DE68922249T2 - Steuersystem für die Übertragerposition bei Informations-Plattenspeichern mit Dämpfung des letzten Schrittes. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Position eines Lese-Schreib-Kopfes in bezug auf eine rotierende Informations-Speicherplatte, und insbesondere auf ein Verfahren zum Verringern der Abkling(Einschwing)Zeit eines zur Steuerung der Position eines Lese-Schreib- Kopfes in bezug auf eine rotierende Speicherplatte verwendeten Schrittmotors.
• Allgemein ist es wünschenswert, die auf einer Informations-Speicherplatte zu speichernde Datenmenge so weit, wie das praktisch möglich ist, zu erhöhen. Daten werden allgemein in konzentrischen, kreisförmigen Spuren gespeichert. Natürlich ist es wünschenswert, so viele Spuren wie möglich auf einer Plattenoberfläche unterzubringen, was bedeutet, daß die Spuren so schmal wie möglich und so nah beieinander wie möglich sein sollten. Jedoch ist es auch notwendig, einen Lese-Schreib-Kopf über der Mitte einer jeweiligen erwünschten Spur zu positionieren und ihn dort zu halten, während sich die Platte dreht und die Daten in die Spur geschrieben oder aus der Spur gelesen werden. Mit immer schmaler werdenden und immer enger zusammenrückenden Spuren, wird es immer schwieriger, den Lese- Schreib-Kopf korrekt zu positionieren. Es ist diese Fähigkeit, den Lese-Schreib-Kopf zuverlässig über der Mitte einer erwünschten Spur zu positionieren, während sich die Platte dreht, die die praktisch verwirklichbare Dichte der Speicherplatten beschränkt.
• Bei Magnetspeicherplatten wird typischerweise ein Steuer- Positionierungssystem ohne einen geschlossenen Regelkreis zur Grob-Positionierung entweder eines oder einer Anordnung von mehreren Lese-Schreibköpfen über einer erwünschten Spur verwendet. Bei flexiblen Magnetspeicher-Disketten ist das typischerweise das einzige Positionierungssystem für den Lese- Schreib-Kopf. Bei festen Magnetplatten (Festplatten) folgt der Grob-Positionierung normalerweise eine Fein-Positionierung unter Verwendung eines Positionierungs-Regelungssytems (geschlossener Regelkreis) zum präzisen Positionieren des Lese-Schreib-Kopfes über der Mitte der erwünschten Spur. Das Fein- Positionierungssystem hängt sich allgemein an ein magnetisches Muster einer bestimmten Art und folgt diesem Muster. Die meisten dieser Magnet-Servo-Konstruktionen verbrauchen einen beträchtlichen Teil der Aufzeichnungsoberfläche für ein magnetisches Servo-Muster. Dadurch wird natürlich die Menge der für das Speichern von Daten zur Verfügung stehende Speicherfläche verringert.
• Es ist bisher bei der Fein-Positionierung des Lese- Schreib-Kopfes für höchst wünschenswert gehalten worden, die Einschwingzeit zu verringern, das heißt, die zum Verlangsamen und schließlichen Anhalten eines Lese-Schreib-Kopfes erforderliche Zeit bei der Bewegung des Lese-Schreib-Kopfes von einer Spur zur anderen. Zum Verringern der Zugriffszeit von ungefähr 65 ms auf unter 40 ms wurden anfangs Steuerverfahren (ohne Rückkopplung) verwendet, bei denen eine minimale Einschwingzeit erreicht wurde, indem die an einen Schrittmotor gesendeten Schritt-Eingangs-Befehlsimpulse zeitlich korrekt abgestimmt wurden. Diese Lösung einer Steuerung (ohne Rückkopplung) ist jedoch in ihrer Effektivität begrenzt, da aufgrund von Herstellungstoleranzen bei den Motoren verschiedene Parameter auftreten. Daher wird bei einem unveränderten Algorithmus die Schritt-Ansprache nicht mehr bei jedem Motor eine minimale Einschwingzeit haben. Die Grundsätze der Regelungsverfahren (geschlossener Regelkreis) zum Minimieren der Einzelschritt-Ansprachen-Einschwingzeit, das heißt, der zum letztendlichen Einschwingen des Lese-Schreib-Kopfes über der Zielspur erforderlichen Zeit, sind in der Literatur beschrieben, doch erfordern sie einen externen Sensor oder eine beträchtliche Menge Elektronik zum Dekodieren der Wicklungsspannungen und zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals.
• In der US-A-4396959 ist ein Daten-Wandler-Positionierungs-Steuerungssystem für rotierende Datenspeicherungsplattensysterne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben. Das Positionierungs-Steuerungssystem von US-A-4396959 weist allgemein einen Motor zum Bewegen des Wandlers auf, einen Antrieb zum Drehen der Platte, eine Antriebssteuerung für den Motor, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen, wann der Wandler über die Zielspur streicht, und eine Einrichtung zum Anlegen einer vorbestimmten festen kurzen Verzögerung zum Anhalten der Wandler-Träger-Anordnung. Im Vergleich dazu erfaßt die vorliegende Erfindung nach Anspruch 1 nicht nur das Überstreichen der Zielspur, sondern auch die Geschwindigkeit und Richtung des über die Zielspur streichenden Wandlers. Dies ermöglicht der vorliegenden Erfindung, zu einer geeigneten Verzögerungszeit nach dem Überqueren der Zielspur, in der geeigneten Richtung und der geeigneten Dauer, die von Geschwindigkeit und Richtung der Überquerung abhängen, einen Drehmoment-Dämpf-Impuls anzulegen, um die Wandler-Köpfe in einer minimalen Zeit einschwingen zu lassen.
• Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, ein einfaches Spannungs-Rückkopplungsverfahren zu verwenden und mit einzubeziehen, das auf der Tatsache beruht, daß die Motor- Schrittgröße klein ist im Vergleich zu einem elektrischen Zyklus der Gegen-EMK des Motors.
• Diese Erfindung sieht ein System vor zum Positionieren eines Schreib-Lese-Wandlers in bezug auf eine magnetische Speicherplatte mit einer Vielzahl konzentrischer Spuren zum Lesen und Schreiben der auf der Platte gespeicherten Daten, wobei dieses System folgendes enthält: eine Motoreinrichtung mit einer Anzahl selektiv betreibbarer Phasen zur Bewegung des Schreib-Lese-Wandlers relativ zu den konzentrischen Spuren von einer Startspur zu einer vorbestiminten Aufnahmeposition bis über eine aus der Vielzahl der Spuren auf der Platte ausgewählte Zielspur, eine Treibereinrichtung zur Drehung der Platte zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Platte und dein Schreib-Lese-Wandler, wobei der Datentransfer zwischen der Platte und dem Schreib-Lese-Wandler ermöglicht wird, eine Treiber-Computersteuerungseinrichtung zuin Aussenden einer Folge von Schrittimpulsen an die Motoreinrichtung, wobei die ausgewählten Phasen in Betrieb gesetzt werden, um den Wandler von Spur zu Spur zu bewegen und schließlich die ausgewählte Phase eingeschaltet bleibt, die der Position des Wandlers über der Zielspur entspricht, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Abkling-Detektoreinrichtung vorgesehen ist, die jedes Mal, wenn der Wandler während des Einschwingens über die Zielspur streicht, die Geschwindigkeit des Wandlers relativ zu der Zielspur mißt und ein Ausgangssignal erzeugt, welches die gemessene Geschwindigkeit für jede Passage angibt, und dadurch, daß die Treiber-Computersteuereinrichtung auf jedes Ausgangssignal des Abkling-Detektors reagiert, um die Dauer des Dämpfungsimpulses zu steuern, der an die Phase der Motoreinrichtung angelegt wird, die entsprechend der festgestellten Richtung der Passage ausgewählt wird.
• So wird bei der erfindungsgemäßen Positionierungsvorrichtung das Ausgangssignal der Abkling-Detektoreinrichtung beim Steuern der Einschwingens eines Lese-Schreib-Kopfes über einer erwünschten Spur zum beträchtlichen Verringern der Einschwingzeit verwendet. Bei bisherigen Systemen läßt man das Lese-Schreib-Positionierungssystem natürlich abklingen und dann das SUCH-ENDE-Signal an den steuernden Mikroprozessor senden, wenn dieser Vorgang beendet ist. Das Ausgangssignal der Abkling-Detektoreinrichtung wird bei der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Zeitabstimmung speziell erzeugter Drehmoment-Dämpf-Impulse zu verändern oder zu steuern, die am Ende einer SUCH-Schrittsequenz an den Schrittmotor geleitet werden. Diese Drehmoinent-Dämpf-Impulse sind Schritt-Impulse, deren Zeitabstimmung und/oder Dauer entweder ein positives oder ein negatives Drehmoment an den Schrittmotor in bezug auf die Zielapur anlegen, das auf der "Energie" beruht, die zum Einschwingen des Lese-Schreib-Kopfes über der erwünschten Spur dissipiert werden muß. Die Energie wird indirekt durch Überwachen der Gegen-EMK-Spannung einer offenen Wicklung oder nicht unter Strom stehenden Phase des Motors gemessen und ist ein Maß dafür, wie schnell der Lese-Schreib-Kopf über den erwünschten Spur-Null- oder Zielspur-Punkt hinwegstreicht.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform entspricht dieser Geschwindigkeit das Abkling-Impuls-Zeit-Ausgangssignal (eine Größe, die darstellt, wie schnell der Schrittmotor die Null- Geschwindigkeits-Achse zwischen einem vorbestimmten positiven und einem negativen Schwellenwert in bezug zum Null-Geschwindigkeitspunkt durchläuft) aus der Abkling-Detektoreinrichtung, das gemessen wird, wenn der Schrittmotor die Null-Geschindigkeitsachse überschreitet. Durch ein weiteres Signal aus der Abkling-Detektoreinrichtung kann auch die Richtung, in der der Lese-Schreib-Kopf die Spur überquert hat, festgestellt werden. Aufgrund der Geschwindigkeit und der Richtung des Lese- Schreib-Kopfes sieht der Mikroprozessor in einer Suchtabelle nach der Zeitabstimmung des Dämpfungsimpulses.
• Genauer gesagt weist die Suchtabelle die Zeitabstimmung der Dämpfimpulse aus, die an eine ausgewählte Phase des Motors angelegt werden können, um bei verschiedenen Abkling-Impuls- Zeit-Anfangsbedingungen das Einschwingen zu minimieren. Bei verschiedenen Anfangsgeschwindigkeiten kann die Schrittzeit T1, die die Zeit von der Null-Geschwindigkeitsüberquerung bis zum Anfang des Drehmoment-Dämpf-Impulses (der von einem ersten Däinpfungsschritt-Impulsbefehl abhängt) ist, in Abhängigkeit von der Abkling-Impuls-Zeit, d.h. der Energie, aufgezeichnet werden. Eine ähnliche Aufzeichnung kann für die Schritt zeit T2 vorgenommen werden, die die Zeit von der Null-Geschwindigkeitsüberguerung zum Ende des Drehmoment-Dämpfungs-Impulses (der von einem zweiten Dämpfungsschritt-Impulsbefehl abhängt) ist. Aus diesen Daten wird ein Polynom unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate durch die Datenpunkte gelegt, und es wird eine Energiefunktion erstellt, die die Abkling-Impuls-Zeit in Abhängigkeit von den Drehmoment-Dämpfungs-Impuls- Befehls-Zeiten T1 und T2, das heißt, der Zeit bis zum Anlegen des Drehmoment-Dämpfungs-Impulses und der Dauer des Drehmoinent-Dämpfungs-Impulses, darstellt. Dieser Impuls schaltet eine ausgewählte Phase des Motors ab, um die Einschwingzeit zu minimieren, wobei vorher die Anfangs-Energiefunktion berechnet sein und bekannt sein muß, welche Motorphasen zum Verweilen auf einer bestimmten Spur eingeschaltet sein müssen. Auf diese Information gestützt kann der Mikroprozessor das Abschalten einer ausgewählten Motorphase steuern, um den Lese-Schreibkopf über der erwünschten Spur einschwingen zu lassen und die Einschwingzeit der Vorrichtung beträchtlich zu verringern.
• Zwar beschreibt diese Anmeldung das Verfahren und die Vorrichtung in Verbindung mit einem in einer sternförmigen Anordnung angetriebenen 10-Phasen-Motor, die Ergebnisse können jedoch auch auf einen Motor mit einer beliebigen Anzahl von Phasen und mit anderen Antriebsanordnungen angewendet werden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine der normalerweise beim Positionieren des Motors bei der Zielspur abgeschaltete Phase kurz zum Dämpfen des Motors eingeschaltet; als Alternative könnte eine normalerweise eingeschaltete Phase für die Dauer des Drehmoment-Dämpfungsimpulses zum Erreichen desselben Ziels abgeschaltet werden.
• Außerdem ist diese Erfindung ganz besonders nützlich zum Steuern und Zeit-Abstimmen der letzten Schritt-Impuls-Befehle zum Verringern der Einschwingzeit nach einer langen Suche. Diese Schritt-Impuls-Befehle werden an das Ende einer normal erzeugten Abfolge von Schritt-Impuls-Signalen zum schnellen Einschwingen des Motors über der Spur angefügt.
• Mit Energie ist die Breite des Abkling-Erfassungs-Impulses gemeint, wenn der Lese-Schreib-Kopf durch Null-Geschwindigkeit hindurchgeht, d.h. an dem Punkt der größten Versetzung von der Zielspur, da diese Impulsbreite direkt von der Energie des Wandlers in bezug zur Spur abhängt.
• Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Termini verwendet: mit "Motor-Ruhe-Position" soll eine Position stabilen Gleichgewichts für den Motor gemeint sein; mit "positivem Drehmoment-Dämpf-Impuls" soll ein Impuls gemeint sein, der zusätzliches Motor-Drehmoment in der ursprünglichen Spur-Suchrichtung erzeugt; mit "negativein Drehmoment-Dämpf-Impuls" soll ein Impuls gemeint sein, der das Motor-Drehmoment in der ursprünglichen Spur-Suchrichtung verringert; "Abklingung" ist ein Maß für die Größe der Energie des Wandlers, wenn er am Ende einer Suche die Zielspur überquert.
• Die Eigenschaften und Vorteile dieser Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform besser verständlich. Es zeigt :
• Fig. 1 eine Blockdarstellung der wesentlichen Elemente des Systems,
• Fig. 2 eine schematische Darstellung von 20 Motor-Ruhe-Positionen, die bei einem bestimmten elektrischen Zyklus durch einschalten bestimmter Motorphasen erreicht werden können,
• Fig. 3A die Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Verbindungen zwischen der Abkling-Detektoreinrichtung und den Motorphasen gezeigt sind, und in der auch die zum Erzeugen von sowohl Impulsbreite als auch die Richtung, in der der Lese-Schreib-Kopf die Spur überquert, darstellenden Signalen erforderlichen Verbindungen dargestellt sind,
• Fig. 3B eine alternative Ausführungsform der in Fig. 3A gezeigten Erfindung,
• Fig. 4 die von der Abkling-Detektoreinrichtung und den Steuer-Mikroprozessor durch Abtasten der abgeschalteten Phase des Motors erzeugten Signale,
• Fig. 5A, 5B und 5C genauer das Positionieren eines Lese- Schreib-Kopfes über einer erwünschten Zielspur und die Signale, die zum Erzeugen der erforderlichen Positionierungsinformation gemessen werden können,
• Fig. 6A, 6B und 6C das Anlegen der letzten zwei Drehmoment- Dämpfungs-Impulse, die in Reaktion auf das Abkling- Detektoreinrichtungs-Ausgangssignal zum letztendlichen Positionieren des Lese-Schreib-Kopfes an der Zielspur bzw. Spur-Null angelegt werden,
• Fig. 7 bis 12 verschiedene Positionierungsabfolgen, die zum Erzeugen der letzten beiden Positionierungsimpulse und zum Positionieren des Lese-Schreib-Kopfes über der Zielspur verwendet werden,
• Fig. 13 eine auf Daten aus Fig. 6 - 12 abgestimmte Kurve zum Erzeugen einer Schritt-Impuls-Befehls-Zeit T1,
• Fig. 14 eine auf die aus denselben Figuren erzeugten Daten abgestimmte Kurve zum Erzeugen einer Schritt-Impuls- Befehls-Zeit T2 und
• Fig. 15 bis 19 potentielle Systemantworten bei der Verwendung der für diese Erfindung entwickelten Steuerungssequenz.
• In Fig. 1 sind einer oder mehrere Lese-Schreib-Köpfe 10, die in bezug auf ein Speichermedium wie zum Beispiel die Platte 12 positionierbar sind, dargestellt. Die Platte 12 weist mehrere konzentrische Spuren 14 auf; die Platte ist ein magnetisierbares Medium, so daß entlang der Verläufe der Spuren 14 über einen Lese-Schreib-Kopf 10 in herkömmlicher Weise Daten aufgezeichnet und gelesen werden können. Eine einen Motor 16 enthaltende Positioniereinrichtung kann den Lese-Schreib-Kopf 10 an vorbestimmte Aufzeichnungspositionen oder Spuren 14 über der Platte 12 bewegen. Die Positioniereinrichtung enthält einen Schrittmotor 16 (dessen mehrere Phasen in Fig. 2 erscheinen), der selektiv unter Strom gesetzt werden kann, so daß er den Lese-Schreib-Kopf über einer beliebigen Spur 14 positionieren kann. Der Kopf ist auf einem Arm 18 angeordnet, der über der Oberfläche der Platte angebracht ist, wobei der Lese-Schreib-Kopf 10 auf einer dünnen Luftschicht schwebt, wenn sich die Platte dreht. Eine mit der Zentralachse 22 der Platte 12 konzentrisch angebrachte Antriebseinrichtung 20 erzeugt eine relative Bewegung zwischen der Platte 12 und dem Lese-Schreib-Kopf 10, wodurch die Daten- Übertragung zwischen der magnetischen speichereinheit und den Köpfen in herkömmlicher Weise ermöglicht wird. Die Antriebseinrichtung 20 umfaßt in diesem Fall einen Direkt-Antriebsmotor, der die Platte 12 um die Zentralachse 22 dreht.
• Es folgt ein kurzer Überblick über die anderen wesentlichen Elemente in Fig. 1: Wenn der Lese-Schreib-Kopf 10 im Such-Modus von einer Spur zu einer erwünschten Zielspur geführt wird, wird die Anzahl der an den Motor geleiteten Schritt-Impulse so überwacht, daß der Prozessor 28 ständig die Position des sich bewegenden Lese-Schreib-Kopfes 10 in bezug auf die Zielspur errechnen kann. Diese Zielspur wird durch den Positionsbefehl 29 aus dem Speicher 30 bestimmt. Wenn die Zielspur vom Lese-Schreib-Kopf 10 uberquert wird, wird das von der Abkling-Detektoreinrichtung 30 kommende Ausgangssigual überwacht und festgestellt, wie viel "Abklingung" vorliegt. Wenn die Zielspur erreicht wird, wird ein vorbestimmter Algorithmus zum letztendlichen Positionieren des Lese-Schreib- Kopfes 10 in bezug auf die Zielspur verwendet. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Abkling-Detektoreinrichtung-Ausgangssignal in einer neuartigen Art und Weise verwendet und die Einschwingzeit verringert und dadurch die Zugriffszeit verkürzt, d.h. die Zeit, die benötigt wird, um den Lese- Schreib-Kopf auf der Oberfläche der Platte von einer anfänglichen Spur zur Zielspur zu bewegen.
• Das spezifische Positionieren des Lese-Schreib-Kopfes 10 in bezug auf eine ausgewählte Spur wird durch das selektive Einschalten verschiedener Phasen des als Beispiel verwendeten 10-Phasen-Schrittmotors bewerkstelligt. Dies wird aus Fig. 2 deutlich. Bei diesem Beispiel hat der Motor zehn Pole, von denen jeder mit einer Spule umwickelt ist. Die Spule entgegengesetzter Pole (180º auseinander gelegen) werden zusammen in Reihe gewickelt, wie in Fig. 3A und 3B durch die Spulen 30A- 30E gezeigt. Von fünf externen Motorspulen führen zehn getrennte Leitungen A+, A-; B+, B-; C+, C-; D+, D-; und E+, E- hinaus. Als Alternative können alle Leitungen der gleichen Polarität intern zusammengeführt werden und als einzige Mittel-Masseleitung zusammen mit den restlichen fünf Motorleitungen herausführen. Das bevorzugte anpassungsfähige Dämpfverfahren ist mit beiden Methoden, die Motorleitungen zugänglich zu machen, kompatibel.
• Im Vektordiagramm von Fig. 2 sind 20 Motor-Ruhe-Positionen pro elektrischem Zyklus vorgesehen. Die Positionen, bei denen zwei oder vier Phasen eingeschaltet sind, sind geradzahlige Lese-Schreib-Zentren, während die Positionen mit fünf oder drei eingeschalteten Phasen ungeradzahlige Lese-Schreib- Zentren sind. Zum Verständnis der Einsatzfähigkeit der Erfindung ist es wichtig, daß ungeradzahlige On-Track-(Auf-der- Spur-)Zentren entweder mit fünf oder mit drei eingeschalteten Phasen gehalten werden können. Zum Beispiel kann die Spur 5, die durch die am Pfeilende eines Vektors stehende Zahl "5" gekennzeichnet ist, mit der Abfolge A B C D E oder mit der Abfolge A B E gehalten werden. Die Spur vier kann mit der Abfolge A B D E oder A E gehalten werden.
• Wenn die Motorphasen aktiv sind, verändert sich das durch den Motor erzeugte Drehmoment einer Sinuskurve folgend. Der Punkt stabiler Motor-Ruhestellung ist erreicht, wenn das Drehmoment null und die Drehmoment-Positionskurve auf einer negativen Tangente ist. Die Ruhe-Position ist dann ein Drehmoment-Nullpunkt und ein Gegen-EMK-Minimum für die Kombination der aktiven Wicklungen. Siehe zum Beispiel das Vektordiagramm für Spur 4, bei dem die aktiven Wicklungen A, B, D, E sind und die C-Wicklung abgeschaltet ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die kombinierten aktiven Wicklungen um 90º zur inaktiven Wicklungen C versetzt sind. So ist die von der Wicklung C erzeugte Gegen-EMK auf der Spur 4 am höchsten (und auch auf der Spur 14). Für die Spur 5 gilt in ähnlicher Weise, daß die aktiven Phasen A, B, E sind, wenn diese Spur mit drei eingeschalteten Phasen gehalten wird, und die abgeschalteten Phasen C und D um 72º gegen die kombinierten aktiven Phasen versetzt sind. Daher ist die durch die Wicklung C oder D erzeugte Gegen-EMK auf der Spur 5 (wie auch auf der Spur 15) am höchsten. Wenn man diesem Schema weiter folgt, kann man sehen, daß jeder geradzahlige Spur-Ruhe-Ort eine abgeschaltete Wicklung hat, die eine maximale Gegen-EMK erzeugt, und jede ungeradzahlige Spur-Ort, im Modus mit drei eingeschalteten Phasen, eine abgeschaltete Wicklung hat, die annähernd maximale Gegen-EMK erzeugt. Diese Gegen-EMK kann durch eine Abkling-Detektoreinrichtung gelesen werden, und es kann ein Signal erzeugt werden, das die System-Energie und dadurch die Wandler-Geschwindigkeit beim Überqueren einer Zielposition anzeigt.
• Bei bekannten Schrittmotor-Positionierungseinrichtungen ohne geschlossene Regelung muß die Einschwingzeit als die größtmögliche und ungünstigste zu erwartende Zeit festgelegt werden, wodurch eine unverhältnismäßig lange Zeit zum Einschwingen nach jedem Suchlauf entsteht. Die Aufgabe dieser Erfindung ist eine Modifizierung des Systems zum Minimieren der Suchlauf-Einschwingzeit durch Verwendung des Ausgangssignals einer modifizierten Abkling-Detektoreinrichtung, wobei die Abkling-Detektoreinrichtung sowohl die Geschwindigkeit als auch die Richtung anzeigt, mit der der suchende Lese-Schreib- Kopf die Zielspur überquert. Das Zeitabstimmungsdiagramm von Fig. 4 zeigt die Signale -ABKLING-39 und RICHTUNG 41, die die Ausgangssignale dieser Abkling-Detektoreinrichtung 32 sind.
• In der schematischen Darstellung von Fig. 3 ist eine Abkling-Detektoreinrichtung 32 gezeigt, die in Reaktion auf über einen Selektor 34 aus dem Mikroprozessor 28 kommende Befehle selektiv an die Spulenausgänge angeschlossen werden kann. Die Abkling-Detektoreinrichtung 32 bezieht das Gegen- EMK-Signal aus einer ausgewählten, d.h. nicht eingeschalteten Spule des Schrittmotors und leitet es an den Eingang beider Operationsverstärker 33A, B. Der andere Eingang empfängt eine Schwellenpegel-Vorspannung +V, -V, die so eingestellt ist, daß sie einen bestimmten Grad der Abweichung, z.B. ±5% darstellt. Die Abkling-Detektoreinrichtung, die ein binäres Ausgangssignal hat, schaltet von einem Ausgangspegel auf einen anderen um, wenn das Gegen-EMK-Signal zwischen den Spannungspegeln +V und -V ist und geht schnell genug von einem Pegel auf den anderen über. Dabei wird angenommen, daß die Geschwindigkeit, mit der der Schrittmotor von einer positiven zu einer negativen Geschwindigkeit (relativ zur Zielspur) umschaltet, direkt die Geschwindigkeit darstellt, mit der der Wandler die Zielspur überflogen hat, und damit den Grad der Abweichung von der Spur. Um dies zu erreichen, ist ein getrennter Verstärker 36 vorgesehen für jede Wicklung 30A-E, der zwischen die beiden Ausgänge der in Serie geschalteten Spulen des Motors geschaltet ist. Das Ausgangssignal jedes Vestärkers 36A-E wird im Multiplexverfahren vom Mikroprozessor 28 über die Auswahleinrichtung 34 an die Abkling-Detektoreinrichtung 32 gesendet (die als Fenster-Vergleichseinrichtung dient). Der Mikroprozessor 28 führt darüber Buch, bei welcher Spur der Schrittinotor eintrifft, wie in Fig. 2 gezeigt, und wählt den an die ausgeschaltete Wicklung angeschlossenen Verstärker 36A-E, wie oben erläutert, aus. Das Gegen-EMK-Signal ist eine leicht gedämpfte Sinuskurve, deren Amplitude proportional zur Geschwindigkeit des Kopfes ist. Da die Geschwindigkeit bekanntermaßen einen sinuskurvenförmigen Verlauf hat, kann der Abstand von der Ruhestellung über der Zielspur aus dem Gegen-EMK-Signal erschlossen werden. Der Fenster-Vergleichseinrichtungs-Schwellenwert der Abkling-Detektoreinrichtung ist so gewählt, daß er einer Abweichung von ±5% entspricht, wodurch die verfügbare Breite des Abkling-Detektoreinrichtungs-Ausgangssignals -ABKLING 39 (Fig. 4) festgelegt wird.
• Die Abkling-Detektoreinrichtung bringt das Ausgangssignal des gewählten Verstärkers 36 während des Fensterzeitraums in digitale Form, d.h. wenn das Gegen-EMK-Signal zwischen den von der Fenster-Vergleichseinrichtung festgelegten Schwellenwerten liegt. Durch Trennen der Ausgangssignale der beiden in die Fenster-Vergleichseinrichtung oder Abkling-Detektoreinrichtung 32 integrierten Verstärker und ausschließliches Betrachten des Ausgangssignals eines Verstärkers wird das RICHTUNGS-Signal 41 erzeugt, das anzeigt, in welche Richtung sich der Lese- Schreib-Kopf bewegt, wenn er die Zielspur überquert.
• Der Mikroprozessor überwacht das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung, das als -ABKLING 39 während des Ankommens bei der Zielspur angegeben ist, und setzt das SUCH-ENDE- Signal 40 (Fig. 4) auf "wahr", wenn das Gegen-EMK-Signal länger als einen Oszillations-Halbzyklus im Fenster verbleibt. Dadurch kann das SUCH-ENDE-Signal 40 auf "wahr" gesetzt werden, sobald die Köpfe eingeschwungen sind.
• Durch das oben genannte Verfahren wird die Gegen-EMK überwacht und bestimmt, ob die zum Einschwingen nach der Suche erforderliche Zeit abgeschlossen ist und SUCH-ENDE an den Mikroprozessor gesendet werden kann. Die nachfolgende Erörterung zeigt, wie die Gegen-EMK-Information zum Verringern der Schrittmotor-Einschwingzeit verwendet wird.
• Die Gegen-EMK einer nicht eingeschalteten Spule wird immer überwacht. Wenn eine Vier-Phasen-Spur (eine Spur, bei der vier Phasen eingeschaltet sein müssen) als die Zielspur bestimmt wird, ist die überwachte Gegen-EMK 37 diejenige, die in der um 90º zur Vektorrichtung der Zielspur versetzten, nicht eingeschalteten Spule induziert wird.
• Wenn eine Spur mit fünf eingeschalteten Phasen gehalten wird, ist normalerweise eine nicht eingeschaltete Phase zum Lesen des Gegen-EMK-Signals nicht ohne weiteres verfügbar. Doch wird bei der Betrachtung von Fig. 2 deutlich, daß eine mit fünf eingeschalteten Phasen angesteuerte Zielspur auch mit drei eingeschalteten Phasen erreicht werden kann. Bei den Fällen mit drei eingeschalteten Spulen wird eine der beiden um 72º zur Vektorrichtung der Zielspur versetzten Spulen zum Liefern des Gegen-EMK-Signals überwacht. Wenn das System zum Beispiel Spur 5 sucht, wird diese Position gehalten, indem die Spulen D und C ausgeschaltet sind und die Gegen-EMK aus einer dieser Spulen gemessen wird, wobei die gleiche Vektorposition erreicht werden kann, wenn -ABE eingeschaltet sind. Diese beiden Spulen können zum Halten der Zielspur später wieder eingeschaltete werden.
• Fig. 2 und 4 können verwendet werden, um zu zeigen, wie ein aus dem Abkling-Detektoreinrichtung-Ausgangssignal abgeleiteter Dämpf-Impuls auf erfindungsgemäße Weise zum Verringern der Such-Einschwingzeit verwendet wird. Eine aufgrund der Dauer des Abkling-Impulses 39 konsultierte Such-Tabelle bestimmt die Verzögerungszeit bis zum jeweiligen Drehmoment- Dämpf-Impuls TDl, 2, 3 und dessen Zeitdauer, der an ausgewählte Spulen des den Wandler positionierenden Schrittmotors angelegt wird.
• Wenn zum Beispiel der Lese-Schreib-Kopf auf die Spur 4 gehen soll, werden die Motorphasen -AB-DE eingeschaltet. Wenn der Kopf die Spur überquert hat, wie im obersten Diagramm von Fig. 4 gezeigt, wird ein ABKLING-Impuls 39, Tpl in der Abkling-Detektoreinrichtung 32 erzeugt. Auf der Grundlage der Dauer dieses Impulses und der angezeigten Bewegungsrichtung wird ein Drehmoment-Dämpf-Impuls TD1, 42 erzeugt und an eine ausgewählte Motorphase angelegt. Diesen Impuls bezeichnet man als Vorwärts-Impuls, weil er das Motor-Drehmoment in Richtung der ursprünglichen Suche korrigiert. Dieser Impuls TD1 wird um einen festen Zeitraum 52 relativ zur hinteren Kante des Abkling-Impulses Tp1 verzögert. Außerdem hat der Impuls eine berechnete Dauer zum Verändern des Motordrehmoments durch Einschalten einer bestimmten nicht eingeschalteten Phase, zum Beispiel C, oder vorzugsweise durch Abschalten einer sonst eingeschalteten Phase, z.B. D. Dadurch wird ein Positions- Korrektur-Drehmoment an den Lese-Schreib-Kopf in Richtung auf die Spur 4 angelegt, wodurch der Lese-Schreib-Kopf richtig über der Zielspur positioniert wird. Wenn der Kopf, wie oben in Fig. 4 gezeigt, wieder zurück über die Spur 4 bewegt wird, wird ein zweiter Abkling-Impuls Tp2 erzeugt, was zum Erzeugen eines zweiten Abkling-Impulses TD2, 44 führt. Dieser wird als Rückwärts-Impuls bezeichnet, da die Veränderung im Motordrehmoment der Wirkung des ersten Impulses TD1 entgegengesetzt ist.
• Die Vorwärts- und Rückwärts-Impulse 42, 44 sind Drehmoment-Dämpf-Impulse, da jeder der Impulse TD 1, 2, 3 anzeigt, daß eine normalerweise zum Erreichen einer Zielspur eingeschaltete Motorphase an der vorderen Kante des Impulses abgeschaltet wurde, um während dieses kurzen Zeitraums das wirksame Motor-Drehmoment zu verändern.
• Dadurch wird das zum Einschwingen des Motors über der Zielspur erforderliche Motor-Drehmoment erzeugt. Die Breite des jeweiligen Impulses TD1, 2 oder 3 steht für die Zeit, während der eine gemäß dem Positionierungs-Algorithmus und dem entsprechenden Phasendiagramm (Fig. 2) zum Führen des Motors zu einer bestimmten vorbestimmten Position über der Zielspur normalerweise eingeschaltete Phase abgeschaltet ist. Dadurch wird an den Motor ein geeignetes Positions-Korrektur-Drehmoment angelegt. Als Alternative kann ein normalerweise bei der Festlegung einer bestimmten Zielspur abgeschaltete Phase während des Zeitraums TD1, TD2 oder TD3 eingeschaltet werden.
• Bei einem spezifischen Beispiel eines Suchlaufs von Spur null bis Spur 4 (und mit Bezug auf das Phasendiagramm von Fig. 2 und das Zeit-Abstimmungsdiagramm von Fig. 4) werden die Spulen A B D E zum Erreichen dieser Position eingeschaltet, und die Gegen-EMK 37 wird von Spule C, einer abgeschalteten Spule, abgelesen. Bei diesem Beispiel zeigen die Signale ABKLING 39 und RICHTUNG 41 an, daß der Lese-Schreib-Kopf sich zu weit zum Zylinder 5 bewegt hat, und es muß ein Dämpf-Drehmoment erzeugt werden. Für die Zeit des positiven Drehmoment- Dämpf-Impulses 42, TD1 wird die Spule C eingeschaltet. Beim Zurückbewegen des Motors zur Zielspur, wird die Spule am Ende dieser durch den Drehmoment-Dämpf-Impuls festgelegten Zeit wieder abgeschaltet. Der nächste Impuls auf der Leitung ABKLING 39, Tp2 zeigt an, daß der Lese-Schreib-Kopf, der sich zuvor über den Zylinder 4 hinaus zum Zylinder 5 bewegt hatte, sich nun in entgegengesetzter Richtung bewegt und die Zielspur in Richtung auf Zylinder 3 überquert. Da sich der Lese- Schreib-Kopf nun zu weit in Richtung auf Zylinder 3 bewegt hat, wird die Spule -C ungefähr zur Zeit der größten Abweichung von der Spur 4 eingeschaltet, wodurch für den Zeitraum des Impulses TD2 ein Dämpf-Drehmoment erzeugt wird. Dadurch wird das Drehmoment verringert, das sonst den Motor zurück über den Zylinder 4 hinweg in Richtung auf Zylinder 5 bewegen würde. Bei diesem Beispiel erfolgt eine dritte Zielspur-Überquerung, die durch den Impuls Tp3 dargestellt ist. Es wird daher ein dritter Drehmment-Dämpf-Impuls TD3 angelegt, der wiederum eine normalerweise abgeschaltete Spule für die Zeitdauer des Impulses einschaltet und den Lese-Schreib-Kopf über der Spur stabilisiert.
• Wie aus einer Betrachtung von Fig. 4 hervorgeht, werden die Dämpf-Impulse TD 1, 2, 3 normalerweise an oder kurz vor einem Punkt 50 angelegt, an dem die Geschwindigkeit am höchsten ist. Daher werden die Punkte 50 auf das vordere Ende des ersten und zweiten Dämpf-Impulses TD1, TD2, 41, 42 ausgerichtet.
• In einer Situation, bei der die durch die Zahl 5 bezeichnete Spur die Zielspur ist, wird zum Messen der Gegen-EMK diese Spur nur mit drei Phasen (ABE) der fünf eingeschalteten Phasen (ABCDE) angesteuert. Der Lese-Schreib-Kopf erreicht die Spur mit lediglich den eingeschalteten Phasen ABE. Die Gegen-EMF wird in einer nicht-eingeschalteten Phase (C oder D) abgelesen. Zum Stabilisieren des Wandlers auf der Spur und zum Dämpfen des Einschwingens müssen über die Phasen C oder D während der Zeitdauer des Impulses TD1 bzw. TD2 die Vorwärts- und/oder Rückwärts-Impulse angelegt werden. Die zum Erreichen der Spur normalerweise angelegte Kraft wird modifiziert, indem eine der beiden zum Erreichen der Spur nicht eingeschalteten Spulen eingeschaltet wird.
• Beim Verlangsamen der Bewegungsgeschwindigkeit des Lese- Schreib-Kopfes über die Zielspur wird die Breite des als ABKLING 39 angegebenen Fenster-Impulses größer. Die Verzögerungszeit von der hinteren Kante dieses Fensters bis zur vorderen Kante des nächsten folgenden Drehmoment-Dämpf-Impulses wird entsprechend verringert.
• Beim Berechnen des Suchtabellenwertes des Dämpf-Impulses muß die Breite des ABKLING-Impulses beim Berechnen sowohl der Zeitdauer des Drehmoment-Dämpf-Impulses TD1, 2, 42, 44 als auch der Zeitverzögerung 52 zwischen der hinteren Kante des Fensters bei ABKLING 39 und der vorderen Kante des Drehmoment- Dämpf-Impulses berücksichtigt werden. Beim Beispiel von Fig. 4 ist das am Punkt der größten Abweichung des Schreib-Kopfes von der Zielspur erzeugte Signal ABKLING 39 Tp1 sehr schmal und die Verzögerung 52 zwischen der hinteren Kante des Impulses Tp1 und der vorderen Kante des ersten Drehmoment-Dämpf-Impulses TD1 ziemlich groß. Im Gegensatz dazu verläuft ein durch die Breite des Impulses Tp3 angezeigter Übergang viel langsamer, wobei der Lese-Schreib-Kopf sich mit verringerter Geschwindigkeit bewegt, so daß er sich beim Überqueren der Zielspur kaum über das 5%-Abweichungs-Fenster hinausbewegt und daher die Verzögerung 54 zwischen der hinteren Kante des Fenster-Impulses Tp3 und der vorderen Kante des Drehmoment- Dämpf-Impulses TD3 ziemlich kurz ist. Wie schon oben bemerkt, sind diese Verzögerungen in der Suchtabelle festgelegt, auf die vom Mikroprozessor zugegriffen wird, nachdem er die Breite des ABKLING-Impulses Tp1, Tp2 oder Tp3 gelesen hat.
• Außerdem ist es eine bekannte Eigenschaft des Motors, daß er ein gewisses Maß an eigener Dämpfung aufweist. Wenn der Fenster-Impuls ABKLING 39 eine bestimmte vorbestimmte Breite erreicht, wird angenommen, daß der Lese-Schreib-Kopf bei der nächsten Null-Überschreitung sich aufgrund der dem Motor eigenen Dämpfung über der Spur stabilisiert.
• Wenn der erste Drehrnoment-Dämpf-Impuls zu keiner Stabilisierung führt, folgt auf den Vorwärts-Drehmoment-Dämpf-Impuls 42, TD1 zur guten Stabilisierung ein Rückwärts-Drehmoment- Dämpf-Impuls 44, TD2. In einigen Fällen wird nur eine begrenzte Anzahl von Drehmoment-Dämpf-Impulsen 42, 44 angelegt. Der Grund dafür und für andere Betriebsvoraussetzungen wird aus dein folgenden Beispiel deutlicher.
• Die folgende mit Fig. 5 beginnende Sequenz von Figuren stellt die Entwicklung einer Gruppe von Drehmoment-Dämpf- Impuls-Zeiten dar, die in einer suchtabelle gespeichert werden kann, auf die aufgrund von Messungen der Breite des Fenster-Impulses ABKLING 39 von der Abkling-Detektoreinrichtung beim Überqueren des Lese-Schreib-Kopfes über die Zielspur zugegriffen wird. Die obige Ausführungsform war hauptsächlich für die Erzeugung eines Drehmoment-Dämpf-Impulses für einen Zeitraum TDn durch Einschalten von sonst abgeschalteten Motorphasen. Die nachfolgende Erörterung bezieht sich auf eine Computer- Simulation einer Situation, bei der für den Zeitraum TDn eine sonst abgeschaltete Phase eingeschaltet wird. Fig. 5A ist ein Computer-simulations-Plot eines 10-Phasen-Motors, in dem die Geschwindigkeit in Abhängigkeit auf den Positionsfehler aufgezeichnet ist, wenn acht Phasen eingeschaltet sind. Der Motor geht von der anfänglichen Spur mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 1500 Halbschritten pro Sekunde und einem anfänglichen Positionsfehler null aus. Fig. 5B ist ein Plot der Motor-Drehzahl(Geschwindigkeit) und -Position in Abhängigkeit von der Zeit für den gleichen Motor. Fig. 5C ist ein Plot der Gegen- EMK-Spannung des abgeschalteten Phasenpaares in Abhängigkeit von der Zeit und des Abkling-Detektoreinrichtungs-Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Zeit. Dies ist das Gegen-EMK- Signal, das bei der Abkling-Detektoreinrichtung zum Erfassen der Position und Positionsfehler, wie oben erläutert, überwacht wird. Die im unteren Plot von Fig. 5C gezeigte Gegen- EMK-Spannung wird allmählich auf null gedämpft, während sich der Wandler über der Zielspur stabilisiert. Der obere Plot in Fig. 5C, der das Abkling-Detektoreinrichtungs-Ausgangssignal darstellt, demonstriert, wie die Impulsbreite beim Abkling- Detektoreinrichtungs-Ausgangssignal sehr schmal ist, wenn die Zielspur-Überquerungen schnell vonstatten gehen, wobei sich die Breite erhöht, während sich der Lese-Schreib-Kopf über der Zielspur stabilisiert.
• Fig. 6A ist eine Phasenebene für ein Beispiel eines Plattenlaufwerks, auf dem die Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom Positionsfehler dargestellt ist. Bei dieser Untersuchung wurde angenommen, daß die anfängliche Zielspur-Überquerung von positiver in negative Geschwindigkeit übergeht. Es könnte auch das Gegenteil der Fall sein, da bei der oben erörterten Ausführungsform das Richtungs-Ausgangssignal der Abkling-Detektoreinrichtung ein Signal ist, das die Richtung der Spurüberquerung anzeigt.
• In Fig. 6C ist beim Punkt A die erste Null-Geschwindigkeits-Überquerung zu sehen, die zur Ableitung der Geschwindigkeit zur Zeit der ersten Überquerung der Zielspur durch den Wandler verwendet wird. Seine Lage wird durch Überwachen der Gegen-EMK einer abgeschalteten Phase bestimmt. Da die Zielspur-Überquerung schnell vor sich geht, folgt ein entsprechend schmales Abkling-Detektoreinrichtungs-Ausgangssignal. Durch Messen der Breite des Abkling-Detektoreinrichtungs-Ausgangssignals können die Verzögerungen T1 und T2 des Anfangs und Endes des an die ausgewählte Motorphase anzulegenden Drehmoment-Dämpf-Impulses bestimmt werden. Aus Fig. 6C ist zu ersehen, daß die in der oberen Fig. gezeigte Impulsbreite direkt von der Steigung der durch das Gegen-EMK-Signal festgelegten Null-Geschwindigkeits-Überquerung abhängt.
• Fig. 13 und 14 zeigen die Berechnung der Zeiten T1 und T2. Es ist bekannt, daß, wie oben erörtert, die Abkling-Impuls-Zeit oder -Breite des Erfassungseinrichtungs-Fenster- Impuls-Ausgangssignals (ABKLING 39, Fig. 4) direkt auf die Menge der bei der Null-Geschwindigkeits-Überquerung im System befindlichen Energie bezogen werden kann, die in direktem Zusammenhang mit dem Positionsfehler steht. Zum Definieren dieses Zusammenhangs in einer konsequent anzuwendenden Weise wurde die Anfangsgeschwindigkeit des Systems, wie in Fig. 7 bis 12 gezeigt, verändert, wodurch sich eine-Reihe von Punkten ergaben, die in Fig. 13 und 14 als Zeit T1 oder T2 in Mikrosekunden in Abhängigkeit von der Abkling-Impuls-Zeit dargestellt werden konnten. Für eine bestimmte durch das Abkling-Detektoreinrichtungs-Ausgangssignal dargestellte Anfangsgeschwindigkeit wurde von zwei Zeiträumen festgestellt, daß sie das Abklingen minimieren, wobei der eine Zeitraum T1 sich auf das Anlegen des Dämpf-Impulses bezieht und der zweite T&sub2;-T&sub1; die Zeitdauer des Dämpfimpulses darstellt. Diese beiden Schritt- Zeiten wurden für verschiedene Anfangsgeschwindigkeiten, wie in Fig. 7-12 ermittelt, in Abhängigkeit von der Abkling-Impuls-Zeit für jede Lösung dargestellt. So kann die Vorwärts- Schrittzeit T1 (Zeit von der Null-Geschwindigkeits-Überquerung zum positiven Schrittbefehl) in Abhängigkeit von der Abkling- Impuls-Zeit, wie in Fig. 13 gezeigt, dargestellt werden. Eine ähnliche Darstellung kann für die Zeit T2 erstellt werden, die die Zeit zwischen der Null-Geschwindigkeits-Überquerung und dem Ende des Drehmoment-Impuls-Befehls ist, wie in Fig. 14 gezeigt. Aus diesen Daten kann unter Anwendung der Methode der kleinsten Quadrate durch die Datenpunkte ein Polynom gelegt werden. Aufgrund dieser Energiefunktion kann die Abkling-Impuls-Zeit gemessen werden, wenn der Schrittmotor die Null- Geschwindigkeitsachse überquert, und die Zeiträume T1 und T2 können entweder durch einen Algorithmus berechnet oder aus der oben genannten Suchtabelle ausgewählt und an eine gewünschte Phase des Motors zum Erzeugen des erforderlichen Dämpfungs- Drehmoments und zum Minimieren der Abklingzeit angelegt werden.
• Durch Speichern von für die jeweilige Abkling-Impulsbreite ausgewählten Gruppen von Punkten, können Verzögerungszeiten und Zeitdauern für geeignete Vorwärts- und Rückwärts- Schritt-Dämpf-Befehle gewählt werden. Der geeignete durch den Befehl zu beeinflussende Impuls des Motors kann einfach aufgrund des polaren Diagramms Fig. 2 abgeleitet werden. Wenn eine Kombination dieser Befehle an die geeignete Motorphase angelegt wird, kann ein Einschwenken mit null Positionsfehler und sehr kurzen Einschwingzeiten konsequent erzielt werden. Wie oben bemerkt, wurden die Kurven von Fig. 13 und 14 aus in Fig. 7 bis 12 aufgezeichneten Bedingungen erzeugt. Fig. 7 zeigt zum Beispiel als Anfangsbedingung eine Geschwindigkeit von 600 Schritten pro Sekunde. Die zwei daraus resultierenden Zeiten T1 und T2 sind 770 us und 1285 us. Nachdem die in Fig. 13 und 14 gezeigten Kurven erstellt wurden, wurde die Anfangsgeschwindigkeit und die Anfangsposition des Systems entsprechend der Systemantwort verändert, was zur in Fig. 15 bis 19 gezeigten Kurve führt. Die Fig. 15 bis 19 zeigen jeweils eine andere Anfangsgeschwindigkeit und einen anderen Anfangs-Spurenfehler, wobei die Anfangsgeschwindigkeit von 500 bis 2500 Schritten pro Sekunde reicht und die Spur-Abweichung von -1 Schritt bis +1 Schritt reicht.
• Bei diesem Beispiel ist zwar-nur ein einziges Zeitraumpaar gezeigt, wobei jeder Zeitraum in Reaktion auf einen eigenen Abkling-Impuls Tp1 erzeugt wurde, doch werden in vielen Fällen zwei Impulse TD1 und TD2 verwendet. Die Verwendung von zwei Impulsen 42, 44 ist die am meisten verwendete und effektivste Möglichkeit, den Motor über der Zielspur zu stabilisieren. Bei allem, was über die Verwendung von zwei Paaren hinausgeht, wird nur eine begrenzte zusätzliche Effizienz bei der Verringerung der Abklingzeit erzielt.
• Andere Alternativen zu dieser Erfindung werden einem diese Beschreibung betrachtenden Fachmann ersichtlich. Daher wird die Erfindung nur durch die nachfolgenden Patentansprüche eingeschränkt.
• Wo technische Einzelheiten in einem Patentanspruch von einem Referenzzeichen gefolgt werden, sind diese Referenzzeichen nur zum Zweck der besseren Verständlichkeit der Ansprüche eingefügt.

Claims (16)

1. System zur Positionierung eines Schreib-Lese-Wandlers (10) in bezug auf eine magnetische Speicherplatte (12), mit einer Vielzahl konzentrischer Spuren (14) zum Lesen und Schreiben der auf der Platte (12) gespeicherten Daten, wobei dieses System folgendes enthält:

- eine Motoreinrichtung (16) mit einer Anzahl selektiv betreibbarer Phasen zur Bewegung des Schreib-Lese-Wandlers (10) relativ zu den konzentrischen Spuren (14) von einer Startspur zu einer vorbestimmten Aufnahmeposition bis über eine aus der Vielzahl der Spuren (14) auf der Platte (12) ausgewählte Zielspur,

- eine Treibereinrichtung (20) zur Drehung der Platte zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Platte (12) und dem Schreib-Lese-Wandler (10), wobei der Datentransfer zwischen der Platte (12) und dem Schreib-Lese-Wandler (10) ermöglicht wird,

- eine Treiber-Computersteuerungseinrichtung (28) zum Aussenden einer Folge von Schrittimpulsen an die Motoreinrichtung (16), wobei die ausgewählten Phasen in Betrieb gesetzt werden, um den Wandler (10) von Spur zu Spur zu bewegen und schließlich die ausgewählte Phase eingeschaltet bleibt, die der Position des Wandlers über der Zielspur entspricht,

dadurch gekennzeichnet, daß

eine Abkling-Detektoreinrichtung (30) vorgesehen ist, die jedes Mal, wenn der Wandler (10) während des Einschwingens über die Zielspur (14) streicht, die Geschwindigkeit des Wandlers (10) relativ zu der Zielspur mißt und ein Ausgangssignal erzeugt, welches die gemessene Geschwindigkeit für jede Passage angibt,

und dadurch, daß die Treiber-Computersteuereinrichtung (28) auf jedes Ausgangssignal des Abkling-Detektors (30) reagiert, um die Dauer des Dämpfungsimpulses zu steuern, der an die Phase der Motoreinrichtung (16) angelegt wird, die entsprechend der festgestellten Richtung der Passage ausgewählt wird.

2. Positionierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielspur durch das Betreiben der ausgewählten der Phasen erreicht wird, wobei der Abkling-Detektor (30) augenblicklich das Signal der Gegen-EMK einer der Phasen liest, die nicht betrieben werden, um die Zielspur zu erreichen.

3. Positionierungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ungerade Anzahl von Phasen des Motors (16) betrieben wird, um die Zielspur zü erreichen, wobei das Positionierungssystem eine Einrichtung (28) zum augenblicklichen Abschalten zweier dieser Phasen beim Überstreichen der Zielspur durch den Wandler (10) enthält und der Abkling-Detektor (30) wahlweise verbunden ist mit einer der augenblicklich abgeschalteten Phasen, um ein maximales Signal der Gegen-EMK zu erfassen.

4. Positionierungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abkling-Detektor (30) eine Einrichtung zum Einstellen von einer bestimmten Spurengrenze entsprechenden Spannungsschwellen aufweist und die Breite des Abkling- Detektor-Ausgangssignals eine Funktion der Zeit ist, während der der Wandler zwischen den Spannungsschwellen kreuzt und dabei die Geschwindigkeit des Wandlers auf der Zielspur repräsentiert.

5. Positionierungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abkling-Detektor (30) eine Einrichtung (26) aufweist, welche die Bewegungsrichtung des Wandlers anzeigt, wenn dieser die Zielspur kreuzt.

6. Positionierungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber-Computersteuerung (28) auf das Ausgangssignal des Abkling-Detektors (30) anspricht, um die zeitliche Abfolge des Anlegens der Dämpfungsimpulse bezogen auf das Kreuzen der Zielspur zur Minimierung der Ausklingzeit des Motors (16) zu modifizieren.

7. Positionierungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (16) ein in Sternschaltung betriebener 10-Phasen-Motor ist.

8. Positionierungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der Gegen-EMK die Form einer Sinusoide hat und das System ein SUCH-ENDE-Signal (40) setzt, wenn die Gegen-EMK für mehr als eine halbe Periode innerhalb der Spannungsschwellen verbleibt.

9. Positionierungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abkling-Detektor (30) selektiv verbunden ist mit einer der zum Erreichen der Zielspur nicht eingeschalteten Phasen, in der der die maximale Gegen-EMK induziert wird.

10. Positionierungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschalteten Phasen eine gerade Anzahl solcher Phasen umfassen und die mit dem Abkling-Detektor (30) selektiv verbundene Phase einen Winkel von 90º in bezug auf die Vektorrichtungsdarstellung der Zielspurlage aufweist.

11. Positionierungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschalteten Phasen eine ungerade Anzahl solcher Phasen umfassen und die mit dem Abkling-Detektor (30) selektiv verbundene Phase einen Winkel von 72º in bezug auf die Vektorrichtungsdarstellung der Zielspurlage aufweist.

12. Positionierungssystein nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber-Computersteuerungseinrichtung (28) eine Suchtabelleneinrichtung zur Speicherung der Verzögerungszeiten vom Ausgangssignal des Abklingdetektors (30) bis zum Dämpfungsimpuls enthält und auf diese Suchtabelle auf der Grundlage der Breite des Ausgangssignals des Abkling-Detektors (30) zugegriffen wird.

13. Positionierungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber-Computersteuerungseinrichtung (28) auf die Information in der Suchtabelle reagiert, um die ausgewählte Phase des Motors (16) für die Dauer des Dämpfungsimpulses auszuschalten, wobei das Drehmoment des Motors modifiziert wird, um den Motor (16) über der Zielspur festzusetzen.

14. Positionierungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchtabelle zusätzlich zu den Verzögerungszeiten zum Dämpfungsimpuls ferner-Informationen enthält, die die Breite des Dämpfungsiinpulses beschreiben, um die Zeitperiode festzulegen, während der die ausgewählten Phasen ausgeschaltet sind.

15. Positionierungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber-Computersteuerungseinrichtung (28) eine Einrichtung zur Ausführung der Schritt folge zur selektiven Steuerung eines letztendlichen Dämpfungimpulses aufweist, ehe das Setzen des SUCH-ENDE-Signals zweifach ausgeführt wird.

16. Positionierungssystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderflanke des Dämpfungsimpulses zusammenfällt mit dem durch das Signal der Gegen-EMK definierten Punkt der maximalen Versetzung des Wandlers (10) von der Zielspur.