ساخت دستگاه خش گیر CD - جلسه اول
اهداف:
آشنایی با روش عملکرد CD – مزایای CD نسبت به فلاپی دیسک ها- نحوه ی ذخیره اطلاعات بر روی CD ها
در این جلسه سعی خواهیم نمود شما را با مکانیزم عملکرد CD آشنا نماییم.
اساس کار CD برای انواع CD ها یکی است و مهم نیست که آن CD، چه نوعی باشد (برای مثال video cd، recordable، cd و......)
همچنین در این جلسه به طور مختصر به شما نشان می دهیم که چگونه اطلاعات آنالوگ به دیجیتال تبدیل می شوند تا بر روی CD ذخیره گردند.
ساختمانcd
سطح: به طور کلی CD، از یک تکه پلاستیک (پلی کربنات) چند لایه تشکیل شده است. شعاع CD حدود 12 سانتیمتر است و ضخامت آن نیز حدود 102 میلی متر است. اگر از کنار به یک CD نگاه کنیم، چیزی شبیه شکل زیر خواهیم دید ( البته با مقیاس بسیار کوچکتر)
شکل 1: سطح مقطع cd
در شکل فوق، لایه A بر چسب CD می باشد. لایه B یک لایه محافظ است برای حفاظت اطلاعات CD . لایه C لایه اطلاعات می باشد که یک لایه آینه مانند می باشد و قابلیت باز تابش نور را دارد لایه D نیز یک لایه محافظ شفاف می باشد.
شکل فوق نواحی و پستی بلندی هایی را بر روی لایه اطلاعات مشاهده می نمایید که با نواحی F و E مشخص شده اند. ناحیه E یا همان قله ها، ناحیه 0 و ناحیه F (دره ها) ناحیه ی 1 منطقی را نشان می دهند.
شما می توانید مقدار زیادی اطلاعات بر روی CD ذخیره نمایید، ولی آیا می دانید که چرا ما از واژه ی اطلاعات استفاده می نماییم؟ مگر اکثر CD ها حاوی موزیک نمی باشند؟
جواب سوال فوق به صورت زیر قابل استدلال می باشد. اطلاعات تنها می تواند به صورت دیجیتال در آید، سپس بر روی CD ذخیره گردند. حتی موزیک نیز باید به شکل اطلاعات دیجیتال در آید، سپس بر روی CD ذخیره شود که نحوه ی این تبدیل را به صورت مختصر در همین جلسه مشاهده خواهید نمود.
تا اینجا فهمیدیم که اطلاعات باید به صورت دیجیتال باشند تا ما بتوانیم آن ها را روی CD ذخیره نماییم یعنی آن ها را به صورت 0 و 1 در بیاوریم.
حالا احتمالا فهمیدید که نواحی E و F در شکل 1 به چه درد می خورند.
مسیر: یک ویژگی متمایز CD، مسیر یا مارپیچ روی آن می باشد. به طور کلی، این مسیر توسط یزرو حسگر دستگاه CD خان دنبال می شود، دقیقا مشابه دستگاه های گرامافون قدیمی که هد دستگاه، مارپیچ روی صفحه را تا انتها دنبال می نمود.
شکل 2: شکل عمومی مسیر مارپیچی اطلاعات بر روی CD
این مسیر مارپیچی می تواند تا 5 کیلومتر طول داشته باشد در صورتی که شکل بالا برای فهم بهتر مسیر بسیار بزرگ و با چگالی کم رسم شده.
سرعت چرخش: مجموعه ی لیزر و حسگر که (هد) دستگاه دیسک خوان را تشکیل می دهند، از بخش مرکزی CD به بخش محیطی آن حرکت می کند.
شکل 3- هد دستگاه دیسک خوان
درصورتی که CD با سرعت ثابت بچرخد، لیزر دچار مشکل خواهد شد، زیرا مقدار قله و دره ها (نواحی صفر و یک) در بخش خارجی CD نسبت به بخش مرکزی بسیار زیادتر می باشند. برای عملکرد مناسب CD، BITRATE یا مقدار نواحی صفر و یک عبوری در واحد زمان باید ثابت بماند. برای رسیدن به این هدف سرعت چرخش CD با حرکت هد به سمت خارج کاهش می یابد. می توان این موضوع را با دویدن داخل دایره مقایسه نمایید.
اگر بخواهید روی یک دایره با شعاع R1 بروید و این دویدن T1 ثانیه طول بکشد، برای این که بتوانید روی دایره ای با شعاع بزرگتر در T1 ثانیه بروید، باید سرعت خود را افزایش دهید. زیرا محیط دایره ی بزرگتر، بیشتر است و شما در حالت دوم باید مسافت بیشتری طی نمایید.
در شکل فوق محیط دایره اول برابرR1 Π2 و محیط دایره دوم برابرR2π2 می باشد
خواندن اطلاعات
دستگاه CD خوان از لیزر بهره می برد. لیزر مجموعه ای از نورهای موازی و هم راستا می باشد. این نور می تواند توسط سطوح آینه مانند منعکس شود. از قوانین فیزیک به یاد داریم که در انعکاس نور، زاویه بین تابش و باز تابش نور یکسان می باشد، لذا در حالتی که نور لیزر با زاویه 45 ํبتابد، با زاویه 45 ํنیز منعکس خواهد شد.
شکل 5-اشعه لیزر به سنسور (cd-6.jpg) B نمی رسد
شکل6- نور لیزر به سنسور B می تابد
که در اشکال فوق، A نقطه تابش نور و B سنسور آن می باشد. در شکل 5، مشاهده می کنیم که نور لیزر به قله می رسد و باز تابش می کند، هر چند که به نقطه B نمی رسد و لذا دستگاه CD خوان شما آن را به عنوان نقطه صفر در نظر می گیرد. در شکل شماره 6 مشاهده می کنیم که نور از دره باز تابش می کند و در این حالت نور به سنسور B می رسد و لذا سنسور عدد 1 دیجیتالی را دریافت می کند. ولی آیا می دانید این این 0 و 1 ها چه هستند؟ و از کجا آمده اند؟
ضبط کردن صدا: تبدیل آنالوگ به دیجیتال:
صدا کمیتی آنالوگ است یعنی بین دو مقدار صدا، بی نهایت مقدار وجود دارد. برای مثال سعی نمایید یک صدا را دوبار و دقیقا مشابه در بیاورید. آگر دقیق شوید، هرگز نمی توانید عمل فوق را انجام دهید. سپس ما چگونه باید آنالوگ را به دیجیتال تبدیل کنیم؟
موج صدا ابتدا به صورت پله پله مانند شکل زیر در می آید. این عمل توسط دستگاه AD یا مبدل آنالوگ به دیجیتال انجام می شود.
شکل 7و8 : تبدیل سیگنال های آنالوگ به دیجیتال
حال ما در این مرحله اطلاعات را به صورت دیجیتال تبدیل نمودیم.
سوال: مگر ما دنبال 0 و 1 نبودیم؟
جواب: یک گروه از صفر و یک ها می توانند با هم ترکیب شوند تا یک بایت یا بیت را تشکیل دهند که بایت می تواند مقدار خاصی را نمایش دهد.
برای CD ها، ما از یک گروه 16 بایتی برای نمایش مقادیر مختلف استفاده می کنیم. 16 موقعیت که می توانند 0 یا 1 باشند، یعنی ما می توانیم توسط 16 بایت مقادیر بین 0 و 65535 را نمایش دهیم که 000/000/000/000=0 و 1111/1111/1111/1111= 65535
برای دست یابی به کیفیت مناسب صدا، نیاز به یک دستگاه AD داریم که مقادیر آنالوگ را با ریتRATE)) 00/44 مگاهرتر اندازه بگیرد یعنی 100/44 بار در هر ثانیه.
با این ریت گوشی انسان قادر نخواهد بود پله های ایجاد شده در صدا را تشخیص دهد.
پخش صدا: تبدیل دیجیتال به آنالوگ
حالا که ما اطلاعات را به صورت دیجیتال در اختیار داریم، چگونه می توانیم آنها را به موزیک اولیه تبدیل نماییم؟
برای این منظور به یک دستگاه مبدل دیجیتال به آنالوگ یا DA نیاز داریم.
شکل 9- تبدیل دیجیتال به آنالوگ
دستگاه DA پله ها را به صورت اول تبدیل می کند و همچنین بلندگو نیز به دلیل کند بودن، اثر آنها را تا حدی خنثی می نماید، ولی هرگز قادر نخواهیم بود امواج صدا را به صورت 100% مانند اول بازیابی نماییم.
مطالب مرتبط:
ساخت دستگاه خش گیر CD - جلسه دوم
ساخت دستگاه خش گیر CD - جلسه سوم
ساخت دستگاه خش گیر CD - جلسه چهارم
ساخت دستگاه خش گیر CD - جلسه پنجم
ساخت دستگاه خش گیر CD - جلسه ششم
ساخت دستگاه خش گیر CD - جلسه هفتم
ساخت دستگاه خش گیر CD - جلسه هشتم
