三碟DVD/CD机架模组性能测试仪的研制

前言
    近两年来,单牒DVD已逐渐发展到3碟甚至5碟DVD。机芯的选片机构也变得日益复杂,为此,机芯厂家趋向于为客户提供完整的机架组件,包含机芯和全套托盘传动及控制机构。但由于该机架组件各主要传动部件为塑胶件,易发生形变,在批量生产时传动性能不易进行控制, 使系统软件的编写较难确定合适的参数， 致使成品整机常出现碟盘转不到位等故障情况。为控制3碟DVD/CD机架组件的传动机构的质量, 有必要对相关的参数进行测试,以控制部件和装配质量。为此, 我们根据Thomson 所产3碟DVD/CD机芯的特点,研制了3碟机转盘机构的性能测试仪,以解决3碟DVD/CD机生产中的质量控制问题。

应用概述
    该测试仪采用单片机AT89C52为核心, 配以功能控制按键,两行LCD字符显示。利用机架上提供的接口信号测量转盘工作时的各时间参数、选片功能、刹车性能等参数，从而监控生产质量,并随时对质量进行跟踪改进。
产品用于测试时的电路连接关系如图1所示, 其中位置传感信号来自于机架马达板上的3个光斩波器,分别监测转盘位置、进门状态和关门状态。马达控制信号可控制光碟盘匣的进出(开关门)、选片等动作。

系统结构及原理
    该测试仪系统结构如图2所示。主控芯片为单片机 AT89C52, 内置8K程序空间, 256Byte RAM空间，主要完成测量、显示、马达控制、键盘扫描等功能。

    功能键有单步/连续旋转选择键(选择转盘连续旋转还是一个盘一个盘的对位旋转)、开关门控制键和机芯上、下控制键(控制机芯向上和落下)。 机芯选择跳线用于选择被测试的机架是CD还是DVD, 由于这两种不同机架的结构不同,所以测试时软件算法不同。LCD显示采用2x16字符型LCD模块,可用两行中文显示测量结果数据，共分两屏显示。对马达的控制分两路, 一路是控制开关门马达，进而控制托盘匣的开门和关门，利用马达驱动器IC LB1641驱动。另一路控制选片转盘的马达，进而控制每次碟盘转到位，用分立元件三极管驱动。位置探测利用马达板上的光斩波器RPI-574进行。3个斩波器放在不同位置, 可分别探测开门到位、关门到位、转盘旋转速度等情况。

    串口驱动电路引出标准的RS-232口，可与PC相连,使测试仪能接受PC上位机软件的控制。

图1 测试仪应用连接电路

图2 3碟DVD机架性能测试仪框图

图3 转盘旋转参数

图4 测试仪软件流程图

测量和控制原理
    在Thomson TC3C/TC3D产品规格说明书中,规定转盘旋转时的参数如图3(以TC3C为例)所示: 其中,DISCPOS信号的波形形状是由选片托盘下方的盘片位置标示槽决定的,波形的形状也是槽的形状。当转盘旋转时,槽的不同位置将经过光斩波器,该探测器则会输出相应的连续波形。 当传动机构阻尼情况变化时, 该波形上不同时间段的长度也将不同。 若这些变量的值超出Spec中规定的范围,则会引发软件识别碟片位置和控制上的困难,从而带来逻辑混乱,引发产品质量问题。 本测试仪正是通过单片机的内部定时器来测量这些变量值,通过与Spec中的值比较,从而判断产品质量的好坏。

    将DISCPOS信号由I/O口输入AT89C52,通过电平判断的方法,计算不同位置段的长度,即可测出Spec中的参数。我们选择T2、T2a、 T7、Tskip为测量参数, 以反映传动机构在不同齿轮位置时的运行情况和阻尼状态。 其中对T7在马达驱动不带刹车脉冲和带刹车脉冲两种状态下分别进行测试,以分别模拟自由旋转和选片时的传动阻尼状况,以使与实际使用状态对应。

    转盘马达的控制是通过Discskip信号完成的,当Discskip=1时,驱动直流马达旋转,若在Discskip信号上产生PWM波,则可以控制马达的速度和实施刹车动作。刹车从D点开始,根据产品Spec,刹车强度随旋转速度而变化。旋转速度以预先测得的T2的长度为依据,这样根据不同的阻尼状况,可自动、即时调整刹车强度, 使转盘在E点都能完全停止到位,进而以提高产品的兼容性。

    开关门马达通过Drawer_in/Drawer_out信号控制。Discpos1和Discpos2信号分别用于监测开门到位和关门到位状况。Drawer_in有效时, 马达向关门方向驱动,一旦监测到关门到位后，便停止驱动。反之亦然。

软件流程
    软件是该系统的核心,采用C51编制,在Keil C系统下编译。通过Manley的仿真器SE-52调试完成。主要由初始化，测量及计算，转盘马达驱动及PWM波产生, 开关门控制及机芯上、落控制,LCD显示模块等组成。针对CD机架(TC3C)和DVD机架(TC3D),相应的功能函数是不同的。测量时会根据跳线设置进行自动选择。其程序流程如图4所示。

结语
    本测试仪结构紧凑,操作简便,显示明晰,成本低廉,已在生产中成功应用。本测试仪的研制虽以Thomson的TC3C/TC3D模组为测试对象,但其测试原理和方法同样适用于其它公司的类似产品中(多碟DVD/CD机架模组),届时只需根据特定产品的Spec对软件中参数进行少量改动，即可完成同样的功能。

参考文献:
1 Product Specification: TC3C 3disc carrousel-Thomson Multimedia. 2002