Привід з кроковим двигуном

Кроковий двигун — це електродвигун, ротор якого може повертатися тільки ступінчасто, тобто на строго певний кут. Якщо покрутити його вал уручну, то можна почути неголосні клацання (або тріск при швидкому обертанні), які виникають всякий раз, коли ротор проходить чергове фіксоване положення.

Крокові двигуни можуть встановлюватися тільки у фіксованих положеннях. Розміри цих двигунів невеликі (порядка декількох сантиметрів), а форма може бути різною — прямокутною, циліндровою і т.д. Кроковий двигун встановлюється поза блоком HDA, але його вал проходить всередину через отвір з герметизуючою прокладкою. Звичайно двигун розташовується у одного з кутів корпусу накопичувача і його можна легко взнати.

Одна з найсерйозніших проблем, властивих механізмам з кроковими двигунами, — нестабільність їх температур. При нагріві і охолоджуванні диски розширяються і стискаються, внаслідок чого доріжки зміщуються щодо своїх колишніх положень. Оскільки механізм приводу головок не дозволяє зсунути їх на відстань, меншу одного кроку (перехід на одну доріжку), компенсувати ці погрішності температур неможливо. Головки переміщаються відповідно до поданої на кроковий двигун кількості імпульсів.

На мал. 10.8 показаний зовнішній вигляд приводу з кроковим двигуном.

Привід з рухомою котушкою

Привід з рухомою котушкою використовується практично у всіх сучасних накопичувачах. На відміну від систем з кроковими двигунами, в яких переміщення головок здійснюється усліпу, в приводі з рухомою котушкою використовується сигнал зворотного зв'язку, щоб можна було точно визначити положення головок щодо доріжок і скоректувати їх у разі потреби. Така система дозволяє забезпечити вищу швидкодію, точність і надійність, ніж традиційний привід з кроковим двигуном.

Привід з рухомою котушкою працює за принципом електромагнетизму. По конструкції він нагадує звичний гучномовець. Як відомо, в гучномовці рухома котушка, сполучена з дифузором, може переміщатися в зазорі постійного магніта.

Мал. 10.8. Зовнішній вигляд приводу з кроковим двигуном

При протіканні через котушку електричного струму вона зміщується разом з дифузором щодо постійного магніта. Якщо струм в котушці періодично змінюється (відповідно до звукового електричного сигналу), то виникаючі при цьому коливання дифузора породжують сприйманий людиною звук. У типовій конструкції приводу рухома котушка жорстко з'єднується з блоком головок і розміщується в полі постійного магніта. Котушка і магніт ніяк не зв'язані між собою; переміщення котушки здійснюється тільки під впливом електромагнітних сил. При появі в котушці електричного струму вона так само, як і в гучномовці, зміщується щодо жорстко закріпленого постійного магніта, пересуваючи при цьому блок головки. Подібний механізм виявляється вельми швидкодійним і не таким галасливим, як привід з кроковим двигуном.

На відміну від приводу з кроковим двигуном, в пристроях з рухомою котушкою немає наперед зафіксованих положень. Натомість в них використовується спеціальна система наведення (позиціонування), яка точно підводить головки до потрібного циліндра (тому привід з рухомою котушкою може плавно переміщати головки в будь-які положення). Ця система називається сервоприводом і відрізняється від раніше розглянутої тим, що для точного наведення (позиціонування) головок використовується сигнал зворотного зв'язку, несучий інформацію про реальне взаємне розташування доріжок і головок. Цю систему часто називають системою із зворотним зв'язком (або з автоматичним регулюванням).

Коливання температур не позначаються на точності роботи приводу з рухомою котушкою і зворотним зв'язком. При стисненні і розширенні дисків всі зміни їх розмірів відстежуються сервоприводом, і положення головок (не будучи приреченими) коректуються належним чином. Для пошуку конкретної доріжки використовується наперед записана на диску допоміжна інформація (сервокод) і в процесі роботи завжди визначається реальне положення циліндра на диску з урахуванням всіх відхилень температур. Оскільки сервокод прочитується безперервно, в процесі нагріву накопичувача і розширення дисків, наприклад, головки відстежують доріжку і проблем з прочитуванням даних не виникає. Тому привід з рухомою котушкою і зворотним зв'язком часто називають системою стеження за доріжками.

Механізми приводу головок з рухомою котушкою бувають двох типів:

• лінійний;

• поворотний.

Ці типи відрізняються тільки фізичним розташуванням магнітів і котушок.

Лінійний привід (мал. 10.9) переміщає головки по прямій, строго уздовж лінії радіусу диска. Котушки розташовуються в зазорах постійних магнітів. Головна гідність лінійного приводу полягає у тому, що при його використовуванні не виникають азимутні погрішності, характерні для поворотного приводу. (Під азимутом розуміється кут між площиною робочого зазора головки і напрямом доріжки запису.) При переміщенні з одного циліндра на іншій головки не повертаються і їх азимут не змінюється.

Проте лінійний привід має істотний недолік: його конструкція дуже масивна. Щоб підвищити продуктивність накопичувача, потрібно понизити масу приводного механізму і самих головок. Чим легший механізм, тим з великими прискореннями він може переміщатися з одного циліндра на іншій. Лінійні приводи набагато важчі поворотних, тому в сучасних накопичувачах вони не використовуються.

Поворотний привід (див. мал. 10.7) працює за тим же принципом, що і лінійний, але в ньому до рухомої котушки кріпляться кінці важелів головок. При русі котушки щодо постійного магніта важелі переміщення головок повертаються, пересуваючи головки до осі або до країв дисків. Завдяки невеликій масі така конструкція може рухатися з великими прискореннями, що дозволяє істотно скоротити час доступу до даних. Швидкому переміщенню головок сприяє і той факт, що плечі важелів робляться різними: то, на якому змонтовані головки, має велику довжину.

До недоліків цього приводу слід віднести те, що головки при переміщенні від зовнішніх циліндрів до внутрішніх повертаються і кут між площиною магнітного зазора головки і напрямом доріжки змінюється. Саме тому ширина робочої зони диска (зони, в якій розташовуються доріжки) виявляється часто обмеженою (для того, щоб неминуче виникаючі азимутні погрішності залишалися в допустимих межах).

Мал. 10.9. Лінійний привід з рухомою котушкою

В даний час поворотний привід використовується майже у всіх накопичувачах з рухомою котушкою.