Die Erfindung betrifft eine Servoschaltung für die Einstellung eines Magnetkopfes auf eine ausgewählte
Datenspur eines Magnetplattenspeichers mit einem an einem schwenkbaren, einen Schwingspulenantrieb aufweisenden
Tragarm befestigten Magnetkopf, ausgestattet mit einem Motor, der mit einer Anfangsbeschleunigung,
einer nachfolgenden gleichbleibenden Geschwindigkeit und mit einer Verzögerung auf die Einfanggeschwindigkeit
am Ende des Einstellweges betrieben wird und mit einer Vergleichsschaltung, deren Eingänge
mit einem die Geschwindigkeit des Magnetkopf-Tragarmes messenden Tachometer und mit einem Zähler
verbunden sind.
Es ist bekannt (GB 11 54 761), eine Servoschaltung zur Regelung der Geschwindigkeit des Einstellelementes
einer Werkzeugmaschine derart auszubilden, daß dieses während der Zurücklegung des Einstellweges
während einer Einstellphase bis zu einer vorgegebenen Geschwindigkeit beschleunigt wird, daß es nach dem
Erreichen dieser vorgegebenen Geschwindigkeit während einer folgenden Einstellphase mit gleichbleibender
Geschwindigkeit weiter bewegt wird, und daß es kurz vor dem Erreichen des Endproduktes des Einstellweges
während einer Verzögerungsphase gebremst wird. Durch die bekannte Servoschaltung kann somit erreicht
f)5 werden, daß das Einstellclement mit größtmöglicher
Geschwindigkeit über Einstellwege verschiedener Weglänge an Zielpunkte herangeführt werden kann, ohne
daß während der Einstellung eine maximal /
3 4
Geschwindigkeit überschritten wird. Dadurch kann vor F i g. 20 das Diagramm eines hybriden Geschwindig-
dem Erreichen eines Zielpunktes ein Bremsweg be- keitssignales, und
stimmter Weglänge eingehalten werden, so daß das Ein- F i g. 21 das Blockschaltbild einer Ssrvoschaltung zur
Stellelement schwingungsfrei an den Zielpunkt herange- Regelung der Geschwindigkeit eines Magnetkopf-Tragführt
wird. Eine Servoschaltung der genannten Art kann 5 arms während einer Zugriffsbewegung,
mit Vorteil für die Bewegung eines Einstellelementes F i g. 1 zeigt ein die vorliegende Erfindung enthaltenbenützt
werden, das eine bestimme Massenträgheit des Datenspeichersystem. Eine Magnetplatte 1 mit zwei
aufweist und dem aufgrund dieses Trägheitswertes eine konzentrischen Spursätzen 2 und 3 auf einer Oberfläche
bestimmte Maximalgeschwindigkeit fest zugeordnet ist und einem Satz konzentrischer Servospuren 4 auf der
Die Servoschaltung hat jedoch den Mangel, da3 bei io anderen Oberfläche dreht sich unter Datenübertragern
einem Betrieb für ein Einstellelement dessen Massen- 5 und 6, die die Datenspuren 2 und 3 adressieren und
trägheit nicht konstant ist dessen spezifische Maximal- über einem Servoübertrager 7, der die Ppsitionsinforgeschwindigkeit
während einer Einstellbewegung nicht mation aus den Servospuren 4 ableitet Alle drei Übererreicht
werden kann. Daraus ergibt sich eine Verlange- trager sind zusammen gekoppelt und werden gleichzeirung
der Einstellzeiten. 15 tig über die Oberflächen der Platte durch einen Kopf-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine steUmechanismus unter Steuerung einer externen
Servorschaltung zur Regelung der Geschwindigkeit ei- Steuereinheit bewegt, wobei alle diese Einheiten nicht
nes Magnetkopf-Tragarmes so auszubilden, daß die dargestellt sind.
Servoschaltung mit verschiedenen Systemen betrieben Der hier verwendete Kopfstellmechanismus besteht
werden kann, ohne daß eine maximal erreichbare kurze 20 kurz gesagt aus einem schwenkbaren gabelförmigen
Einstellzeit überschritten wird. Arm, der an einem Ende die Daten- und Servoübertra-
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 ge- gerköpfe trägt und einen Schwingspulenbetätiger am
kennzeichnet anderen Ende. Die Wicklung der Spule des Betätigers ist
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran- in der Mitte angezapft und die Erregung der einen Hälfsprüchen
niedergelegt. 25 te bewegt die Köpfe in einer Richtung über die Spuren
Durch eine Servoschaltung der genannten Art kann auf der Platte 1 und die Erregung der anderen Hälfte
erreicht werden, daß der Magnetkopf-Tragarm unab- bewegt sie in der Gegenrichtung. Eine solche Vorrich-
hängig von seiner Massenträgheit während der Be- tung ist im einzelnen beschrieben in der Patentanmel-
schleunigungsphase einer Einstellbewegung stets die dung Nr. 6817/71 und wird daher nicht näher beschrie-
von ihm erreichbare maximale Geschwindigkeit er- 30 ben.
reicht bevor die Einstellbewegung mit gleichbleibe;ider Fig. 2 zeigi die Codierung der Servospuren 4 mit
Geschwindigkeit fortgesetzt wird. Positionsinformation. Zwei Spuren 8 und 9 sind in der
Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläu- Figur dargestellt und sind repräsentativ für mehrere ab-
tert. wechselnd gerade und ungerade kreisförmige konzen-
Es zeigt 35 trische Servospuren, die sich über die gesamte Bank von
F i g. 1 einen Magnetplattenspeicher in vereinfachter Spuren 4 erstrecken. Verschiedene Teile der Spuren 8
Darstellung, sind z. B. in einer Richtung magnetisiert dargestellt, kür-
Fig.2 das Magnetisierungsmuster einer Servospur zere Teile sind in der Gegenrichtung magnetisiert Die
des Magnetplattenspeichers, ( Magnetisierungsrichtung wird in der Figur durch Pfeile
Fig. 3 die an einer Servospur abgefühlten Signale, 40 dargestellt Die Magnetisierungsrichtung der langen
Fig. 4 Servospuren gerader und ungerader Zuord- und kurzen Teile der Spur 9 verläuft im Gegensatz dazu
nung, in entgegengesetzter Richtung zu den Teilen in der Spur
F i g. 5 die an einer Servospur abgefühlten Signale 8 und zu der gegenüberliegenden Spur auf der anderen
gerader und ungerader Zuordnung, Seite.
F i g. 6 das Blockschaltbild einer Servoeinrichtung, 45 Ein über eine Servospur gestellter Übertrager erfährt
Fig.7 das Blockschaltbild eines Teils der Servoein- eine Flußumkehrung, die einen Impuls im Übertrager
richtung, erzeugt, wenn ein Übergang zwischen verschiedenen
Fig. 8 Signalformen in der Schaltung'nach Fig. 7 auf- magnetisierten Bereichen unter der Übertragerspalte
tretenden Spannungen, hindurchläuft. Polarität und Größe des Impulses sind
F i g. 9 das Blockschaltbild eines Teils der Servoein- 50 proportional der Größe und Polarität der sie erzeugen-
richtung, den Flußumkehrung.
F i g. 10 das Blockschaltbild eines Teils der Servoein- Die Servospuren werden lückenlos geschrieben und,
richtung, wie aus der Figur zu ersehen ist, sind die Magnetflußum-
F i g. 11 das Blockschaltbild eines Taktgenerators, kehrungen in einer der beiden Richtungen (negativ) von
Fig. 12 das Servo-Fehlersignal während einer Zu- 55 einer Spur zur nächsten so ausgerichtet, daß sie kontinu-
griffsbewegung des Magnetkopfes, ierliche Übergänge derselben Polarität radial über die
Fig. 13 aus dem Servo-Fehlersignal während einer Platte 1 liefern. Mit diesen Übergängen werden Taktim-Zugriffsbewegung
abgeleitete logische Signale, pulse für den Datenkanal erzeugt. Die Flußumkehrun-
Fig. 14—16 Diagramme der Tragarmgeschwindig- gen in der Gegenrichtung (positiv) auf abwechselnden
keit, der Fehler- und Steuersignale bei einer Zugriffsbe- bo Spuren sind vorzeitig und verspätet um den Mittelpunkt
wegung über mehrere Spuren, der ausgerichteten Taktübergänge abgestuft.
F i g. 17 Diagramm der Tragarmgeschwindigkeit, der Ein Servoübertrager 7 ist nach Darstellung in F i g. 2
Fehler- und Steuer-Signale bei einer Zugriffsbewegung symmetrisch über der Grenze zwischen den beiden Spu-
für über eine Spur, ren S und 9 so angeordnet, daß er die negativen Taktim-
F ig. 18 ein Positionsfehlersignal und seine Ableitung, b5 pulse 10 und die positiven Positionsimpulse 11 und 12
Fig. 19 das Diagramm des Motor-Erregcrstromes erfaßt, während die Spuren unter der Übertragerspalte
während einer Zugriffsbewegung des Magnetkopf- hindurchlaufen. Diese Impulse sind in Fi g. 3 (a) darge-
Tragarms, stellt, aus der zu ersehen ist. daß bei eenau einsestelltem
Übertrager 7 über der Grenze der beiden Servospuren die Positionsimpulse 11 und 12 genauso groß sind wie
jede Hälfte eines Taktimpulses 10. Eine solche Grenze zwischen zwei Servospuren wird Führungsbahn genannt.
Falls sich der Servoübertrager 7 aus seiner symmetrischen Position über der Führungsbahn zur Spur 8 hin
bewegt, dann wird der Positionsimpuls 11 größer und entsprechend der Positionsimpuls 12 kleiner. Die Summer
der Amplituden der beiden Positionsimpulse ist immer gleich der Amplitude des Taktimpulses und die Amplitudendifferenz
zwischen den beiden Positionsimpulsen 11 und 12 ist proportional dem Positionsfehler des
Servoübertragers 7 und den beiden Datenübertragern 5 und 6 auf der gegenüberliegenden Seite der Platte 1. Die
diese Bedingung wiedergebende Welle ist in F i g. 3 (b) gezeigt.
Fig.3(c) zeigt den Impulszug, der aus einer Verschiebung
des Servoübertragers 7 gegenüber der Führungsbahn zur Spur 9 hin resultiert. Diesesmal hat der
Positionsimpuls 12 eine größere Amplitude auf Kosten des Positionsimpulses 11. Ein aus den Differenzen zwischen
den beiden Positionsimpulsen abgeleitetes Fehlersignal zeigt also durch seine Polarität die Verschiebungsrichtung
des Übertragers und durch seine Amplitude die Größe der Verschiebung an.
Diese Positionsinformation ist jedoch, wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, nicht eindeutig. Hier sind drei Servospuren
13,14,15 mit zwei Servoübertragern 16,17 gezeigt,
die über beiden in derselben Richtung falsch ausgerichteten Führungsbahnen stehen. Der vom Übertrager 16
erzeugte Impulszug ist in F i g. 5 (a) wiedergegeben, der vom Übertrager 17 erzeugte in Fig.5(b). Eine Verschiebung
in einer Richtung, beispielsweise aus einer ungeraden Führungsbahn, erzeugt ein Fehlersignal, welches
gleich aber in entgegengesetzter Position zu einer identischen Verschiebung in derselben Richtung aus einer
geraden Führungsbahn ist. Die auf Positionsfehlersignale durch Neuausrichtung des Servoübertragers reagierende
Schaltung muß also mit zusätzlicher Information darüber beliefert werden, ob die Verschiebung des
Übertragers von einer geraden oder einer ungeraden Spur aus erfolgt. Diese Information wird von einer externen
Speichersteuereinheit geliefert, die die von den Übertragern während einer Spursuche überlaufenen
Spuren verfolgt.
Ein Blockdiagramm der die Servopositionsschleife vervollständigenden Schaltung ist in F i g. 6 gezeigt. Der
Übertrager-Einstellmechanismus ist hier schematisch gezeigt. Der Servoübertrager 7 ist in einem Ende eines
schwenkbaren Leichtgewichtsarmes 18 gelagert, an dessen anderem Ende sich ein Schwingspulenbetätiger 19
befindet. Der Betätiger besteht aus einer in der Mitte angezapften Spulenwicklung 20, die bei Erregung mit
dem feststehenden Magnetfeld des Permanentmagneten 21 so in Wechselwirkung tritt, daß sie den Arm 18
um seinen Drehpunkt 22 schwenkt Im Betrieb erkennt der Servoübertrager 7 das Muster auf der Platte 1 gemäß
obiger Erklärung. Die resultierenden Signale werden durch den Vorverstärker 23, der sich am Ende des
Armes 18 befindet verstärkt und der Positionsabfühl-Echaltung 24 zugeführt. Diese Schaltung demoduliert
die Positionssignale und erzeugt eine dem Positionsfehler des Servoübertragers 7 proportionale Spannung.
Dieses Positionsfehlersignal wird einer Kompensatorschaltung 25 zugeführt die die Servoreaktion stabilisiert
und dann einer Treiberschaltung 26 zugeleitet Die Treiberschaltung wandelt das kompensierte Positionsfehlersignal
in einen Treiberstrom um, der an die entsprechende Hälfte der Spulenwicklung 20 angelegt
wird, um den Arm 18 so zu bewegen, daß der Positionsfehler des Übertragers 7 reduziert wird.
Ein phasenstarrer Oszillator (PLO). der im Blockdiagramm nicht gezeigt ist, verriegelt auf dem Servomuster
und liefert Taktimpulse für die Positionsabfühlschahung 24. Außerdem multipliziert er die Servomusterfrequenz
und erzeugt ein Schreibtaktsignal für den Datenkanal.
Positionsabfühlschahung 24
Die Arbeitsweise dieser Schaltung wird anschließend im einzelnen im Zusammenhang mit den Fig.7 und 8
beschrieben.
Die das Servomuster darstellenden vorverslärkien Signale werden durch den regelbaren Verstärker 27
weiter verstärkt und durch ein Filter 28 geleitet, um Störungen außerhalb der Signalbandbreite, die in diesem
Fall bei etwa 4 MHz liegt, auszuschalten. Der Gleichstrompegel des Signales wird bei —1,0V durch
die Basisleitung-Steuerschaltung 29 festgesetzt Ein typischer Impuls 30 eines Signals zeigt einen Positionsfehler
an und erscheint am Ausgang der Schaltung 29 nach Darstellung in Fig.8. Der Impulszug besteht aus den
Positionsimpulsen 31,32 und Taktimpulsen 33. Die Amplitudendifferenz
der beiden Positionsimpulse 31,32 liefert das Positionsfehlersignal gemäß obiger Beschreibung
in Zusammenhang mit F i g. 3.
Um das Positionsfehlersignal zu erhalten, wird ein Positionssignal einem ersten Demodulator 34 und das
andere Positionssignal einem zweiten Demodulator 35 unter Steuerung von über die Leitungen 45, 46 von einem
phasenstarren Oszillator gelieferten Leitimpulsen zugeführt. Der Modulator, dem die Positionsimpulse zugeführt
werden, hängt davon ab, ob der Servokopf einer geraden oder ungeraden Führungsbahn folgen will gemäß
obiger Erklärung im Zusammenhang mit den F i g. 4 und 5. Jeder Demodulator 34,35 besteht im wesentlichen
aus einem Kondensator, der schnell auf den spitzen Wert des ihm zugeführten Positionsimpulses
aufgeladen wird und zwischen den angelegten Impulsen langsam abfällt Die Ausgänge von den zwei Demodulatoren
sind in F i g. 8 als Impulszüge 36, 37 dargestellt. Diese Ausgänge werden durch die Widerstände R 1 und
R 2 sowie den Kondensator C i differenzial gefiltert, um kleinere Schritte auszuglättea. die entstehen, wenn die
positiven Spitzen der Positionssignale auf den Kondensatoren des Demodulators gespeichert werden. Schließlich
wird die Ausgabe durch zwei Pufferschaltungen 41, 42 geleitet, die ein Treibersignal für das Positionsfehlersignal
mit niedriger Impedanz liefern, das dann über den Ausgangsklemmen 43, 44 erscheint Die Anordnung ist
so, daß bei einer positiven Spannung am Anschluß 43 als am Anschluß 44 die Stellspule so erregt wird, daß die
Übertrager zur Plattenspindel hin bewegt werden. Wenn der Anschluß 44 eine positivere Spannung hat als
der Anschluß 43, bewegt die Verstelleinrichtung die Übertrager in der Gegenrichtung von der Plattenspindel
weg. Aus diesem Grunde wird der Demodulator 34 auch »Einwärts-Demodulator« und der Demodulator 35
»Auswärts-Demodulator« genannt
Die Toleranzen für Übertragerausgang und Verstärkung erfordern eine Stabilisierung der Schaltung und so
ist der Regelverstärker 27 mit einer automatischen Verstärkuingssteuerspannung
auf der Eingangsleitung 45 vorgesehen, die vom automatischen Steuerverslärker und Filter 40 geliefert wird, dem eine vom Ausgangssi-
gnal an den Anschlüssen 43, 44 abgeleitete und durch
den Widerstand R 3 definierte Bezugsspannung zugeführt wird.
Die am Ausgang der Schaltung 29 erscheinenden Signiilc
werden auch an eine Schwellenwertschaltung 49 angelegt, die negative Übergänge abfühlt, welche größer
als — 1,86 V sind. F i g. 8 zeigt, daß der Ausgang von dieser Schaltung am Anschluß 50 die Taktimpulse 33
sind.
Kompensator 25
Der in Fig.9 gezeigte Kompensator 25 wandelt die
an den Anschlüssen 43,44 erscheinenden Positionsfehlersignale zu einem Endausgang am Anschluß 51 um,
wie er durch die Treiberschaltung 26 gefordert wird. Die Schaltung ist ein direkter Vor-Nachlaufkompensator
und arbeitet mit einem Operationsverstärker 52. Bei niedrigen Frequenzen können die Kondensatoren C 2
ignoriert werden und die Verstärkung ist gleich RdI(RA + R5). Bei höheren Frequenzen wirken die
Kondensatoren C 2 als Kurzschlußschaltungen und die Verstärkung ist R SIR 4. In dieser speziellen Anordnung
beträgt die niederfrequente Verstärkung 3/4 und die hochfrequente Verstärkung 4,5.
Treiberschaltung 26
Das Fehlersignal vom Kompensator am Anschluß 51 wird einem Differenzialtreiber zugeführt, von wo es so
gelenkt wird, daß es einen Stromfluß durch die eine oder
die andere Hälfte der Spule 20 verursacht und so den die Übertrager tragenden Arm in einer Richtung bewegt,
um den Positionsfehler zu reduzieren. Der Differenzialtreiber besteht aus einem Einwärtstreiber 52 und einem
Auswärtstreiber 53. Bei dieser Anordnung sieht der Auswärtstreiber 53 Strom durch die Hälfte der Spule 20,
um den Übertrager von der Plattenspindel wegzubewegen, wenn das Signal am Eingang 51 positiv wird. Wenn
umgekehrt das Signal am Anschluß 51 negativ wird, übernimmt der Einwärtstreiber 52 den Strom und die
andere Hälfte der Wicklung 20 wird erregt, um den Übertrager in der Gegenrichtung zur Plattenspindel
hinzubewegen. In seiner einfachsten Form besteht der Einwärtstreiber 52 aus einem mit einem identischen
Transistor im Auswärtstreiber 53 über Kreuz gekoppelten Transistor. Die Differenzialnatur dieser Schaltung
wird durch Doppelpfeil 54 dargestellt. Ein großes positives Fehlersignal erzeugt somit einen hohe Beschleunigung
des Stellmechanismus in einer Richtung und ein großes negatives Fehlersignal einer hohen Beschleunigung
in der Gegenrichtung. Der Übergang von einer Hälfte der Treiberschaltung 52, 53 zur anderen erfolgt
natürlich wenn der Eingang zur Schaltung 0 V beträgt
Bisher wurde beschrieben, wie der Servoübertrager symmetrisch über einer Führungsbahn und somit die
Datenübertrager auf einer Spur gehalten wurden, so daß Lese/Schreiboperationen ausgeführt werden können.
Übertrager müssen jedoch unter Steuerung von Zugriffskommandos von einer externen Steuereinheit
auch über mehrere Spuren bewegt werden.
Bei der Spuradressierungs- oder -Suchoperation, bei der z. B. die Zugriffsgeschwindigkeit des Armes während
seiner Bewegung über den Spuren auf seine Bestimmungsspur gesteuert und die Anzahl der überstrichenen
Spuren auch gezählt werden muß, spielt die Scrvoanordnung auch eine Rolle.
Bei einer Spursuchoperation wird die Bewegungsrichtung des Armes durch Kommandosignale von einer
externen Steuereinheit auf Richtungsleitungen gesteuert, die entweder zum Einwärtsanschluß 57 oder zum
Auswärtsanschluß 58 führen und einen Treiber 59 zur Lieferung von Signalen entsprechend der Polarität an
die beiden Treiber 52, 53 veranlassen. Während der Spursuche werden die Treiber stark in der einen oder
anderen Richtung unter Steuerung der noch zu beschreibenden Zugriffsschaltung getrieben.
Um die Zugriffsgeschwindigkeit über den Spuren zu steuern, muß man die momentane Geschwindigkeit des
Armes kennen. Diese erhält man teilweise durch Überwachung des durch die beiden Hälften der Wicklung 20
fließenden Stromes. Eine Stromfühlerschaltung 55 ist in Fig. 10 mit den beiden Treibern 52,53 verbunden dargestellt
und erzeugt einen dem durch ihren Ausgang 56 fließenden Strom entsprechenden Strom. Wie mit dem
Strom die Armgeschwindigkeit angezeigt wird, wird später beschrieben.
Phasenstarrer Oszillator (PLO)
Der phasenstarre Oszillator, der die Schreibtakte für den Datenkanal liefert, ist in vereinfachter Form in
F i g. 11 gezeigt. Der PLO besteht grundsätzlich aus einem
spannungsgesteuerten Oszillator 60, der mit etwa 14 MHz läuft und ein 2F-Schreibtaktsignal am Ausgangsanschluß
61 erzeugt. Dieses Signal wird durch die Trigger 62 durch zwei und durch die Zähler 63 durch
sechzehn dividiert. Das resultiert in einem Signal mit ähnlicher Frequenz wie das von der Positionsabfühlschaltung
24, beschrieben im Zusammenhang mit F i g. 7, abgeleitete Servotaktsignal. Der am Anschluß 50
der Positionsabfühlschaltung 24 erscheinende Servotakt wird als Phasenreferenz benutzt und als ein Eingang der
monostabilen Kippschaltung 64 zugeführt. Die Phasen der Signale von den Zählern 63 und der monostabilen
Kippschaltung 64 werden in einer Phasenvergleicherschaltung 65 verglichen, die ein den Phasenfehler zwisehen
dem dividierten Oszillatorausgang und dem Servotakt darstellendes Signal erzeugt. Dieses Fehlersignal
wird an ein Filternetzwerk 66 angelegt, welches bei Zuführung zum Oszillator 60 dessen Ausgang in der Richtung
modifiziert, die den erkannten Phasenfehler reduziert Auf diese Weise wird das Schreibtaktsignal mit
dem Servotaktsignal synchronisiert.
In der Kurve in Fig. 12 sind die Spannungen der
Servofehlersignale Ef gegen die vom Servoübertrager während einer Spursuche überlaufenen Spuren f aufgezeichnet
Beginnend mit der Position auf der Spur P1 nimmt das Fehlersignal von 0 bis zu einem Höchstwert
bsi P 2 ir. der Mitte zwischen Spuren zu und fällt dann
wieder zum Wert 0 am Punkt P3 ab, der nächsten Position auf der Spur. Das Fehlersignal wird dann negativ
und erreicht einen Höchstwert bei P 4 und kehrt bei der nächsten Position auf der Spur PS wieder auf 0 zurück
usw. Die Abrundung der Spitzen des Fehlersignales bei P 2 und P 4 wird durch die unvollkommene Auflösung
des Übertragers und die magnetische Interferenz hervorgerufen.
Zwei zur Steuerung des Zugriffes oder der Spursuchoperationen erforderliche logische Linien werden von
diesem Fehlersignal abgeleitet und sind in Fig. 13 gezeigt Das in F i g. 13 (a) gezeigte Signal stellt durch seinen
hohen Pegel den linearen Teil des Fehlersignales dar. In der Praxis überschreitet dieser Pegel ±25% einer
jeden Spur an jeder Position auf der Spur. Wie aus F i g. 12 und 13 (a) zu ersehen ist existieren die linearen
9 10
Bereiche für etwa 50% der Plattenoberfläche und haben klärung auf die Spur. Die Elektronik der Positions-
einen nominalen Anstieg von 4 V pro Spur. schleife hält den Arm weiter auf der Spur fest, bis
Das zweite in Fig. 13 (b) gezeigte logische Signal ein anderer Zugriff angefordert wird,
stellt durch seinen hohen Signalpegel eine Position auf
1 der Spur. Mit diesem Signal wird die Anzahl von wäh- 5 Die Wahl der vier Phasen wird bestimmt durch Zu-
0 rend einer Spurzugriffsoperation überlaufenen Spuren griffssteuersignale, die von einer externen Dateisteuergczählt und die Positionsgenauigkeit beim Schreiben einheit (nicht dargestellt) über die zwei Logikleitungen
■ι.. geprüft. Dieses Signal für die Position auf der Spur ver- geliefert werden. Die Spannungsänderungen auf diesen
schwindet, wenn der Servoübertrager sich mehr als 300 mit »Suche 1« und »Suche 2« bezeichneten Leitungen,
Mikrozoll aus der Spurposition herausbewegt. 10 die erforderlich sind, damit der Arm dem Geschwindig-
,. Während eines Spurzugriffs muß die Geschwindig- keitsprofil folgt, sind entsprechend in den Fig. 14 (c)
>, keil des Armes gesteuert werden, damit die Positions- und 14 (d)dargestellt.
> schleife den Arm ejnfangen und ihn auf der Spur halten Der Arm wird also beschleunigt, wenn das Signal auf
kann, wenn der Übertrager am geforderten Bestim- der Leitung »Suche 1« oben und auf der Leitung »Su-I;. mungsort angelangt ist. Wenn die Annäherungsge- 15 ehe 2« unten ist. Der Arm wird mit gleichmäßiger Gei" schwindigkeit des Armes zu hoch ist, schießt er über die senwindigkeii getrieben, wenn die Signale auf den beij.5 Zielspur hinaus. Eine geeignete Annäherungsgeschwin- den Leitungen »Suche 1« und »Suche 2« oben sind und
if| digkeit oder »Einfanggeschwindigkeit« für dieses spe- der Arm wird verzögert, wenn das Signal auf der Lei-"$ zielle Gerät wurde mit etwa 2,9 see pro Spur ermittelt. tung »Suche 1« unten und auf der Leitung »Suche 2«
i( Die Ausführung des gesamten Zugriffs mit dieser Ge- 20 oben ist. Die Spurverfolgungselektronik übernimmt die
;; schwindigkeit würde natürlich in einer unzureichenden Steuerung, wenn die Signale auf beiden Leitungen »Susi Zugriffsleistung resultieren und daher verläuft der groß- ehe 1« und »Suche 2« unten sind.
f te Teil des Zugriffes mit einer höheren Geschwindigkeit Die Signale auf diesen beiden logischen Leitungen
V und geeigneter Verzögerung auf die Einfanggeschwin- werden durch die externe Dateisteuereinheit erzeugt,
Pi digkeit am Ende des Zugriffsvorganges. 25 die nicht näher beschrieben ist und mit fortschreitendem
',·· Ein typisches Geschwindigkeitsprofil für dieses Gerät Spurzugriff Spurüberlaufimpulse erhält. Alle Zugriffe
ig bei der Ausführung eines Zugriffes von 8 oder mehr von 8 oder mehr Spuren werden auf diese Weise gesteu-
;,* Spuren ist in F i g. 14 (a) gezeigt und darunter das resul- ert.
\ i tierende Servofehlersignal in F i g. 14 (b). Dieses Profil F i g. 15 zeigt, wie Zugriffe zu 3 bis 7 Spuren gesteuert
|i umfaßt vier Phasen: 30 werden. Wie vorher sind das Geschwindigkeitsprofil in
H F i g. 15 (a), das Fehlersignal beim Überqueren der Spu-
ii 1. eine Beschleunigungsphase (Spur 1 bis 3). Während ren in Fig. 15 (b) und die Signale für »Suche!« und
§ der ersten drei Spuren eines Zugriffs ist einer der »Suche 2« der Steuerlogik in F i g. 15 (c) und 15 (d) ge-
1 dreiSchwingspulenireiber52,54(Fig. 10)gesättigt zeigt. In diesem Fall wurde die Beschleunigungsphase
'.£ und übersteuert dadurch das am Anschluß 51 er- 35 von drei auf eine Spur reduziert. Die nach Beschleunijfr scheinende Positionsschleifenfehlersignal, so daß gung während einer Spur erreichte Geschwindigkeit Vv
Sf der Arm mit der Höchstgeschwindigkeit für den wird wie vorher gespeichert und der Arm auf dieser
■j| jeweils verwendeten Stellmechanismus beschleu- Geschwindigkeit Vv gehalten, bis die Verzögerungspha-
>ß nigt wird. Welcher Treiber 52, 54 gewählt wird, se erreicht wird. Die Verzögerungsphase beginnt in die-
||. hängt natürlich von der gewünschten Zugriffsrich- 40 sem Fall zwei Spuren vor der Bestimmungsspur und
|| tungab. verlangsamt den Arm auf die Einfanggeschwindigkeit
'! 2. eine Phase konstanter Geschwindigkeit (Spur 3 bis Vr in einer Zeit, die für die Elektronik der Positionell N-5). Mit Ausnahme der letzten fünf Zugriffsspuren schleife ausreicht, den Arm einzufangen, damit er wäh-ώ wird der Arm über allen anderen Spuren auf einer rend der Endphase der Spur folgen kann.
|j gleichmäßigen Geschwindigkeit Vsgehalten.dieim 45 Bei Spurzugriffen über nur eine oder zwei Spuren
I- wesentlichen gleich ist der Geschwindigkeit, die wird die Geschwindigkeit des Armes auf die Einfanggell nach der Beschleunigungsphase während der er- schwindigkeit Vc begrenzt. Fig. 16 zeigt das Geschwin-
|| sten drei Spuren erreicht wurde. Das wird erreicht digkeitsprofil (a), das Fehlersignal (b), das erste Suchsij$ durch Speichern der erreichten Geschwindigkeit gna\(c) und das zweite Suchsignal (d) für einen zweispu-
§ und anschließende Auswahl eines jeden Spulentrei- 50 rigen Zugriff. Diesesmal steigen die Signale auf der
bers 52, 54 je nachdem, ob die momentane Ge- Suchleitung 1 und der Suchleitung 2 gleichzeitig an und
schwincJigkeit unter den gespeicherten Wert Vs ab- veranlassen die Beschleunigung des Armes auf die Einfällt oder ihn übersteigt. Die Schwingspuleriinduk- fanggeschwindigkeit Vc, die gespeichert wird, bis die
tanz verhindert eine übermäßige Schwankung des Signale auf beiden Leitungen abfallen und der Eiektro-Stromes und der Geschwindigkeit während dieser 55 nik der Postionsschleife gestatten, den Arm wie vorher
Phase. einzufangen.
3. eine Verzögerungsphase (Spur N-5 bis NJl Fünf Schließlich ist in F i g. 16 die Steuerung für einen ein-Spuren vor der Zielspur N wird die gespeicherte spurigen Zugriff gezeigt Wie beim Zugriff über zwei
Geschwindigkeit Vs ersetzt durch die Einfangge- Spuren werden die Signale auf der Suchleitung 1 (c) und
schwindigkeit Vc, so daß der Arm stark abgebremst 60 der Suchleitung 2 (d) auf ihr oberes Niveau gehoben,
wird, bis er sich mit der Einfanggeschwindigkeit wodurch gleichzeitig der Arm auf die Fanggeschwindigbewegt Der Arm wird auf diese Einfanggeschwin- keit Vc beschleunigt Da der Arm auf der nächsten Spur
digkeit gehalten, bis er den linearen Bereich der einzufangen ist, werden die Signale auf diesen Leitun-Zielspur/V erreicht gen fast unmittelbar wieder auf ihren unteren Pegel
4. eine Positionsphase (Spur N). Wenn der Arm die 65 gesenkt woraufhin die Positionsschleifenelektronik die
Zielspur N erreicht, wird der Treiber 59 (Fig. 10) Steuerung übernimmt und den Arm auf der Spur hält
abgewählt und die Elektronik der Positionsschleife Da alle Plattenzugriffe von der Dateisteuereinheit gefängt den Arm ein und stellt ihn gemäß obiger Er- steuert werden, sind zwischen den beiden Einheiten eine
11 12
Anzahl von Anschlußleitungen erforderlich. Hierbei Obwohl beide Quellen individuelle Nachteile haben,
handelt es sich um folgende Leitungen: erhält man bei der Kombination ein echtes Geschwin-
digkcilssignal. Das differenzierte Fehlcrsignul wird also
Siichleitungen I und 2 dazu benutzt, den Gleichstrompegel des Geschwindig-
liefern Steuersignale von der Dateisteuereinheit an 5 keitssignales über jedem linearen Bereich festzulegen
die Plattendatci. und der integrierte Strom wird zwischen den linearen
Die Spurleitung Bereichen in der Zeit benutzt, in der er keine Zeit hat,
liefert Spurkreuzimpulse an die Dateisteuereinheit. sehr weit zu driften.
Die Suchendleitung Nach Darstellung in Fig. 20 wird ein hybrides Geliefert
ein Signal an die Dateisteuercinheit am Ende io schwindigkeitssignal erzeugt, welches aus dem differeneiner
Zugriffsoperation, um den Start einer Lese/ zierten Fehlersignal bis zu 400 Hz besteht, dargestellt
Schreiboperation zu ermöglichen, durch die Welle 67, und dem integrierten Spulenstrom
Gerade/Ungerade-Leitung über 400 Hz, dargestellt durch die Welle 68. Auf diese
liefert Signalabstufen und die Demodulatoren der Weise wird durch hin- und herspringen zwischen dem
Plattendatei um anzuzeigen, ob die Zielspur eine 15 hybriden Signal und dem integrierten Spulenstrom bei
gerade oder ungerade Spuradresse haben soll und Einwärts- und Auswärtsbewegung des Armes über Iidadurch
die richtige Polarität des Fehlersignales nearen Bereichen während eines Spurzugriffes ein konsicherzustellen,
tinuierliches Geschwindigkeitssignal mit großer Band-Einwärts- und Auswärts-Suchleitung breite abgeleitet.
Diese beiden Leitungen liefern Signale an die Trei- 20
berschaltung der Plattendatei, die die auszuführen- Beschleunigungsphase
de Zugriffsrichtung anzeigen. Eine Auswärtssuche
ist immer von der Plattenspindel weg in Richtung Das Blockschaltbild zur Regelung der Geschwindig-
der steigenden Spuradresse gerichtet und eine Ein- keit eines Magnetkopf-Tragarmes während einer Zu-
wärtssuche ist zur Plattenspindel hin gerichtet 25 griffsbewegung wird anhand der F i g. 21 beschrieben.
Die Servoschaltung wird gesteuert durch Steuersi-
Aus den obigen Beschreibungen der Verfahren der gnale »Suche 1« und »Suche 2« einer nicht näher dargeverschiedenen
Spurzugriffe geht hervor, daß der mo- stellten Zugriffslogik. Durch ein Steuersignal »Suche 1«
mentane Wert der Geschwindigkeit des Übertragers bei am Eingang 70 der Servoschaltung wird der Motor, der
einem Zugriff bekannt sein muß. Diesen Wert erhält 30 den Magnetkopf-Tragarm antreibt, beschleunigt. Dieses
man elektronisch aus zwei Quellen, nämlich dem bei Steuersignal wird durch die ODER-Schaltung 71 und
Überlaufen der Spuren durch den Servoübertrager er- eine Leitschaltung 75 der Treiberschaltung 72 zugezeugten
Fehlersignal und dem während des Zugriffs an führt um die Antriebswicklung 73 des Motors zu erreden
Schwingspulen-Zugriffsmechanismus gelieferten gen. Diese Erregung dauert an, bis der Motor seine
Strom. 35 maximale Beschleunigung erreicht. Die Richtung der Die Größe des Fehlersignals ist proportional der Po- Einstellbewegung des Magnetkopf-Tragarmes wird besition
und demzufolge ist die Geschwindigkeit des Ar- stimmt durch die Leitschaltung 75, die durch ein Richmes
proportional der Ableitung der linearen Positionen tungssignai am Eingang 76 der Servoschaltung gesteudes
Fehlersignales, d. h. Geschwindigkeit — (Fehlersi- ert r!vir<i · ,ei., · j u α c·
6 6 at K 40 Das Steuersignal »Suche 1« wird auch dem Eingang
gnal). 77 des Zählers 78 zugeführt so daß dieser für die Auf-
Fig. 18(a) zeigt ein typisches Fehlersignal Vtt wel- nähme von Zählung vorbereitet wird. Dieser ist als
ches aus einer Spurzugriffsoperation resultiert und sei- 6-Bit-Register ausgeführt welches durch an den Ein-
ne rektifizierte Ableitung ^ ist darunter in F i g. 18 (b) gang 84^f Servoschaltung angelegte Taktsignale wei-
dt 6 v ' 45 tergeschaltet wird. Em nicht naher dargestellter Digital/
gezeigt Dieses Signal ist nur über den linearen Berei- Analog-Wandler, der dem Zähler zugeordnet ist. liefert
chen nutzbar und wird durch aus dem Differerizierungs- an den Eingang 80 der Vergleichsschaltung 81 eine Anaprozeß
resultierenden Störungen begleitet Diese Stö- logspannung, deren Größe dem Zählerstand proportiorungen
werden auf ein akzeptables Maß reduziert in- nal ist Die Tachometerspannung, die den Augenblicksdem
man sie durch ein Tiefpaßfilter mit einer Abschalt- 50 wert der Geschwindigkeit des Magnetkopf-Tragarmes
frequenz von 400 Hz leitet darstellt wird über den Eingang 82 der Servoschaltung
Der Sch'A'ingspulep.strom Ic ist proportional der Be- derr. zweiten Eingang der Vergleichsschaltung 81 zuge-
schleunigung der Übertrager und daher ist die Ge- führt Die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung
schwindigkeit proportional dem Integral des Spulen- 81 ist positiv, wenn die Ausgangsspannung des Zählers
stromes über der Zeit d. h. Geschwindigkeit ~ J led t 55 78 kleiner ist als der Augenblickswert der Geschwindig-
Eine typische Stromwelle während eines Zugriffs keit des Magnetkopf-Tragarmes. Die Ausgangsspanüber
16 Spuren ist in F i g. 19 gezeigt Diese Welle um- nung der Vergleichsschaltung ist negativ, wenn die Ausfaßt
die Beschleunigungsphase PS, die Phase der gleich- gangsspannung des Zählers größer ist als der Augenförmigen
Geschwindigkeit P%, die Verzögerungsphase blickswert der Geschwindigkeit des Magnetkopf-Trag-
PT, eine kurzfristige Phase P8 mit der Einfangge- 60 armes. Der Ausgang 83 der Vergleichsschaltung 81 ist
schwindigkeit und schließlich die Spurfolgephase P9. mit dem Eingang 79 des Zählers 78 verbunden. Durch
Das Integral dieser Welle J /cdi ist in Fig. 19(b) ge- eine positive Spannung am Eingang 79 des Zählers 78
zeigt und gibt theoretisch die Geschwindigkeit des werden diesem für die Dauer dieser positiven Spannung
Übertragers an. Der Integrationsprozeß unterliegt je- über den Eingang 84 der Servoschaltung Taktimpulse
doch der Gleichstromdrift gemäß Darstellung durch die 65 zugeführt die dem Zählerstand fortlaufend erhöhen,
gestrichelte Welle in F i g. 19 (b). Der größte Fehler E Wenn die den Zählerstand anzeigende Analogausgangstritt
also zum kritischsten Zeitpunkt am Ende der Zu- spannung des Zählers 78 gleich groß wird wie die Tagriffsoperation
auf. chometersp'annung, entfällt das positive Signal am Aus-
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gang 83 der Vergleichsschaltung 81, so daß die Zufuhr gleichsschcltung ein positives Signal. Dadurch ergeben
der Taktimpulse am Eingang des Zählers 78 unterbro- sich für die UND-Schaltung 86 die bereits erwähnten
chen wird. Bei diesem Zustand des Zählers hat der Mo- Eingangsbedingungen, so daß die Ausgangsspannung
tor am Ende der Beschleunigungphase seine maximale der UND-Schaltung über die Leitschaltung 75 und die
Geschwindigkeit erreicht, wodurch das am Eingang 70 5 Treiberschaltung 72 der Bremswicklung 74 des Motors
der Servoschaltung wirksame Steuersignal »Suche 1« Erregerstrom zuführt Der Motor wird dadurch so lange
entfällt gebremst bis die Tachometerspannung ebensogroß isi
wie die Ausgangsanalogspannung am Ausgang de:
Phase der gleichbleibenden Geschwindigkeit Speichers 90, wodurch bei Erreichen dieser Bedingung
ίο das positive Signal am Ausgang 83 der Vergleichsschal
Die Phase der gleichbleibenden Geschwindigkeit des tung 81 entfällt Damit endet die Verzögerungsphase, se
Magnetkopf-Tragarmes beginnt damit daß dem Ein- daß anschließend weder die Antriebswicklung 73 noch
gang 87 der Servoschaltung das Steuersignal »Suche 2« die Bremswicklung 74 des Motors Erregerstrom erhal
zugeführt wird. Dieses Steuersignal wird Eingängen der ten. UND-Schaltungen 85 und 86 zugeführt, die dadurch is
vorbereitet werden. Die Servoschaltung bewirkt eine Spurfolgephase
gleichbleibende Geschwindigkeit des Magnetkopf-Tragarmes dadurch, daß abhängig vom Vorzeichen der Wenn der am Magnetkopf-Tragarm angeordnete
Ausgangsspannungen am Ausgang 83 der Vergleichs- Magnetkopf eine Spur von der Zielspur erreicht hat
schaltung 81 über die Inverterschaltung 88 und die 20 entfällt das Steuersignal »Suche 2« am Eingang 87 dei
UND-Schaltung 85 der Beschleunigungswicklung 73 Servoschaltung. Um in der anschließenden Spurfolge·
des Motors oder über die UND-Schaltung 86 der phase Abweichungen des Magnetkopfes von der Servo
Bremswicklung 74 des Motors Erregerströme zugeführt spur zu berichtigen, werden den Eingängen 91,92 dei
werden. Wenn die Tachometerspannung am Eingang 82 Servoschaltung Spurfolge-Fehlersignale zugeführt. Dei
der Servoschaltung kleiner ist als die den Zählerstand 25 Magnetkopf-Ti igarm wird sodann bis zu einer nächst
des Zählers 78 anzeigende Analogausgangsspannnung folgenden Einstellbewegung auf eine andere Zielspui
des Zählers, wird die Spannung am Ausgang 83 der durch einen neuen Adressenbefehl in Spurfolgebetrieb
Vergleichsschaltung 81 negativ. Die Inverterschaltung gehalten.
88 bewirkt eine Umkehrung dieses Signals, so daß die an
den Eingängen der UND-Schaltung 85 vorhandenen 30 Hierzu 13 Blatt Zeichnungen
Eingangssignale am Ausgang der UND-Schaltung eine
Spannung hervorrufen, welche über die ODER-Schaltung 71 die Leitschaltung 75 und die Treiberschaltung
72 der Antriebswicklung 73 des Motors einen Erregerstront zuführt. Wenn dagegen die Tachometerspannung
am Eingang 82 der Servoschaltung größer ist als die den Stand des Zählers 78 anzeigende Analogausgangsspannung des Zählers, so wird die Spannung am Ausgang 83
der Vergleichsschaltung 81 positiv. Dadurch sind die Eingangsbedingungen der UND-Schaltung 86 erfüllt,
deren Ausgangsspannung über die Leitschaltung 75 und die Treiberschaltung 72 der Bremswicklung 74 des Motors Erregerstrom zuführt. In dieser Weise wird abhängig vom Geschwindigkeitszustand des Magnetkopf-Tragarmes der Antriebswicklung 73 und der Brems-
wicklung 74 des Motors abwechselnd Erregerstrom zugeführt, so daß während der Phase der gleichbleibenden
Geschwindigkeit des Magnetkopf-Tragarmes dieser abwechselnd beschleunigt und gebremst wird.
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Verzögerungsphase
Die Verzögerungsphase für die Einstellung des Magnetkopf-Tragarmes beginnt damit, daß dem Eingang
89 der Servoschaltung ein Rückstellimpuls für den Zähler 78 zugeführt wird. Dieser wird dadurch auf den Zählerstand »0« zurückgestellt, wodurch die Analogausgangsspannung des Zählers ebenfalls den Wert »0« annimmt. Am Ausgang des Speichers 90 besteht eine Analogspannung, durch die dem Eingang 80 der Vergleichs-
schaltung 81 eine »Fangspannung« zugeführt wird. Während der Verzögerungsphase wird am Eingang 87
der Servoschaltung das Steuersignal »Suche 2« aufrechterhalten. Da bei Beginn der Verzögerungsphase
die Tachometerspannung am Eingang 82 der Servoschaltung größer ist als die eine Fanggeschwindigkeit
anzeigende Fangspannung am Eingang 80 der Vergleichsschaltung 81 ergibt sich am Ausgang 83 der Ver-