Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Принципы построения системы позиционирования блока головок жестких дисков

Работа должна быть оформлена как в виде твердой копии, так и в электронном варианте (на диске). На диске должны быть представлены файлы с исходными программными кодами и соответствующий компилированный вариант (.exe). Исходный код должен содержать краткие комментарии и соответствовать требованиям “хорошего стиля” программирования.

Работа выполняется в тетради и содержит описание хода выполнения задания (назначение разрабатываемой программы в целом и ее функциональных модулей-функций, описание работы программы и ее функциональных модулей, полный исходный код программы на алгоритмическом языке высокого уровня С/С++.

Пример записи исходного программного кода:

# include <заголовочный файл>

# define T0 // описательные

......................................

# define T128 // константы (14 - значений)

void E (...);

void E2 (...); // объявление прототипов функций

void P (...);

void main ()

{

E(T0); P(T32); E2(T4); E(T0); P(T4); и т.д. последовательно из 10-12 составленных Вами функций

}

void E (...)

{ }

void E2 (...) // определение функций

{ }

void P(...)

{ }

К заданию 2 предъявляются аналогичные требования. В задании 2 необходимо продемонстрировать сравнительное звучание системного звукового сигнала со звуком с определенной Вами частотой.

Некоторые замечания. При модификации битовых значений регистров-портов, допускающих чтение и запись (R/W), необходимо сохранить исходное состояние битов регистра во временной переменной для их последующего восстановления в заключительной части программного кода.

ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №6

“ Методи та засоби збереження інформації в КІТ. Накопичувачі інформації на магнітних дисках”

Принципы построения системы позиционирования блока головок жестких дисков

Компенсирование ошибок позиционирования, а также удержание магнитных головок над выбранной дорожкой в современных жестких дисках осуществляется с помощью сервосистемы. Сервосистема в том виде, в котором она представлена сейчас, появилась не сразу. В ранних моделях накопителей ее не было и позиционирование головок осуществлялось с помощью простого способа - при помощи шагового двигателя. Само название шаговый двигатель означает перемещение исполнительного механизма пошагово, т.е. дискретно с заданным интервалом.

Рис.11. Жесткий диск с шаговым двигателем позиционирования блока головок

Основной недостаток такого подхода заключался в том, что позиции ротора шагового двигателя были фиксированными. Блок головок перемещался на то место, где должна быть дорожка, а не где она есть на самом деле. При нагреве диски расширялись и дорожки смещались относительно своего точного положения на диске на некоторую величину, соответствующую коэффициенту теплового расширения. Фиксированный шаг перемещения позиционера не позволял компенсировать это явление, а отсутствие обратной связи не позволяло контроллеру точно подстраивать блок головок записи/чтения точно по центру дорожки. Минусом данной системы было также большое время доступа к требуемой дорожке, ведь при считывании данных с внутренних и внешних дорожек пластины блок головок должен с помощью прикрепленной к нему рейки "отщелкать" максимум шагов шестерни шагового двигателя.

Увеличивающаяся плотность записи требовала увеличения количества дорожек на один сантиметр радиуса рабочей поверхности пластины ЖД, и как следствие - уменьшения расстояния между двумя соседними дорожками, и сокращению ширины самой дорожки. Поэтому эту систему позиционирования блока головок на основе шагового двигателя заменила более прогрессивная система позиционирования с соленоидным двигателем (называемая также звуковой катушкой). Сначала она была основана на линейном перемещении блока головок, но уменьшение размеров НЖМД потребовало перейти к принципу сбалансированного ротационного позиционирования (рис.12) [7].

Рис.12. Жесткий диск с соленоидным двигателем позиционирования блока головок

В таком приводе блок головок записи/чтения связан с катушкой индуктивности, помещенной в магнитное поле постоянного магнита. Головки жестко закреплены на поворотной рамке позиционера вместе со звуковой катушкой, через которую протекает ток. Изменение тока в звуковой катушке приводит к ее перемещению относительно жестко закрепленного магнита, а значит и к перемещению блока головок. Управляя направлением и величиной тока через катушку, можно быстро перевести блок головок в любое положение над пластиной жесткого диска. Замкнутая система обратной связи, отслеживающая положение головки, обеспечивает ее точное позиционирование и нахождение в нужной точке. Управление сервоприводом может быть оптимизировано по времени перемещения блока головок на требуемую позицию. В этом случае, если отклонение от нужного положения большое, то подается большой ток, вызывающий большое ускорение и быстрый полет блока головок записи/чтения. По мере приближения

Рис.13. Токовый импульс позиционирования и скорость движения блока головок
Процесс перемещения головок происходит следующим образом:

Рис.14. Структурная схема системы управления позиционированием с соленоидным двигателем

Построение системы тонкого регулирования по такому принципу позволило значительно уменьшить влияние температурных и других негативных факторов на точность считывания информации, так как сервометки, являющиеся частью СИ, располагаются рядом с дорожками данных. Сервометки записываются в области, расположенные между дорожками, на этапе сборки накопителей с помощью высокоточного специального оборудования [9].

Когда головка считывания находится точно посередине между парой соседних сервометок, сигнал рассогласования равен нулю. При отклонении головки в сторону от дорожки возникает сигнал рассогласования, полярность которого зависит от того, в какую сторону она отклонилась. При этом вырабатывается воздействие на катушку, и она смещается в нужную сторону. Более подробно о сервометках будет рассказано в следующей части.

В современных жестких дисках используется ротационный механизм перемещения блока головок, в котором позиционер перемещается на заданный угол. В этом случае соленоидный двигатель осуществляет преобразование управляющего тока в угол поворота (t) блока головок, который является управляемой величиной.

Рис.15. Конструкция и принцип действия поворотного двигателя

При протекании токов I+, I- (рис.15, сечение А-А) через витки рабочих участков катушки на них воздействует сила Лоренца, создающая вращающий момент, направление которого определяется по правилу "правой руки". Если через катушку пропускать постоянный ток, то под воздействием постоянного вращающего момента позиционер будет поворачиваться с постоянным ускорением (без учета сил трения) до упора. Максимальный угол поворота позиционера max составляет около 30°. Предельные положения позиционера ограничиваются механическими фиксаторами (упорами). Ось поворота катушки с рычагами выбирается таким образом, чтобы траектория головок, представляющая дугу окружности радиуса R, проходила приблизительно по радиусу диска.