Trata-se de um dispositivo axial duplo que possui, em suas cavidades internas, uma junção semicondutora PN (cristal), um conjunto de lentes colimadoras e cilíndricas, um conjunto de bobinas para movimentação horizontal e vertical da lente colimadora (ou objetiva), um prisma não polarizado, grade de difração e fotodetectores.
Quando aplicamos corrente sobre a junção semicondutora PN, geralmente formada por compostos de arseniato de gálio aluminizado (GaAl-As) ou outras derivações que surgiram ao longo dos anos, tenderá a oscilar, emitindo fótons e produzindo uma radiação infravermelha (feixe laser). O próprio termo laser significa “amplificação da luz por emissão estimulada de radiação”, um processo bastante engenhoso onde a própria luz se realimenta, emitindo ainda mais radiação. A luz obtida por este dispositivo é monocromática e coerente, proporcionando uma luz altamente direcional como é necessário. Seu comprimento de onda está na ordem de 780 nm (nanômetros). Existem variações deste comprimento entre 690 nm a 780 nm.
As lentes colimadoras (objetiva), têm a função de tornar os feixes paralelos, e é construída para proporcionar uma precisão absoluta, pois é através dela que os feixes de leitura se concentram sobre o disco.
Com as lentes cilíndricas modificamos a forma com que o feixe de luz, que retorna do disco contendo informações, se apresenta. Ao passar por estas lentes, que ficam fixadas sobre os fotodetectores, o feixe de luz sofrerá difração horizontal e terá forma elíptica e, de acordo com este grau elíptico, teremos maior precisão no rastreamento da informação digital, haja visto que esta forma elíptica do feixe será aplicada sobre os fotodetectores.
As pequeninas bobinas fixadas à lente objetiva formam o conjunto eletromecânico axial duplo. Para podermos gravar um determinado dado ou ler alguma informação no disco óptico, torna-se necessário que o feixe de luz esteja constantemente focalizado sobre as pistas de covas que existem no disco, sem que delas saiam em nenhum momento. Como este conjunto é servo controlado, para cima e para baixo fará o movimento de foco e, para os lados, o de trilhagem, proporcionando a exatidão durante a leitura/escrita.
A grade de difração, situada à frente do cristal oscilador, tem a função de dividir o único feixe de luz gerado em outros dois pequenos, compondo a tríade, para que sirva de auxílio no processo de leitura e correção de erros.
O prisma não polarizado é constituído de um meio espelho que reflete parte da luz incidente sobre ele. Por este micro espelho apenas 1/4 da potência do feixe laser atingirá os fotodetectores, evitando seu desgaste prematuro ou queima.
Por último, temos os fotodetectores, dispositivos eletrônicos que têm a finalidade de converter níveis de radiação luminosa em pequenas variações de corrente elétrica pulsante. São eles que enviarão os dados digitais (reflexão de luz ou refração), lidos no disco e recebidos pelo conjunto óptico, ao circuito eletrônico do equipamento (placa), para sofrer demodulação e processamento lógico.
Atenção: Sempre que formos trabalhar com unidade ópticas devemos usar a pulseira e a manta anti-estática. O diodo laser é extremamente sensível a descargas eletro-estáticas! Por esta mesma razão, as unidades novas de diodo laser tem o seu pino de alimentação curto-circuitado ao terra! Este é o procedimento de todos os fabricantes de conjuntos ópticos. Para o trabalho com estas unidades, devemos também, ter o máximo cuidado na aproximação com os olhos (manter uma distância de, no mínimo, 15cm da lente objetiva). O feixe é muito concentrado e poderá afetar o olho humano (causando cegueira). Detalhe: o comprimento de onda do laser usado no CD é invisível ao olho humano. Ao longo das aulas veremos como confeccionar um prático dispositivo para averiguar se o diodo laser está aceso e emitindo feixe de luz, sem riscos à visão, além de ser infinitamente mais prático.
Na Figura 1 vemos a ilustração de uma unidade óptica genérica.
Figura 1: Funcionamento da unidade óptica.
Informações adicionais sobre unidades ópticas
Consumo médio de corrente: 40 a 70 mA
Corrente máxima suportável: 100 a 150 mA
Potência média de uma unidade de laser convencional: 0,25 mW
O ranger (raio de ação) de foco da objetiva (em que é possível leitura) atinge aproximadamente 2 mícron
Distâncias entre disco e protetor de lente: 1,04 a 1,44 mm
Descrição do circuito eletrônico APC (Automatic Power Control) da unidade óptica
Observe a Figura 2 para entender nossas explicações sobre este circuito.
Figura 2: Circuito APC (Automatic Power Control).
O diodo laser D1 é o componente semicondutor responsável pela geração do feixe laser principal. O diodo D2 executa a detecção do nível de radiação luminosa refletida no disco (mais intenso ou menos intenso), assim recebe o sugestivo nome de monitor laser.
Quando o sinal de reflexão do disco estiver deficiente, o diodo monitor, recebendo menos luz, diminuirá a corrente sobre R1, fazendo com que um grande desnível de tensão apareça nas entradas do detetor e comparador de erro (IC1), forçando-o a gerar uma tensão de erro proporcional a esta diferença, com objetivo de compensá-la. Desta maneira, aplica-se uma maior corrente sobre a unidade emissora (D1), aumentando a intensidade do feixe laser. O transistor T1 se encarrega deste controle final, conduzindo mais, nesta situação específica. Nos casos em que há condições normais de reflexão (discos em bom estado, unidade com bom ganho, etc) a corrente de D2, previamente calculada, será de tal forma levada às entradas do operacional IC1 que, quando comparada com uma referência padrão de tensão, fornecida por R2, terá como resultado um valor de erro tendendo a zero, mantendo, assim, o feixe com o máximo de estabilidade luminosa. Os valores da tensão padrão mudam um pouco de acordo com o projeto do equipamento. Na prática, porém, geralmente estes valores estão entre 2,5 e 5 V. A tensão de erro final aplicada à base do T1 está normalmente em torno de 0,8 V.
É importante que se diga que este micro circuito está normalmente embutido em um chip da placa de processamento. Temos acesso apenas ao transistor de controle (T1) e ao trimpot (R1), velho conhecido de todos, lá na plaquinha da unidade óptica.
Nesta rápida explicação deste modelo didático, fica fácil notar o quanto é importante o APC para a vida útil de uma unidade óptica, assim como, o seu correto ajuste.
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