Kompaktskivan för musik (CD-DA) har funnits med oss sedan 1982. Den finns i stort sett i alla hem. Den avlöstes av DVD-skivan för film år 1995 och från år 1997 kunde var och en skaffa en DVD-brännare och göra sina egna säkerhetskopior på ett tåligt och billigt medium. Men har du funderat på hur intrikat skriv/läsmekanismen är?
Man kunde kanske tro att DVD- och BluRay-skivor inte hade så mycket kvar att ge i persondatorbranschen, nu när alla använder USB-minnen och externa hårddiskar med mångdubbelt större kapacitet. Men faktum är att vi trots Netflix stryptag om filmmarknaden fortfarande tittar på DVD-filmer. Det har också blivit något av en “äkthetstrend” att faktiskt äga en film på ett eget, personligt medium. Och vem vet, plötsligt kanske din favoritfilm inte längre finns kvar på den strömmade internettjänsten?
Webbvaruhusen har fortfarande (2017) massor av DVD-brännarenheter till salu, både som utbytesenheter till bärbara datorer, och som USB-anslutna fristående lådor, eftersom många persondatorer idag har börjat säljas utan sagda enhet. Har du ett arkiv med säkerhetskopierat data på DVD-R är behovet av en DVD-läsare givet.
Då är det tråkigt när läsaren efter ett tag visar sig tappa förmågan att bränna DVD-R. Anledningen är att laserdioderna tappar i verkningsgrad och efter 1-2 år kan de inte längre förgasa färgämnet i inuti plasten i skivan och då blir bränningen otillförlitlig. Laserdioden har visserligen ett återkopplingssystem som håller uppe uteffekten så länge det går, men till sist går det inte längre. Uteffekten räcker dock till att läsa en skiva, så läsningen fortsätter att fungera. Ett tag. Sen upphör den också.
Då har du ett utmärkt exemplar att bedriva lite dataarkeologisk kirurgi på. Det står “laserdioderna” i texten ovan. Varje typ av skiva, CD, DVD och BluRay hanteras av varsin laser och varsin sensor. Det gör optikenheten delikat komplicerad.
En liten brännare som den på bilden ovan sitter oftast fast med bara en eller två skruvar inuti den bärbara datorn, belägna under tangentbordet. Det är så för att datortillverkaren inte gör enheten själv utan köper från en underleverantör och enheten ska vara lätt att montera och demontera. Problemet med lasrarnas åldring är inte okänt. Det får också till följd att en utbytesenhet lätt kan köpas och ersätta en trasig.
En makalös manick
Nu ska vi pilla. Lossa alla tänkbara skruvar i höljet till den gamla DVD-brännaren och förbered dig på en liten utflykt i den finmekaniska världen. Ta fram en lupp. DVD-läsare är ganska avancerade saker.
Råkar du själv ha en gammal DVD-läsare eller -brännare till hands kan du montera sönder den medan du läser denna artikel. Det spelar inte så stor roll vilken sort det är, för alla är ganska lika konstruerade. Denna artikel skildrar en minimalistisk, slimmad enhet för bärbara datorer, där optikpaketet sitter på själva släden, medan paketet sitter inuti lådan i en brännare för bordsdatorer. Mekanismens alla delar finns ändå i båda typerna.
Skruva isär enhetens plåthölje och lossa släden. Ta bort skyddsplåten på släden, så att optikpaketet blottas.
Om man sprättar bort de två små gejdrar som optikpaketet glider på och lyfter upp sagda paket ska man finna en liten skruvmekanism som är den som grovmatar optikpaketet längs skivans radie. Den matningen är allt för grov för att optiken ska kunna hänga med i skivans ocentrering och andra felaktigheter. Därför finns det voice-coil-mekanismer (spolsystem) på själva optiken som kan göra de sista justeringarna i sid- och höjdled. Linsen måste kunna justeras i höjdled för att fokusera korrekt. Det sköts alltså av en voice-coil-mekanism. Det är rörelser i närheten av 0,01 mikrometer.
Runt själva hjärtat av optikpaketet, där strålgången är, sitter det massor av flexkabel virad, alltså vansinnigt tunt, gulaktigt kretskort, som fungerar som ledningar. Kablarna är vikta runt optikpaketet hit och dit. Använd en liten sax för att komma in till strålgången. När man tar bort flexkablarna, kommer lasrar och sensorer med. De finns alltså inte kvar i bilden nedan.
Här ser du strålgången (röd). Strålarna kommer från någon av lasrarna, passerar stråldelarna (fyrkantiga prismor) och går ut genom systemets första fasta lins varefter de träffar en 45 graders lutande spegel under den rörliga huvudlinsen och kastas uppåt. I detta skede är strålarna fortfarande parallella. Huvudlinsen fokuserar strålarna till en punkt på skivan, från vilken de reflekteras tillbaka och kommer ut i stråldelarna igen och reflekteras vidare till sensorerna.
Strålen skapas i en av två lasrar beroende på om det handlar om CD eller DVD, eftersom laseregenskaperna ska vara olika i de båda fallen. När man ska läsa CD används en effekt på 0,18 mW mot skivan och när man skriver används 2 mW vid våglängden 790 nanometer, alltså infrarött. När man ska läsa DVD används en effekt på 1 mW mot skivan och när man skriver används 18 mW vid våglängden 650 nanometer, alltså rött ljus.
Finns det två lasrar finns det också två sensorer. Det blir tillsammans fyra strålar som ska samsas i samma huvudlins och fokuseras upp mot skivan. För att få ihop strålarna använder man två stråldelarprisman, som bara är ett par millimeter längs sidorna. Allting är fastlimmat i metallchassit med minimala duttar av epoxi. Det syns särskilt bra runt första linsen.
Principen är att lasern vid skrivning helt enkelt förångar det lila färgämnet i en mycket liten punkt i skivan, så att det inte längre kan absorbera läslaserljuset. Poff. Det blir en liten ångpuff inuti plasten och resultatet är en skriven databit. När laserns verkningsgrad blivit för låg har den inte längre uteffekt nog att förånga något och då blir skrivningen först osäker och ger en mängd skrivfel, för att senare upphöra helt. Det går dock fortfarande att läsa DVD-film med den. Eftersom det går åt lägre effekt till att skriva CD-R kommer den infraröda lasern att fungera längre, men till slut dör även den. Emellertid har man inte lust att fortsätta använda en brännare som bara fungerar till hälften.
Avståndet mellan de röda punkterna A och B i bilden är endast 36 millimeter.
(För BluRay-skivor kommer en laser på 405 nanometer att tillkomma, plus sensor. För Lightscribe tillkommer ytterligare en laser på 40 mW vid 780 nm. Kan du tänka dig strålgången för detta?)
Här ser du de borttagna sensorerna och lasrarna. De runda hålen i lasrarna är linserna där strålarna kommer ut. Tilledarna till lasrarna är ganska grova för det rör sig om mycket ström. Det lilla kretskort som hänger mitt i luften är laserdrivkretsen. Drivkortet sitter nedtryckt i en springa i metallchassit för kylningens skull. Lasern till höger har någon form av filter (tunn glasbit) pålimmad.
Rotationsmotorn
Likströmsmotorn som roterar skivan, sitter inuti navet. Den är platt och dess lindningar är utlagda på kretskortet. Sådana motorer kallas pannkaksmotorer.
Slädens låsmekanism
Låsmekanismen som håller luckan stängd är ett litet underverk i sig. En vansinnigt liten likströmsmotor, med endast 7,5 millimeters diameter har en snäckskruv monterad på axeln, som driver ett kugghjul. Kugghjulet har en excenter som knuffar på låskolven. Kugghjulet går bara ett varv och stoppas i ändläget av en plastarm som skjuts in i en mikroskopisk läsgaffel (ändlägesbrytare).
Den enda del av mekanismen som inte redovisats i artikeln är skruvmatningen som grov-driver optikpaketet längs gejdrarna.
Kan någon låna mig en halvmillimeters skruvmejsel? Här sitter undertecknad och fixar till ett tangentbord från en bärbar dator med pannlampa, för allting är ju så svart! Mellanslaget hade blivit snett. Som tur är, är det en enkel snäppmekanism, om än i lilleputt-format.
Så går du vidare
Wikipedia sammanfattar den otroligt rika floran av optiska dataskivor: https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_disc
DVD-R-skivans historik och funktionsprincip: https://en.wikipedia.org/wiki/DVD_recordable
Tro det eller ej, men BluRay utvecklas fortfarande och 400 GB kapacitet är på gång. BluRay-skivor är inte att förakta som billiga media för långtidslagring av data som inte ska ändras: https://en.wikipedia.org/wiki/Blu-ray#Ongoing_development
