DE2034933A1

DE2034933A1 - Plattenspeicher

Info

Publication number: DE2034933A1
Application number: DE19702034933
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing 8000 Mun chen Becker Manfred 2300 Kiel Wentzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-14
Filing date: 1970-07-14
Publication date: 1972-01-27
Also published as: FR2100900A2; IT984566B; BE769996R; GB1354780A; FR2100900B2; LU63510A1; NL7109658A

Description

SIEMENS AKTIEFIiESELLSCHAPT Münchens, 1AJUL11970

Berlin und München Witteisbacherplatz 2

^VPA 70/2097

Plattenspeieher

(Zusatz zu Patent Aktenzeichen P 17 74 502.7)

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenspeicher mit einer geregelten Einstellung der Schreib- und Leseköpfe auf die Aufzeichnungsspuren der Aufzeichnungsträger, bei dem die Bewegung der Schreib- und Leseköpfe durch einen Motor erfolgt, bei dem zwei Regler vorgesehen sind, von denen jeder die Vor- bzw. Rückwärtsbewegung des Motors einstellt, bei dem der erste Regler die Bewegung des Motors in Abhängigkeit von dem Betrag der Differenz zwischen der jeweiligen von den Schreib- und Leseköpfen erreichten Ist-Spur und der Soll-Spur steuert (Grobeinstellung) und bei dem nach Beendigung der Grobeinstellung zur genauen Einstellung der Schreib- und Leseköpfe auf die Soll-Spur der zweite Regler die Bewegung des Motors analog dem Abstand der Schreib- und Leseköpfe von der Soll-Spur steuert (Peineinstellung).

Anordnungen zur Positionierung von Magnetköpfen auf die gewünschte Aufzeichnungsspur bei Plattenspeichern sind an sich bekannt. Die Positionierung kann zum Beispiel mechanisch erfolgen. Dabei treibt ein Motor zwei in entgegengesetzter Richtung sich drehende, lose auf je einer Welle angeordnete Zahnräder an. Diese können mit zwei Magnetkupplungen mit den zugeordneten Wellen verbunden werden. Am anderen Ende der Wellen sitzt je ein weiteres Zahnrad, von dem die Bewegung auf einen Riemen übertragen wird. Auf dem Riemen ist die die Köpfe tragende Führung fest angeordnet. Mit dem Riemen wirkt außerdem eine Riemenscheibe auf der Welle eines Potentiometers zusammen. Letzteres liefert für jede Stellung der Führung einen anderen Widerstandswert. Das Potentiometer liegt in einem Zweig einer Brüekenschaltung, deren Ausgangespannung ein Maß

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für den Abstand der Magnetköpfe von der Ist-Spur ist. Je nach dem, ob die Ausgangsspannung positiv oder negativ ist, wird die eine oder andere Magnetkupplung angesteuert und der Riemen vorwärts oder rückwärts bewegt, bis die Ausgangsspannung an der Brückenspannung Null ist (DAS 1 129 736). Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß eine schnelle Positionierung der Magnetköpfe nicht möglich ist.

Es ist eine weitere Anordnung zur Positionierung der Magnetköpfe auf die Aufzeichnungsspureh eines Plattenspeichers bekannt geworden, bei der alle den Platten zugeordneten Köpfe gemeinschaftlich um eine zu der Plattenachse parallele Achse drehbar angeordnet sind. Zur Einstellung der Köpfe auf eine fe bestimmte Spur werden diese um einen bestimmten Winkel durch exzentrisch gelagerte Seilscheiben gedreht, bis sie etwa die Soll-Spur erreicht haben. Eine der Speicherplattenseiten trägt Zeitspuren, die auf den gleichen Radien liegen wie die Informationsspuren. Die Zeitspuren bestehen aus zwei nebeneinander aufgezeichneten, gegenphasigen Impulszügen. Die Magnetköpfe befinden sich in der richtigen Lage, wenn der die Zeitspuren abtastende Magnetkopf zwischen den gegenphasig aufgezeichneten Impulsztigen liegt (DAS 1 074 887). Auch bei dieser Anordnung ist ein schnelles Positionieren der Magnetköpfe auf eine bestimmte Spur nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Plattenspeicher mit einer geregelten Einstellung der Schreib- und Leseköpfe auf die Aufzeichnungsspur anzugeben, bei dem die Einstellung möglichst schnell und möglichst genau erfolgt und nach Erreichen auch gehalten wird.

Eine Lösung dieser Aufgabe ist bereits in der Hauptanmeldung angegeben worden. Dort erfolgt die Bewegung der Sehreib- und Leseköpfe zu den ausgewählten Aufzeichnungsspuren durch einen linearen Hydraulikmotor, wobei der Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit zu den Zylinderkammern des Hydraulikmotors durch Ventile stetig veränderlichen Durchflussee gesteuert wird. Es

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sind zwei Regler vorgesehen, von denen jeder ein Ventil für Vorlauf und Rücklauf einstellt. Der erste Regler steuert den Durchfluß des von ihm eingestellten Ventiles in Abhängigkeit von dem Betrag der.Differenz zwischen der jeweiligen von den Schreib- und Leseköpfen erreichten Ist-Spur und der Soll-Spur. Es handelt sich hier um eine Grobeinstellung. Nach der Beendigung der Grobeinstellung steuert der zweite Regler zur genauen Einstellung der Schreib- und Leseköpfe auf die Soll-Spur den Durchfluß des von ihm eingestellten Ventils analog dem Abstand der Schreib- und Leseköpfe von der Soll-Spur (Peineinstellung).

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine weitere Möglichkeit angegeben, mit der die oben bezeichnete Aufgabe nach dem der Hauptanmeldung zugrundeliegenden Prinzip gelöst werden kann. Diese Lösung besteht darin, daß als Motor ein Elektromotor vorgesehen ist, dessen Spannung während der Grobeinstellung durch den ersten Regler in Zusammenarbeit mit einem von einem Geschwindigkeitsgeber entsprechend der Ist-Geschwindigkeit der Schreib- und Leseköpfe abgegebenen Signals und während der Feineinstellung durch den zweiten Regler gesteuert wird.

Als Elektromotor kann z. B. ein linearer Gleichstrommotor mit einer Tauchplatte verwendet werden. Er besteht im wesentlichen aus einer Tauchplatte, die sich im Luftspalt eines Dauermagnetsystems befindet. Auf der Tauchplatte ist eine Schleifenwicklung aufgebracht, die so ausgeführt ist, daß sich der Hinleiter einer Windung in einem Luftspalt, der Rückleiter einer Windung in einem zweiten Luftspalt befindet. Zwei in bezug auf das Dauermagnetsystem ortsfeste Bürsten, die auf der Wicklung schleifen, sind so angeordnet, daß nur an den im Luftspalt befindlichen Windungen Spannung liegt.

Der Vorteil der Ausführung nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bei ihr eine schnellere Positionierung möglich ist undaußerdem der konstruktive Aufwand kleiner ist.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprachen.

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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: ein Prinzipschaltbild des Regelkreises,

Fig. 2: ein Diagramm, bei dem die Abhängigkeit der Geschwindigkeitsvorgabe der Schreib- und Leseköpfe vom Abstand der Ist- zur Sollspur aufgetragen ist,

Fig. 3: die teilweise technische Realisierung des Prinzipschaltbildes.

In Fig. 1 sind mit 10 ein Plattenstapel und mit 12 Schreibund Leseköpfe bezeichnet. Die Schreib- und Leseköpfe 12 sind auf einem Schlitten 14 befestigt. Dieser Schlitten 14 wird mit Hilfe eines Elektromotors 26 bewegt. Vorzugsweise ist dies ein elektrischer Linearmotor.

Um die Schreib- und Leseköpfe 12 zu der Soll-Spur auf der Platte hinzuführen, ist es notwendig, den jeweiligen Standort der Schreib- und Leseköpfe festzustellen. Dies geschieht mit einem sogenannten Lagegeber 70. Der Lagegeber 70 gibt immer dann einen Impuls ab, wenn die Schreib- und Leseköpfe 12 eine Aufzeichnungsspur überfahren. Außerdem erzeugt er ein analoges Signal, das jeweils eine Nullstelle aufweist, wenn die Schreibund Leseköpfe 12 eine Aufzeichnungsspur überfahren. Der Lagegeber 70 kann zum Beispiel ähnlich dem Linear-Inductosyn aufgebaut sein (Steinbuch, Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung, 2. Auflage, 1967, Seite 1219)· An der feststehenden Führung der Schreib- und Leseköpfe 12 ist ein elektrischer Leiter 72 mäanderförmig angeordnet. Der Mäander ist an eine Wechselstromquelle 74 angeschlossen» Er wird im weiteren als Sendemäander bezeichnet. Im engen Abstand von diesem Sendemäander 72 ist auf dem Schlitten 14 ein weiterer mäanderförmiger Leiter 76 angebracht, der als Empfangsmäander dient. Die beiden Mäander sind zueinander derartig angeordnet, daß sie sich über-

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decken können. Wird der Sendemäander 72 an die Wechselstromquelle 74 gelegt, und wird der Empfangsmäander 76 gegenüber dem Sendemäander 72 verschoben, so wird im Empfangsmäander 76 eine Spannung induziert, deren Frequenz der der Wechselspannungsquelle entspricht und deren Amplitudenscheitelwerte eine annähernd sinusförmige Hüllkurve entsprechend dem Wechsel zwischen der maximalen und der minimalen Kopplung zwischen den Mäandern beschreiben, wenn die beiden Mäander mit einer gleich mäßigen Geschwindigkeit aneinander vorbeigeführt werden. Die induzierte Spannung wird in einem Verstärker 78 verstärkt und dann einem phasenkritischen Gleichrichter 80 zugeführt, der die sinusförmige Hüllkurve als Ortsfunktion liefert. Der Ausgang des Verstärkers 78 ist außerdem mit einem Schwellwertdetektor 82 verbunden, der immer dann einen Impuls liefert, wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 78 einen Nulldurchgang hat.

Die geregelte Einstellung der Schreib- und Leseköpfe 12 auf die gewünschte Soll-Spur wird von zwei Reglern gesteuert. Die beiden Regler verwenden teilweise die gleichen Bauteile.

Der erste Regler besteht aus dem Lagegeber 70, einem Spurdifferenzregister 50, einer Spurdecodierschaltung 52, einem Digital-Analog-Umsetzer 54, einem Operationsverstärker 17> einem weiteren Operationsverstärker 18 und einem Leistungsverstärker 19. Der Ausgang des Leistungsverstärkers 19 ist mit der Motorsteuerung verbunden.

Der zweite Regler setzt sich zusammen aus dem Lagegeber 70, einem Nulldetektor 15, einem Operationsverstärker 16, dem Operationsverstärker 18 und dem Leistungsverstärker 19. Außerdem ist eine Steuerung 90 vorhanden, die Teil einer Datenverarbeitungsanlage sein kann«

Weiterhin ist ein Geechwindigkeitsgeber 20 vorgesehen, der ein Signal entsprechend der Ist-Geschwindigkeit des Schlittens 14 abgibt. Dieses Signal wird ebenfalls dem Operationsverstärker 1? zugeführt.

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Die Wirkungsweise des Regelsystems wird im folgenden beschrieben: Zu Beginn des Regelvorganges wird von der Steuerung 90. die Differenzadresse, die die Differenz zwischen Soll- und Ist-Spur angibt, in das Spur-Differenzregister 50 eingegeben. Außerdem wird in der Steuerung 90 festgestellt, ob diese Differenz positiv oder negativ ist. Je nachdem, ob diese Differenz positiv oder negativ ist, wird ein entsprechendes Signal an die Spurdecodierachaltung 52 gegeben. Die entsprechenden Leitungen sind mit V und R bezeichnet. Von der Spurdecodierschaltung 52 führen solche Leitungen V und R zum Digital-Analog-Umwandler 54 und zu den Operationsverstärkern 16 und 17» Dementsprechend bewegt sich der Motor 26 vorwärts oder rückwärts. Der Inhalt des .Spurdifferensregisters 50 wird über die Spurdeeodiersehaltung 52 dem Digital-Analog-Umsetzer 54 zugeleitet. Hier wird der digitale Wert des Spur-Differenzregisters in ein analoges Spannungssignal umgewandelt, das den Operationsverstärker 17 ansteuert,. Gleichzeitig wird dem Operationsverstärker 17 das Signal vom Geschwindigkeitsgeber 20 zugeleitet. Das Signal vom Geschwindigkeitsgeber und das Analogsignal vom Analog-Digital-Umsetzer 54 werden in dem Operationsverstärker 17 miteinander verglichen.

Der Motor 26 wird in Bewegung gesetzt und die Schreib- und Leseköpfe 12 überfahren die Aufzeichnungsspuren auf den Aufzeichnungsträgern. Jedesmal, wenn eine solche Aufzeichnungsspur überfahren wird, gibt der Lagegeber 70 einen Impuls ab, der dem Spur-Differenzregister 50 zugeführt wird. Der. im Spur-Differenzregister 50 enthaltene Wert wird dann um 1 verringert. Mit dem Abnehmen der Differenz gibt der Digital-Analog-Umsetzer 54 ein immer kleiner werdendes Signal ab.

Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers ist ein Maß für die augenblickliche Restablage von der Soll-Spur, es läßt sich aber auch als Geschwindigkeitsvorgabe auffassen (Fig. 2). Durch Vergleich dieses Signals mit dem Geschwindigkeits-Iatwertsignal vom Geschwindigkeitsgeber im Operationsverstärker 17 wird über den Operationsverstärker 18 und den Leistungsverstärker 19 die Spannung am Elektromotor 26 gesteuert. Das Ge-

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schwindigkeits-Istwertsignal wirkt der Ausgangsspannung des Digital-Analog-Umsetzers entgegen, es hat also eine dämpfende Wirkung auf den Regelkreis.

In Abhängigkeit von der im Spur-Differenzverstärker 50 enthaltenen Differenz wird also die Geschwindigkeit der Schreib- und Leseköpfe 12 heruntergeschaltet. Diese Abhängigkeit kann mit Hilfe der Spurdecodierung 52 eingestellt werden. In Pig. 2 ist die Geschwindigkeitsvorgabe V über der Spurdifferenz S aufgetragen. Aus dem Diagramm kann ersehen werden, daß die Geschwindigkeit stufenweise mit kleiner werdender Spur-Differenz verringert wird. Die Anzahl der Stufen wird durch die Differenz bestimmt, die im Spur-Differenzregister 50 enthalten ist. Ist die Spur-Differenz zum Beispiel 10, dann wird zehnmal der Inhalt des Spur-Differenzregisters geändert, es entstehen zehn ' " Stufen, in denen die Geschwindigkeit heruntergeregelt wird. Um die Anzahl dieser Stufen begrenzen zu können, ist die Spurdecodierung 52 eingefügt worden. Durch sie kann das Abbremsen des Schlittens 14 derart festgelegt werden, daß bis zu einer bestimmten Wegdifferenz der Schlitten 14 mit konstanter Geschwindigkeit läuft und wenn dieser Wert unterschritten" wird, die Geschwindigkeit in Stufen, und zwar in Abhängigkeit des Inhaltes des Spur-Differenzregisters 50 heruntergeregelt wird.

Ist der Wert, der im Spur-Differenzregister 50 steht, Null geworden, dann ist die Regelung durch den ersten Regler beendet. Die Regelung durch den ersten Regler wird Grobeinstellung genannt. Es handelt sich dabei um eine Wegregelung.

Die genaue Einstellung der Schreib- und Leseköpfe 12 auf die Soll-Spur wird mit dem zweiten Regler durchgeführt. Ist der Inhalt des Spur-Differenzregisters 50 Null, dann schaltet der Nulldetektor 15 den zweiten Regler ein. Bis zu diesem Zeitpunkt war der Operationsverstärker 16 über den Nulldetektor, voll aufgesteuert. Das hat den Zweck, die Geschwindigkeit der Magnetköpfe bei Beendigung der Grobeinstellungsphase nicht auf Null absinken zu lassen, sondern eine geringe Restgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, die im Bereich der Fanggeschwindigkeit

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dee Feinregelsystemes liegt. Diese Restgeschwindigkeit wird am Operationsverstärker 18 eingestellt. Üach Abschluß der Grobeinstellphase wird über den Nulldetektor an den Operationsverstärker 16 die sinusförmige Ortsfunktion des Lagegeber's gelegt. Die Regelung erfolgt nun analog, das heißt über den Operationsverstärker 16 wird die Spannung des Motors 26 nicht mehr stufenweise geändert, sondern stetig. Die Regelung läuft entsprechend der von dem phasenkritischen Gleichrichter 80 abgegebenen sinusförmigen Ortsfunktion ab. Solange die Sclireib- und leseköpfe 12 nicht direkt über der'Soll-Spur stehen, hat die Ortsfunktion einen von Null verschiedenen Amplitudenwert-. Entsprechend diesem Amplitudenwert stellt der zweite Regler die Geschwindigkeit des Schlittens 14 ein. Der Amplitudenwert· ist also ein Maß für den Abstand der Schreib- und Leseköpfe von der Soll-Spur. Je mehr die Schreib- und Leseköpfe 12 sich der Soll-Spur nähern, umso kleiner wird der Amplitudenwert, umso kleiner wird auch die von dem Operationsverstärker 16 abgegebene Spannung und umso kleiner wird auch die Motorspannung. -

Jede Nullstelle der Ortsfunktion entspricht einer von den Schreib- und Leseköpfen 12 überstrichenen Aufzeichnungsspur. Je nachdem, ob die absolute Adresse der Aufzeichnungsspur, die in der Steuerung 90 steht, gerade oder ungerade ist, würde dem ' Operationsverstärker 16 zur Regelung der Schreib- und Leseköpfe 12 auf die Soll-Spur eine positive Steigung der Ortsfunktion oder eine negative Steigung der Ortsfunktion als Spannung zugeführt werden, was im zweiten Fall Instabilität der Regelung verursachen würde. Um dies zu verhindern, wird, veranlaßt durch die Steuerung 90, die Polarität der Ortsfunktion in dem phasenkritischen Gleichrichter 80 umgekehrt, was einer Phasenverschiebung von 180 ° entspricht. Dadurch wird gewährleistet, daß dem Operationsverstärker 16 immer positive Steigungswerte der Ortsfunktion zugeführt werden, gleichgültig, ob die Absolutadresse in der Steuerung 90 gerade oder ungerade ist. Stehen die Schreib- und Leseköpfe 12 direkt über der angesteuerten Ist-Spur, dann ist die Ortsfunktion Null. Se liegt keine Spannung am Operationsverstärker 16 mehr. Der Re-

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gelvorgang ist beendet. Die Regelung der Schreib- und Leseköpfe 12 durch den zweiten Regler wird Feineinstellung genannt. Es handelt sich um eine Wegregeliing.

Eine genauere Ausführung der Operationsverstärker 16, 17 und 18 ist in Fig. 3 gezeigt. Der Operationsverstärker 16 ryird in der Grobeinstellphase, die bis zur Erkennung der Spurdifferenz »Null» dauert, über den Nulldetektor mit VOR-RÜCK-Auswahl 15 und Torschaltung 22 voll ausgesteuert. Während der Peineinstellphase liegt an 16 lediglich das von der Lage der Magnetköpfe bestimmte analoge Signal UW des Lagegebers. Der Operationsverstärker 17 erhält eine Spannung für die Vorwärtsbewegung W oder eine Spannung für die Rückwärtsbewegung YR und eine Spannung VG vom Geschwindigkeitsgeber 20 entsprechend der Ist-Geschwindigkeit des Schlittens 14. Die Ausgangsspannungen des " Operationsverstärkers 16 und des Operationsverstärkers 17 werden von dem Operationsverstärker 18 zusammengefaßt und dem Leistungsverstärker 19 zugeführt. Mit R1, R2, RR1, R12, R22, R32, RR2, RI3» R23, R33, RR3 sind Widerstände bezeichnet.

4 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

Patentansprüche

[y. Plattenspeicher mit einer geregelten Einstellung der Schreib- und Leseköpfe auf die Aufzeichnungsspuren der Aufzeichnungsträger, bei dem die Bewegung der Schreib- und, Leseköpfe durch einen Motor erfolgt, bei dem zwei Regler vorgesehen sind, von denen jeder die Vor- bzw. Rückwärtsbewegung des Motors einstellt, bei dem der erste Hegler die Bewegung des Motors in Abhängigkeit von dem Betrag der Differenz zwischen der jeweiligen von den Schreib- und Leseköpfen erreichten Ist-Spur und der Soll-Spur steuert (Grobeinstellung) und bei dem nach Beendigung der Grobeinstellung zur genauen Einstellung der Schreib- und Leseköpfe auf die Soll-Spur der zweite Regler die Bewegung des Motors analog dem Abstand der Schreib- und Leseköpfe von der Soll-Spur steuert (Feineinstellung) nach Patent

Aktenzeichen P 17 74 502.7, dadurch gekennzeichnet , daß als Motor ein Elektromotor (26) vorgesehen ist, dessen Spannung während der Grobeinstellung durch den ersten Regler in Zusammenarbeit mit einem von einem Geschwindigkeitsgeber (20) entsprechend der Ist-Geschwindigkeit der Schreib- und Leseköpfe (12) abgegebenen Signal und während der Feineinstellung durch den zweiten Regler gesteuert wird.
2. Plattenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektromotor ein Linearmotor mit einer Tauchplatte ist.
3. Plattenspeicher nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten Regler aus einem Lagegeber (70), der jedesmal einen Impuls abgibt, wenn die Schreib- und Leseköpfe (12) eine Aufzeichnungsspur überfahren, aus einem Spur-Differenzregister (50), in dem der Betrag der Differenz der Soll-Spur und der von den Schreibund Leaeköpfen überfahrenen Ist-Spur enthalten ist, aus

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.einem Digital-Analog-Umsetzer (54), aus einem G-eschwindigkeitsgeber, der ein geschwindigkeitsproportionales Signal abgibt, aus einem Operationsverstärker (17), aus einem weiteren Operationsverstärker (18) und aus einem Leistungsverstärker (19), der die Motorspannung des Motors (26) steuert.

Plattenspeicher nach Anspruch 1 oder 2, g β -k β η η zeichnet d u r .c h einen zweiten Regler aus einem Lagegeber (70), der ein sinusförmiges Signal abgibt, das immer, dann eine Nullstelle hat, wenn die Schreib- und .Leseköpfe eine Aufzeichnungsspur überfahren, aus einem Nulldetektor (15), der nach der Grobeinstellung zur Feineinstellung auf den zweiten Regler umschaltet, aus einem Operationsverstärker (16), aus einem weiteren Operationsverstärker (18) und aus einem Leistungsverstärker (19), der die Spannung des Motors (26) steuert.

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