать, когда лазерный луч падает на участок с необходимыми данными. При чтении внешних дорожек время доступа больше, нежели при чтении внутренних дорожек. Обычно, когда увеличивается скорость передачи данных, соответственно уменьшается и время доступа.