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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe eines
Schreib- und/oder Lesemagnetkopfes für eine Vorrichtung vom Typ eines
digitalen Videorecorders zugrunde. Sie kommt insbesondere beim
Schreiben und/oder Lesen eines Magnetsignales in einer
Vorrichtung zur Anwendung, welche mehrere nah beieinander angeordnete
Magnetköpfe besitzt und aus diesem Grund ein durch die
magnetischen Streuungen bedingtes Diaphonierisiko aufweist.
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Es sind verschiedene Magnetköpfe zum Schreiben und/oder Lesen
von digitalen Informationen entsprechenden Magnetsignalen
bekannt.
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In seiner einfachsten Ausführung enthält ein Magnetkopf einen
Magnetkreis oder einen Kern aus magnetischem Material wie zum
Beispiel aus Ferrit. Dieser Kern weist eine U-Form mit zwei
Armen oder Schenkeln auf, deren Enden in einem Luftspalt
Zusammentreffen, in dem ein Trennstück aus unmagnetischem Material
angebracht ist.
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Eine Wicklung ist um den Teil des Kernes gewickelt, der die
beiden Schenkel miteinander verbindet (der dem Luftspalt
gegenüberliegende Teil) oder aber um einen der Schenkel. Die
Wicklung kann auch auf jeden der Schenkel verteilt sein.
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Ein Pol der Wicklung ist mit dem elektronischen
Schreib- und/oder Lesekreis verbunden, während der andere Pol der
Wicklung an Massepotential gelegt oder mit einem anderen Teil des
elektronischen Kreises verbunden ist. So durchläuft
beispielsweise beim Schreiben ein von dem elektronischen Schreibkreis
geliefertes elektrisches Signal die Wicklung, welche somit ein
entsprechendes Längsmagnetfeld erzeugt.
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Das Magnetfeld ist in dem Kern zentralisiert; das auf der Ebene
des Luftspalts erzeugte Streufeld speichert die Informationen
auf einem in der Nähe des Luftspalts angeordneten Magnetträger.
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Beim Lesen wird der aus dem Träger stammende Magnetfluß in den
Magnetkreis umgelenkt und erzeugt in der Wicklung ein
elektrisches Signal. Das elektrische Signal wird durch den
elektronischen Lesekreis verstärkt und verarbeitet.
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Dieser Ausführungstyp wirft elektrische Probleme auf. Aus
diesem Grund verwendet man einen anderen Magnetkopftyp, der
schematisch in Figur 1 dargestellt ist.
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Diese bekannten Magnetköpfe besitzen eine erste Wicklung 10,
die um einen der Schenkel 12 des U-förmigen Kerns gewickelt ist
und eine zweite Wicklung 14, welche auf die gleiche Art und
Weise wie die erste Wicklung um den anderen Schenkel 16
gewikkelt ist. Diese beiden Wicklungen sind in einem Mittelpunkt 18
elektrisch miteinander verbunden, wobei die Wicklungsrichtung
dieser Wicklungen derart ist, daß ein die erste Wicklung in
Richtung des Mittelpunktes durchfließender Strom ein Magnetfeld
erzeugt, das die gleiche Stärke, jedoch die entgegengesetzte
Richtung wie dasjenige aufweist, welches von einem gleichen,
die zweite Wicklung ebenfalls in Richtung des Mittelpunktes
durchfließenden Strom erzeugt wird.
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Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, nämlich die Lösung der
im vorangegangenen erwähnten elektrischen Probleme, wird die
Verbindung 18 - auch als Mittelpunkt bezeichnet -, welche die
erste Wicklung 10 mit der zweiten 14 verbindet an
Massepotential gelegt. Jede Wicklung wird an einen (nicht dargestellten)
elektronischen Schreib- und/oder Lesekreis angeschlossen und
unabhängig von der anderen verwendet.
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So wird zum Beispiel beim Schreiben von digitalen Signalen, die
folglich durch 0 und 1 dargestellt sind, die erste Wicklung 10
zum Schreiben der 0 eingesetzt, während die zweite Wicklung 14
zum Schreiben der 1 verwendet wird, wobei die von diesen
Wicklungen 10, 14 erzeugten Magnetfelder mit entgegengesetzter
Richtung den 0 und 1 entsprechen. Die Wicklungen 10 und 14 sind
aufgrund des gemeinsamen, an Massepotential gelegten
Mittelpunktes 18 entkoppelt.
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Auch wenn dieser Vorrichtungstyp unter einem elektrischen
Gesichtspunkt zufriedenstellend ist, so weist er jedoch in
magnetischer Hinsicht Nachteile auf.
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Wenn ein Strom durch die eine oder andere der Wicklungen
fließt, ist das erzeugte Magnetfeld bei den Vorrichtungen
dieses Typs nämlich nicht vollständig in dem Kern zentralisiert;
die Folge ist eine magnetische Streuung, eine aus der
belasteten Wicklung stammende Strahlung nach außen.
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Die Stärke dieser Störstrahlung liegt in einem Bereich zwischen
1/10000 und 1/1000 der Stärke des in dem Magnetkreis
zentralisierten Magnetfeldes. Obwohl sie gering ist, ist sie dennoch
ausreichend, um von den anderen, in der Nähe angeordneten
Magnetköpfen erfaßt zu werden.
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Beispielsweise ist in Figur 2 eine schematische Darstellung
einer Drehscheibe 20 zu sehen, an deren Umfang die Träger 22 der
Magnetköpfe befestigt sind. Dieser Vorrichtungstyp ist Teil
eines Schreib- und Lesegerätes vom Typ mit "Drehköpfen". Die für
das Schreiben bestimmten Magnetköpfe 24 wechseln mit den für
das Lesen eingesetzten Magnetköpfen 26 ab und sind demzufolge
in unmittelbarer Nähe dieser angeordnet.
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Der Abstand, der zwei Magnetköpfe 24 und 26 voneinander trennt
liegt in der Größenordnung von einigen Millimetern bis zu
einigen Zentimetern. Auf diese Weise kann die von einer Wicklung
während eines Schreibvorganges ausgesandte Streustrahlung von
einem benachbarten Lesekopf gelesen werden und
Diaphonieerscheinungen zur Folge haben.
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Um diese störende Streustrahlung zu vermeiden, ist im Falle der
bekannten Vorrichtungen jeder der Magnetköpfe eines
magnetischen Schreib- und Lesegerätes in einem (in Figur 2 nicht
dargestelltem) Metallgehäuse untergebracht, das als Abschirmung
dient.
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Man versteht, daß diese Lösung des Standes der Technik
Nachteile mit sich bringt. Das Abschirmungsgehäuse ist ein
eingesetztes Teil, für dessen Anbringen zusätzliche Handgriffe
erforderlich sind. Der Platzbedarf jedes Kopfes wird beträchtlich
erhöht, was im Falle von Vorrichtungen, bei denen die
größtmögliche Miniaturisierung gewünscht wird, sehr störend ist.
Schließlich führt das metallische Abschirmungsgehäuse zu
übersteigerten Kosten des Magnetkopfes.
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Gemäß dem Dokument Patent Abstracts of Japan & JP-A-60231904
ist ein Magnetkopf für ein digitales Signal bekannt, welcher
einen Kern aus magnetischem Material enthält, der im
wesentlichen eine U-Form mit zwei Schenkeln hat, die einander
gegenüberliegende, einen Luftspalt bildende Enden aufweisen und der
weiterhin ein Trennstück aus unmagnetischem Material enthält,
das in dem Luftspalt angeordnet ist.
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Darüber hinaus enthält dieser Magnetkopf ein
Doppelwicklungssystem, bei dem jede Wicklung zur Hälfte um einen Schenkel des
Kerns und zur Hälfte um den anderen Schenkel gewickelt ist, um
die Anzahl von Durchgängen jeder Wicklung in dem Raum zwischen
den beiden Schenkeln zu reduzieren, wodurch die Möglichkeit
gegeben ist, die Risiken einer Beschädigung des die Wicklung
bildenden Drahtes zu vermindern.
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Dieses Dokument lehrt dem Fachmann jedoch nicht, was dieser tun
muß, um die Probleme zu vermeiden, die - wie im vorangegangenen
erklärt - durch das Vorhandensein einer von jeder Wicklung
ausgesandten Streustrahlung bedingt sind.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese
Nachteile zu beheben. Der erfindungsgemäße Magnetkopf weist ein
Wicklungssystem auf, welches dergestalt ist, daß die in einem
gewissen Abstand (der einigen Millimetern entspricht und auf
jeden Fall geringer ist als der Abstand, der zwei in einem
Schreib- und Lesegerät nebeneinander angeordnete Magnetköpfe
voneinander trennt) beobachteten magnetischen Streuungen sich
derart kompensieren, daß sie eine Nullresultante liefern.
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Auf diese Weise wird jedes Diaphonierisiko bei gleichzeitigem
Einsparen des Abschirmungsgehuses vermieden.
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Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf einen Magnetkopf
für ein digitales Signal mit:
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- einem Kern aus magnetischem Material, der im wesentlichen
eine U-Form mit zwei Schenkeln hat, die einander
gegenüberliegende, einen Luftspalt bildende Enden aufweisen,
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- einem Trennstück aus unmagnetischem Material, das in dem
Luftspalt angeordnet ist,
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- einem Doppelwicklungssystem, wobei jede Wicklung zur Hälfte
um einen Schenkel des Kerns und zur Hälfte um den anderen
Schenkel gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende
einer um einen Schenkel des Kerns gewickelten Wicklung mit
einem Ende der anderen um den anderen Schenkel des Kerns
gewickelten Wicklung so verbunden ist, daß ein Mittelpunkt
gebildet wird, der an Massepotential gelegt ist, und daß dann,
wenn ein entsprechender Strom durch eine Wicklung fließt,
diese durch eine Hälfte ein Magnetfeld in einer ersten
Richtung und durch die andere Hälfte ein Magnetfeld der gleichen
Stärke, jedoch mit entgegengesetzter Richtung erzeugen kann.
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Die Wicklungen des Doppelwicklungssystems sind vorzugsweise
identisch.
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Die Erfindung wird anhand der nun folgenden, als Beispiel und
nicht einschränkend zu verstehenden Beschreibung, die unter
Bezugnahme auf die beiliegenden zeichnungen erstellt wurde,
besser verständlich, in diesen zeigen:
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- die bereits beschriebene Figur 1 eine schematische
Darstellung eines Magnetkopfes gemäß dem Stand der Technik,
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- die bereits beschriebene Figur 2 auf schematische Weise
einen Satz von Magnetköpfen, die von einem Drehelement in
einem Lese- und Schreibgerät mit "Drehköpfen" getragen werden;
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- Figur 3 eine schematische Darstellung eines
erfindungsgemäßen, auf einem Träger angebrachten Magnetkopf es;
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- Figur 4 auf schematische Weise einen erfindungsgemäßen
Magnetkopf.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 wird nun ein
erfindungsgemäßer Lese- und/oder Schreibmagnetkopf beschrieben.
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In Figur 3 ist ein Magnetkopf 28 dargestellt, der an dem Ende
eines Trägers 22 befestigt ist, welcher auf einer Drehscheibe
angebracht werden kann. Man versteht, daß dieser
Befestigungstyp lediglich zur Veranschaulichung beschrieben ist und daß
der erfindungsgemäße Magnetkopf 28 auf jedem beliebigen anderen
Trägertyp oder direkt auf der Scheibe angebracht werden kann.
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Figur 4 zeigt auf schematische Weise den Magnetkopf der
Erfindung. Dieser weist einen Kern 30 aus magnetischem Material wie
zum Beispiel Ferrit auf. Der Kern 30 besitzt im wesentlichen
eine U-Form mit zwei Schenkeln 32, 34, die einander
gegenüberliegende Enden aufweisen, welche den Luftspalt bilden, in dem
ein Trennstück 36 aus unmagnetischem Material wie zum Beispiel
aus Glas angeordnet ist.
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Ein derartiger Kopf weist eine im wesentlichen quadratische
Geometrie mit einer Seitenlänge von 2 mm bei einer Dicke von
etwa 150 Mikrometern auf. Der Luftspalt entspricht einem
Zwischenraum von beispielsweise 0,8 Mikrometern und das Trennstück
36 weist eine Tiefe von etwa vierzig Mikrometern auf.
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Das entsprechend der Erfindung verwendete Wicklungssystem ist
ein sogenanntes "Doppeldrahtsystem". Es ist von zwei
vorzugsweise identischen Wicklungen gebildet, deren Drähte die
Bezugszeichen 38 bzw. 40 tragen. Jede Wicklung ist zur Hälfte um den
ersten Schenkel 32 und zur Hä lfte um den zweiten Schenkel 34
gewickelt. Auf diese Weise wird dann, wenn die betrachtete
Wicklung von einem angemessenen elektrischen Strom durchflossen
wird, ein Magnetfeld in einer ersten Richtung in dem ersten
Schenkel 32 erzeugt, während ein Magnetfeld gleicher Stärke,
jedoch mit entgegengesetzter Richtung in dem zweiten Schenkel
34 erzeugt wird.
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In dem in Figur 4 dargestellten Beispiel ist ein Ende 38a einer
um den Schenkel 32 gewickelten Hälfte der ersten Wicklung 38
mit einem Ende 40a der um den anderen Schenkel 34 gewickelten
Hälfte der zweiten Wicklung 40 verbunden, um einen Mittelpunkt
P zu bilden, der an Massepotential gelegt ist.
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Die besonderen Merkmale der Wicklungen, wie zum Beispiel die
Anzahl der Windungen, hängen von der vorgesehenen Verwendung
ab. So kann beispielsweise die Anzahl von Windungen jeder
Wicklungshälfte (Wicklung um einen Schenkel einer Wicklung) 5
betragen. Die zum Beispiel aus Kupfer bestehenden Leitungsdrähte
38, 40 können einen Durchmesser von 40 Mikrometern aufweisen.
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Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß wenn der Kopf 28 auf dem
Träger 22 befestigt ist, das freie Ende 38b des Drahtes 38 mit
einem Anschluß 42, das freie Ende 40b des Drahtes 40 mit einem
Anschluß 46 und der Mittelpunkt P mit einem Anschluß 44
verbunden ist. Diese Anschlüsse 42, 46 bieten die Möglichkeit einer
einfachen elektrischen Verbindung mit den (in Figur 3 nicht
dargestellten) elektronischen Lese- und/oder Schreibkreisen und
ermöglichen, den Anschluß 44 an Massepotential zu legen.
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Der erfindungsgemäße Magnetkopf kann beim Lesen oder beim
Schreiben entsprechend dem elektronischen Schaltkreistyp
funktionieren, mit dem er verbunden ist. Bei den Vorrichtungen des
Standes der Technik geht das sehr starke Schreibsignal mit
nicht unwesentlichen magnetischen Streuungen einher, die wie
jedes andere Magnetsignal von den benachbarten Leseköpfen
gelesen werden und ein Diaphonierisiko zur Folge haben.
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Unter nochmaliger Bezugnahme auf Figur 4 wird eine
Schreibfunktionsweise eines erfindungsgemäßen Magnetkopfes beschrieben,
der jedes Diaphonierisiko vermeidet.
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Beim Schreiben von digitalen Signalen ist eine der Wicklungen
des Doppelwicklungssystems für das Lesen der 0 bestimmt,
während die andere Wicklung für das Schreiben der 1 eingesetzt
wird.
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Durchfließt ein angemessener, von einem (in Figur 4 nicht
dargestelltem) elektronischen Schreibkreis gelieferter Strom die
eine oder andere der Wicklungen 38 oder 40, so wird ein
Magnetfeld in jeder Hälfte der belasteten Wicklung erzeugt. Die in
jeder Hälfte der betrachteten Wicklung vorhandenen Magnetfelder
weisen die gleiche Stärke, jedoch entgegengesetzte Richtungen
auf. Der wesentliche Teil der Magnetfelder ist in den Schenkeln
32 und 34 des Kerns 30 zentralisiert, wo die aus jeder der
Hälften der belasteten Wicklung stammenden Magnetfelder in die
gleiche Richtung strömen und wo die Komponenten der
Magnetfelder hinzukommen.
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Außerdem sendet jede der Hälften der belasteten Wicklung ein
magnetisches Störstreufeld aus, das nicht in dem Kern 30
zentralisiert ist. Folglich ist - in einer Entfernung in der
Größenordnung von einigen Millimetern von dem Kopf 28 betrachtet
- die Resultante der Komponenten der jeweils aus jeder Hälfte der
belasteten Wicklung stammenden Magnetfelder gleich Null. Jede
Komponente hat nämlich die gleiche Stärke und dieselbe Richtung
wie die andere, jedoch eine entgegengesetzte Richtung, wodurch
sich die magnetischen Streuungen kompensieren und so die
Möglichkeit gegeben ist, das Diaphoniephänomen zu vermeiden.
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Beim Lesen eines Magnetsignales, das aus einem in der Nähe des
Magnetkopfes 28 vorbeilaufenden Träger stammt, fließt ein dem
Magnetsignal entsprechender Strom in jeder der Wicklungen, die
nun mit (in Figur 4 nicht dargestellten) die üblichen
Verarbeitungen durchführenden Verstärkerlesekreisen verbunden werden.