Magnetisk hoved

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 9. maj 2022; checks kræver 5 redigeringer .

Magnetisk hoved  - en enhed til at skrive, slette og læse information fra et magnetisk medium: bånd eller disk ( hard eller fleksibel ).

Sorter

Magnethovedet kan fungere både med et spor og med flere - fra to ( stereo ) til 16 (se. Multitrack optagelse ) eller flere. For eksempel til datalagring på mainframes var 9-spors optagelsesstandarden almindelig indtil slutningen af ​​80'erne . 9-spors optagelse bruges også i nogle moderne streamere .

Til forskellige processer bruges forskellige, lidt forskellige i design [1] hoveder: gengivelses- ( GV ), optagelses- ( GZ ), universelle ( GU ) [2] og slette ( GS ) hoveder.

Nogle gange bruges kombinerede hoveder, der strukturelt kombinerer for eksempel GU og HS. Nogle gange bruges også et separat forspændingshoved , optagelse og afspilning af hjælpesignaler osv. Deres antal varierer fra en eller to (GU + GS - den mest almindelige mulighed i en husholdningsbåndoptager) til fire eller flere.

Ved brug af flere hoveder i en fælles konstruktion (tromle, base) taler man om en blok af magnetiske hoveder ( BMG ). Til cross-line og oblique-line optagelse kan hovederne monteres på en roterende tromle. Hovedet kan også bevæge sig i forhold til mediet på tværs af det optagede spor: i magnetiske diskdrev, såvel som i reversering og nogle flersporede båndoptagere (for eksempel stereo 8 -format ).

Konstruktion og funktionsprincip

Optage-, universelle og mange gengivelseshoveder har et lignende design, og i det enkleste tilfælde er det en induktor med en kerne med et magnetisk mellemrum , som er et hul i det magnetiske kredsløb fyldt med ikke-magnetisk materiale. Når de går rundt om det magnetiske mellemrum, passerer de magnetiske feltlinjer gennem overfladen af ​​bæreren, der bevæger sig nær magnethovedet. Der kan både være direkte kontakt mellem bæreren og kernen (ved en lav bærehastighed i forhold til head-in analoge lydoptagere, diskettedrev og magnetkortlæsere ) og en luftspalte (i videooptagere , R-DAT og harddiske ) drev). Når bæreren bevæger sig langs magnethovedets arbejdsflade forbi det magnetiske mellemrum , påvirker den resterende magnetisering magnetfeltet i det magnetiske kredsløb og inducerer en EMF i hovedviklingen, ved hjælp af hvilken aflæsning fra den magnetiske bærer udføres. Hvis en vekselstrøm føres gennem magnethovedets vikling , ændrer magnetfeltet i hovedgabet magnetiseringen af ​​det magnetiske medieområde nær arbejdsgabet, hvilket gør det muligt at slette og skrive information til mediet.

Magnetresistenseffekten kan også bruges i læsehoveder . Læsehovederne på harddiske kan bruge kæmpe- og tunnelmagnetoresistens .

Designet af GV og GU indeholder nødvendigvis en skærm , der beskytter mod eksterne elektromagnetiske felter. De kræver også beskyttelse mod permanente magnetiske felter forårsaget af parasitisk remanens i de omgivende dele af bånddrevet, ellers fører den mekaniske vibration, der virker på hovedet i et konstant magnetfelt, til mikrofoneffekten .

Under driften er hullet og overfladen af ​​magnethovederne tilstoppet med et magnetisk lag, der skræller af båndet, og er derfor genstand for periodisk rengøring.

For at sikre kompatibiliteten af ​​optagelser lavet på forskellige båndoptagere er den korrekte justering af magnethoveder (deres rumlige arrangement i højden og hældning i forhold til båndet) i henhold til accepterede standarder vigtig. Sammenfaldet af magnethovedernes azimut (vinklen mellem hovedets magnetiske spalte og kanten af ​​båndet) under optagelse og afspilning har en særlig stærk effekt på optagelsernes kompatibilitet. Mismatchen af ​​azimut med kun et par bueminutter fører til en mærkbar forringelse af gengivelsen af ​​høje frekvenser [3] . I billige båndoptagere er der ofte et specielt hul i front- eller bagpanelet til justering af hovedet "efter øret", til det maksimale reproducerbare høje frekvenser.

Magnetisk spaltebredde

Bredden af ​​det magnetiske mellemrum kan variere fra nogle få nanometer (ved hovedet på harddiske) til 100 mikron ( HS for husholdningsbåndoptagere).

Bredden af ​​det magnetiske mellemrum bestemmer en så vigtig parameter som den mindste registreringsbølgelængde ( den er lig med to gange bredden af ​​det magnetiske mellemrum). Effektiviteten af ​​reproduktion af bølger, der er mindre end minimum, falder kraftigt på grund af det faktum, at de magnetiserede sektioner, der passerer GW-gabet, skaber felter med forskellige tegn, der delvist kompenserer hinanden. Hvis bredden af ​​det magnetiske mellemrum er lig med eller et multiplum af registreringsbølgelængden, falder outputtet fra det reproducerende magnetiske hoved til nul. [4] På samme måde, når du forsøger at optage et signal, der ved den valgte bærerhastighed danner bølger, hvis længde [5] er mindre end det dobbelte af bredden af ​​det magnetiske mellemrum i optagehovedet, afmagnetiseres de delvist, og niveauet af det optagede signal falder kraftigt.

I kombination med den magnetiske bærers hastighed bestemmer bredden af ​​det magnetiske mellemrum den øvre grænse for de optagede og reproducerbare frekvenser af den magnetiske optagelsesvej, over hvilken niveauet for optagelse og afspilning falder kraftigt. Det kan vurderes som:

hvor  er den maksimale frekvens i Hz,  er bærebølgens hastighed i m/s,  er bredden af ​​det magnetiske mellemrum i µm.

Anvendte materialer

De første modeller af kassettebåndoptagere brugte hoveder med en blød permalloy -kerne , som tjente omkring 2000 timer.

I midten af ​​1970'erne blev de erstattet af slidstærke glasferrithoveder (FX- hoveder , levetid op til 10 år), og lidt senere, fra sendust (DX-hoveder, levetid 6-8 år). Mere teknologisk avancerede og billigere sendustovye-hoveder bruges i vid udstrækning som universelle (optagelse og afspilning af et signal) og som optager i båndoptagere i mellemprisgruppen. Glasferrithoveder blev hovedsageligt brugt som universelle eller reproducerende flagskibsmodeller.

I begyndelsen af ​​1980'erne blev magnethoveder udviklet og produceret af et amorft metal (A-hoved) med praktisk talt ingen krystalstruktur og fremragende magnetiske egenskaber. Med hensyn til slidstyrke er A-hoveder omkring 4 gange ringere end glasferrit.

I midten af ​​1990'erne blev magnetoresistive hoveder (Z-hoveder) skabt ved hjælp af teknologien fra tyndfilmsmikrokredsløb , som ændrede deres modstand afhængigt af intensiteten af ​​båndets magnetiske flux. Udgangssignalet fra disse hoveder, inkluderet i diagonalen på målebroen , kunne nå op på adskillige millivolt . Følgelig faldt den iboende støj fra kassettebåndoptageren til niveauet -62-68 dB og nærmede sig støjniveauet for en højkvalitets spolebåndoptager .

En kombination af disse to typer hoveder blev brugt i gengivelsessektionen af ​​BMG i tre-hoved AZ-enheder med en "gennem kanal" fra Technics (RS-AZ6, RS-AZ7).

Viskelæderhoveder

Viskelæderhoveder ( GS ) adskiller sig fra universelle i et større hul og lavere produktionsstandarder (høj præcision er ikke påkrævet til denne proces). En højfrekvent vekselspænding (i størrelsesordenen 100 kHz) tilføres HS fra en slette- og forspændingsgenerator (GSP), som et resultat, at hver sektion af magnetbåndet passerer det brede magnetiske hul i HS, har tid til at remagnetisere flere gange til mætning, og efterhånden som den bevæger sig væk fra det magnetiske mellemrum, falder magnetiseringsbåndet gradvist til nul.

For effektiv sletning skal følgende betingelse være opfyldt:

hvor er bredden af ​​arbejdsgabet af HS, er slettestrømsfrekvensen, er båndets hastighed.

Derudover skal magnetfeltstyrken i arbejdsgabet være mindst 3...4 gange højere end magnetbåndets tvangskraft . Hovedets magnetiske kerne skal dække optagesporet med en vis margin. HS'er med to magnetiske mellemrum placeret i en afstand på 1...3 mm fra hinanden har en øget sletteeffektivitet [6] .


Også i de billigste modeller af båndoptagere (bærbare, stemmeoptagere osv.) bruges en HS i form af en permanent magnet af en speciel form, som bringes mekanisk til båndet ved sletning. Dette giver dig mulighed for at bruge en generator med meget lavere effekt til forspænding eller endda helt opgive den (ved at bruge DC-forspænding). Støjniveauet ved sletning med et konstant magnetfelt er højere end ved sletning med et højfrekvent magnetisk vekselfelt, men dette er ikke kritisk for optagelser af lav kvalitet.

Vendbare hoveder

I de dyreste båndoptagere bruges to separate GV/GU-hoveder til dette. Specialiserede hoveder til "omvendt"-funktionen (til kassettebåndoptagere) kan være af to typer:

En usædvanlig GU / GV med reduceret højde kan også bruges, og båndoptageren har en speciel mekanisme til at flytte den i højden.

Blok af roterende hoveder

For at implementere cross-line og oblique-line optagelse i videobåndoptagere og digitale dataoptageenheder ( streamere , DAT - kassetter osv.), er et eller flere hoveder monteret på en roterende tromle, som kaldes en roterende hovedenhed ( RHU ). BVG'ens rotationsfrekvens og -fase skal holdes konstant ved hjælp af et automatisk styresystem. Hovedernes lineære hastighed i forhold til båndet er enheder på m/s, hvilket gør det muligt at optage signaler med en frekvens i størrelsesordenen af ​​enheder af MHz. Denne optagemetode giver dig mulighed for at øge optagetætheden. Signalet fra hovederne tages på en berøringsfri måde ved hjælp af en roterende transformer , hvoraf den ene vikling med halvdelen af ​​det magnetiske kredsløb er placeret på tromlen, den anden på den faste base af BVG.

I computere og computere

Diskhoveder

Med diskdrev mener vi i dette tilfælde drev , der hovedsageligt bruges som lagerenheder i computere og lignende computersystemer, såsom en harddisk , enheder til læsning/skrivning af data på magnetiske disketter .

Designet af diskdrevhoveder afhænger af optagemetoden.

Hovederne på moderne harddiske arbejder uden kontakt med diskens overflade og holdes på kort afstand på grund af aerodynamiske kræfter. Under drift roterer harddiskspindelen med en hastighed på flere tusinde omdrejninger i minuttet (fra 3600 til 15.000). Ved denne hastighed skabes en kraftig luftstrøm nær pladens overflade, som løfter hovederne og får dem til at svæve over pladens overflade. Formen på hovederne er beregnet på en sådan måde, at der sikres den optimale afstand fra indsatsen under drift. Indtil skiverne har accelereret til den hastighed, der er nødvendig for "start" af hovederne, holder parkeringsanordningen hovederne i parkeringszonen . Dette forhindrer beskadigelse af hovederne og arbejdsfladen på indsatserne.

Hovedpositioneringsenhed

Hovedpositioneringsenhed ( Jarg.  Aktuator ) er en magnetmotor med lav inerti [ 7] . Den består af et fast par stærke neodym permanente magneter samt en spole (solenoid) på et bevægeligt hovedblokbeslag . Hovedblok - en pakke med beslag (håndtag) lavet af aluminium-baserede legeringer, der kombinerer lav vægt og høj stivhed (normalt et par for hver skive). I den ene ende er de fastgjort på aksen nær kanten af ​​disken. Hoveder er fastgjort i de andre ender (over diskene).

Motoren danner sammen med systemet til læsning og behandling af servoinformationen registreret på disken og controlleren (VCM controller) et servodrev . [8] [9]

Hovedpositioneringssystemet kan også være dobbeltdrevet. I dette tilfælde flytter det elektromagnetiske hoveddrev blokken med den sædvanlige nøjagtighed, og en ekstra piezoelektrisk mekanisme kombinerer hovederne med det magnetiske spor med øget nøjagtighed [10] .

Tape hoveder

Se også

Noter

  1. ↑ Strukturelt adskiller GZ og GV sig i bredden af ​​arbejdsgabet, induktans, magnetiske egenskaber (materiale) af kernen.
  2. ↑ Gælder både optagelse og afspilning. Giver lidt dårligere parametre end et par GV - GZ.
  3. ↑ Radiomagasin, 1982, nr. 3, s. 39 - 40.
  4. ↑ Radiomagasin, 1982, nr. 3, s. 39
  5. ↑ Beregnes som den afstand, som bæreren har tid til at bevæge sig i en tid svarende til perioden for det optagede signal.
  6. ↑ Radiomagasin, 1982, nr. 5, s. 34
  7. ↑ Demontering med en harddisk (vi dykker ned i essensen af ​​harddiske), del 1-3 / Publikationer / hi-Tech . Hentet 25. maj 2016. Arkiveret fra originalen 8. juli 2014.
  8. ↑ Hard Disk Drive: Mechatronics and Control - CRC Press, 2006, ISBN 9780849372537  - Kapitel 2 "Head Positioning Servomechanism"
  9. ↑ Harddisk og positioneringssystem (utilgængeligt link) . Hentet 25. maj 2016. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. 
  10. ↑ Computex 2013: WD afslører den tyndeste 1TB HDD . Hentet 25. maj 2016. Arkiveret fra originalen 23. august 2016.

Links

Litteratur