Діагностика системи авто фокусування та відстеження променю
3 Можливі несправності. Методи тестування фотодіодної матриці
4 Виконавчі механізми систем фокусування і відстеження доріжки
5 Тестування виконуючих механізмів систем фокусування і відстеження
На рис. 1 наведена функціональна схема блоку автофокусування, а на рис. 2 пояснюється принцип роботи системи фокусування.
Рисунок 1 – Функціональна схема блоку автофокусування лазерного променя
Лазерний промінь, відбитий від поверхні диска, проходить послідовно через фокусну, здвоєну і циліндричну лінзи. Циліндрична лінза у випадку неправильного фокусування променя надає його точці витягнуту форму. Після проходження циліндричної лінзи промінь фокусується на фотоприймачі (оптичний детектор, фототранзистор), що розділений на 4 зони.
Припустимо, що диск відхиляється вниз (негативний напрямок). Тоді точка променя, що проходить через циліндричну лінзу і падає на фотоприймач, стає витягнутою і великою частиною світла знаходиться в зонах В и D. У цьому випадку неінвертувальний вхід схеми IC601 переходить у високий стан, а на виході цієї схеми з'являється позитивний сигнал, що забезпечує корегування положення об'єктива для перефокусування променя і вирівнювання всіх зонних сигналів фотоприймача.
1 – поверхня диска; 2 – лінза фокусування; 3 – здвоєна лінза; 4 –циліндрична лінза; 5 – оптичний датчик; 6 – мертва зона; 7 – несфокусований промінь; 8 – сфокусований промінь; 9 – відхилення диска.
Рисунок 2 – Принцип дії системи автофокусування
При відхиленні диску доверху (позитивний напрямок) зони А и С фотоприймача генерують більш високий сигнал, ніж зони В і D. При цьому збільшується напруга на вході схеми, що інвертує (IC601), а на виході схеми виникає негативний сигнал автофокусування, що забезпечує перефокусування об'єктива і вирівнювання сигналів усіх зон фотоприймача.
Усі фотоприймачі або детектори автофокусування використовуються також і для відновлення головного аудіосигнала (EFM). Чотири зони фотоприймача представлені чотирма окремими фототранзисторами (датчиками) FC1-FC4, вмикання яких здійснюється при попадані світла на їхні бази. Датчики FC2 і FC4 розташовані під кутом 180° один від одного, а їхній вихідний сигнал надходить на вивід 2 схеми IC601. Вихідний сигнал датчиків FC1 і FC3 передається на вивід 1 схеми IC601.
При точному фокусуванні променя вихідні сигнали фототранзисторів рівні і тому вихідний сигнал неузгодженості автофокусування FER на виводі 6 схеми IC601 дорівнює нулю. Проте незалежно від стану фокусування лазерного променя на виводі 28 цієї схеми завжди існує вихідний сигнал EFM.
При неправильному фокусуванні променя вихідні сигнали фототранзисторов відрізняються один від одного, тому на виводі 6 схеми IC601 з'являється сигнал неузгодженості фокусування FER, що через схеми IC101 і IC102 передаються на привід механізму фокусування. Останній переміщає фокусну лінзу вниз або вверх, забезпечуючи точне фокусування променя. Резистор R 116 забезпечує корекцію фокусування променя.
При початковому програванні диска схема IC601 виробляє сигнали переміщення фокусної лінзи FUD, що через схеми ІС 101 і ІС 102 надходять на механізм приводу фокусування. Корегувальні FUD-сигнали забезпечують багаторазове (2 або 3 рази) переміщення фокусної лінзи, необхідне для точного фокусування променя на доріжку диска. При установленні фокуса схема IC601 генерує сигнал нормального фокусування (FOK), що через транзистор Q101 передаються на схеми ІС301 і IC101. Варто відмітити, що FOК-сигнал генерується тільки при надходженні сигналу вмикання лазера (вивід 9) і наявності ЕFM-сигналів на виводі 28 схеми IC601.
Якщо після двох або трьох спроб сигнал FOK не спостерігається, то схема IC601 виключає систему, призупиняючи програвання диска (обертальний столик зупиняється, а звукознімач переміщається до внутрішньої межі диску). При відсутності диску в робочому стані не буде і сигналу EFM і сигналу FOK, що є в даному випадку сигналом виявлення диска.
Світлові плями, що надходять з датчиків TRA і TRC, використовуються для генерації сигналу неузгодженості при відстеженні TER, що аналогічний сигналам неузгодженості фокусування FER.
Промені TRA і TRC зсунути під невеликим кутом у протилежних напрямках щодо центрального променя, що відбивається спочатку від доріжки диска на дзеркало призми, а потім попадають на фотодатчики відстеження променя (рис. 3).
Рисунок 3 – Принцип відстеження променя
Сигнали з виходу датчиків відстеження надходять на диференціальний підсилювач, що при відповідних умовах виробляє сигнал корекції. Наприклад, якщо центральна пляма зміщена уліво від необхідної доріжки диска (рис.3), то пляма TRC цілком виходить із зони канавок диска, зменшуючи, таким чином, кількість відбитого світла. Одночасно з цим пляма TRA накриває обидві канавки, що приводить до збільшення відбитого світла.
Датчик TRA сприймає падаючий на нього відбитий промінь TRA та генерує на своєму виході сигнал більш високого рівня. При цьому вхід диференціального підсилювача, що інвертує, переходить у високий стан, а на його виході формується позитивна напруга. Ця напруга впливає на механізм приводу відстеження, викликає його переміщення праворуч.
Припустимо, що центральна світлова пляма зміщається праворуч від канавок диску. У цьому випадку вихід датчика TRA переходить у низький стан, а вихід датчика ТRC - у високе, оскільки пляма TRC, перекриваючи канавки, збільшує кількість відбитого світла, що падає на фотодатчик TRC.
Сигнал з виходу датчика TRC надходить на вхід, що не інвертує, диференціального підсилювача. На його виході утворюється негативна напруга, що впливає на привід відстеження, викликає його переміщення ліворуч на доріжку диска.
Рисунок 4 – Функціональна схема блоку відстеження лазерного променя
Як видно з рис. 4, сигнали з датчиків TRA і TRC надходять на виводи 2 і 6 схеми ІC603. При нормальному відстеженні променями сигнали на виході (виводи 1 і 7) підсилювачів цієї схеми рівні.
Сигнал TRA через резистор R603 надходить на вивід 4 схеми ІС601. Точне настроювання резистора R603 при нормальному відстеженні променями забезпечує рівність нулю вихідного сигналу (вивід 5 схеми ІC601).
Сигнал TRA з виводу 7 схеми ІC603 через лінію затримки СР603, CР604 подається на вивід 3 схеми ІC601. Елементи лінії затримки СР603 і СР604 забезпечують затримку TRC сигналу на час, необхідний для одночасного надходження цього сигналу і сигналу TRA на схему ІC601. Необхідність часової затримки пов'язана з тим, що схеми відстеження вимагають того, щоб промені TRA і TRC аналізували ту саму точку на диску, якщо навіть ці промені розділені оптичною системою.
Сигнал неузгодженості TER з виводу 5 схеми ІC601 через схеми ІC101 і ІC102 подається на котушку приводу відстеження, що забезпечує переміщення променів праворуч або ліворуч для відновлення нормального відстеження. Обробка TER-сигналів забезпечується за рахунок передачі всіх необхідних сигналів (FOK, TSW і інших) на схему ІC101. Потенціометр R103 (корекція сигналу) також впливає на роботу схем відстеження.
3 Можливі несправності. Методи тестування фотодіодної матриці
На рис. 5 показаний фотодетектор (фотодіодна матриця) типу СХА1753М, встановлений в оптичному блоці KSS213. Відмінністю його від фотодетекторів більш ранніх розробок є наявність шести вбудованих підсилювачів, що перетворюють фотоструми фотодіодів А, В, С, D, E, F у напруги. На вивід 9 подають напругу живлення підсилювачів Vcc, на вивід 8 - напруга зсуву, рівна половині напруги живлення. Вихідний (підсилений) сигнал знімають з виводів 1, 2, 4, 5, 6, 10. Від основних фотодіодів А, В, С, D шляхом підрахунку виділяють електричний сигнал, високочастотна (RF) складова яка несе в собі кодовану інформацію.
Рисунок 5 – Конструкція фотодіодної матриці типу СХА1753М
На практиці зустрічаються обриви, замикання, втрата чутливості фотодіодів, замикання фотодіодів один з одним. Перевірити по окремості кожен фотодіод (не у всіх оптичних блоках) можна цифровим мультіметром у режимі перевірки p-n переходу. Прилад показує 0,7-0,8В. Показання мультіметра при перевірці фотодіодів E-F можуть трохи відрізнятися від показань при перевірки фотодіодів A-D.
Замикання фотодіодів між собою можна перевірити омметром. Чутливість фотодіодів можна порівняти за допомогою додаткової лампи: освітивши лінзу об'єктива, підключають вольтметр по черзі до кожного фотодіода. Показання приладу для фотодіодів A-D і окремо для фотодіодів E-F повинні бути приблизно однакові.
Фотодіодна матриця, як і лазерний діод, досить надійна. Згадані несправності, зв'язані з виходом з ладу фотодетектора, у практиці ремонту спостерігається досить рідко. При виході з ладу фотодетектора необхідно замінити весь оптичний блок
4 Виконавчі механізми систем фокусування і відстеження доріжки
Лінза фокусуючого об'єктива служить для фокусування плями, що зчитує, на поверхні CD. Когерентний характер лазерного випромінювання дає можливість виготовляти лінзи з дешевої пластмаси. На поверхню лінзи нанесене спеціальне покриття блакитного відтінку, що дозволяє знизити паразитні відбиття між лінзою і компакт-диском.
Рисунок 6 – Конструкція приводу фокусування та відстеження променя
Лінза переміщається за допомогою приводів, якими керують сервосистеми фокусування і відстеження доріжки запису. Типовий варіант конструкції приводів систем фокусування і відстеження доріжки запису показаний на рис. 6. Приводи (виконавчі механізми) представляють собою дві котушки. Котушка фокусування складається з двох секцій, з'єднаних послідовно. Кожна секція приклеєна до рухливої платформи, на якій установлена лінза об'єктиву фокусування. До зовнішньої сторони кожної секції фокусної котушки приклеєні по одній або по дві секції котушки відстеження доріжки запису. Уся конструкція являє собою нерозбірний закінчений вузол, що поміщений між двома нерухомими постійними магнітами. З виходів мікросхеми-драйвера на котушки подаються підсилені по потужності сигнали керування сервосистем фокусування і відстеження. Електромагнітні поля обох котушок, змінюючись за законами відповідних їм керуючих сигналів, взаємодіють з магнітними полями постійних магнітів, переміщаючи платформу разом із установленою на ній лінзою фокусуючого об'єктива. Принцип дії можна порівняти з роботою електродинамічного гучномовця, у якому за законом зміни електромагнітного поля котушки переміщається дифузор.
Вузол зв'язаний з корпусом оптичного блоку системою гнучкої підвіски і закритий зверху запобіжною кришкою, що кріпиться за допомогою затискачів.
Технічне рішення описаної конструкції, реалізоване фірмою "Sony" для оптичних блоків серії KSS наведене на рис.7. У цій конструкції фокусна котушка двохсекційна, тракін-котушка складається з чотирьох секцій, з'єднаних послідовно. Весь вузол лінзи і котушки з'єднаний з корпусом оптичного блоку системою підвіски шарнірного типу, виконаної з пластмаси. Виводи котушок шлейфом з'єднані з роз’ємом оптичного блоку. Тому що переважна більшість несправностей оптичних блоків викликано дефектами в даному вузлі, розглянемо причини відмов програвачів, що зустрічаються в практиці ремонту.
Рисунок 7 – Конструкція оптичних блоків серії KSS фірми Sony
5 Тестування виконуючих механізмів систем фокусування і відстеження
Для перевірки працездатності виконавчих механізмів необхідно подати від джерела живлення напругу +5 В на фокусну котушку через обмежувальний резистор опором 22 Ом і підключений до нього послідовно змінний резистор опором 100 Ом, виведений у положення максимального опору. При плавному зменшенні опору змінного резистора лінза об'єктива плавно повинна переміщатися вниз або вгору. Якщо змінити полярність джерела живлення і зробити ту ж процедуру, то лінза плавно, без ривків, повинна переміститися в зворотному напрямку. При проведенні подібного тестування тракин-котушки лінза повинна переміщатися в горизонтальній площині. Переривчасте переміщення лінзи означає забруднення вузла через попадання в нього сторонніх предметів або зникнення контакту. Для чищення можна використовувати шматочок вати, зволожений спиртом.
Зникнення контакту або обрив якої-небудь з котушок відбувається у місцях пайок. При зовнішньому огляді, навіть при багаторазовому збільшенні, пайка виглядає бездоганно, однак повторна пайка дає позитивний результат. Точки пайки виводів секцій котушок показані на рис.7. Цей дефект можна зустріти в оптичних блоках різних виробників.
Крім обривів котушок, можливе міжвиткові замикання, що може виявлятися у виді збоїв при зчитуванні інформації і приводить до перегріву мікросхем драйверів. Тому що робоча температура драйверів досить висока, тому визначити наявність короткозамкнутих витків досить складно. Фокусна котушка не повинна мати опір менше 6 Ом, а тракін-котушка - менше 2 Ом. Найбільше часто зустрічається несправність блоків серії KSS – вихід з ладу системи підвіски лінзи. Справна система підвіски утримує лінзу об'єктива фокусування в середньому "нейтральному" положенні. Якщо короткочасно натиснути на край лінзи, то вона піде вниз, потім система підвіски поверне її в середнє положення. При несправності на першому етапі поступово збільшується часовий інтервал з моменту старту CD до появи на індикаторі інформації про зміст диска, через якийсь час компакт-диск робить кілька спроб почати обертання, потім зупиняється. На індикаторі з'являється повідомлення, що компакт-диск відсутній. У цьому випадку несправність, як правило, виникла через забруднення лінзи, дзеркальної призми або виходу з ладу системи підвіски лінзи.
Після приблизно 1,5-2 років експлуатації система підвіски не в змозі удержати вузол лінзи і котушки, внаслідок чого він опустився вниз і лежить на планці кріплення (пластмасові шарніри відробили свій ресурс). Опускання лінзи на відстань близько 3 мм від свого початкового положення привело до того, що у фазі "Пошук фокуса" (Focus Search) лазерний промінь не може сфокусуватися на поверхні компакт-диску. З погляду надійності конструкції оптимальним матеріалом для системи підвіски є не пластмаса, а гума. Гумову систему підвіски використовувала у своїх конструкціях фірма "Mіtsubіshі". Ці оптичні блоки давно зняті з виробництва, але програвачі, що ними комплектувалися, працюють донині.
Систему підвіски, що вийшла з ладу, легко відновити. Для цього необхідний клей і сталевий дріт діаметром 0,18 мм. Необхідно розкрити запобіжну кришечку, із дроту вигнути П-подібну скобу. Одне плече скоби заводять під верхню частину підвіски, друге приклеюють. П-подібна скоба виконує функції підвіски, що вийшла з ладу, необхідно тільки лінзу не піднімати занадто високо. Такої модернізації піддалися десятки оптичних блоків серії KSS. Позитивний результат був у 95% випадків. 5% невдач варто віднести до фотодетектора, що вийшов з ладу. Перед модернізацією варто перевірити цілісність котушок і переконатися, що струм лазерного діода відповідає зазначеному на етикетці.