Внешние сервосистемы
При невысоких поперечных плотностях записи могут применятся системы позиционирования с обратной связью по положению и механической фиксацией головок на выбранной дорожке.
Механизм позиционирования, построенный по этому принципу, схематично представлен на рис.
Механизм
позиционировании вместе с системой
управления образует следящую систему.
Она содержит регистр адреса цилиндра
(Рг Ац), фиксирующий код заданного
цилиндра и счетчик (Сч Ат), определяющий
номер цилиндра, на котором в данный
момент расположены МГ. Знак разности
этих кодов, получаемый на сумматоре
(
),
определяет направление перемещения
каретки, а модуль разности - величину
этого перемещения. ЦАП преобразует код
разности в пропорциональный ему уровень
напряжения. Усилитель (У) и усилитель
мощности (УМ) обеспечивают преобразование
уровня напряжения в ток, подаваемый на
катушку линейного электродвигателя
(ЛЭД).
Регулирование скорости осуществляется введением дополнительной обратной связи по скорости перемещения каретки. Сигнал сдатчика скорости (ДС), пропорциональный скорости каретки, подается на второй вход У. Выходной сигнал У пропорционален разности входных сигналов с ДС и ЦАП. Таким образом, при неизменном сигнале с ЦАП в катушке ЛЭД устанавливается такой ток, при котором обеспечивается постоянство скорости, определяемое сигналом с ЦАП.
При движении каретки датчик перемещения (ДП) вырабатывает один импульс при перемещении каретки на один цилиндр. В счетчике фиксируется номер достигнутого цилиндра. При уменьшении разности между номерами заданного и текущего цилиндров на выходе ЦАП сигнал уменьшается. Это приводит к уменьшению и скорости движения каретки. Поэтому каретка подходит к искомому положению (цилиндру) с минимальной скоростью. В положении когда разность между номером заданного и текущего цилиндров равна нулю, срабатывает компаратор нуля (Комп), включая механизм фиксатора, удерживающего каретку на месте.
Для такой системы:
максимальное время позиционирования – 120 -130 мс;
минимальное время позиционирования (переход на 1 цилиндр) – 20 мс;
максимальная скорость перемещения каретки – 2 м/с.
Линейный электродвигатель
Внутри цилиндрической магнитной системы находится подвижная катушка. Направление и сила тока в ней определяют направление и величину силы, развиваемой ЛЭД.
Датчик перемещения
Индуктивный датчик.
Фотоэлектрический датчик.
В преобразователе в качестве задающего элемента используется кодовая линейка, выполненная из оптического стекла, на которую нанесена кодовая шкала в виде сочетания прозрачных и непрозрачных участков. В качестве чувствительных элементов применяются фотоприемники. Свет от источника проходит через оптическое устройство, формирующее луч считывания, и кодовую линейку, попадает на фотоприемники. Если между источником света и фотоэлементом находится прозрачный участок, то это соответствует 1, а не прозрачный 0.
Пусть при построении кодирующей маски используется позиционный двоичный код.
Легко показать, что при построении маски может возникнуть специфическая ошибка, называемая ошибкой неоднозначности.
Пусть при считывании ФЭ стоит на границе между 00111 (7) и 01000 (8). Незначительные технологические отклонения в изготовлении маски, расположении чувствительных элементов могут привести к тому, что вместо
00111 (7) считается 01111 (15) или
00111 (7) считается 00000 (0), что недопустимо.
Одним из наиболее распространенных и эффективных средств борьбы с ошибкой неоднозначности является использование специальных кодов, носящих название отраженных. Основная идея состоит в том, что в них два соседних числа отличаются цифрой только в одном разряде. Отраженные коды не относятся к позиционным кодам, т.к. не имеют постоянного веса разряда.
Из всех видов отраженных кодов наибольшее значение имеет ОДК, который называют кодом Грея. Он обладает рядом достоинств, к числу которых относятся более простые методы и схемы преобразования этого кода в ПДК.
Развертка шкалы кода Грея.
Оптическая щель
Пусть опять считывание происходит между 7 и 8 позициями.
7 позиция – код 00100
8 позиция – код 01100.
Не правильное считывание дает ошибку в одну позицию.
Преобразование кода Грея в позиционный двоичный код производится следующим образом:
Код Грея
;
ПДК
.
Правило
;
……………………..
.
Оптический датчик с двумя парами фотодиод – светодиод.
Колебания температур существенно сказываются на точности работы привода с подвижной катушкой и обратной связью, получающего информацию о положении головки от внешнего датчика. При сжатии и расширении дисков все изменения их размеров приводят к смещению положения головок относительно цилиндров. Этих недостатков лишены системы, в которых информация о положении головок получается непосредственно с диска. Для поиска конкретной дорожки используется заранее записанная на диске вспомогательная информация (сервокод) и в процессе работы всегда определяется реальное положение цилиндра на диске с учетом всех отклонений температур. Поскольку сервокод считывается непрерывно, в процессе нагрева накопителя и расширения дисков, головки отслеживают дорожку и проблем со считыванием данных не возникает. Поэтому привод с подвижной катушкой и обратной связью часто называют системой слежения за дорожками.
Механизмы привода головок с подвижной катушкой бывают двух типов:
линейный;
поворотный.
Эти типы отличаются только физическим расположением магнитов и катушек.
Линейный привод
Линейный привод (рис.) перемещает головки по прямой, строго вдоль линии радиуса диска. Катушки располагаются в зазорах постоянных магнитов. Главное достоинство линейного привода состоит в том, что при его использовании не возникают азимутальные погрешности, характерные для поворотного привода. (Под азимутом понимается угол между плоскостью рабочего зазора головки и направлением дорожки записи.) При перемещении с одного цилиндра на другой головки не поворачиваются, и их азимут не изменяется.
Однако линейный привод имеет существенный недостаток: его конструкция слишком массивна. Чтобы повысить производительность накопителя, нужно снизить массу приводного механизма и самих головок. Чем легче механизм, тем с большими ускорениями он может перемещаться с одного цилиндра на другой. Линейные приводы намного тяжелее поворотных, поэтому в современных накопителях они не используются.
Поворотный привод (см. рис.) работает по тому же принципу, что и линейный, но в нем к подвижной катушке крепятся концы рычагов головок.
При движении катушки относительно постоянного магнита рычаги перемещения головок поворачиваются, передвигая головки к оси или к краям дисков. Благодаря небольшой массе такая конструкция может двигаться с большими ускорениями, что позволяет существенно сократить время доступа к данным. Быстрому перемещению головок способствует и тот факт, что плечи рычагов делаются разными: то, на котором смонтированы головки, имеет большую длину.
К недостаткам этого привода следует отнести то, что головки при перемещении от внешних цилиндров к внутренним поворачиваются и угол между плоскостью магнитного зазора головки и направлением дорожки изменяется. Именно поэтому ширина рабочей зоны диска (зоны, в которой располагаются дорожки) оказывается зачастую ограниченной (для того чтобы неизбежно возникающие азимутальные погрешности оставались в допустимых пределах). В настоящее время поворотный привод используется почти во всех накопителях с подвижной катушкой.