DE1474367A1 - Magnetische Aufnahme- und Wiedergabevorrichtung - Google Patents

Description

US Serial Mo. 363 723

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung ::ur Aufnahme und Wiedergabe von abgestuften Einheiten einer magnetischen Aufzeichnung bei schrittweiser oder aperiodischer Fortschaltung. Im einzelnen handelt es sich, um ein Gerät zur Aufnahme und wiedergabe von abgestuften Einheiten einer impul^förmigen magnetischen Aufzeichnung bei einer intermittierenden Fortschaltung des Aufzeichnungsträgers um bestimmte Grundinkreniente einer örtlichen Verschiebung.

Auf dem Gebiet der Informationsaufzeichnung besteht ein Bedürfnis £^:.lr einfache, jedoch zuverlässige und fehlerfrei arbeitende magnetische Auf Zeichnungsgeräte, mit denen es möglich ist, die Aufnahme und Wiedergabe in intermittierendem Betrieb durchzuführen, ähnlich den Lochband-

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Bayerische Vereinebank München 820 993

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Stanzern und -abtastern, wie sie z.B. heute allgemein zum Einsatz kommen in Fernschreibgeräten mit automatischer Ausdruckmöglichkeit. Dieses Bedürfnis wurde_tbisher teilweise befriedigt durch statische Magnetfluß-Abfühleinrichtungen, die den statischen Zustand des Magnetflusses auf einem stationären oder langsam bewegten magnetischen Aufzeichnungsträger in eine entsprechende' Spannung übersetzen. In solchen Einrichtungen variiert man den magnetischen Widerstand (Reluktanz) in einem oder mehreren Hagnetkreiszweigen der Magnetkopfstruktur, beispielsweise durch Anlegen eines elektrischen Wechselstromes an eine ßrregerspule, und dabei wird ein amplitudenmoduliertes v/echselstromsignal auf eine entsprechend angekoppelte Lesespule übertragen. Die "Träger"-Komponenbe des übertragenen Signals hat ihre Ursache in dem abwechselnden Sperren und tintsperren, das von dem Signal der Erregerspule auf den daran angekoppelten Magnetkreiszweig ausgeübt wird, wobei die Amplitudenmodulation dieses Signals ausschlieiilich bestimmt ist durch die in der "Spalt"-Zone des Aufzeichnungsträgers herrschenden statischen Magnetfluüverhältnisse. Einrichtungen dieser Art kennt man allgemein unter der Bezeichnung "Fluidempfindliche Magnetköpfe", weil sie ein zum statischen Magnetfluß des Aufzeichnungsträgers proportionales Ansprechvermögen haben, im Gegensatz zu den weitaus gebräuchlicheren dyna-

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mischen Abfühleinrichtungen, die auf die Größe von Magnetflußänderungen ansprechen.

Während flußempfindliche Magnetköpfe durchaus geeignet sind für die meisten Anwendungen stufenweiser magnetischer Abtastung, so erfordern sie doch zusätzliche Wechselstrom-Duellen, zusätzliche Erregerspulanordnungen und zusätzliche Modulationsschaltkreise, die allerdings, wie es zu erwarten ist, in beträchtlicher Weise die Kosten für ein mit solchen Magnetköpfen ausgestattetes Speichersystem beeinflussen. Darüber hinaus ist ein flußempfindlicher Magnetkopf im allgemeinen nur für die Abfühlung und wegen der Forderung der Flußempfindlichkeit nicht zur Informationsaufzeichnung zu gebrauchen. Nach dem Anlegen eines Schreibsignals von großer Amplitude an den flußempfindlichen Magnetkopf verbleibt ein gewisser Restmagnetismus in dem Magnetkopf, der sich in bezug auf die Sperr- und Entsperrfunktion des Erregerspulen-Signals störend bemerkbar macht, indem er die Wirksamkeit des Magnetkopfes als Abfühleinrichtung herabsetzt.

Es it;t somit das Hauptziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Aufnahme und v/iedergabe magnetischer Bandaufzeichnungen zu schaffen in einer einfachen, jedoch zuverlässig funktionierenden Ausführungsform für intermittierenden Betrieb,

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wobei das Schreiben und Lesen von vorzugsweise "binärer Information selektiv in abgestuften Einheiten unter Zugrundelegung aperiodischer Taktzeiten erfolgen kann. Als ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer von der Beschleunigung des Aufzeichnungsträgers abhängigen magnetischen Aufnahme- und Y/iedergabevorrichtung einfacher Ausführungsart anzusehen.

Die so ins Auge gefaßten Ziele der Erfindung werden durch eine Vorrichtung erreicht, die einen magnetischen Aufzeichnungsträger, der durch ein Antriebsmittel intermittierend um abgestufte Längeneinheiten weiterbewegt wird, und einen · damit magnetisch verkoppelten Aufnahme- und Wiedergabekopf umfaßt, der ein für jede auf dem Aufzeichnungsträger gespeicherte Informationseinheit charakteristisches, unzweideutiges Signal abzugeben in der Lage ist in Abhängigkeit von dem Magnetisierungszustand und der Beschleunigung des Aufzeichnungsträgers.

nachfolgend wird eine in weitere Einzelheiten gehende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung gegeben unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen.

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Es zeigen:

Fig. 1 schematise!! eine Perspektivansicht des "bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung}

Fig. 2 in auseinandergezogener Perspektivdarstellung den Fortschaltmotor und den Untersetzungsmechanismus, die im Zusammenwirken die stufen-' weise Weiterbewegung des bandförmigen Aufzeichnungsträgers von Fig. 1 durchführen;

Fig. 3 die Draufsicht eines TrIIs des Fortschaltmotors nach Fig. 2, was zur Erklärung der stufenweisen ■ Fortschaltoperati on des Motors nützlich n'stj

Fig. 4 in zeitlicher Anhängigkeit die Or und die Geschwindigkeit eines bestimmten Punktet? der Magnetflußumkehr auf dem in Fig. 1 gezeigten. Aufzeichnungsträger;

Figuren 5 - P> eine Reihe -ran schema bischen Ansichten zur Ι11π.ίτΗ·ν"-Η.ηη der in dem zweispaltigen Magnetkopf hervorgerufenen magnetischen Auswirkungen, wenn eine auf dem Band befindliche Flußumkehrzone während des Durchlaufene eines Einheitssohrittes der Ortsverschiebung an den nich^'iaggnetischen Spalten vorbeikommt; bei jeder DarstellungBserle wird von einer unterschiedlichen Ausgang«posi tion der FLuSmikehr'zone bezüglich der SpaLte ausgegangen;

Figuren 9-12 in zeitlicher Abhängigkeit die Änderung

des Ha^netfliuujei! im Magnetkopf in Übereinstimmung zu den entsprechenden Ansichtsserien der Figuren 5-8; und schließlich

Fig. 13 den Wellensug des Ausgangssignals bei kontinuierlicher Fortbewegung des Aufzeichnungsträgers.

Bezug nehmend auf die Figuren 1 und 2 wird ein magnetischer Aufzeichnungsträger 1 - vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, eines der üblichen, mit einem Oxyd beschichteten Magnetbänder.- relativ zu einem zweispaltigen Magnetkopf 2

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bewegt, der, während sich das Band in Bewegung befindet, binäre magnetische Aufzeichnungen aufschreibt und abliest, wobei dies entweder stufenweise oder kontinuierlich vor sich gehen kann. Der Magnetkopf setzt sich zusammen aus den magnetischen Seitenstegen 5 und 4 und einem magnetischen Mittelsteg 5, die alle vorzugsweise aus einer Eisen_rUickel-Legierung, z.B. Mu-Metall, hergestellt sind. Diese sind untereinander verbunden durch die magnetischen Vefbindungsstege 6 und 7> wodurch diskrete Magnetkreis zustande kommen, die in zwei ninhtm«gnetischen Spalten enden. Die Spalte sind voneinander etwa um ein Viertel der Länge eines auf dem Band befindlichen Informations-Bit-Intervalls voneinander entfernt. Die Wicklungen 8 und 9 auf den entsprechenden Seitenstegen 4 und 5 sind gleichsinnig in einer Seriens-chalbimgmit der Lese- imd Sohreibeinheit 10 verbunden, rlie bezüglich der Wicklungen f'ir eine Signalverarbeitung "in beiden Rieh-

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tunken ausgelegt ist,'um Aufzeichnungen ^piif d.y.n Band auszuschreiben ο απ ν von" Bfirul gelesene Auf Zeichnungen wiederzugeben.

Das Band 1 ^rird durch ein mit dem allgemeinen Überweisungszeichen 11 bezeichnetes Antriebssystem fortbe'-'e^t, das in der Lage ist, dem Band selektiv eine intermittierende oder kontinuierliche Fortbewegung aufzuzwingen, je naende-n, ob

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der mechanische Antriebsmechanismus der intermittierenden Antriebseinheit 12 oder der von der kontinuierlichen Antriebseinheit 13 mit dem Band bewegungsschlüssig verkoppelt wird. Die Abtriebswelle einer kontinuierlichen Antriebsvorrichtung 13 ist über mit dem allgemeinen Überweisungszeichen 14 dargestellte. . Verkopplungsmitteln mit einer Laufhaspel verbunden, die sieh in Torwarts- oder Rückwärtsrichtung kontinuierlich dreht. Auf ähnliche Weise ist der Abtrieb der intermittierenden Antriebsvorrichtung 12 mit einer sich schrittweise bewegenden Laufhaspel 16 verbunden, die in bestimmten diskreten Winkelinkrementen rotiert. Ein um die Achse 18 drehbarer Kipphebel 17 ermöglicht das selektive Andrücken der Andruckrollen 19 und 20 gegen die entsprechenden Antriebshaspeln 15 bzw. 16, wodurch eine selektive Steuerung des Bandantriebs entweder in kontinuierlicher oder in-' teTmittierender Weise herbeigeführt wird. Die Lage des Kipp-

hebeis wird mit Hilfe eines je zwei Spulen 22 und 23 umfassenden Magnetmeehanismus 21 steuerbar eingestellt. In Abhängigkeit von der Aktivierung der Spulen wird die eine oder andere Kipplage des Hebels 17 ausgewählt,und auf diese Weise das Andrücken entweder der Andrückrolle 19 für kontinuierlichen Antrieb oder der Andruckrolle 20 für intermittierenden Antrieb an den Aufzeichnungsträger gesteuert.

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Wenn es also darauf ankommt, den Aufzeichnungsträger ' . kontinuierlich, anzutreiben, so tritt die Magnetspule 22 ■ j _;I|j| in Aktion, die mittels des Yerbindungsgestänges 24 und' des Kipphebels 17 "bewirkt, daß die Andrückrolle 19 gegen die Haspel 15 für kontinuierliche Fortbewegung angedrückt wird, wobei sich der Aufzeichnungsträger zwischen den

gegeneinander gepreßten Rollen 15 und 19 befindet und-je , '' nach Drehrichtung des Antriebssystems 1 3 entweder nach vorwärts (beispielsweise nach rechts) oder nach rückwärts (beispielsweise nach links) bewegt wird. Auf ähnliche Weise, wenn die Magnetspule 23 aktiviert wird, drücken die Andruckrollen 20 den dazwischen befindlichen Aufzeichnungs- ? träger gegen die Antriebshaspel 16 für intermittierende Bewegung, so daß dem Aufzeichnungsträger eine stufenweise ,' Fortbewegung aufgezwungen wird. Bei jedem Schritt der intermittierenden Antriebseinheit 12 rotiert die Antriebshaspel 16 um einen kleinen Bruchteil,einer Umdrehung der- | art, daß der Aufzeichnungsträger einen Weg von 0,12 mm nach rechts bewegt wird; dies ist gerade das für das vorliegende Ausführungsbeispiel gewählte Einheitsintervall unter Berücksichtigung der Speicherung eines einzelnen Bits

■ ! auf dem Aufzeichnungsträger. Infolgedessen sollte die I

Distanz zwischen den beiden Luftspalten in dem Magnetkopf, ; I d.h.. die Breite des Mittelsteges 3> etwa ein Viertel dieses <

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Wertes, also etwa 0,03 mm "betragen.

Wie in Fig. 2 gezeigt umfaßt der intermittierende Bandvorschub einen fortschaltmotor 28 mit einer Ausgangswelle 29, die über einen Untersetzungsmechanismus 31 mit der Achse 30 der Antriebsrolle 16 gekoppelt ist. Das Getriebe 31 bewirkt eine Untersetzung im Verhältnis 16:1 in bezug auf die Winkelverstellung zwischen den Achsen 29 und 30 mit Hilfe einer Anzahl von gezahnten Riemenscheiben 32 bis 35· Die Scheibe 33 trägt auf ihrem Umfange viermal soviel Zähne als die Scheibe 32, was eine Untersetzung in der Winkelverstellung bezüglich der Achse 29 im Verhältnis von 4:1 bewirkt; die Scheibe 35 trägt auf ihrem Umfang viermal soviel Zähne als die Scheibe 34, um noch einmal eine Untersetzung von 4:1 für die Winkelverstellung zu erbringen.

Wie in Hg. 3 gezeigt umfaßt der fortschaltmotor 2R einen gezahnten Rotor 36, der direkt mit der. Ausgangsachse 29' des Portschaltmotars verbunden ist. Mit Hilfe eines magnetischen

fortschaltmechanismus, bestehend ans der fortschaltspule 37 und den magnetischen Schaltkreiselementen 38 bis 40, wird der Rotor schrittweise um Winkelinkrerneute von ^enau 1/20 einer Umdrehung^weitergeschaltet* Die Permanentmagnete 41 und .42 erzeugen magnetische- Haltefelder zum Zwecke des

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Festhaltene des Rotors in seiner Lage mit Hilfe der magnetischen Arretierung 43· In- der gezeigten Lage und mit einer nicht aktivierten Spule 37 Gesteht ein geschlossener magnetischer Weg von dem Magneten 41 über das Arretierglied 43 zu dem nächsten der zehn Zähne des Rotors 36, dann über das magnetische Schaltkreiselement 39 zurück zum Magneten 41· Angenommen, die Magnete 41 und 42 haben ihre Südpole an den zu den magnetischen Schaltkreiselementen 39 und 40 benachbart liegenden Enden, so verläuft der magnetische Fluß auf dem Weg und in dem Sinne, wie es durch die Pfeile 44 angedeutet ist.

Wenn die Spule 37 jetzt so magnetisiert wird, daß ein magnetischer Nordpol auf der linken und ein magnetischer Südpol auf der rechten Seite des magnetischen Schaltkreiselementes 38 entsteht, so wird der magnetische Fluß im Schaltkreiselement 39 neutralisiert und an seiner Stelle ein ! Schaltkreisweg geringsten magnetischen Widerstandes gebildet, ' der vom Magneten 41 über das Arretierglied 43, den Rotor 36, die magnetischen Schaltkreiselemente 40, 38 und "39 zurück zum Magneten 41 verläuft. Dies verursacht eine-geringe Drehbewegung des Rotors im Uhrzeigersinn um eine Winkelverstellung, die die Hälfte eines Umfangszahnes beträgt, d.h. ein Zwanzigstel einer Umdrehung, hervorgerufen durch das Bestreben,

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dit, Abstände zwiBchen den Rotorzähnen 45» 46 und den entsprechenden Auswölbungen 47» 48 des magnetischen Sehaltkreieelements 40 zu minimisieren. Auf diese Weise entsteht ein magnetischer Haltekreis vom Magneten 42 über die Arretierung 43» den Rotor 36 und das magnetische Schaltkreiselement 40 zurück zum Magneten 42, der den Rotor in seiner Lage hält auch nach Abschaltung des Aktivierungsstroms durch die Spule 37» Sollte daraufhin ein weiterer Impuls der gleichen Polarität an die Spule 37 angelegt werden, so Würde die Richtung des magnetischen Flusses derart sein, daß die Arretierwirkung des Magneten 42 unterstützt wird. Andererseits, wenn ein Impuls entgegengesetzter Polarität an die Spule 37 angelegt wird, so wird der Fluß im Steg 40 neutralisiert und ein neuer magnetischer flußweg errichtet ausgehend vom Magneten 42 über das Arretierglied 43, den Rotor 36 und die Elemente 39». 38 und 40. Daraufhin versucht der. Rotor abermals eine stabile Lage einzunehmen, indem er sich um genau 1/20 einer Umdrehung (das Bind 18°) im Uhrzeigersinn dreht.

Durch Anlegen von Impulsen wechselnder Polarität an die Spule 37 kann somit der Rotor 36 und damit auoh die Antriebsrolle 16 im Uhrzeigersinne fortgeschaltet werden um entsprechende Winkelverstellungen von 18° bzw. 18/16°. TJm einen Portschaltschritt des Bandes von 0,12 mm zu er-

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zielen, muß der Antriebsrollenradius (16/18) χ (0»12) 1,056 mm sein..

Die Fortschaltrichtung des Rotors wird durch den Winkel bestimmt, unter dem die Arretierung 43 angebracht ist. Würde die Arretierung 43 im Gegenuhrzeigersinn zum Steg <, 39 geneigt sein, so würde die umgekehrte Wirkung eintreten, und der Rotor würde im Gegenuhrzeigersinn fortgeschaltet.

In dem Ausführungsbeispiel von !ig. 2 ist noch ein Dämpfungsmechanismus zur Unterbindung von Trägheitsschwingungen der * Motoraehse 29 vorgesehen, die wegen der auf die Rotorzähne ausgeübten Arretierwirkung auftreten können. Beim Nichtvorhandensein dieser Dämpfung könnte es passieren, daß der Fortschaltmotor einen-Schritt zuwenig oder zuviel macht, waB zu einer unbeabsichtigten fehlerhaften Bandfortschaltung führt. Der Dämpfungsmechanismus''umfaßt ein Leichtmetallgehäuse 51- mit Luftlöchern 52, in denen sich Dämpfungsfahnen 53 befinden. Die Enden des Gehäuses sind hermetisch verschlossen,, so daß die Luft zwischen den Fahnen eingefangen ist. Die Dämpfungsfahnen sind an die Motorachse. ?9 befestigt; das Gehäuse kann sich gegenüber der Achse . frei bewegen. Wenn keine Beschleunigung oder Verzögerung wirkt, so werden sich das Gehäuse, die Dämpfungsfahnen und

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die Motorachse wie eine Einheit drehen. Wenn infolge der magnetischen Arretierungswirkung die Motorachse zum Stillstand verzögert wird, so fährt das Gehäuse infolge seiner Trägheit fort sich zu drehen, und die in dem Gehäuse befindliche luft drückt gegen die Dämpfungsfahnen mit dem Ergebnis, daß das Bestreben der Motorachse über die Stoplage hinauszulaufen in jeder Richtung unterdrückt wird. Auf diese Weise wird ein Schwingen der Achse unterbunden.

Während in der vorausgegangenen Beschreibung diejenigen Einrichtungen erklärt wurden, die eine intermittierende oder kontinuierliche Bewegung des in Pig. 1 gezeigten Bandes bewirken, soll nun übergegangen werden zur Beschreibung der abgestuften Arbeitsweise des Magnetkopfes 2 (vergl. Jig. 1) unter bezug auf die Figuren 4-12. In den Figuren 5-8 zeigen die Positionsbilder (a) bis (f) die Lagen eines Punktes

der Umkehrung des magnetischen Flusses auf Band 1 relativ zu den Luftspalten des Kopfes 2 beim Durchlaufen des Bandes durch einen Fortschaltschritt. Auf dem Band ist ein binäres Informationsmunter nach dem sog. HRZ-Verfahren

(nicht-nach-Null-Rückkehr-Snhreibweise) aufgezeichnet', d.h.» daß das Band während jedes Bit-Intervalls jeweils in den vollen magnetischen Sättigungs zustand gebracht wird.. -Um den Wert eines Bits festzustellen genügt es, eine Zone der

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Magnetflußumkehr zu ermitteln. In der Daratellungsabfolge der Figuren 5-8 wird die Wirkung untersucht, die eine Magnetfluß-Umkehr^one.. 61 hervorruft während'das Band einen Einheitsschritt fortschreitet.

Die Figuren 9-12 stellen Magnetflußvariationen in Abhängigkeit der Zeit dar, wie sie im Magnetkopf 2 vorkommen, unter Berücksichtigung der in den Figuren 5*- 8 gezeigten Umstände während eines BandfortschaltSchrittes. Die durch die.se Fluß änderungen "bedingten elektrischen Ströme werden von den Spulen 8 und 9 auf die in der Sohalteinheit 10 untergebrachten Lesekreise übertragen (vergl. Fig. 1). Wo wie beispielsweise in den Figuren 9 und 10 die zusammengeführten elektrischen Signale nicht identisch in Koinzidenz liegen mit den in den Abbildungen (a) dargestellten magnetischen Änderungen, so dind zusätzliche Abbildungen (:b) hinzugefügt worden.

Wie in Fig» 4 dargestellt, ist die für die Bandfortschaltung um eine Einheit benötigte Zeit in 7 gleiche Zeitintervalle unterteilt, die rechts ctachdie Zeitmarken t^ bis t^ begrenzt sind und die auf einen Anfangszeitpunkt t_Q bezogen werden.

Die Flußumkehrzone 61 (vergl. Fig. 5) auf dem Band 1 ist

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ale ideal $$ι Punkt F konzentriert dargestellt und die iokspositionen des Punktes P zu den Zeiten t_Q blB t_? in ent&pt$öhinder Weise bezeichnet mit X_Q(t) bis

_t ,_, _n den Figuren 4_tjÖis $V In gleicher Weise sind die

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enblicksgeschwindigkelteti des Punktes P zu diesen

Zeiten bezeichnet mit Vi(P)(j*Obis 7). Aus der Fig. 4 ist zu ersehen, daß die Geschwindigkeit V des Punktes P und ^fllamit die des Sandes während der ersten Halfte jedes Schrittes von O bis zur Maxiittalgesohwindigkeit V_max linear ansteigt und dann in der zweiten Hälfte des gleichen Schrittes,linear bis bu Null wieder abnimmt« Da die Geschwindigkeit die zeitliche Ableitung der Verschiebung des Punktes P be" 'itet, so. let es offensichtlich, daß die Verschiebungen X(P) in der ersten und zweiten Hälfte der Schritte durch entgegengesetzt gekrümmte Parabeln dargestellt werden, wie es in Fig» 4 gezeigt ist. Die .Verschiebungen über die 7 gleichen Zeitintervalle variieren somit exponentiell, d.h., die Verschiebungen des Punktes P im ersten und letzten (siebten) Intervall find ungefähr gleich Nullι die Verschiebungen während des zweiten und sechsten Intervalls betragen jeweils etwa 5 ί» der totalen Schrittweite (I)) von 0,12 mm j die ungefähr gleichen Verschiebungen wöhrend des dritten und fünften Intervalls betragen je ungefähr 20 # der totalen Schrittweite Dj die größte Ver-

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Schiebung während des vierten Intervalls beträgt ungefähr 50 $> der totalen Schrittweite D.

Um die späteren Ausführungen besser verstehen zu können, erscheint es angebracht, die relativen Abmessungen der Teile des Kopfes in Beziehung zu der 0,12 mm-Schrittweite

der Information auf dem Band anzugeben. In dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel sind die Beitfcaatege 4 und je etwa 6,192 mm breit (das sind etwa 52 Bits), während der Mittelsteg 3 etwa 0,03 mm breit ist (das ist etwa 1/4 Bit). Die Spalte zu beiden Seiten.des Mittelsteges sind je etwa 0,00216 mm breit (das ist etwa 9/500 eines Bits).

In Fig. 5 ist die Ausgangslage des Punktes P (Bild a) so gewählt, daß dieser Punkt während eines Bandschrittes an den durch die Überweisungszeichen 62 und 63 markierten Positionen vorbeikommt, die symmetrisch zu beiden Seiten des Mittelsteges 3 liegen; die Entfernung von der Position 62 zur Position 63 beträgt 0,12 mm. In Fig. 6 ist eine Ausgangsposition angenommen, die näher beim linken Spalt liegt. In Fig* 7 befindet sich die Ausgangsposition der magnetischen Flußumkehrung in der Mitte des Mittelsteges 3. In Fig. 8 befindet sich die Ausgangsposition direkt üfeer dem linken Spalt zwischen dem Mittelsteg 3 und dem Seitensteg 4. Wie also der Punkt 61 in jeder der Darstellungsabfolgen von links

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nach rechts fortschreitet, so werden die daraus resultierenden magnetischen Auswirkungen in bezug auf die Seitenstege und den Mittelsteg einer Betrachtung unterzogen*

Unter Kennzeichnung der magnetischen Wege durch die Stege 4 und 5 als Wege I bzw, II und unter Bezeichnung der magnetflußrichtung durch den Magnetkopf mittels der Pfeile 70, wird es offenkundig, daß weder in dem Weg I noch in II eine Flußänderung auftritt bis die Zone der Flußänderung bzw. der durch P gekennzeichnete Pol in die unmittelbare Nähe eines der Spalte auf irgendeiner Seite des Mittelsteges 3 kommt. Wenn man' die Änderungen des Magnetflusses (0) in dem Magnetkopf infolge der bewegten Magnetflußumkehrzone £ durch (dj#/cLt)p bezeichnet, so bezeichnet man folgerichtig die Flußänderungen in den Wegen I und II durch (dJZfl/dt)p bzw. (djzfn/at)p.

Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, treten bei dem in Fig. 5 gezeigten Fortschreiten um ein Inkrement, d<.i<, ein Schritt, zwei voneinander unterscheidbare, positive Stromimpulse " gleicher Amplitude auf, während in Fig. 10, wegen der zum linken Spalt näheren Ausgangslage (Bild a; Fig. 6) zwei voneinander unterscheidbare Impulse ungleicher Amplitude und einer insgesamt längeren Zeitdauer auftreten. Der Grund für diese längere Dauer ist darin zu suchen, daß in der

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Bildfolge von Fig. 6 die Pole die zwei Spalte mit verschiedenen Geschwindigkeiten passieren. Der zum Weg I ■benachbarte Spalt wird mit einer Geschwindigkeit durchmessen, die zwischen )/2 und 3/4 der Maximalgeschwindigkeit "V_max liegt, wie sie in dem Diagramm Y(p) von Fig. 4 gezeigt ist, während der gleiche Pol den zweiten Spalt mit fast uer Spitzengeschwindigkeit Y_m durchmißt. Es scheint offenkundig zu sein, daß man somit zwei unterscheidbare, jedoch nicht notwendigerweise gleiche Ausgangsimpulse erhält, wenn die Anfangsbedingungen so liegen, wie sie entweder in Bild 5 (a) oder in Bild 6 (a) angenommen sind, wobei der positive Störsignal-Grenzpegel in den Figuren 9 und 10 mit dem Überweisungszeichen 72 gekennzeichnet ist.

Es wird angenommen, daß sich die nächste Magnetflußumkehr auf dem Band genau einen BitTÄbstand (0,12 mm) hinter der Flußumkehr beim Punkt P befindet, und zwar bei einem zweiten Punkt 73, der allgemein mit P¹ bezeichnet ist. In den Bildern 5(e) und 5(f) nimmt der Punkt P¹ genau die Lage ein, die der Punkt P zu Beginn des Schrittes einnahm (Bud 5(a)). In den Bildern 6(e) und 6(f) nimmt der Punkt P¹ genau die Anfangsposition des Punktes P ein, während sich der Punkt P aus dem dargestellten Bildbereich bereits hinausbewegt hat.

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VfIe in Bild 5(a) gezeigt' ist, gehen die Magnetflußlinien 70 vom Punkt P aus, durchsetzen die Wege I und II im IJÄ^etkopf und kehren zum Band «zurück an einer nicht gezeigten weiter rechts gelegenen Stelle, die abhängig ist yom Abstand zwischen dem vorangegangenen Flußumkehrpunkt dem Band und der Magnetflußumkehr beim Punkt P. Die linfen 75 verzweigen sich auch vom Punkt P ausgehend naoh links und, wie in Bild 5(d) gezeigt ist, durchsetzen, Sobald der Punkt P über beide Spalte hinweggelaufen ist, 4ie Wege II lind t in einem zu den Flußlinien 70 umgekehrten Riohtungssinn, wodurch die Vollständigkeit der Flußumkehr in beiden Wegen angezeigt wird.

Mit einer solchen Vereinbarung der Charakterisierung der Flußverteilung im Magnetkopf werden die in Fig. 6 dargestellten Verhältnisse leicht verständlich sein. Besonderes Augenmerk ist zu richten auf die lage des Poles in Bild 6(o) wo die äivergenten Flußlinien 70 und 75 den Mittelsteg 3 durchsitzen und sioh dann auf die Wege I und II im entgegengesetzten Richtungssinn verzweigen, so daß, obsohon die vollständige Flußumkehr im Weg I stattgefunden hat, bislang noch keine Änderung im Weg II zum Zeitpunkt t~ stattgefunden hat«

In der in Fig. 7 dargestellten extremen Situation befindet

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sich der Punkt der Flußumkehr P anfänglich in der Mitte über dem mitülsren Steg 3 und kann deshalb den Weg I nicht beeinflussen. Es kommt also nur zu einer Variation des Flusses im Weg II während des Zeitintervalle t„ bis t~, was die in Pig. 11 gezeigte positive Flußänderung im Weg II zur Folge hat, während es keine korrespondierende Änderung im Weg I gibt. Später, wenn der Punkt P¹ sich auf den Mittelst eg 3 zubewegt (Bilder 7(e) und (f)), wird der zur Linken von P¹ befindliche Flußzweig 81 so umgelenkt, daß zwischen der Zeit t. und t,- eine Flußumkehr im Weg I stattfindet!

verbunden mit dem in Fig. 11 gezeigten negativen Ausgangssignal. Es ist wichtig festzuhalten, daß die Spitzen beider Kurven 80 und 82 über den durch die Linien 72 und 84 dargestellten Störgrenzpegel hinausgehen.

Im Bild 8(a) beginnt der Punkt P seine Wanderung gegenüber dem linken Magnetkopfspalt. Wie durch die Kurvenspitze 91 in Fig. 12 gezeigt, gibt ·β in diesem Falle nur eine einzige gpitfse im Ausgangasignal hervorgerufen durch den Punkt P, die den durch die Linie 72 bezeichneten Störgrenzpegel überschreitet, während die durch den Pol P¹ hervorgerufene einzige Spitze knapp unterhalb des Störgrenzpegels 84 liegt*-.

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Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß offensichtlich für- alle-möglichen Ausgangslagen eines magnetischen ¹ der im Begriffe ist, an der Zone der Magnetkopfspalte vorbeizulaufen, die Bandbeschleunigung so groß ist, daß mindestens einer der Spalte und in den meisten " fällen sogar alle beide mit genügender Geschwindigkeit durchlaufen werden, um ein Ausgangssignal in der mit dem entsprechenden Steg verkoppelten Spule zu erzeugen, das über den Störpegel hinausgeht. Es gibt somit keine kritische Anfangslage für einen Pol auf dem Band, für den das Ausgangssignal zweideutig oder unbestimmt wäre.

Das von einem beliebigen einzelnen, in jeder beliebigen Anfangsposition auf dem Band befindlichen Magnetpol erzeugte Ausgangssignal wird entweder eine oder zwei' Spitzen einer vorher bestimmten Polarität aufweisen, die allein durch die Polarität des Pols auf dem Band bestimmt ist. Nachfolgende positive und negative Ausgangssignale treten nur auf, wenn zwei aufeinanderfolgende Pole die Spaltzone während eines Inkrementsehrittes de3 Bandes erreichen.

Hit liilJ'e dea hier beschriebenen intermittierenden Bandvor, öl uhs kann :rmn das Bniicl relativ präaifje schrittweise Γ«ι.·.**;. l.Lten roLitiv zn tbii il·¹ netkopt", sobald der Anfang

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einer gewünschten Informationsaufzeichnung lokalisiert worden ist im Anschluß an einen kontinuierlichen Vorschub über solche Stellen das Bandes hinweg, die ungewünschte Aufzeichnungen oder'Zwischenräume enthalten. Die zum Kopfspalt relative Anfangsposition'des ersten Pols in der lokalisierten Aufzeichnung"und damit aller weiteren Pole innerhalb dieser Aufzeichnung^ist etwas unbestimmt wegen der Unsicherheiten in der Freigabe des sich kontinuierlich bewegenden Bandes und der Bandträgheit nach der Freigabe. Demnach ist es möglich,jeden Pol einer Aufzeichnung die Spalte mit der gleichen Anfangsphase durchlaufen zu lassen wie es der Pol P in Pig. tut. Würde im Falle von Fig. 8 der Magnetkopf eine Einzelopaltstruktur aufweisen, beispielsweise iriv einen Spalt zwischen &&n Stegen 5 und 4 haben, so würde man in Fig. 12 v_öine Ausg»ngssign^alspitze erzielen, die über dem Störpegel liegt, was ia.^olge_jdessen eine Unbestimmtheit in de"¹" Atifsgangsinformatiön zw Folge hätte.

In Fig. 9 ifib die öiroh die kontinuierliche Bandbewegung mib einer Geschwindigkeit; von "56 cni pro Se-runde (entspr.

3000 liitrs nro S«^f wAe) bedingte Ai'R^.ngnRlgnalt'nr"! gezeigt on fco r Ίο·- A::r.'ih:.:o, (3^cti! "'·>/Qf'iisoliitio £"v)3itxTe und nei im ^leioluüUSLj-on kU'.itvn-i von Ü, \°. mn 9n^f;J ■ n^ de;

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Bandes angeordnet sindj aus fl-i eser Darstellung int zu ersehen, daß bei kontinuierlicher Bandbewegung das Aus- ; gangssignal demjenigen ähnlich ist, das man erhält bei intermittierender Bandbewegung mit einer Anfangsphasenlage entsprechend der Darstellung in Bild 5(a),

DaB Schreiben von Information kann durchgeführt werden entweder unter Anwendung des intermittierenden oder kontinuierlichen Bandvorschubs und unter Anwendung von mit der Bandbewegung synchronisierten AusgangsSignalen unter Zugrundelegung der in Fig. 1 eingezeichneten relativen Polaritäten bezüglich der Singangsklemmen 100, 101, 102 der lA*e~ und Sc&riibsehaltungen 10» Für das Schreiben der laformatior benutzt man stufenförmige Impulse von der I Linge iiner BitBelt "ad eintr Amplitude, die ausreicht * zur einheitlichen. Sittlgung des Bandes über eine Zone,

die sich zwischen den zwei Spalten erstreckt» Die Polari-■ tat ä#r an die Spulen 8 und 9 angelegten SchreibimpulBe wird so gewählt, daß der Magnetfluö in den Wegen I und II (vergl. Figuren § - 8) sich aufeinanderfolgend unterstützt unttr Ausfeildung ein·© Weges durch dt* Stege 4, 6, 7, 5 und die Bandoberfläche» Der Minimaldurchmesser der Seitenstege 4 und 5 {0,48 mm in der Spaltzone) ist groß im Verhältnis eum kleinsten Durohmesser (0,03 mm) des

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Mittelsteges 3> so daß der letztere beinahe sofort beim Auftreten einer Polaritätsumkehr des,Schreibsignals gesättigt wird und dabei einen vernachlässigbaren Prozentsatz des gesamten mit dem Band verkoppelten Schreibflusses führt. Die zur Sättigung des Bandes in der Spaltzone erforderliche Schreibsignalamplitude wird dadurch minimal 'klein gehalten. Die Auflösung der Bitgrenzen, d.h. die Konzentration jeder Flußumkehrzone auf dem Band bei oder in der Mähe eines Punktes, ist durch die Dicke des Aufzeichnungsträgers, den Kopf-Band-Abstand und die Spaltbreite bestimmt. Aufzeichnungen mit sehr zufriedenstellender Grenzauflösung bei der Wiedergabe wurden erzielt mit einer Magnetkopfstruktur, wie sie in den Figuren 1 und 5-8 gezeigt ist,; im Zusammenwirken mit eins r magnetischen Oxydschicht auf einem bandförmigen Aufzeichnungsträger. Bei diesen Verhältnissen beschränkt sich der gesamte oder nahezu der gesamte Magnetfluß, der v.om Kopf zum Band übergeht, auf die engen Bereiche der zum Mittelsteg benachbarten Seitenstege.

Ein nach dem Schreiben im Magnetkopf verbleibender remanenter Magnetismus bedingt lediglich eine Gleichstrom-

verschiebung im Pegel des an die Schaltung 10 abgegebenen ; Ausgangssignals, die in diesen Schaltungen ohnehin elimi-

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niert wirdr In den VOrbekannten, statischen, magnetflußempfindMchen Eöpfen zerstört ein. vom Schreiben zurückbleibender remanenter Magnetismus die beim Lesen erhaltene lorm des Ausgangssignals so,daß das sich nach der Demodulation ergebende Signal unbestimmt sein würde, wenn die wegen der entgegengesetzten llußbedingungen auf dem Band entstehenden Unterschiede im Modulationspegel schon von Anfang an klein waren.

Es ist vorgesehen, als Format für die Aufzeichnung in einem bevorzugten Auführungsbeispiel eine als NRZI be-, kannte Variante der konventionellen NRZ (nicht-nach-Null-Rückkehr) Schreibweise zu verwenden. Bei der üblichen NRZ-Schreibweise wird bei jedem Wechsel des Inf,ormationswertes (also entweder von "eins" nach "null" oder .von "null" nach "eins") eine Magnetflußänderung auf dem Band vorgesehen, während bei der¹ NRZI-Schreibweise nur die Bits eines bestimmten Wertes (z.B. "eins") durch das Vorausgehen einer Magnetflußänderung gekennzeichnet werden. Jedenfalls ist das hier beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung für jede beliebige Art einer nicht-nach-Null-Rückkehr-Schreibweise in gleicher Weise geeignet.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. ID 1470 - 26 - · ·Λ

   Patentansprüche

   j 1. Magnetische Aufnahme- und Wiedergabevorrichtung mit einem magnetischen Aufzeichnungsträger und einem damit magnetisch verkoppelten Aufnahme- und Wiedergabekopf mit einer Spulenanordnung zur Signal zu- und -ab'führung, gekennzeichnet durch "fein Antriebsmittel

   ' zur intermittierenden Weiterbewegung des Aufzeichnungs-

   ! trägers um abgestufte Längeneinheiten unter Einhaltung bestimmter Beschleunigungen und Verzögerungen und durch eine Magnetkreisanordnung im Magnetkopf von solcher Art, daß dieser ein für jede auf dem Aufzeichnungsträger gespeicherte Informationseinheit charakteristisches, unzweideutiges Signal in Abhängigkeit von dem Magnetisierungszustand und der Beschleunigung bzw. Verzögerung des Aufzeichnungsträgers ab-

   ] zugeben in der lage ist.

   2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen Magnetkopf mit mehreren Stegen, die eine Mehrzahl von verschiedenen Magnet— kreiswegen definieren und die entlang des Aufzeichnungsträgers in Bruchteilen eines Bit-Intervalls voneinander entfernt placiert sind, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß unter Berücksichtigung der Beschleunigungsbewegung des Aufzeichnungsträgers eine unterscheidbare Magnetflußänderung in wenigstens einem der Magnetkreiswege stattfindet während einer beschleunigten örtlichen Yer-

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   eines auf dem Träger "befindliche!! Magnetpols über _neinen durch, die Hagnetkreiswege festgelegten Bereich* unabhängig von der Anfangslage des Pols zu Beginn der Verschiebung.

   5· Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkreiswege ein Paar verhältnismäßig dicker Seitenstege und einen verhältnismäßig dünnen Mittelsteg umfassen, wobei die einen Enden dieser Stege ein Paar schmaler, niclrt£magnetiseher Spalte bilden.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß auf den Seitenstegen Kopplungsspulen angebracht sind, die in den Magnetkreiswegen auftretende Magnetflußänderungen aufzunehmen imstande sind und die dabei induzierten elektrischen Signale an einen Leseverstärker weiterleiten.

   5· Vorriöhtung nach Patentanspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische .Widerstand jedes der Seitenstege klein ist im Vergleich zum magnetischen Widerstand des Mittelsteges, wobei ein zum Zwecke des Aufschreibens einer binären Information

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   angelegtes Magnetflußsignal hoher Amplitude in seinem gesamten Wert im wesentlichen nur in dem. durch die zwei Seitenstege definierten Magnetkreis und dem von deren Enden umrissenen Teilabschnitt des Aufzeichnungsträgers zu fließen gezwungen ist.

   6. Vorrichtung nach Patentanspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge des Paares der Luftspalte und des Mittelsteges zusammen 1"/4 bis 1/2 eines Bit-Intervalls entlang der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers betrag*..

   7. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Querschnittsdurchmesser jedes einzelnen Seitensteges groß ist im Vergleich zum kleinsten Querschnittsdurchmesser des Mittelsteges.

   8. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch g e ^! kennzeichnet, daß die benachbart angeord- ■ neten, die Magnetkreiswege definierenden Stege gemeinsam

   j wirksam werden beim Aufschreibens eines Informationsbits

   zur Erzielung einer magnetischen Sättigung auf dem Aufzeichnungsträger und daß sie individuell wirksam werden während

   ί der Inkrementablesung eines aufgezeichneten Informationsbits,

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   um zumindest ein unterscheidbares Ausgangs signal für jeden auf dem. Aufzeichnungsträger aufgetragenen Magnetpol hervorzubringen.

   9. Vorrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ungleichmäßige Ansprechen durch die die Magnetkreiswege definierenden Stege auf ein magnetisch aufgezeichnetes Signalmuster abhängig ist von der Beschleunigungsgröße des Aufzeichnungsträgers und von der Lage der Magnetflußumkehrzone relativ zu den Stegen zu Beginn der Schrittverschiebung des Aufzeichnungsträgers.

   10."Vorrichtung nach Patentanspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Stegen befindlichen Spulenwicklungen gleichsinnig in Reihe miteinander verbunden sind.

   11. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn ze ich net, daß die länge eines Bit-Intervalls etwa 0,12 mm beträgt und daß der Aufzeichnungsträger in bewegtem Zustand diese länge in etwa 0,01 Sekunden durchmißt.

   12. Vorrichtung nach Patentanspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Querschnittsdurchmesser jedes Seitensteges etwa 0,5 nun beträgt.

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