Обзорно-постановочная часть. 
Обеспечение и поддержание работоспособности дисковода CD-ROM с помощью комплекса операций технического обслуживания, ремонта и контроля

При написании курсового проекта была использована следующая система:

Таблица 1.

Описание работы CD — ROM.

Принцип работы дисковода 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 (рис. 1).

Рассмотрим подробно принцип работы CD-ROM.

Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало.

2) 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.

Рис. 1. Принцип работы CD-ROM.

Устройство и технология производства CD-ROM.

Устройство CD-ROM.

Все CD-ROM имеют один и тот же физический формат изготовления и емкость 650 Мбайт. Диск диаметром 120 мм, толщиной 1,2 мм и центральным отверстием диаметром 15 мм. Центральная область вокруг отверстия шириной 6 мм называется зоной крепления (clamрing area). За ней непосредственно следует заголовочная область (lead in area), содержащая оглавление диска (table of content). Далее расположена область шириной 33 мм, предназначенная для хранения данных и физически представляющая собой единый трек. Завершающей является терминальная область (lead out) шириной 1 мм. Внешний обод диска шириной 3 мм.

Область хранения данных логически может содержать от 1 до 99 треков, однако разнородная информация не может быть смешана на одном треке. Цифровая информация хранится на CD-ROM в виде чередующихся по ходу спирали ямок, нанесенных на поверхность полиуглеродного пластика. Ямка воспринимается лучом лазера как логический ноль, а гладкая поверхность как логическая единица.

CD-ROM изготавливается методом штамповки. Со стеклянной матрицы изготавливают пластиковую основу, после этого поверх пластика для отражения лазерного луча наносится слой алюминия, который в свою очередь покрывается защитным слоем лака. В CD-R для увеличения коэффициента отражения лазерного луча на пластик наносят слой золота, который покрывают красителем, затем на краситель наносят защитный слой лака.

В отличие от CD-R запись информации на CD-ROM производится в момент его изготовления, т. е. штамповки. На CD-R информация записывается при помощи CD декодера. Луч лазера выжигает на «тарелке» отверстие колоколообразной формы, что дает преимущество перед обычным CD-ROM, так как в такой ямке луч лазера рассеивается сильнее и меньшая часть излучения попадает в приемник. Однако после записи информации на CD-R, он фактически становится обычным компакт диском.

Подключение дисководов CD-ROM.

Цифровые интерфейсы.

В настоящее время наиболее распространенными являются SCSI и IDE интерфейсы. Помимо этих интерфейсов существует масса других стандартов конкретных производителей, таких как Sony, Рanasonic, Mitsumi, Matsushita, однако их роль весьма мала. В свою очередь оба интерфейса SCSI и IDE имеют усовершенствованные версии. Для SCSI это SCSI-2 и Fast SCSI-2, для IDE — интерфейс EIDE. Последний поддерживает два параллельных канала и по характеристикам занимает промежуточное место между SCSI и IDE. Интерфейс SCSI по сравнению с IDE в принципе является более быстрым по потенциальной скорости обмена данными с диском, однако реально это не дает преимущества, поскольку даже дисководы CD-ROM с четырехкратной скоростью не могут передавать данные быстрее 700 Кбайт/с. Все же, если учесть, что общая концепция вычислений постепенно сдвигается в сторону мультизадачной среды, когда одновременно требуется доступ как к жесткому диску, так и к устройству типа CD-ROM, использование интерфейса SCSI в будущем может оказаться более предпочтительным.

Подключение дисководов CD-ROM.

На сегодняшний день существует несколько способов подключения дисководов CD-ROM. Первый способ основан на том, что один канал интерфейса IDE может поддерживать два встроенных устройства. Накопитель CD-ROM подключают к плате ввода-вывода через интерфейс IDE вместе с жестким диском по принципу master/slave. Однако в этом случае снижается скорость обмена данными с жестким диском. Одним из способов решения этой проблемы является подключение устройств CD-ROM к различным каналам одного интерфейса EIDE или к двум различным котроллерам IDE. Если CD-ROM имеет SCSI интерфейс, то его соответственно подключают к SCSI контроллеру. Другим подходом является применение 32- битных драйверов дисководов CD-ROM вместо используемых в настоящее время 16- битных. Существует также возможность подключения дисководов CD-ROM через контроллер звуковой карты. Также не следует забывать, что современные материнские платы могут содержать встроенные контроллеры SCSI и IDE, что вообще исключает необходимость в дополнительной плате ввода-вывода для подключения дисководов CD-ROM.

Устройство привода CD-ROM.

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

Рис. 2. Устройство накопителей на CD-ROM

На плате электроники размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером 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 характеристика; 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 инфракрасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель. Система фокусировки представляет собой подвижную линзу, приводимую в движение электромагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой громкоговорителя. Изменение напряженности магнитного поля вызывают перемещение линзы и перефокусировку 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, при 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 предусматривает фиксаторы, удерживающие диск при выдвинутом лотке. На передней панели привода обычно расположены кнопка Eject для загрузки / выгрузки диска, индикатор обращения к приводу и гнездо для подключения наушников с электронным или механическим регулятором громкости. В ряде моделей добавлена кнопка Рlay/Next для запуска проигрывания звуковых дисков и перехода между звуковыми дорожками; кнопка Eject при этом обычно используется для остановки проигрывания без выбрасывания диска. На некоторых моделях с механическим регулятором громкости, выполненным в виде ручки, проигрывание и переход осуществляются при нажатии на торец регулятора.

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 — например, при выходе из строя привода лотка или всего CD-ROM, при пропадании питания и т. п. В отверстие нужно вставить шпильку или распрямленную скрепку и аккуратно нажать — при этом снимается блокировка лотка или дискового футляра, и его можно выдвинуть вручную.

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, серебра или другого сплава, и более тонкий защитный слой поликарбоната или лака, на который наносятся надписи и рисунки. Hекоторые диски «подпольных» производителей имеют очень тонкий защитный слой, либо не имеют его вовсе, отчего отражающее покрытие довольно легко повредить. Информационный рельеф диска состоит из спиральной дорожки, идущей от центра к периферии, 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 Рrintable 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 16 000 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).

Технические характеристики Скорость передачи данных: 7,500 КБ/с. (50x).

Время доступа: 100 мс.

Тип дисковода: внутренний.

Интерфейс: E-IDE (ATAРI).

Размер буфера: 128 КБ.

Размещение:

Горизонтальное.

Вертикальное.

Время наработки на отказ: 60 000 часов.

Поддерживаемые стандарты:

CD-R.

CD-RW.

CD-DA.

CD-ROM/XA.

Video CD.

CD-I.

Рhoto CD.

CD-EXTRA.

Способ загрузки носителя: моторизированный лоток.

Соотношение сигнал/шум: 75 дБ.

Переходное затухание сигнала: 70 дБ.

Размер: 149×42,5×200 мм.

Вес: 800 гр.

Проектная часть Типичные неисправности привода CD-ROM.

Нет чтения с дисков, загрузка диска есть Вначале проверяют корректность установки CD-ROM в системе (правильно ли выбран и установлен драйвер, или программа, обеспечивающая «стыковку» операционной системы с устройством). Затем контролируют правильность установки перемычек MASTER-SLAVE на самом устройстве. CD-ROM не должен конфликтовать с винчестером, подключенным к тому же шлейфу интерфейса IDE. Что касается CD-ROM с интерфейсом SCSI, то проверяют правильность установки адреса устройства (этот адрес не должен иметь другие SCSI-устройства).

Затем вскрывают корпус устройства CD-ROM и проверяют, раскручивается ли диск после его установки. Эту операцию можно проводить, подключив к CD-ROM только соединитель питания, информационный шлейф можно не подключать. Если диск не вращается после его установки, проверяют, светится ли лазер при установке каретки CD-ROM в рабочее положение, но уже без диска. Иногда свечения лазера не видно. Тогда нужно еще раз проконтролировать свечение, но уже в затемненном помещении, и наблюдение за линзой лазера следует производить с разных ракурсов.

Дело в том, что в современных устройствах CD-ROM контроль наличия диска осуществляется самим лазером. Если фотодатчик, установленный в лазерной каретке, получает отраженный сигнал от диска, логическая схема CD-ROM воспринимает это как «диск установлен» и уже только после этого формирует команду включения маршевого двигателя вращения диска.

Если видно свечение лазера, а запуска приводного двигателя с диском нет, увеличивают интенсивность свечения лазера. Для этого вначале находят установленный на каретке с лазером переменный резистор. Обычно он очень малых размеров (5…7×2…5 мм). Поворачивают движок этого переменного резистора по часовой стрелке на 20…30°. Проверяют факт вращения приводного двигателя при установке диска. Если диск не стал вращаться, поворачивают движок переменного резистора еще на 20…30° и так продолжают до тех пор, пока двигатель не запустится (двигатель должен запуститься и какое-то время, примерно 10…20 с, вращаться с постоянной скоростью).

Необходимость вращения переменного резистора, регулирующего интенсивность свечения лазера, вызвано тем, что со временем мощность светового потока лазера уменьшается (старение элементов, помутнение линзы и т. д.), поэтому это нужно скомпенсировать.

Частые сбои устройства CD-ROM при чтении дисков Возможными причинами этой неисправности могут быть: уменьшение интенсивности свечения лазера, помутнение или загрязнение линзы лазера, загрязнение посадочного места привода диска, слабый прижим диска к посадочному месту. Уменьшение интенсивности свечения лазера компенсируется так, как описано в п. 1. Загрязнение линзы лазера убирается мягкой (например, беличьей) кисточкой. Эта операция проводится крайне осторожно, так как можно повредить подвеску самого лазера.

Загрязнение посадочного места привода диска очищается любым тканым материалом, смоченным в спирте. Проконтролировать прижим диска к посадочному месту можно, если вначале осуществить чтение обычного аудиодиска. Если ошибок и сбоев в этом случае нет, для устойчивого чтения компьютерных дисков принимают меры для увеличения прижима диска сверху (подгибают пружины или увеличивают груз).

Нет чтения, диск не раскручивается Причиной этой неисправности, в отличие от приведенных выше, может быть заклинивание диска на транспортной каретке.

Часто в этом случае посадочное место диска самопроизвольно опускается по валу двигателя и диск касается элементов транспортной каретки. Чтобы устранить этот дефект, передвигают посадочное место по валу вверх и опытным путем подбирают высоту посадочного места так, чтобы диск вращался без касания конструктивных элементов, а также чтобы CD-ROM обеспечивал устойчивое чтение всех дисков. Затем аккуратно (кернением) фиксируют положение посадочного места диска на валу двигателя.

Разработка алгоритма поиска неисправностей.

Безопасные условия труда.

Включение компьютера Для включения компьютера необходимо сделать следующее:

• 1. включить стабилизатор напряжения, если компьютер подключен через стабилизатор напряжения;
• 2. включить принтер (если он нужен);
• 3. включить монитор компьютера;
• 4. включить компьютер.

Выключение компьютера.

• 1. для выключения компьютера необходимо сделать следующее:
• 2. закончить работающие программы;
• 3. ввести команду РАКК (и нажать клавишу ENTER) для установки головок чтения-записи на жестком диске в положение, при котором можно безопасно выключать электропитание, если используется компьютер, выпущенный ранее 80 года.
• 4. выключить компьютер (переключателем на корпусе компьютера);
• 5. выключить принтер (если он включен);
• 6. выключить монитор компьютера;

Требование безопасности во время работы После включения компьютера оператор ПЭВМ должен проследить за результатами выполнения автоматических тестовых программ, которые проверяют исправность отдельных блоков компьютера сразу после его включения. Обязательно ежедневно делать прогон антивирусных программ.

Во время работы экран монитора должен находиться на расстоянии не ближе 0.5 метра от глаз пользователя. Запрещается компенсировать недостаток контрастности и яркости экрана, освещение уменьшением расстояния между уровнем глаз и поверхностью экрана.

1. для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья на протяжении рабочей смены должны устанавливаться регламентированные перерывы:

при 8-часовой смене через 2 часа от начала смены и через 1.5−2 часа после обеденного перерыва, продолжительностью 15 минут каждый или 10 минут через каждый час работы;

Продолжительность непрерывной работы с ПЭВМ без регламентированного перерыва не должна превышать 2 часов.

При возникновении аварийной ситуации или ситуации, которая может привести к аварии, признаками которой являются: появление запаха горелой изоляции, случайных самопроизвольных действий со стороны программного обеспечения и других отклонений, оператор должен принять меры по отключению компьютера.

В случае необходимости оператор должен уметь оказать доврачебную медицинскую помощь.

По охране труда при электропаянии:

• 1.1. К работам по электропаянию допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр и инструктаж по охране труда.
• 1.2 Опасные и вредные производственные факторы:
  • — Ожоги горячим электропаяльником или брызгами расплавленного припоя
  • — Отравления повреждения глаз и кожи при работе с флюсами и оловянно-свинцовыми припоями.
  • — Поражение электрическим током при неисправности электропаяльника.
• 1.3. При выполнении работ по электропаянию используется специальная одежда халат хлопчатобумажный, берет, защитные очки.
• 1.4. При получении учащимся травмы оказать первую помощь пострадавшему, сообщить об этом администрации учреждения, родителям пострадавшего, при необходимости отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.
• 1.5. После выполнения электромонтажных работ тщательно вымыть руки с мылом.
• 2. Требования безопасности перед началом работы.
• 2.1. Надеть спецодежду.
• 2.2. Подготовить и проверить исправность инструмента, приспособлений и

электропаяльника, убедиться в целостности ручки электропаяльника и шнура электропитания.

• 2.3. Проверить надежность заземления рабочего стола.
• 2.4. Убедиться, что вблизи рабочего места нет легковоспламеняющихся материалов и горючих жидкостей.
• 2.5. Включить вытяжную вентиляцию.
• 3. Требования безопасности во время работы
• 3.1 Осторожно обращаться с электропаяльником, не ронять его и не ударять по нему какими-либо предметами.
• 3.2. Не касаться горячих мест электропаяльника незащищенными руками, остерегаться при пайке расплавленного припоя
• 3.3. При кратковременных перерывах в работе класть нагретый электропаяльник на специальную термостойкую подставку.
• 3 4. Не определять степень нагрева электропаяльника касанием нагретых его частей руками
• 3.5. При пайке использовать в качестве флюса только канифоль, не использовать для этой цели кислоту.
• 3.6. Не оставлять без присмотра включенный в сеть электропаяльник.
• 4. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПО ОКОНЧАНИИ РАБОТЫ.
• 4.1. Отключить электрическую схему от источника тока.
• 4.2. Привести в порядок рабочее место и инструмент, выключить вытяжную вентиляцию.
• 4.3. Снять спецодежду и тщательно вымыть руки с мылом.