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Amtl. Aktenzeichen: Neuanrneldung Aktenzeichen der Anmelderin: GE
971 032 Vorrichtung zur Steuerung des Spur-Zugriffs bei einem Magnetplattenspeicher
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Spur-Zugriffs eines eine
Servo-Magnetplatte zur Spurnachlaufregelung aufweisenden Magnetplattenspeichers,
bei welcher einem Regelkreis für den Zugriffsantrieb eines die Magnetköpfe tragenden
Zugriffswagens ein der Anzahl der jeweils bis zum Erreichen der einzustellenden
Spur noch zu überquerenden Spuren abhängiges Soll-Geschwindigkeitssignal des Zugriffswagens
und ein der momentanen Geschwindigkeit des Zugriffswagens entsprechendes Ist-Geschwindigkeitssignal
zugeführt werden.
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Bei Magnetplattenspeichern, die beispielsweise in Datenverarbeitungsanlagen
Verwendung finden, ist man ständig bestrebt, die Speicherkapazität zu erhöhen und
gleichzeitig die Zugriffszeit zu den einzelnen Datenspuren der Magnetplatten zu
verkürzen.
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Die Erhöhung der Speicherkapazität kann durch eine Vergrößerung der
Spurdichte erreicht werden. Das hat jedoch zur Folge, daß die Positionierung der
Magnetköpfe des Speichers auf bestimmte Spuren nicht mehr durch mechanisch einrastende
Nocken oder ähnliche Mittel erfolgen kann. Magnetplattenspeicher mit höheren Spurdichten,
zum Beispiel mehr als 40 Spuren/cm, sind deshalb für die Positionierung der Magnetköpfe
mit einer Nachlaufregelung relativ zu einer Soll-Spur ausgerüstet. Die Soll-Spuren
befinden sich auf einer Servo-Magnetplatte des Plattenstapels, auf
der
vom Hersteller Magnetisierungsmuster mit konstanten Spurabständen aufgezeichnet
sind. Aus den bit-weise abgetasteten Signalen der Servo-Spuren wird in der Servo-Steuerung
durch Integration über viele Signalamplituden ein Positionssignal gebildet, dessen
Amplitude die Größe der Abweichung von der Soll-Lage und dessen Polarität die Richtung
dieser Abweichung angibt. Da die zulässige Spurabweichung wesentlich unter der Spurbreite
liegt, z. B. 10 % der Spurbreite beträgt, ist es erforderlich, daß das Positionssignal
eine Auflösung von wenigen Prozenten, z. B. 1 %, der Spurbreite hat.
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Die geforderte Verkürzung der Zugriffszeit wird in der Weise erreicht,
daß der Zugriffsmechanismus, der gewöhnlich aus einem die Magnetköpfe tragenden
Zugriffswagen und einem radialen Verschiebungsantrieb des Zugriffswagens besteht,
bei der Zugriffsbewegung auf einer ersten Wegstrecke beschleunigt und anschließend
auf einer zweiten Wegstrecke wieder gebremst wird. Um dabei mit Sicherheit zu erreichen,
daß die Magnetköpfe auf der gewünschten Spur arretiert werden, muß diese Bewegung,
zumindest aber die Bremsbewegung geregelt werden.
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Diese Regelung erfolgt gewöhnlich in der Weise, daß auf die Anzahl
der bis zum Erreichen der gewünschten Spur noch zu überquerenden Anzahl von Spuren
Bezug genommen und der sogenannte Restweg bestimmt wird. Diese Zahl ist der Steuereinheit
des Magnetplattenspeichers zu jedem Zeitpunkt bekannt. Jeder Anzahl von noch zu
überquerenden Spuren wird eine maximale Soll-Geschwindigkeit zugeordnet, die gerade
noch abgebremst werden kann, um die Magnetköpfe in der gewünschten Spur zu positionieren.
Die Soll-Geschwindigkeit wird in einem Regelkreis mit der tatsächlichen Ist-Geschwindigkeit
des Zugriffswagens zusammengeführt. Entsprechend dem Vergleich zwischen der Soll-
und der Ist-Geschwindigkeit wird der Bremsstrom des Zugriffsmotors geregelt.
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Zur Messung der Ist-Geschwindigkeit ist es bekannt, Tachometeranordnungen
zu verwenden. In einer bekannten Ausführungsform wird
dabei ein
Magnetstab mit der Geschwindigkeit des Zugriffswagens in einer Spule bewegt. Derartige
lineare Tachometeranordnungen und die zugehörigen Verstärkereinrichtungen erfordern
einen relativ großen Aufwand. Auch ist zum Beispiel eine Polaritätsumschaltung für
die beiden Bewegungsrichtungen erforderlich. Der hohe Aufwand gilt auch für die
Justierung. Außerdem bergen diese Tachometeranordnungen die Gefahr in sich, daß
durch Schwingungen oder Verbiegungen der mechanischen Bauteile die Geschwindigkeit
des beweglichen Elementes nicht mehr identisch mit der Magnetkopfgeschwindigkeit
ist. Bei den immer größer werdenden Datenbereichen der Magnetplatten treten auch
diese Schwierigkeiten immer mehr in Erscheinung.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Zugriffssteuerung
der Magnetköpfe anzugeben, bei welcher der Aufwand für die Erzeugung der dem Regelkreis
der Zugriffssteuerung zuzuführenden Ist-Geschwindigkeitssignale verringert ist,
die einfach und genau justierbar ist und die eine hohe Genauigkeit des Meßverfahrens,
auch bei größer werdenden geometrischen Abmessungen des Speichers und bei weiterer
Erhöhung der Spurendichte gewährleistet.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß die von einem Magnetkopf, der die auf der Servo-Magnetplatte
aufgezeichneten Servospuren bei der Einstellbewegung des Zugriffswagens überquert,
abgetasteten Orts-Signale in einer Umformer-Schaltung durch Differentiation in Geschwindigkeitssignale
umwandelbar und als Ist-Geschwindigkeitssignale des Zugriffswagens dem Addierer
des Regel; kreises zuführbar sind.
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Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß ein mechanisches Meßelement
nicht mehr erforderlich ist. Die Geschwindigkeit wird direkt an den Magnetköpfen
gemessen, Schwingungen oder Verbiegungen von mechanischen Teilen können keine Störungen
hervorrufen. Auch ist eine Erhöhung der Spurdichte ohne Einfluß auf die Genauigkeit
der
Messung. Die Eichung der Geschwindigkeitswerte kann elektronisch ohne Zugriff erfolgen,
da der Spurabstand und auch die Abhängigkeit der Spannung des Ortssignals von der
Abweichung bekannt sind. Schließlich ist auch die Polarität des Geschwindigkeitssignals
für beide Bewegungsrichtungen gleich.
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Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
daß die aufgrund von Signalen des Servo-Magnetkopfes in der der Spurnachlaufregelung
dienenden Servo-Steuerung erzeugten Positionssignale zur Bildung der Ist-Geschwindigkeitssignale
der Umformer-Schaltung zuführbar sind. Dabei ist es von Vorteil, daß die für aufeinanderfolgende
Servo-Spuren entgegengesetzt polarisierten Positionssignale in der Umformer-Schaltung
nach der Differentiation einem Vollweg-Gleichrichter und einem Glättungsglied zuführbar
sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung besteht
darin, daß das Ist-Geschwindigkeitssignal, das bei der radialen Einstellbewegung
des Zugriffswagens zu den konzentrisch angeordneten Daten-Spuren und den mit gleichen
radialen Abständen angeordneten Servo-Spuren bei der Uberquerung der Servo-Spuren
in der Umformer-Schaltung durch Differentiation, Gleichrichtung und Glättung erzeugt
wird, im Addierer des Regelkreises mit dem Soll-Geschwindigkeitssignal zusammenführbar
ist, das von der Daten-Spurzählung entsprechenden Impulsen beeinflußbar ist, die
von einem der Servo-Steuerung nachgeschalteten Null-Amplitudendetektor beim Uberqueren
der Trennlinie zweier Servo-Spuren erzeugt werden.
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Die Erfindung wird anhand eines durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispieles
beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die Zugriffseinrichtung eines Magnetplattenspeichers
in schematischer Darstellung, Fig. 2 die Zugriffssteuerung im Blockdiagramm, schematisch
dargestellt,
Fig. 3 in Draufsicht ausschnittsweise eine Daten-Spuren
enthaltende Magnetplatte und die Servo-Magnetplatte zur Erläuterung der relativen
Lage der Daten-Spuren und der Servo-Spuren, Fig. 4 in schematischer Darstellung
zwei benachbarte Servo-Spuren und die durch den Servo-Magnetkopf abgetasteten Signale,
Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Zugriffsbewegung über
zehn#Daten-Spuren, Fig. 6 -Diagramme zur Erläuterung der Erzeugung des Ist-Geschwindigkeitssignal
des Zugriffswagens aus den Servo-Positionssignalen, und Fig. 7 im Blockschaltbild
die Umformer-Schaltung zur Erzeugung des Ist-Geschwindigkeitssignals des Zugriffswagens
aus den Servo-Positionssignalen.
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In Fig. 1 ist schematisch die Zugriffseinrichtung eines Magnetplattenspeichers
dargestellt. In dieser Figur ist mit 11 ein Magnetplattensatz bezeichnet, dessen
Magnetplatten 12, 13 durch Abstandsringe 14 miteinander verbunden sind. Der Magnetplattensatz
11 wird gewöhnlich in einer Kassette aufbewahrt und transportiert und wird zum Betrieb
in das Speichergerät eingesetzt und mit der Antriebswelle 15 in Eingriff gebracht.
Die mittlere Magnetplatte 12 des Magnetplattensatzes 11 ist als Servo-Magnetplatte
ausgebildet, die übrigen Magnetplatten 13 dienen zur Speicherung von Daten. Auf
der Servo-Magnetplatte 12 sind Magnetisierungsmuster aufgebracht, die zur Festlegung
und Nachlaufregelung der Daten-Aufzeichnungsspuren dienen.
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Zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Signalen sind für jede der Magnetplatten
12, 13 Magnetköpfe vorgesehen, die jeweils in dem Magnetkopf träger 21 für die Servo-Magnetplatte
12 und den Magnetkopfträgern
22 für die Daten-Spuren enthaltenden
Magnetplatten 13 befestigt sind. Die Magnetkopfträger 21, 22 sind am freien Ende
von Tragarmen 23 angeordnet, die am Zugriffswagen 24 einseitig eingespannt sind.
Der Zugriffswagen 24 ist, wie durch die Rollen 25 angedeutet, in radialer Richtung
zum Magnetplattensatz 11 verschiebbar, um gleichzeitig den im Magnetkopfträger 21
angeordneten Servo-Magnetkopf auf eine bestimmte Servo-Spur der Magnetplatte 12
und die in den Magnetkopfträgern 22 angeordneten Magnetköpfe auf jeweils eine bestimmte
Aufzeichnungsspur der Magnetplatten 13 einstellen zu können. Der Zugriffswagen 24
enthält Betriebsschaltkreise 26, die den Daten-Nagnetköpfen zugeordnet sind und
die über das Kabel 27 mit weiteren Schaltkreisen des Speichergerätes verbunden sind.
Ebenso enthält der Zugriffswagen 24 Betriebsschaltkreise 28, über die der Servo-Magnetkopf
des Magnetkopfträgers 21 durch das Kabel 29 mit der Servo-Steuerung 30 verbunden
ist.
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Die radiale Einstellbewegung des Zugriffswagens 24 erfolgt durch den
steuerbaren Antrieb 31, der mit dem Zugriffswagen durch die Kolbenstange 32 verbunden
ist. Der Antrieb 31 enthält, wie durch die Magnetspule 33 angedeutet, einen Linearmotor
oder ein hydraulisches Getriebe oder auch ein aus diesen beiden Komponenten zusammengesetztes
Getriebe. Dieses Getriebe erfüllt die Aufgabe, einerseits den Zugriffswagen 24 aufgrund
von Zugriffs-Steuersignalen mit möglichst hoher Geschwindigkeit und großer Genauigkeit
um eine bestimmte Strecke zu verschieben, und andererseits nach erfolgter Verschiebung
und Einstellung der Magnetköpfe auf eine bestimmte Spur unter Steuerung von Servo-Signalen
durch kleine Verschiebungen, die mit sehr kurzer Ansprechzeit ausgeführt werden,
der eingestellten Spur nach zuführen. Die Zugriffs-Steuersignale werden über die
Leitung 34 und die Servo-Signale werden über die Leitung 35 dem Antrieb 31 zugeführt.
Die Einstellverschiebung des Zugriffswagens 24 und darin dXr mit ihm über die Tragarme
23 verbundenen, in den Magnetk3pft.rägern 21, 22 befestigten Magnetköpfe auf eine
bestimmte Spur der agetplatten erfolgt in einer Bewegung, die zur Erzielung einer
megliqhst hohen Geschwindigkeit
in einer ersten Phase beschleunigt
und daran anschließend in einer zweiten Phase gebremst ist. Um dabei mit Sicherheit
zu erreichen, daß die Verschiebung der Magnetköpfe auf der einzustellenden Spur
zum Stillstand kommt, ist es erforderlich, daß diese Bewegung durch ein Regelsystem
gesteuert wird, in welchem jeweils die momentane Ist-Geschwindigkeit des Zugriffswagens
24 ermittelt und mit seiner Soll-Geschwindigkeit verglichen wird.
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Die Betätigung des Antriebes 31 zur Erzielung der Einstellbewegung
erfolgt durch die Zugriffssteuerung 36, die bei Zuführung eines Einstellbefehls
auf der Eingangsleitung 37 die entsprechenden Zugriffssteuersignale über die Leitung
34 an den Antrieb 31 gibt.
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Die Servo-Steuerung 30 und die Zugriffssteuerung 36, die den Antrieb
31 des Zugriffswagens 24 betätigen, werden im folgenden anhand der Fig. 2 beschrieben,
in welcher die Zugriffssteuerung 36 ausführlicher im Blockdiagramm dargestellt ist.
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Wenn die Magnetköpfe des Magnetplattenspeichers auf eine bes timmte
Spur eingestellt sind, wird, wie bereits erwähnt, die Spurnachlaufregelung durch
die Servo-Steuerung 30-übernommen, die unter dem Einfluß der Abtastsignale des die
Servo-Spuren abtastenden Magnetkopfes 41 Positionssignale über die Leitung 35 an
den Antrieb 31 gibt.
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Die Bildung dieser Positionssignale wird anhand der Figur. 3 und 4
näher erläutert. In Fig. 3 ist in Draufsicht ein Ausschnitt der Servo-Magnetplatte
12 und der darunterliegenden Daten-Magnetplatte 13 dargestellt. Die konzentrisch
angeordneten Daten-Spuren 42 sind in der Zeichnung durch die Linien 43 begrenzt.
Die gestrichelt gezeichneten Mittellinien 44 der Daten-Spuren 42 liegen genau unter
den Trennungslinien 45 der ebenfalls konzentrisch angeordneten Servo-Spuren 46,
47, auf denen regelmäßig in abwechselnd größeren und kleineren Abständen, mit (+)
und (-) bezeichnete Magnetpolpaare 48, 49 aufmagnetisiert sind. Die Magnetpolpaare
der
"geraden" und "ungeraden" Servo-Spuren 46 und 47 sind entsprechend Figur 3 gegeneinander
versetzt angeordnet.
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In Fig. 4 sind die beiden Servo-Spuren 46, 47 mit ihren Magnetpolen
48, 49 gestreckt dargestellt. Der Servo-Magnetkopf 41, der mit seiner Polfläche
51 die durch die gestrichelten Linien 52 andeutete Bahn überstreicht, erzeugt Abtastsignale,
deren Amplituden u, wie aus dem unteren Teil der Fig. 4 ersichtlich, vom Grad der
Überdeckung der jeweils überstrichenen Servo-Spur und deren Polarität vom Vorzeichen
des jeweiligen Magnetpols abhängt. Aus diesen Abtastsignalen werden in der Servo-Steuerung
30 Positionssignale für den Antrieb 31 gebildet, die durch ihren Betrag die Größe
der Abweichung und durch ihre Polarität die Richtung der Abweichung von der Soll-Lage
angeben. Durch diese Signale wird der Antrieb 31 so gesteuert, daß durch die Verschiebung
des Zugriffswagens 24 und damit des Servo-Magnetkopfs 41 die abgetasteten Amplituden
zweier benachbarter Servo-Spuren gleich groß sind.
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Die Soll-Spurlage des Servo-Magnetkopfes 41 ist somit erreicht, wenn
sich die durch die gestrichelten Linien 52 angedeutete Bahn seiner Polfläche 51
genau in der Mitte zwischen zwei Servo-Spuren befindet. Die Servo-Steuerung arbeitet
dabei in der Weise, daß von zwei benachbarten Servo-Spuren zwischen denen sich der
Servo-Magnetkopf bewegt, jeweils von der einen Spur die positiven und von der anderen
Spur die negativen Signale ausgewertet werden.
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In dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel sind dies die positiven Amplituden
53 der Servo-Spur 46 und die negativen Amplituden 54 der Servo-Spur 47. Auf diese
Weise ist es möglich, zwischen zwei links oder rechts benachbarten Servo-Spuren
zu unterscheiden.
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Beim Eintreffen eines Einstellbefehls auf eine andere Spur über die
Eingangsleitung 37 wird in der Zugriffssteuerung 36 der Zähler 56 auf einen Wert
eingestellt, welcher der Anzahl der zu überquerenden Spuren entspricht. Dieser Zähler
wird jeweils beim überqueren einer Trennlinie zweier Servo-Spuren, zum Beispiel
der Trennlinie 45 zwischen den Servo-Spuren 46 und 47 in Fig. 3, und damit beim
Überqueren einer Daten-Spur in dem in Fig. 3 dargestellten
Beispiel
der Spur 42, um 1 zurückgeschaltet. Die Zurückschaltung erfolgt durch den Null-Amplitudendetektor
57, dessen Ausgang durch die Leitung 58 mit dem Rückwärtszähleingang des Zählers
56 verbunden ist. Der Null-Amplitudendetektor 57, dem über die Leitung 59 die Positionssignale
der Servo-Steuerung 30 zugeführt werden, erzeugt jedesmal dann einen Impuls, wenn
beim Uberqueren einer Trennungslinie zwischen zwei Servo-Spuren die Amplitude des
resultierenden Servo-Positionssignals gleich null ist.
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Das jeweils durch die Differenz der insgesamt zu überquerenden Daten-Spuren
und der bereits überquerten Daten-Spuren gegebene Ausgangssignal des Zählers 56
wird über die Leitung 60 dem Umformer 61 zugeführt, dessen Ausgangssignal der jeweiligen
Geschwindigkeit entspricht, die im Hinblick auf die noch zu überquerenden Spuren
gerade noch abgebremst werden kann. Dies ist die Soll-Geschwindigkeit des Zugriffswagens
24. Die den Zählerwerten entsprechenden Geschwindigkeiten werden der Tabelle 62
entnommen, die mit dem Umformer 61 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Umformers
61 wird über die Leitung 63 dem Addierer 64 des Regelkreises zugeführt. Der Addierer
64 erhält andererseits von der Umformer-Schaltung 65 ein Spannungssignal, das der
momentanen Ist-Geschwindigkeit des Zugriffswagens 24 entspricht. Die Bildung dieses
Signals aufgrund von über die Leitung 59 der Umformer-Schaltung 65 zugeführten Positionssignale
der Servo-Steuerung 30 wird im einzelnen noch beschrieben. Das Ausgangssignal des
Addieres 64 wird dem Regler 66 zugeführt, der über die Leitung 34 Einstellsteuersignale
an den Antrieb 31 gibt.
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Der Einstellvorgang soll anhand des in Fig. 5 schematisch dargestellten
Beispiels einer Einstellungsänderung von der Spur O in die Spur 10, also einer Uberquerung
von neun Aufzeichungsspuren erläutert werden. In diesem Beispiel befindet sich in
der Ausgangsstellung ein Magnetkopf 40 auf einer der Daten-Magnetplatten 13 in der
mit 0 bezeichneten der Daten-Spuren 42, die entsprechend der Darstellung in Fig.
3 durch die Linien 43 getrennt
sind. Dementsprechend ist der Servo-Magnetkopf
41 auf der Servo-Magnetplatte 12 über der Trennlinie 45 zwischen den Servo-Spuren
46, 47 ausgerichtet. Wird nun über die Eingangsleitung 37 ein Einstellsteuersignal
zur Einstellung auf die Daten-Spur 10 gegeben, so wird der Zähler 56 auf den Wert
10 eingestellt, und der Antrieb 41 wird entsprechend der der Geschwindigkeitswertetabelle
entnommenen Geschwindigkeit v beschleunigt. Der Daten-Magnetkopf 40 und der Servo-Magnetkopf
41 bewegen sich synchron auf den Bahnen 71, 72. Beim Überqueren der Daten-Spur 1
erzeugt der Null-Amplitudendetektor 57 einen Impuls 73, der den Zähler 56 um 1 zurückschaltet.
Dadurch wird vom Umformer 61 ein Signal erzeugt, dessen Höhe neun zu überquerenden
Spuren entspricht. Dieses Signal wird dem Addierer 64 des Regelkreises zugeführt,
der andererseits von der Umformer-Schaltung 65 ein Signal erhält, dessen Höhe der
radialen Geschwindigkeit des Servo-Magnetkopfs 41 beim Überqueren der Servo-Spuren
46, 47 entspricht. Der Regler 66 steuert den Antrieb 31 entsprechend dieser Signale
und beschleunigt diesen weiter. Wie die in Fig. 5 dargestellte Geschwindigkeitskurve
74 zeigt, ist nach Überquerung von etwa vier Spuren die maximale Geschwindigkeit
erreicht, während nach der Überquerung von sechs Spuren bereits wieder eine Abbremsung
eingetreten ist. Die Abbremsung ist bei der Überquerung der folgenden Spuren mehr
oder weniger stark in Abhängigkeit von der Größe des der Soll-Geschwindigkeit entsprechenden
Signals vom Umformer 61 und des der Ist-Geschwindigkeit entsprechenden Signals von
der Umformer-Schaltung 65. Mit Hilfe dieser Regelung wird der Daten-Magnetkopf 40
schließlich in der Spur 10 positioniert.
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Zur Erzeugung der der radialen Ist-Geschwindigkeit der Magnetköpfe
entsprechenden Signale, die über die Umformer-Schaltung 65 dem Addierer 64 des Regelkreises
zugeführt werden, wird, wie bereits erwähnt, die Servo-Magnetplatte mit den auf
ihr aufgezeichneten Servo-Magnetspuren zu Hilfe genommen. Dies ist deshalb möglich,
weil die Umdrehungsgeschwindigkeit der Magnetplatten in jedem Falle sehr viel höher
ist als die radiale Geschwindigkeit
der Magnetköpfe. Beispielsweise
beträgt die radiale Zugriffsgeschwindigkeit höchstens 4 % der Umdrehungsgeschwindigkeit
der Magnetplatten. Das bedeutet, daß die Servo-Steuerung 30 beim Überqueren einer
Servo-Spur durch den Servo-Magnetkopf 41 stets ein Signal liefert, das über viele
abgetasteten Spannungsamplituden integriert ist. Die Flankensteilheit dieser Signale
und die Zeitintervalle, mit welchen die durch die einzelnen Servo-Spuren erzeugten
Signale aufeinanderfolgen, sind daher ein Naß für die radiale Geschwindigkeit des
Servo-Magnetkopfes. Das dem Addierer 64 zugeführte Geschwindigkeitssignal wird erzeugt,
indem die von der Servo-Steuerung 30 erzeugten Positionssignale in der Umformer-Schaltung
65 differenziert, gleichgerichtet und geglättet werden.
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Die Wirkungsweise der Umformer-Schaltung 65 ist in Fig. 6 schematisch
in einem Beispiel dargestellt, das der in Fig. 5 dargestellten Überquerung von neun
Spuren entspricht. In der Zeile a dieser Figur sind die von der Servo-Steuerung
30 gelieferten Positionssignalspannungen u in Abhängigkeit von der Zeit t stark
vereinfacht durch gerade Linien gezeichnet. Aus dieser Fig. ist zu ersehen, daß
die Steilheit der Flanken der Signale mit wachsender Geschwindigkeit zunimmt und
nach Erreichen des der Höchstgeschwindigkeit entsprechenden Wertes bei der Abbremsung
wieder abnimmt.
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Gleichzeitig folgen die Nullstellen der Amplituden u zunächst dichter,
sodann mit wachsenden Abständen aufeinander.
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Das differenzierte Signal Xtu ist in Zeile b der Fig. 6 dargestellt.
Entsprechend der Flankensteilheit #er Positionssignalkurve hat dieses Signal seine
größte Amplitude 77 im Bereich der höchsten Geschwindigkeit. Durch Gleichrichtung
und Glättung des differenzierten Signals ergibt sich sodann das Geschwindigkeitssignal
v, das durch die Kurve 78 in Zeile c der Fig. 6 dargestellt ist. Diese Werte werden
von der Umformer-Schaltung 65 an den Addierer 64 des Regelkreises gegeben. Die durch
die Ordinaten 79 bezeichneten Werte zu den durch die Spur-Nummern 0 bis 10 bezeichneten
Zeitpunkten werden mit den bei der Rückschaltung des Zählers 56 gebildeten Soll-Geschwindigkeitswerten
verglichen.
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Eine Schaltungsanordnung zur Differenzierung, Gleichrichtung und Glättung
der Servo-Positionssignale ist in Fig. 7 angegeben.
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Ein an den Eingang 81 der Umformer-Schaltung 65 angelegtes Ausgangssignal
der Servo-Steuerung 30, entsprechend der Zeile a in Fig. 6, gelangt über den Kondensator
C1 an den Minus-Eingang des Operationsverstärkers 82, der durch den Widerstand R1
überbrückt ist. Der Kondensator C1, der Widerstand R1 und der Operationsverstärker
82 bilden eine Differenzierstufe, an deren Ausgangsleitung 83 das differenzierte
Signal entsprechend der Zeile b in Fig. 6 erscheint.
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Das Signal auf der Leitung 83 wird über den Widerstand R2 dem Minus-Eingang
des Operationsverstärkers 84 zugeführt, der zusammen mit den Dioden D1, D2 und dem
Widerstand R3 eine gleichrichtende Stufe bildet. Ist die Diode D1 gesperrt und die
Diode D2 leitend, so liegt auf der Ausgangsleitung 85 das invertierte Eingangssignal,
da die Widerstände R2 und R3 gleich groß sind und somit der Verstärkungsfaktor gleich
1 ist. Ist die Diode D1 leitend und die Diode D2 gesperrt, so ist das Ausgangssignal
gleich Null, da der Rückkopplungswiderstand R3 kurzgeschlossen ist.
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Die Vollweg-Gleichrichtung wird in der 3. Stufe erreicht, in der das
gleichgerichtete Signal durch das dem Operationsverstärker 86 parallelgeschaltete,
durch den Kondensator C2 und den Widerstand R4 gebildete RC-Glied geglättet wird.
Das positive Halbwellen enthaltende Ausgangssignal auf der Leitung 85 wird über
den Widerstand R5, dessen Wert dem Widerstand R3 entspricht, über die Leitung 87
an den Minus-Eingang des Operationsverstärkers 86 übertragen. Dieser Eingang erhält
ferner das Ausgangssignal der 1. Stufe über die Leitung 88 und den Widerstand R6,
dessen Wert doppelt so groß wie der Wert des Widerstandes R5 ist. Auf der Eingangsleitung
des Operationsverstärkers 86 überlagern sich somit die differenzierte Wechselspannung
der Ausgangsleitung 83, jedoch mit der halben Amplitude, und die Einweg-gleichgerichtete
Spannung auf der Leitung 85. Dabei sind die gleichphasigen Signale von entgegengesetzter
Polarität, so daß sich aus der Differenz dieser
Eingangsspannungen
des Operationsverstärkers 86 eine Vollweggleichgerichtete Spannung ergibt. Das verstärkte
und geglättete Ausgangssignal auf der Leitung 89 wird dem Addierer 64 des Regelkreises
zugeführt.