DE4036336A1 - Wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandler zur Umwandlung von elektrischen Signalen in magnetische Signale und umge­ kehrt.

Wandler (transducer) dieser Art werden zum einen dazu benutzt, die auf magnetischen Medien (Magnetbänder, Magnetscheiben o. dgl.) in Form von örtlichen Magnetisierungen (transitions) einge­ prägten Informationen zu lesen und in elektrische Signale um­ zuwandeln (Lesefunktion). Zum anderen dienen sie der Erzeugung von Magnetfeldern in Abhängigkeit von elektrischen Signalen. Mit Hilfe dieser Magnetfelder können die magnetischen Medien mit Informationen (transitions) versehen werden (Schreibfunktion).

Wandler dieser Art, die also ein äußeres Magnetfeld entweder erkennen oder erzeugen können, finden vielfache Anwendung und sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Üblicher­ weise besitzt der Wandler einen Magnetkern mit einem Spalt. Bei der Lesefunktion befindet sich im Bereich dieses Spaltes ein konstantes Magnetfeld, das aufgrund der Magnetfeldinforma­ tionen auf einem magnetischen Datenträger Änderungen erfährt. Diese Änderungen erzeugen in einer auf dem Magnetkern be­ findlichen Spule die gewünschten elektrischen Signale. Bei der Schreibfunktion werden der Spule auf dem Magnetkern elektrische Signale zugeführt. Diese erzeugen im Spaltbereich Magnetfelder, die sich den sich ändernden elektrischen Signalen entsprechend ändern. Jede der Magnetfeldänderungen bewirkt eine Veränderung der Magnetisierung des magnetischen Mediums, das dadurch zu einem magnetischen Datenträger wird.

Bekannte Wandler dieser Art haben mit dem magnetischen Medium entweder unmittelbaren Kontakt (z. B. in der Magnetbandtechnolo­ gie) oder arbeiten kontaktlos (z. B. Schreib-Lese-Köpfe bei EDV-Einrichtungen). Die Abstände zwischen dem Wandler und dem magnetischen Medium müssen allerdings um so kleiner gewählt werden, je größer die Informationsdichte auf dem magnetischen Medium sein soll.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wandler der eingangs erwähnten Art, der mit einem Magnetkern und mit Spulenwindungen ausgerüstet ist, derart zu gestalten, daß er gleichzeitig schreiben und lesen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Magnetkern und die Spulenwindungen derart gestaltet sind, daß zwei Magnetflußkreise gebildet werden, die etwa die Form einer "acht" haben. Diese beiden Magnetflußkreise können mit Hilfe einer im Berührungsbereich der Kreise angeordneten Spule (Zentralspule) erzeugt werden. Den beiden Magnetflußkreisen kann jeweils eine weitere Spule zugeordnet werden, wobei diese derart in Reihe in einen Stromkreis eingeschaltet werden, daß sie unabhängig von der Größe oder von (gleichförmigen) Änderun­ gen der beiden Magnetflüsse kein Stromsignal liefern.

Die Änderungen der Magnetflußstärke eines oder beider der Magnetflußkreise mit Hilfe der Zentralspule können deshalb zum Schreiben verwendet werden, indem z. B. der jeweilige Magnetflußkreis über einen Spalt (oder auch beide je über einen Spalt) geführt wird. Dem Spalt ist in bekannter Weise ein externes Element zugeordnet, das die Magnetfeldänderungen erkennen, registrieren und damit "beschrieben" werden kann.

Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, mit dem erfindungs­ gemäßen Wandler zu lesen, und zwar derart, daß das Schreiben und Lesen nicht nur nacheinander, sondern auch gleichzeitig ausgeführt werden kann. Wie bereits erwähnt, liefern die beiden, den Magnetflußkreisen zugeordneten Spulen während des "Schreibens" Signale, die einander aufheben. Werden nun im Bereich eines Spaltes äußere Magnetfelder wirksam, dann über­ lagern sich der den Spalt überbrückende Magnetfluß des einen Magnetflußkreises und die extern erzeugten Magnet­ flüsse. Dadurch ergibt sich, daß die beiden Spulen von unter­ schiedlichen Magnetflüssen durchsetzt werden, so daß sich ihre Signale nicht mehr aufheben. Das im Stromkreis mit den beiden Spulen erzeugte Signal entspricht den extern vorhande­ nen Magnetfeldern, so daß es als "Lese"-Signal verwendet werden kann, und zwar unabhängig davon, ob der Schreibspule gleich­ zeitig "Schreib"-Signale zugeführt werden oder nicht.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das externe, in der Nähe des Spaltes des erfindungsgemäßen Wandlers befindliche Element, das ein Magnetfeld erzeugen oder erkennen kann, kein magnetisches Medium sein muß. Es kann beispielsweise auch der Schreib-Lese-Kopf eines Diskettenlaufwerkes sein, in dessen Nähe sich der erfindungsgemäße Wandler befindet. Die­ ser Wandler ist damit zum Beispiel bei in EDV-Einrichtungen einsteckbaren Elementen einsetzbar, wie sie in der DE-OS 39 03 454 beschrieben sind.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Wandlers in Bauteilen, die die äußere Form einer 3,5 inch-Dis- Kette haben. Wird der Wandler in der Nähe des Schlitzes der Diskette untergebracht, dann kann er mit dem Schreib-Lese-Kopf des Diskettenlaufwerkes kommunizieren, und zwar derart, als befinde sich in der Diskette ein magnetisches Medium, d. h., die Magnetscheibe. Wenn der Schreib-Lese-Kopf des Disketten­ laufwerkes auf "Lesen" eingestellt ist, dann kann der Wandler laufend Signale an den Schreib-Lese-Kopf liefern. Ist dieser auf "Schreiben" eingestellt, dann kann der Wandler die magne­ tischen Signale erkennen, in elektrische Signale umwandeln und einem im Diskettengehäuse befindlichen Prozessor zuführen. Da die ein magnetisches Medium simulierende Diskette nicht vor­ hersehen kann, wann der Schreib-Lese-Kopf seine Funktion - Lesen oder Schreiben - ändert, ist die Eigenschaft des er­ findungsgemäßen Wandlers, gleichzeitig lesen und schreiben zu können, von besonderer Bedeutung. Aufgrund dieser Eigenschaft kann er mit elektronischen Schaltungen ausgerüstet werden, die erkennen können, wann der Schreib-Lese-Kopf von Lesen auf Schreiben (oder umgekehrt) umschaltet, so daß bei einer Funk­ tionsumschaltung ein Datenverlust nicht eintritt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1a und b Seitenansichten des erfindungs­ gemäßen Wandlers sowie schema­ tisch eine Schaltskizze,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Wandlers sowie einen seitlich davon ange­ ordneten, externen Schreib-Lese- Kopf und

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein 3,5 inch- Diskettengehäuse mit darin befind­ lichem Wandler und elektronischen Schaltbausteinen.

Die Fig. 1a (Breitseitenansicht) und 1b (Stirnseitenan­ sicht) zeigen, daß der erfindungsgemäße Wandler 1 einen Magnet­ kern hat, der aus einem I-förmigen Körper 2 und einem Doppel- C- oder E-Körper 3 mit den Seitenabschnitten 4, 5 und 6 besteht. Auf dem I-Körper befinden sich die Spulen 7 und 8. Der E-Körper 3 trägt auf seinem zentralen Seitenabschnitt 5 die Spule 9. Der E-Körper 3 ist mit seinen Seitenabschnitten 4, 5 und 6 dem I-Körper 2 zugewandt. Die Seitenabschnitte 4, 5 und 6 bilden mit dem I-Körper die Spalte 11, 12 und 13. Ein Keramik- oder Kunst­ stoff-Gehäuse, das die beiden Körper 2 und 3 in der gewünschten gegenseitigen Lage fixiert, ist nicht dargestellt.

Um bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs­ beispiel den Vorteil des gleichzeitigen Lesens und Schreibens zu ermöglichen, ist es zunächst von besonderer Bedeutung, daß mit Hilfe der Spule 9 möglichst exakt gleiche Magnetflüsse erzeugt werden. Voraussetzungen für exakt gleiche Magnetflüsse sind identische Spalte 11 und 13, einheitliche Eigenschaften des Magnetkernmaterials (vorzugsweise Ferrit), insbesondere eine gleichmäßig hohe Permeabilität für die erforderlichen Frequenzen, exakte Fertigung usw. Obwohl für die erwünschte Funktion des Wandlers nur einer der Spalte 11 oder 13 vorhanden sein muß, hat es sich aus fertigungstechnischen Gründen als zweckmäßig erwiesen, wenn alle Spalten 11, 12 und 13 identisch sind und eine Breite von wenigen µm (2 bis 3,5µm) haben.

In Fig. 1 sind beispielhaft jeweils zwei Feldlinien 17, 18 bzw. 19, 20 dargestellt. Die Feldlinien 17, 18 durchsetzen den linken Teil des E-Körpers 3 mit seinem Seitenabschnitt 4, den Spalt 11, den linken Teil des I-Körpers 2 mit der Spule 7 und den Spalt 12. Entsprechend durchsetzen die Feldlinien 19, 20 den rechten Teil des E-Körpers 3 mit seinem Seitenabschnitt 6, den Spalt 13, den rechten Teil des I-Körpers 2 mit der Spule 8 und den Spalt 12. Die Spulen 7 und 8 sind derart angeordnet, daß sie jeweils von nur einem der beiden Magnet­ flußkreise durchdrungen sind. Sie könnten deshalb beispiels­ weise auch auf den Seitenabschnitten 4 bzw. 6 des E-Körpers angeordnet sein.

Die Spulen 7, 8 sind derart in Reihe in einen Stromkreis (Leitungen 15, 16 mit Signalverstärker 22) eingeschaltet, daß die Magnetflußkreise in den Spulen 7, 8 entgegengesetzt gerichtete Ströme induzieren, so daß sich bei exakt gleichen Magnetflüssen bzw. Magnetflußänderungen stets ein Null-Summen­ signal ergibt. Es besteht deshalb die Möglichkeit, die Spule 9 als Schreibspule zu verwenden, indem beispielsweise die Infor­ mationen eines Prozessors 23 über die Treiber 24, 25 in bekannter Weise in Form von elektrischen Signalen auf die Spule 9 über­ tragen werden. Im Bereich der Spalte 11 oder 13 können diese in Form von magnetischen Signalen erfaßt werden. ln Fig. 2 ist neben dem Spalt 13 ein Schreib-Lese-Kopf 26 mit seinem Spalt 27 dargestellt. Ist dieser Schreib-Lese-Kopf auf Lesen eingestellt, dann wandelt er die vom Spalt 13 ausgehenden magnetischen Signale seinerseits wieder in elektrische Signale um, welche dann z. B. einem Zentralrechner zugeführt werden. Während dieses Schreibvorganges entstehen im Stromkreis 15, 16, 22 keinerlei Signale.

Schaltet der Schreib-Lese-Kopf auf Schreiben um, dann gehen Magnet-Signale von seinem Spalt 27 aus und beeinflussen das Magnetfeld im Bereich des Spaltes 13 und damit den den Feld­ linien 19, 20 entsprechenden Magnetflußkreis. Eine dritte Feldlinie 28 ist eingezeichnet. Sie soll diese Beeinflussung symbolisieren. Das Ergebnis ist, daß die Spulen 7, 8 nicht mehr von identischen Feldstärken bzw. Feldstärkenänderungen durchdrungen sind. Die Spule 7 kompensiert die Signale der Spule 8 nicht mehr vollständig. Im Stromkreis 15, 16 entstehen Stromsignale, die den magnetischen Signalen des Schreib-Lese- Kopfes 26 entsprechen. Über den Verstärker werden diese Signale den weiteren elektronischen Bausteinen zugeführt. Zweckmäßig ist der dem Verstärker 22 folgende Baustein ein Schaltelement 29, das bei Beginn eines Lesevorganges zunächst ein Signal erzeugt, mit dem auf elektronischem Wege feststellbar ist, daß der Schreib-Lese-Kopf 26 von Schreiben auf Lesen umge­ schaltet hat. Mit Hilfe dieses Signales kann beispielsweise der Prozessor 23 von Schreiben auf Lesen umgeschaltet werden. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, daß der erfindungs­ gemäße Wandler 1 bei geeigneter elektronischer Ausrüstung über den Spalt 13 "liest" und - gleichzeitig - über den Spalt 11 "schreibt".

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine 3,5 inch-Diskette 31, deren Nabe mit 32 und deren Schlitz mit 33 bezeichnet ist. Die in der Diskette befindlichen Elemente sind stark vereinfacht in Form von Blöcken dargestellt. Mit 23 ist der Prozessor be­ zeichnet, dem der Speicher 34 zugeordnet ist. Der erfindungs­ gemäße Wandler 1 befindet sich unmittelbar neben dem Schlitz 33 und ist derart angeordnet, daß er mit dem Schreib-Lese-Kopf 26 des Diskettenlaufwerkes in der zu den Fig. 1 und 2 be­ schriebenen Weise kommunizieren kann. Bei in das Laufwerk ein­ gesetzter Diskette befindet sich der Schreib-Lese-Kopf 26 im Bereich des Schlitzes 33, so daß der Abstand zwischen Kopf 26 und Wandler 1 ausreichend klein ist und die gewünschte Über­ tragung der magnetischen Signale gestattet.

Zur Versorgung der elektronischen, im Diskettengehäuse ge­ schützt angeordneten Bauteile mit elektrischer Energie dient eine Batterie 35. Zusätzlich zur Batterie (oder auch an Stelle der Batterie) ist ein Stromgenerator 36 mit dem Stator 37 vorhanden. Als Rotor dieses Systems dient die Disketten-Nabe 32, die vom Laufwerk der Diskettenstation in Drehung versetzt wird. Die Energieversorgung von elektrische Energie benötigenden Bauelementen kann dadurch sichergestellt werden, ohne die Diskette mit Stromzuführungsleitungen verbinden zu müssen.

Claims (11)

1. Wandler zur Umwandlung von elektrischen Signalen in magnetische Signale und umgekehrt, mit einem Magnetkern und mit Spulenwindungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (2, 3) derart gestaltet und eine Spule (9) derart angeordnet ist, daß zwei Magnetflußkreise gebildet werden, die etwa die Form einer "acht" haben.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (2, 3) etwa die Form einer "acht" hat, daß die Spule (9) eine beiden Magnetflußkreisen gemeinsame Spule ist und daß jedem der Magnetflußkreise eine weitere Spule (7 bzw. 8) zugeordnet ist.

3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen (7) und (8) identisch ausgebildet und derart in Reihe in einen Signalkreis (15, 16) eingeschaltet sind, daß sich die Signale, die infolge von Magnetflußänderungen - erzeugt durch die Spule (9) - in den Spulen (7, 8) in­ duziert werden, kompensieren.

4. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er aus einem Doppel-C- oder E-förmigen Körper (3) und einem I-förmigen Körper (2) besteht, daß der E-Körper (3) dem I-Körper (2) mit seinen Seitenabschnitten (4, 5, 6) zugewandt ist und daß sich die Spule (9) auf dem mittleren der Seitenabschnitte (4, 5, 6) des E-Körpers (3) befindet.

5. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spulen (7, 8) auf dem I-Körper (2) befinden.

6. Wandler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen einem der äußeren Seitenabschnitte vor­ zugsweise zwischen den beiden äußeren Seitenabschnitten (4, 6) und dem I-Körper (2) Spalte (11, 13) vorhanden sind.

7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch zwischen dem mittleren Seitenabschnitt (5) und dem I-Körper (2) ein Spalt (12) vorhanden ist.

8. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er Bestandteil eines in EDV-Einrichtungen einsteckbaren Elementes (Karte, Diskette, Kassette o. dgl.) ist.

9. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er sich in einem Disketten-Gehäuse (31) unmittelbar neben dem Schlitz (33) befindet.

10. Wandler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Diskettengehäuse (31) ein Prozessor (23) sowie weitere, der Signalverstärkung-, -Übertragung, -Verarbeitung, -Speicherung o. dgl. dienende elektronische Bauelemente (22, 24, 34) befinden.

11. Wandler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Diskettengehäuse (31) Mittel zur Versorgung der elektronischen Bauelemente mit elektrischer Energie befinden, welche aus einer Batterie (35) und/oder einem Stromgenerator (36) mit Stator (37) und Rotor bestehen, wobei der Rotor Be­ standteil der Disketten-Nabe (32) ist.