Pemutar Compact Disc

Latar Belakang

CD, juga dikenal hanya sebagai CD, adalah media penyimpanan optik dengan data digital yang direkam di permukaannya. Compact disc player adalah perangkat yang membaca data yang direkam melalui sinar optik dan secara akurat mereproduksi informasi asli (musik, gambar, atau data). Karena pemutar membaca informasi dengan cara optik, tidak ada kerusakan fisik pada disk. Teknologi dasar yang digunakan pada semua pemutar CD pada dasarnya sama, baik pemutar tersebut dirancang untuk aplikasi audio, video, maupun komputer. Artikel ini akan fokus pada pemutar yang dirancang untuk aplikasi audio (khususnya, audio rumah).

Sejarah sistem compact disc dapat ditelusuri kembali ke awal 1970-an, ketika kemajuan pesat dalam elektronik digital, optik laser, dan teknologi integrasi skala besar (LSI) terjadi. Banyak perusahaan mulai menjajaki kemungkinan menyimpan sinyal audio dalam bentuk optik menggunakan alat digital daripada analog. Metode praktis untuk memodulasi sinyal audio ditemukan menggunakan teori yang diterbitkan pada tahun 1948 oleh seorang ilmuwan bernama Claude E. Shannon. Metode ini, dikenal sebagai Pulse Code Modulation (PCM), mengambil sampel sinyal audio selama interval waktu yang singkat dan kemudian mengubah sampel menjadi nilai numerik untuk disimpan dalam format digital.

Penyimpanan audio dalam format digital (dikenal sebagai penyandian audio) membutuhkan data dalam jumlah besar. Misalnya, menyimpan satu detik informasi audio membutuhkan satu juta bit data. Cakram optik yang mampu menyimpan miliaran bit data di area yang sangat kecil ditemukan ideal untuk aplikasi semacam itu. Disk optik dapat menyimpan hingga satu juta bit data pada area sekecil kepala peniti. Setelah teknologi untuk merekam dan menyimpan audio digital ditemukan, pabrikan mulai mencari cara untuk membaca dan memproses data yang disimpan di area sekecil itu. Eksperimen dengan perangkat laser (laser memancarkan sinar cahaya yang sangat sempit yang mampu memfokuskan pada area yang sangat kecil) terbukti cukup berhasil. Perkembangan teknik LSI berarti bahwa sejumlah besar data yang disimpan pada disk dapat diproses cukup cepat untuk menyediakan musik yang berkelanjutan. Panggung sekarang ditetapkan untuk pengembangan sistem compact disc yang lengkap.

Meskipun banyak perusahaan berpartisipasi dalam penelitian dan eksperimen awal dengan berbagai teknologi yang terlibat dalam sistem compact disc, dua perusahaan—Sony dari Jepang dan Philips dari Belanda—dihargai karena berhasil menggabungkan teknologi ini ke dalam sistem yang lengkap. Kedua perusahaan berkolaborasi untuk mengembangkan standar khusus untuk sistem compact disc, dan konsorsium 35 produsen setuju untuk mengadopsi standar ini pada tahun 1981. Compact disc player pertama diperkenalkan di pasar Eropa dan Jepang pada akhir tahun 1982 dan di Amerika Serikat pada tahun awal 1983.

Bahan Baku

Compact disc player adalah peralatan elektronik yang sangat canggih. Eksterior sederhana berisi mekanisme interior kompleks untuk membaca dan memproses sinyal audio menjadi musik yang sangat jernih dan tajam. Berbagai komponen termasuk kabinet perumahan, rakitan pick-up optik, dan papan sirkuit tercetak (PCB), yang berisi microchip yang mengarahkan proses elektronik sistem.

Kabinet yang menampung labirin komponen biasanya terbuat dari aluminium yang ringan dan diperkuat. Laser adalah tabung kaca kecil berisi gas dan catu daya kecil untuk menghasilkan sinar laser, sedangkan fotodioda—bagian semikonduktor yang cahayanya dipantulkan dari compact disc menjadi sinyal listrik—umumnya terbuat dari silikon atau germanium. . Lensa dan cermin di pick-up optik terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus. Rakitan ini ditempatkan di kandang plastiknya sendiri. Mayoritas komponen elektronik—resistor, transistor, dan kapasitor—terkandung pada microchip yang terpasang pada PCB. Bahan dasar dari komponen ini biasanya silikon. Perangkat keras yang menghubungkan berbagai sub-rakitan bersama-sama terdiri dari berbagai mur logam dan plastik, sekrup, ring, katrol, motor, roda gigi, sabuk, dan kabel.

Desain

Compact disc adalah cakram plastik polikarbonat berdiameter 4,75 inci (12,065 sentimeter) yang berisi sekitar 74 menit informasi audio. Tidak semua informasi pada disk adalah musik; beberapa di antaranya digunakan untuk deteksi kesalahan, sinkronisasi, dan tujuan tampilan. Informasi pada CD dikodekan pada jalur spiral dalam bentuk lekukan yang disebut lands dan lubang yang mewakili tertinggi dan terendah biner. Lekukan inilah yang "dibaca" oleh laser pemutar CD.

Secara konseptual, desain pemutar CD menyerupai pemutar fonograf (rekaman). Seperti sebuah piringan hitam, compact disc diputar di atas meja putar, dan audionya dibaca oleh perangkat pick-up. Namun, tidak seperti pemutar piringan hitam, motor tidak memutar meja putar dengan kecepatan konstan tetapi menyesuaikannya sesuai dengan jarak pick-up dari pusat meja putar. Lebih lanjut, alat pick-up dalam CD player bukanlah stylus mekanis (jarum) tetapi sinar laser optik yang tidak bersentuhan fisik dengan compact disc. Laser ini memfokuskan sinarnya pada track disk yang berisi tanah dan lubang, dan detektor pemutar CD (fotodioda) merasakan perbedaan antara cahaya yang dipantulkan dari tanah dan yang dipantulkan oleh lubang. Fotodioda mengubah cahaya yang dipantulkan ini menjadi sinyal listrik. Disampaikan ke papan sirkuit elektronik, sinyal ini kemudian diubah kembali menjadi suara.

Pada dasarnya ada tiga sub-rakitan dalam pemutar cakram padat:rakitan mekanisme penggerak cakram; rakitan pick-up optik; dan rakitan papan sirkuit elektronik, yang mengoordinasikan sistem lain di dalam pemutar dan yang mencakup mekanisme servo dan sirkuit dekode data. Dengan mengirimkan sinyal ke mekanisme servo, papan sirkuit menyesuaikan kecepatan motor, pemfokusan, dan pelacakan pick-up optik; mengelola aliran data ke sirkuit decoding; dan memberikan informasi tampilan sebagai respons terhadap berbagai tombol pada panel kontrol.

Mekanisme penggerak cakram terdiri dari spindel yang menahan CD dan motor yang memutarnya. Motor, yang disebut motor spindel, dipasang di bawah baki pemuatan disk plastik atau meja putar. Motor terpisah yang dipasang pada sasis (dasar atau bingkai pemutar CD) menggerakkan baki pemuatan masuk dan keluar dari pemutar; ini dilakukan dengan menggunakan roda gigi yang terpasang pada motor dan juga mengoperasikan roda gigi yang lebih besar untuk menaikkan dan menurunkan penjepit untuk menahan cakram pada tempatnya.

Pick-up optik terdiri dari laser, fotodioda, dan berbagai lensa dan cermin. Seluruh sub-rakitan meluncur maju mundur pada rel dan dikendalikan oleh mekanisme servo yang menerima sinyal pengarah dari papan sirkuit. Pick-up optik biasanya terletak di bawah klem yang memposisikan disk, sedangkan motor yang menggerakkan rakitan dipasang pada sasis yang dekat dengan rel. Mekanismenya bekerja dengan mengarahkan sinar laser melalui lensa dan cermin ke bagian bawah compact disc. Lensa dan cermin menjaga sinar tetap terfokus dengan benar. Jika berkas sinar mengenai lubang pada disk, tidak ada cahaya yang dipantulkan dan fotodioda tetap terlepas. Jika sinar mengenai tanah, cahaya dipantulkan kembali melalui lensa dan cermin ke fotodioda, yang kemudian menghasilkan sinyal listrik. Sinyal ini ditransfer ke rakitan papan sirkuit elektronik, di mana ia diubah oleh sistem decoding data menjadi sinyal audio untuk pemutaran.

Rakitan papan sirkuit elektronik terdiri dari papan sirkuit tercetak yang berisi sirkuit untuk mekanisme servo, yang mengoperasikan sistem pick-up optik, decoding data, dan sistem kontrol. Ada banyak chip sirkuit terpadu, mikroprosesor, dan komponen terintegrasi skala besar pada rakitan papan.

Rakitan utama dalam pemutar CD adalah rakitan pick-up optik. Itu terletak di atas rel sehingga dapat bergerak maju mundur di bawah compact disc. Ia bekerja dengan mengarahkan sinar laser ke CD; jika laser mengenai tanah, cahaya yang dipantulkan kemudian berjalan ke fotodioda, yang menghasilkan sinyal listrik. Pada gilirannya, sinyal bergerak ke papan sirkuit pemutar CD, yang mengubah sinyal menjadi musik.

Manufaktur
Proses

Dalam lingkungan manufaktur saat ini tidak ada metode tunggal manufaktur dan perakitan. Produk semakin dibuat sebagai sub-rakitan dan disatukan sebagai sub-rakitan yang lebih besar atau sebagai produk akhir. Robotika dan jalur pengoperasian komputer memungkinkan hampir semua bagian dipasang dalam keadaan sub-rakitan apa pun pada titik mana pun dalam proses. Urutan dapat diubah dalam beberapa menit untuk memungkinkan modifikasi atau titik pemeriksaan kontrol kualitas. Proses manufaktur yang dirinci di sini, oleh karena itu, mengikuti pendekatan serupa dengan proses manufaktur aktual yang digunakan dalam industri. Proses ini pertama kali dijelaskan dalam hal berbagai sub-rakitan dan kemudian deskripsi merinci bagaimana berbagai sub-rakitan disatukan untuk membuat produk akhir.

Sub-rakitan pick-up optik

• 1 Dibeli dari kontraktor luar, laser dan fotodioda dipasang di bawah klem cakram. Berbagai lensa dan cermin dalam rakitan harus ditempatkan dan disejajarkan dengan benar sehingga dapat memfokuskan dan mengarahkan cahaya seperlunya. Seluruh perakitan kemudian ditempatkan dalam wadah plastik. Kasing dibuat dengan salah satu proses pembentukan plastik biasa seperti ekstrusi atau pencetakan injeksi, sedangkan lensa dan cermin (biasanya silikon) dipotong menjadi bentuk yang tepat dan kemudian dipoles halus dengan abrasive. Fotodioda semikonduktor dibuat dengan menyiapkan dan memoles zat seperti silikon atau germanium dan kemudian menambahkan pengotor untuk membuat lapisan. Kontak listrik kemudian ditambahkan. Setelah komponen optik berada di posisinya, roda gigi dan sabuk yang akan membantu memposisikan pick-up optik dipasang pada tempatnya.

Sub-perakitan drive disk

• 2 Selanjutnya, motor yang akan menggerakkan optical pick-up disambungkan ke roda gigi dan sabuk dan ditempatkan pada sasis. Baki pemuatan sekarang berada di tengah, dan motor spindel yang akan memutar disk dipasang. Setelah penjepit tempat pick-up optik terpasang diposisikan berdekatan dengan baki pemuatan, baki, penjepit, dan motor pick-up dipasang di laci pemuatan, yang ditempatkan di lemari pemutar CD.

Sub-perakitan papan sirkuit elektronik

• 3 Yang terakhir dirakit adalah komponen elektronik. Dirancang oleh insinyur menggunakan paket desain berbantuan komputer (CAD), papan sirkuit terdiri dari dasar berlapis tembaga yang memiliki pola yang ditransfer ke atasnya (masking) melalui sablon atau cara serupa. Setelah dilapisi dengan bahan fotosensitif, area berpola digores secara kimia untuk membuat papan berlapis-lapis—lapisan tersebut terdiri dari berbagai transistor dan kapasitor yang membentuk sirkuit. Microchip kecil (biasanya terbuat dari silikon) yang dipasang di papan dibuat dengan cara yang sama, kecuali dalam skala yang jauh lebih kecil. Tergantung pada produsennya, pemutar CD mungkin memiliki satu papan sirkuit besar atau beberapa papan yang lebih kecil. Setelah dipasang ke panel atau panel, sirkuit dipasang ke panel kontrol depan pemutar CD, rakitan sakelar, dan terakhir ke catu daya.

Perakitan akhir

• 4 Setelah berbagai sub-rakitan siap, mereka dihubungkan dan dihubungkan bersama untuk menyelesaikan perakitan akhir. Sebagian besar pekerjaan yang dilakukan pada tahap ini dilakukan oleh pekerja manusia. Pemutar CD sekarang diuji dan dikirim untuk dikemas.

Kontrol Kualitas

Seperti disebutkan sebelumnya, pemutar CD adalah perangkat yang sangat canggih, dan langkah-langkah kontrol kualitas yang ketat diadopsi dari tahap awal hingga akhir pembuatan untuk memastikan berfungsinya pemutar sesuai dengan standar industri.

Karena begitu banyak komponen dalam pemutar CD dibuat oleh vendor khusus, produsen pemutar harus bergantung pada vendor ini untuk menghasilkan suku cadang yang berkualitas. Beberapa elemen yang paling penting adalah yang ada di rakitan pick-up optik. Lensa dan cermin yang digunakan dalam pengambilan laser, misalnya, terbuat dari kaca berkualitas tinggi, dan kontak manusia harus dihindari selama proses pembuatan untuk menjaga permukaannya tetap bersih dan bebas noda. Demikian pula, komponen sirkuit elektronik harus dibuat di lingkungan "ruang bersih" (mengandung filter udara khusus serta persyaratan pakaian), karena bahkan satu partikel debu pun dapat menyebabkan kegagalan fungsi di sirkuit. Papan sirkuit dan chip diuji di berbagai tingkatan oleh mesin diagnostik untuk menunjukkan kesalahan di sirkuit.

Untuk kontrol kualitas oleh produsen pemutar, rakitan drive disk diperiksa untuk keselarasan yang tepat dari motor, spindel, baki pemuatan, dan berbagai roda gigi. Selain itu, pengambilan optik diperiksa untuk keselarasan lensa dan sinar laser yang tepat. Setelah sub-rakitan diikat bersama di dalam kabinet, semua sambungan kabel diperiksa untuk kontak listrik yang benar dan antarmuka yang benar dengan komponen lainnya. Inspeksi visual untuk memeriksa sabuk, puli, dan roda gigi merupakan bagian integral dari proses kontrol kualitas. Inspeksi akhir terdiri dari memainkan disk uji yang menghasilkan sinyal dan pola khusus, memungkinkan pekerja untuk melacak kesalahan dalam sistem. Selain itu, berbagai sakelar dan tombol panel depan diperiksa untuk memastikan bahwa mereka menjalankan fungsi yang ditunjukkan dan menampilkan informasi yang sesuai pada panel.

Masa Depan

Teknologi sistem CD telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, dan aplikasi baru untuk sistem compact disc ditemukan setiap hari. Pasar telah melihat pengenalan CD-ROM, CD-Video dan CD-Interactive. Produk terbaru yang menarik perhatian konsumen adalah Photo-CD Kodak, yang dapat menampilkan foto-foto di layar televisi dan komputer. Gambar-gambar ini dapat diedit atau dipotong oleh pengguna, seperti gambar clip art.

Sistem CD Audio akan melihat pengenalan banyak fitur baru di tahun-tahun mendatang. Pemain yang menampilkan fungsi remote control tingkat lanjut sekarang dalam tahap pengembangan. Rumah untuk pemutar CD termasuk penutup atas atau "bonnet" dan panel kontrol depan. Compact disc terletak pada baki pemuatan yang meluncur masuk dan keluar dari pemutar. Fungsi ini memungkinkan pengguna untuk menampilkan informasi pada unit kendali jarak jauh itu sendiri, seperti judul lagu, nama artis, dan lirik sebenarnya dari lagu tersebut. Compact disc mampu baik perekaman dan pemutaran, seperti kaset, juga sedang dikerjakan.Kemampuan penyimpanan CD yang luas juga cocok untuk banyak aplikasi multimedia berbasis luas, dan sangat mungkin bahwa compact disc akan menjadi media umum pertukaran data untuk semua audio, video, dan aplikasi komputer.