Magnethuvud

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 9 maj 2022; kontroller kräver 5 redigeringar .

Magnethuvud  - en enhet för att skriva, radera och läsa information från ett magnetiskt medium: band eller disk ( hård eller flexibel ).

Sorter

Magnethuvudet kan fungera både med ett spår och med flera - från två ( stereo ) till 16 (se. Flerspårsinspelning ) eller fler. Till exempel, för datalagring på stordatorer , var 9-spårs inspelningsstandarden vanlig fram till slutet av 80 -talet . 9-spårsinspelning används också i vissa moderna streamers .

För olika processer används olika, lite olika i design [1] huvuden: reproducerande ( GV ), inspelnings ( GZ ), universella ( GU ) [2] och raderande ( GS ) huvuden.

Ibland används kombinerade huvuden som strukturellt kombinerar till exempel GU och HS. Ibland används också ett separat förspänningshuvud , inspelning och uppspelning av hjälpsignaler etc. Deras antal varierar från en eller två (GU + GS - det vanligaste alternativet i en hushållsbandspelare) till fyra eller fler.

Vid användning av flera huvuden i en gemensam konstruktion (trumma, bas) talar man om ett block av magnethuvuden ( BMG ). För kors- och snedlinjeinspelning kan huvudena monteras på en roterande trumma. Huvudet kan också röra sig i förhållande till media över det inspelade spåret: i magnetiska diskenheter, såväl som i reverserande och vissa flerspårsbandspelare (till exempel stereo 8 -format ).

Konstruktion och funktionsprincip

Inspelnings-, universella och många återgivningshuvuden har en liknande design, och i det enklaste fallet är det en induktor med en kärna med ett magnetiskt gap , vilket är ett gap i den magnetiska kretsen fylld med icke-magnetiskt material. När de går runt det magnetiska gapet passerar de magnetiska fältlinjerna genom ytan på bäraren som rör sig nära magnethuvudet. Det kan vara både direktkontakt mellan bäraren och kärnan (vid en låg bärhastighet i förhållande till head-in analoga ljudinspelare, diskettenheter och magnetkortläsare ) och ett luftgap (i videobandspelare , R-DAT och hårddiskar ) enheter). När bäraren rör sig längs magnethuvudets arbetsyta förbi det magnetiska gapet , påverkar restmagnetiseringen magnetfältet i magnetkretsen och inducerar en EMF i huvudlindningen, med hjälp av vilken avläsning från magnetbäraren utförs. Om en växelström passerar genom magnethuvudets lindning ändrar magnetfältet i huvudgapet magnetiseringen av det magnetiska mediaområdet nära arbetsgapet, vilket gör det möjligt att radera och skriva information till mediet.

Magnetresistenseffekten kan också användas i läshuvuden . Läshuvudena på hårddiskar kan använda jätte- och tunnelmagnetresistans .

Utformningen av GV och GU innehåller nödvändigtvis en skärm som skyddar mot externa elektromagnetiska fält. De kräver också skydd mot permanenta magnetfält orsakade av parasitisk remanens i de omgivande delarna av bandenheten, annars leder den mekaniska vibrationen som verkar på huvudet i ett konstant magnetfält till mikrofoneffekten .

Under driften är gapet och ytan på magnethuvudena igensatta med ett magnetiskt lager som skalar av tejpen och är därför föremål för periodisk rengöring.

För att säkerställa kompatibiliteten hos inspelningar gjorda på olika bandspelare är korrekt inriktning av magnethuvuden (deras rumsliga arrangemang i höjd och lutning i förhållande till bandet) enligt accepterade standarder viktig. Sammanträffandet av magnethuvudens azimut (vinkeln mellan huvudets magnetiska gap och bandets kant) under inspelning och uppspelning har en särskilt stark effekt på inspelningarnas kompatibilitet. Missmatchningen av azimuter med bara några bågminuter leder till en märkbar försämring av reproduktionen av höga frekvenser [3] . I billiga bandspelare finns ofta ett speciellt hål i front- eller bakpanelen för att justera huvudet "efter örat", till maximalt reproducerbara höga frekvenser.

Magnetisk spaltbredd

Bredden på det magnetiska gapet kan variera från några nanometer (vid huvudet på hårddiskar) till 100 mikron ( HS för hushållsbandspelare).

Bredden på det magnetiska gapet bestämmer en så viktig parameter som den minsta inspelningsvåglängden (den är lika med två gånger bredden på det magnetiska gapet) . Effektiviteten för reproduktion av vågor som är mindre än minimum minskar kraftigt på grund av att de magnetiserade sektionerna, som passerar genom GW-gapet, skapar fält med olika tecken, som delvis kompenserar varandra. Om bredden på det magnetiska gapet är lika med eller en multipel av registreringsvåglängden, sjunker utsignalen från det reproducerande magnethuvudet till noll. [4] På liknande sätt, när du försöker spela in en signal som vid den valda bärarhastigheten bildar vågor vars längd [5] är mindre än två gånger bredden av det magnetiska gapet i inspelningshuvudet, avmagnetiseras de delvis, och nivån av den inspelade signalen minskar kraftigt.

I kombination med hastigheten på den magnetiska bäraren bestämmer bredden på det magnetiska gapet den övre gränsen för de inspelade och reproducerbara frekvenserna för den magnetiska inspelningsvägen, över vilken nivån för inspelning och uppspelning sjunker kraftigt. Det kan utvärderas som:

där  är den maximala frekvensen i Hz,  är bärvågens hastighet i m/s,  är bredden på det magnetiska gapet i µm.

Material som används

De första modellerna av kassettbandspelare använde huvuden med en mjuk permalloykärna , som tjänade cirka 2000 timmar.

I mitten av 1970-talet ersattes de av slitstarka glasferrithuvuden (FX-huvuden, livslängd upp till 10 år), och lite senare, från sendust (DX-huvuden, livslängd 6-8 år). Mer tekniskt avancerade och billigare sendustovye-huvuden används ofta som en universell (inspelning och uppspelning av en signal) och som en inspelare i bandspelare i mellanprisgruppen. Glasferrithuvuden användes huvudsakligen som universella eller reproducerande flaggskeppsmodeller.

I början av 1980 -talet utvecklades och tillverkades magnethuvuden av en amorf metall (A-huvud) med praktiskt taget ingen kristallstruktur och utmärkta magnetiska egenskaper. När det gäller slitstyrka är A-huvuden cirka 4 gånger sämre än glasferrit.

I mitten av 1990- talet skapades magnetoresistiva huvuden (Z-huvuden) med hjälp av tekniken för tunnfilmsmikrokretsar , som ändrade deras motstånd beroende på intensiteten av det magnetiska flödet på bandet. Utsignalen från dessa huvuden, som ingår i diagonalen på mätbryggan , kan nå flera millivolt . Följaktligen minskade det inneboende bruset från kassettbandspelaren till nivån -62-68 dB och närmade sig brusnivån för en högkvalitativ rulle-till- rulle-bandspelare .

En kombination av dessa två typer av huvuden användes i återgivningssektionen av BMG i trehuvudena AZ-enheter med en "genomkanal" från Technics (RS-AZ6, RS-AZ7).

Suddgummihuvuden

Suddgummihuvuden ( GS ) skiljer sig från universella i ett större gap och lägre tillverkningsstandarder (hög precision krävs inte för denna process). En högfrekvent växelspänning (i storleksordningen 100 kHz) tillförs HS från en raderings- och förspänningsgenerator (GSP), som ett resultat av att varje sektion av magnetbandet passerar det breda magnetiska gapet på HS, har tid att ommagnetisera flera gånger till mättnad, och när den rör sig bort från det magnetiska gapet sjunker magnetiseringsbandet gradvis till noll.

För effektiv radering måste följande villkor vara uppfyllt:

var är bredden på arbetsgapet för HS, är raderingsströmfrekvensen, är bandets hastighet.

Dessutom bör magnetfältstyrkan i arbetsgapet vara minst 3...4 gånger högre än magnetbandets koercitivkraft . Huvudets magnetiska kärna bör täcka inspelningsspåret med viss marginal. HS:er med två magnetiska gap placerade på ett avstånd av 1...3 mm från varandra har en ökad raderingseffektivitet [6] .


Dessutom, i de billigaste modellerna av bandspelare (bärbara, röstinspelare, etc.), används en HS i form av en permanent magnet av en speciell form, som förs mekaniskt till bandet vid radering. Detta gör att du kan använda en generator med mycket lägre effekt för förspänning , eller till och med överge den helt (med DC-förspänning). Brusnivån vid radering med ett konstant magnetfält är högre än vid radering med ett högfrekvent växelmagnetfält, men detta är inte kritiskt för inspelningar av låg kvalitet.

Vändbara huvuden

I de dyraste bandspelare används två separata GV/GU-huvuden för detta. Specialiserade huvuden för "omvänd"-funktionen (för kassettbandspelare) kan vara av två typer:

En ovanlig GU / GV med reducerad höjd kan också användas, och bandspelaren har en speciell mekanism för att flytta den i höjdled.

Block med roterande huvuden

För att implementera korslinje- och snedlinjeinspelning som används i videobandspelare och digitala datainspelningsenheter ( streamers , DAT - kassetter , etc.), är ett eller flera huvuden monterade på en roterande trumma, som kallas en roterande huvudenhet ( RHU ). BVG:ns rotationsfrekvens och -fas måste hållas konstant med hjälp av ett automatiskt styrsystem. Huvudens linjära hastighet i förhållande till bandet är enheter av m/s, vilket gör det möjligt att spela in signaler med en frekvens i storleksordningen enheter av MHz. Med den här inspelningsmetoden kan du öka inspelningstätheten. Signalen från huvudena tas på ett beröringsfritt sätt med hjälp av en roterande transformator , vars ena lindning med hälften av magnetkretsen är placerad på trumman, den andra på den fasta basen av BVG.

Inom datorer och datorer

Diskhuvuden

Med diskenheter, i det här fallet, menar vi enheter som används som lagringsenheter främst i datorer och liknande datorsystem, såsom en hårddisk , enheter för att läsa/skriva data på magnetiska disketter .

Utformningen av diskenhetshuvuden beror på inspelningsmetoden.

Huvudena på moderna hårddiskar fungerar utan kontakt med skivans yta och hålls på kort avstånd på grund av aerodynamiska krafter. Under drift roterar hårddiskspindeln med en hastighet av flera tusen varv per minut (från 3600 till 15 000). Vid denna hastighet skapas ett kraftfullt luftflöde nära plattans yta, vilket lyfter huvudena och får dem att sväva ovanför plattans yta. Formen på huvuden är beräknad på ett sådant sätt att det optimala avståndet från skäret säkerställs under drift. Tills skivorna har accelererat till den hastighet som krävs för att "ta av" huvudena, håller parkeringsanordningen huvudena i parkeringszonen . Detta förhindrar skador på huvuden och arbetsytan på skären.

Huvudpositioneringsanordning

Huvudpositioneringsanordning ( Jarg.  Actuator ) är en magnetmotor med låg tröghet [ 7] . Den består av ett fast par starka neodym- permanentmagneter , samt en spole (solenoid) på ett rörligt huvudblockfäste . Huvudblock - ett paket med fästen (spakar) gjorda av aluminiumbaserade legeringar, som kombinerar låg vikt och hög styvhet (vanligtvis ett par för varje skiva). I ena änden är de fixerade på axeln nära skivans kant. Huvuden är fixerade i de andra ändarna (ovanför skivorna).

Motorn bildar tillsammans med systemet för att läsa och bearbeta servoinformationen registrerad på skivan och styrenheten (VCM-styrenheten) en servodrivenhet . [8] [9]

Huvudpositioneringssystemet kan också vara dubbeldrivet. I det här fallet flyttar den elektromagnetiska huvudenheten blocket med den vanliga noggrannheten, och en extra piezoelektrisk mekanism kombinerar huvudena med magnetspåret med ökad noggrannhet [10] .

Tejphuvuden

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Strukturellt skiljer sig GZ och GV i bredden på arbetsgapet, induktansen, magnetiska egenskaper (material) hos kärnan.
  2. ↑ Gäller både inspelning och uppspelning. Ger något sämre parametrar än ett par GV - GZ.
  3. ↑ Radiotidningen , 1982, nr 3, s. 39 - 40.
  4. ↑ Radiotidningen , 1982, nr 3, s. 39
  5. ↑ Beräknas som det avstånd som bäraren hinner förflytta sig på en tid som är lika med perioden för den inspelade signalen.
  6. ↑ Radiotidningen , 1982, nr 5, s. 34
  7. ↑ Demontering med en hårddisk (vi fördjupar oss i essensen av hårddiskar), del 1-3 / Publikationer / hi-Tech . Hämtad 25 maj 2016. Arkiverad från originalet 8 juli 2014.
  8. ↑ Hårddisk: Mekatronik och kontroll - CRC Press, 2006, ISBN 9780849372537  - Kapitel 2 "Head Positioning Servomechanism"
  9. ↑ Hårddisk och positioneringssystem (otillgänglig länk) . Hämtad 25 maj 2016. Arkiverad från originalet 4 mars 2016. 
  10. ↑ Computex 2013: WD presenterar den tunnaste hårddisken på 1 TB . Hämtad 25 maj 2016. Arkiverad från originalet 23 augusti 2016.

Länkar

Litteratur