Тема 1: Загальні відомості про системи запису і збереження інформації.

1. Призначення, основи класифікації та області застосування СЗІ.

Широке застосування складних РТС у телебаченні, радіомовленні, системи космічного зв’язку, телеметрії і телекерування, при наукових дослідженнях у фізиці, медицині і біології, у складі ЕОМ і складних обчислюваних і робототехнічних комплексів призвело до необхідності розробки, як окремих пристроїв, так і цілих РТС для запису, збереження і відтворення інформації. В залежності від конкретної області застосування, ці системи можуть виконувати слідуючі завдання:

1. Накопичувати інформацію для наступного її відтворення в реальному маштабі часу при формуванні телепередач і радіопередач.

2. Накопичувати інформацію при відсутності прямого каналу зв’язку між діл. інформації і одержувачем, що використовується в системах космічного зв’язку, зв’язку на УКХ, метеорних потоків і т. д.

3. Для узгодення різних за пропускною здатністю каналів зв’язку. Величина рівна відношенню швидкості відтворення до швидкості запису інформації називається коефіцієнтом трансформації спектру . Приспектр відтворюваного сигналу ширший, а привужче за записаний. В першому випадку тривалість передач скорочується, а в другому зростає вk разів.

4. Узгодження параметрів джерел і приймачів обробки інформації для проведення спектрального аналізу сигналів.

5. Запис з метою багатократної обробки і проведення робочих експерементів.

6. Контроль і документація інформації.

7. Побутовий звуко- і відеозапис.

8. Системи автовідповідачів.

9. Запам’ятовування інформації в ЕОМ та керуючих системах.

10. Накопичення інформації про наукові дослідження і створення бази данних.

СЗІ – сукупність певних методів запису, що мають спільні фізичні процеси в своїй основі і приводять до утворення сигналограми. Під сигналограмою розуміють зафіксовані просторові фізичні зміни стану носія запису. Процес відтворення інформації полягає в одержанні інформації від сигналограми. За основними фізичними методами і відмінностями є СЗІ: 1. Магнітні; 2. Механічні; 3. Фотографічні; 4. Оптичні; 5. Електростатичні.

Технічні методи і способи запису і відтворення інформації в кожному випадку можуть бути різними, але всі пристрої запису містять головки ЗВ, носій запису і рухомий механізм для транспортування носія запису.

В механічних системах записуючим елементом є різець, що коливається в такт з сигналом. Запис здійснюється на металічний диск покритий лаковим робочим шаром, на якому різець вирізає спірально розміщену канавку, коливання бокових стінок відображають сигнал. Лаковий диск використовують в якості оригиналу для виготовлення матриці-металічного диску із зворотнім рельєфом, що використовується для штампування грампластинок. Недоліком механічних систем є технологічна складність процесу запису в побутових умовах.

Переваги – висока якість відтворення. У фотографічних системах вхідний сигнал модулює ширину або світловий потік світлового променя, що є записуючим елементом.

В якості носія використовується фотоплівка. Записана доріжка сигналограми характеризується змінною шириною або густотою.

Переваги – видимість сигналограми, що спрощує монтаж, а також можливість копіювання оптичним друком без перезапису. Недоліки – неможливість стирання, недопустимість повторного використання, необхідність хімічної обробки, що створює затримку часу запису-відтворення.

В оптичних системах запису записуючим і відтворюючим елементом є лазар, носій – оптичні диски, інформація записується у вигляді цифрового коду. В залежності від способу запису на носії можуть формуватись канавки або мікровиступи (одноразові), а в реверсивних (багаторазові) змінюється фазовий стан (аморфний, кристалічний) опрмінюваної поверхні, або колір поверхні. Переваги – висока поверхнева густина запису.

Недоліки – носії повинні мати форму диску. Реверсивні містять рідкоземельні елементи, складність технології виготовлення диску.

Електростатичний запис – здійснюється на носії, що має діелектричне – або фото – н/п покриття.

В процесі запису на носії утворюється електростатичний рельєф. В першому випадку (діелектрик) шляхом підведення до головок напруги 100-1000 В, в другому випадку шляхом освітлення. Візуалізація запису з допомогою спеціального порошку і його теплової фіксації на папері. Недолік – тільки візуальна інформація (ксерокс). Вища технологічність методу порівняно з фотохімічною обробкою.

Магнітний запис здійснюється на стрічці, що складається з немагнітної основи на яку нанесено тонкий шар магнітотвердого матеріалу, що зберігає стан намагніченості. Записуючим елементом є індуктивні головки.

Переваги: технологічність, дешевизна носія, простота записуючих і відтворюючих пристроїв, багатократність використання носія інформації і тривалого зберігання, стійкість до дії високих і низьких температур, вологості, радіації.

Недоліки: невидимість доріжки запису, низка поперечна густина запису.

Для усуненя останніх недоліків використовують магніто-оптичний метод запису. В якості носія використовують залізисто-кобальтовий гранат. На носій діють одночасно магнітним полем і променем лазара. Перемагнічування здійснюється в освітленій області. Для відтворення інформації використовується магніто-оптичний ефект Фарадея, що полягає в повертанні площини поляризації світла при відбиванні від намагніченої області носія.

2. Основні технічні показники і характеристики СЗІ.

Для порівняння різних за фізичними властивостями систем запису, використовують густину запису інформації. Повздовжня густина запису – число імпульсів періодів гармонічного коливання або біт інформації записаний на одиниці довжини носія в напрямку доріжки запису. Аналогічно визначають поперечну, поверхневу та об’ємну густини запису інформації. В залежності від одиниць виміру використаних для оцінювання густини запису, густину запису називають імпульсною, хвильовою (Т/мм) або інформаційною (біт/мм).

3. Міжнародні та державні нормативні акти і стандарти, що визначають особливості класифікації будови і функціонування СЗІ.

Згідно державних стандартів для забеспечення уніфікованої класифікації виробів і техніки розроблено систему загальних технічних умов та вимог, що ставляться до певного типу приладів, їхні метрологічні характеристики та умови їх визначення, а також дано визначення основних термінів та означень.

Наприклад: ГОСТ 11157-87 пристрої відтворення механічного звукозапису розділяють на 4 групи складності: 0, 1, 2, 3; вища для яких номінальні частоти обертів диска 0, 1, 2 гр. – 33,33 та 45,11 об/хв 3 і вищий – тільки 33,33.

Дані пристрої розділяють на ЕПП, електропрогравачі, електрофони.

ЕПП – це пристрої, що складаються із звукознімача та рухомого механізму. Звукознімачі перетворюють механічні коливання в електричні і бувають магнітними і п’єзокерамічними.

Електропрогравач – це ЕПП в корпусі з джерелом живлення та коректуючим підсилювачем.

Електрофон – це пристрій до складу якого входить ЕПП, підсилювач сигналів звукової частоти і блок живлення.

Умовні позначення таких пристроїв складається з чотирьох груп елементів.

2-ЭПУ-90 см – 1 цифра – клас складності; ЭПУ – тип пристрою; 9 – число номеру розробки; СМ – означає, що ЕПП із швидкісно чутливою магнітною головкою звукознімача.

Аналогічно магнітофони випускаються згідно ГОСТ 24863-87 – “Магнітофони побутові”. Розповсюджується на побутові магнітофони приставки і магнітофони панелі (ширина стрічки 6,3мм та 3,8мм), не розповсюджується на автомобільні та сувенірні.

Згідно ГОСТу побутові магнітофони поділяють на 5 класів:

1. За основними параметрами і виконуваними функціями (5 груп: 0, 1, 2, 3, 4)

2. За умовами експлуатації: стандартні, переносні.

3. За методом живлення: мережні, від автономних джерел, універсальні.

4. За кількістю каналів: монофонічні, стереофонічні.

5. За кількістю швидкостей: одно-, дво- і тришвидкосні.

6. За кількістю доріжок запису: 1, 2, 4, 16, 32 доріжечні.

Різновидності магнітофонів: диктофон, магнітофон приставка (СПН, універсальний попередній підсилювач, ГСП, індикатор рівня запису, універсальні головки), магнітола, магніто-радіола.

Маркування: А – еліта РМ-204С

МК – магнітофон катушковий;

М – магнітофон касетний;

МПК – магнітофон приставка катушковий;

МП – магнітофон приставка касетна;

РМ – магнітола;

РМД –­­­ магнітола двокасетна;

РЕМ – магніторадіола.

Перша цифра – група складності; дві цифри – номер моделі; С – стереофонічні.

Основні параметри:

1. Номінальна швидкість руху стрічки – визначається довжиною стрічки, що проходить повз головку за одиницю часу (38,1; 19,05; 9,53; 2,38; 4,76).

Середнє відхилення від номінальної швидкості:

0 група – 0,1%;

1 група – 1,5%;

2, 3, 4 групи – 2%.

2. Детонація – спотворення зумовленні непостійністю руху стрічки.

Коефіціент детонації дорівнює відношенню амплітуди коливань швидкості руху стрічки до її номінального значення у відсотках.

Для побутових магнітофонів К_д=0,10,4%.Детонація з частотою 2–8 Гц сприймаються як коливання звуку; 10–25 Гц – …………… ;>25 Гц – хрипість.

3. Вхідний сигнал напруги – величина сигналу даного входу в межах якої магнітофон повинен забезпечити запис з ефективним значенням залишкового магнітного потоку, відносним рівнем завад і коефіцієнтом гармонік вказаних у стандарті.

4. Повний ефективний частотний діапазон – діапазон частот в межах якого АЧХ каналу запису-відтворення не виходить за межі встановленого поля допуску.

рис. 1

5. Повне зважене відношення сигнал/шум – це відношення вихідної напруги, одержаної при відтворенні сигналу до вихідної напруги запису без …………. Стара назва – відносний рівень завад.

6. Коефіцієнт 3-ої гармоніки в %, що одержується при відтворенні сигналу з номінальним рівнем.

7. Відношення сигналу до стертого сигналу – відношення вихідної напруги записаної з певним рівнем сигналу, до вихідної напруги одержаної при відтворенні після стирання.

8. Час ін…… і повернення індикатора рівня запису згідно стандарту повинен бути 20–250 мс для індикації максимальних значень; 150–350 мс для індикації середніх значень; 1-2,5 с для індикації перевантажень.

9. Живлення магнітофона: 22010% 50 Гц; автономні: 6, 9, 12, 15 В%

10. Споживана потужність: котушкові МП – 0 гр. –130 Вт; касетні стаціонарні 0 гр. – 28 Вт, 1 гр. – 25 Вт, 2 гр. – 22 Вт, 3 гр. – 13 Вт.

11. Маса магнітофонів:

	0	1	2	3
Котушкові МП	20 кг	18 кг	–	–
Касетні МП	8 кг	6 кг	4,7 кг	4 кг
Переносні (стерео)	–	3,9 кг	2,5 кг	2,5 кг
Переносні (моно)	–	3 кг	2,8 кг	1,7 кг

При універсальному живленні допустиме збільшення ваги на 0,5 кг.