Cap magnetic

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 9 mai 2022; verificările necesită 5 modificări .

Cap magnetic  - un dispozitiv pentru scrierea, ștergerea și citirea informațiilor de pe un mediu magnetic: bandă sau disc ( hard sau flexibil ).

Soiuri

Capul magnetic poate funcționa atât cu o singură pistă, cât și cu mai multe - de la două ( stereo ) la 16 (vezi. Înregistrare multitrack ) sau mai multe. De exemplu, pentru stocarea datelor pe mainframe , standardul de înregistrare cu 9 piste a fost comun până la sfârșitul anilor 80 . Înregistrarea cu 9 piese este folosită și în unele streamere moderne .

Pentru diferite procese, se folosesc capete diferite, ușor diferite ca design [1] : capete de reproducere ( GV ), de înregistrare ( GZ ), universale ( GU ) [2] și ștergere ( GS ).

Uneori se folosesc capete combinate, combinând structural, de exemplu, GU și HS. De asemenea, uneori se folosește un cap de polarizare separat , înregistrarea și redarea semnalelor auxiliare etc.. Numărul acestora variază de la unul sau două (GU + GS - cea mai comună opțiune într-un magnetofon de uz casnic) la patru sau mai multe.

În cazul utilizării mai multor capete într-o construcție comună (tobă, bază), se vorbește despre un bloc de capete magnetice ( BMG ). Pentru înregistrarea pe linii transversale și oblice, capetele pot fi montate pe un tambur rotativ. De asemenea, capul se poate mișca în raport cu suportul media pe pistă înregistrată: în unitățile de disc magnetice, precum și în marșarier și unele casetofone cu mai multe piste (de exemplu, în format stereo 8 ).

Construcție și principiu de funcționare

Capete de înregistrare, universale și multe de reproducere au un design similar, iar în cel mai simplu caz este un inductor având un miez cu un spațiu magnetic , care este un spațiu în circuitul magnetic umplut cu material nemagnetic. Înconjurând spațiul magnetic, liniile câmpului magnetic trec prin suprafața purtătorului mișcându-se lângă capul magnetic. Poate exista atât contact direct între purtător și nucleu (la o viteză scăzută a purtătorului în raport cu capul - în înregistratoare audio analogice, unități de dischetă și cititoare de carduri magnetice ), cât și un spațiu de aer (în videorecordere , R-DAT și hard disk ). unități). Atunci când purtătorul se deplasează de-a lungul suprafeței de lucru a capului magnetic dincolo de spațiul magnetic , magnetizarea reziduală afectează câmpul magnetic al circuitului magnetic și induce un EMF în înfășurarea capului, cu ajutorul căruia se efectuează citirea din purtătorul magnetic. Dacă trece un curent alternativ prin înfășurarea capului magnetic , câmpul magnetic din spațiul capului modifică magnetizarea zonei media magnetice din apropierea spațiului de lucru, ceea ce face posibilă ștergerea și scrierea informațiilor pe suport.

De asemenea, efectul de magnetorezistă poate fi utilizat în cititoare . Capetele de citire ale hard disk-urilor pot folosi magnetorezistă gigant și tunel .

Designul GV și GU conține în mod necesar un ecran care protejează împotriva câmpurilor electromagnetice externe. De asemenea, necesită protecție împotriva câmpurilor magnetice permanente cauzate de remanența parazitară în părțile înconjurătoare ale unității de bandă, altfel vibrația mecanică care acționează asupra capului într-un câmp magnetic constant duce la efectul de microfon .

În procesul de funcționare, golul și suprafața capetelor magnetice sunt înfundate cu un strat magnetic care se desprinde de bandă și, prin urmare, sunt supuse curățării periodice.

Pentru a asigura compatibilitatea înregistrărilor realizate pe diferite casetofone, este importantă alinierea corectă a capetelor magnetice (dispunerea lor spațială în înălțime și înclinare față de bandă) conform standardelor acceptate. Coincidența azimuților capetelor magnetice (unghiul dintre spațiul magnetic al capului și marginea benzii) în timpul înregistrării și redării are un efect deosebit de puternic asupra compatibilității înregistrărilor. Nepotrivirea azimuților cu doar câteva minute de arc duce la o deteriorare vizibilă a reproducerii frecvențelor înalte [3] . În casetofonele ieftine, este adesea prevăzută o gaură specială în panoul din față sau din spate pentru reglarea capului „după ureche”, la maximum de frecvențe înalte reproductibile.

Lățimea golului magnetic

Lățimea spațiului magnetic poate varia de la câțiva nanometri (la capetele hard disk-urilor) până la 100 de microni ( HS a casetofonelor de uz casnic).

Lățimea spațiului magnetic determină un parametru atât de important precum lungimea de undă minimă de înregistrare (este egală cu dublul lățimii spațiului magnetic). Eficiența reproducerii undelor mai mici decât minimul scade brusc datorită faptului că secțiunile magnetizate, care trec prin golul GW, creează câmpuri de semne diferite, compensându-se parțial unele pe altele. Dacă lățimea spațiului magnetic este egală cu sau un multiplu al lungimii de undă de înregistrare, ieșirea capului magnetic de reproducere scade la zero. [4] În mod similar, atunci când încercați să înregistrați un semnal care, la viteza purtătorului selectată, formează unde a căror lungime [5] este mai mică de două ori lățimea spațiului magnetic al capului de înregistrare, acestea sunt parțial demagnetizate, iar nivelul a semnalului înregistrat scade brusc.

În combinație cu viteza purtătorului magnetic, lățimea spațiului magnetic determină limita superioară a frecvențelor înregistrate și reproductibile ale căii de înregistrare magnetică, peste care nivelul de înregistrare și redare scade brusc. Poate fi evaluat ca:

unde  este frecvența maximă în Hz,  este viteza purtătorului în m/s,  este lățimea spațiului magnetic în µm.

Materiale folosite

Primele modele de casetofone au folosit capete cu un miez moale de permalloy , care a servit aproximativ 2000 de ore.

La mijlocul anilor 1970, acestea au fost înlocuite cu capete de ferită din sticlă rezistente la uzură (capete FX, durată de viață până la 10 ani), iar puțin mai târziu, din sendust (capete DX, durată de viață 6-8 ani). Capete sendustovye mai avansate din punct de vedere tehnologic și mai ieftine sunt utilizate pe scară largă ca un universal (înregistrarea și redarea unui semnal) și ca un reportofon în casetofone din grupul de preț mediu. Capetele de ferită din sticlă au fost folosite în principal ca modele universale sau reproducătoare.

La începutul anilor 1980 , capete magnetice au fost dezvoltate și produse dintr -un metal amorf (cap A) practic fără structură cristalină și proprietăți magnetice excelente. În ceea ce privește rezistența la uzură, capetele A sunt de aproximativ 4 ori mai mici decât cele din sticlă-ferită.

La mijlocul anilor 1990 , capete magnetorezistive (capete Z) au fost create folosind tehnologia microcircuitelor cu peliculă subțire , care și-au schimbat rezistența în funcție de intensitatea fluxului magnetic al benzii. Semnalul de ieșire de la aceste capete, inclus în diagonala punții de măsurare , ar putea ajunge la câțiva milivolți . În consecință, zgomotul intrinsec al casetofonului a scăzut la nivelul de -62-68 dB și s-a apropiat de nivelul de zgomot al unui magnetofon de înaltă calitate .

O combinație a acestor două tipuri de capete a fost utilizată în secțiunea de reproducere a BMG în dispozitive AZ cu trei capete cu un „canal prin intermediul” de la Technics (RS-AZ6, RS-AZ7).

Capete de șters

Capetele de șters ( GS ) diferă de cele universale printr-un decalaj mai mare și standarde de fabricație mai scăzute (nu este necesară o precizie ridicată pentru acest proces). O tensiune alternativă de înaltă frecvență (de ordinul a 100 kHz) este furnizată la HS de la un generator de ștergere și polarizare (GSP), ca urmare, fiecare secțiune a benzii magnetice, trecând prin decalajul magnetic larg al HS, are timp să se remagnetizeze de mai multe ori până la saturație și, pe măsură ce se îndepărtează de spațiul magnetic, banda de magnetizare scade treptat la zero.

Pentru o ștergere eficientă, trebuie îndeplinită următoarea condiție:

unde este lățimea spațiului de lucru al HS, este frecvența curentă de ștergere, este viteza benzii.

În plus, intensitatea câmpului magnetic în spațiul de lucru ar trebui să fie de cel puțin 3...4 ori mai mare decât forța coercitivă a benzii magnetice. Miezul magnetic al capului ar trebui să acopere pista de înregistrare cu o anumită marjă. HS-urile cu două goluri magnetice situate la o distanță de 1...3 mm unul de celălalt au o eficiență de ștergere crescută [6] .


De asemenea, la cele mai ieftine modele de casetofone (portabile, reportofone etc.), se folosește un HS sub forma unui magnet permanent de formă specială, care este adus mecanic pe bandă la ștergere. Acest lucru vă permite să utilizați un generator de putere mult mai mică pentru polarizare sau chiar să îl abandonați complet (folosind polarizarea DC). Nivelul de zgomot în timpul ștergerii cu un câmp magnetic constant este mai mare decât în ​​timpul ștergerii cu un câmp magnetic alternativ de înaltă frecvență, dar acest lucru nu este critic pentru înregistrările de calitate scăzută.

Capete reversibile

În cele mai scumpe casetofone, două capete GV / GU separate sunt folosite pentru aceasta. Capetele specializate pentru funcția „reverse” (pentru casetofone) pot fi de două tipuri:

Poate fi folosit și un GU/GV neobișnuit de înălțime redusă, iar magnetofonul are un mecanism special pentru deplasarea lui în înălțime.

Bloc de capete rotative

Pentru a implementa înregistrările încrucișate și oblice utilizate în aparatele video și dispozitivele digitale de înregistrare a datelor ( streamere , casete DAT etc.), unul sau mai multe capete sunt montate pe un tambur rotativ, care se numește unitate de cap rotativă ( RHU ). Frecvența și faza de rotație a BVG trebuie menținute constante prin intermediul unui sistem de control automat. Viteza liniară a capetelor față de bandă este de unități de m/s, ceea ce face posibilă înregistrarea semnalelor cu o frecvență de ordinul unităților de MHz. Această metodă de înregistrare vă permite să creșteți densitatea de înregistrare. Semnalul de la capete este preluat fără contact folosind un transformator rotativ , dintre care o înfășurare cu jumătate din circuitul magnetic este situată pe tambur, cealaltă pe baza fixă ​​a BVG.

În calculatoare și calculatoare

Capete de disc

Prin unități de disc, în acest caz, înțelegem unități utilizate ca dispozitive de stocare în principal în calculatoare și sisteme de calcul similare, cum ar fi un hard disk , dispozitive pentru citirea/scrierea datelor pe dischete magnetice .

Designul capetelor unității de disc depinde de metoda de înregistrare.

Capetele hard disk-urilor moderne funcționează fără contact cu suprafața discului și sunt ținute la o distanță scurtă din cauza forțelor aerodinamice. În timpul funcționării, axul hard diskului se rotește cu o viteză de câteva mii de rotații pe minut (de la 3600 la 15.000). La această viteză, se creează un flux de aer puternic lângă suprafața plăcii, care ridică capetele și le face să plutească deasupra suprafeței plăcii. Forma capetelor este calculată astfel încât să asigure distanța optimă față de insert în timpul funcționării. Până când discurile au accelerat la viteza necesară „decolării” capetelor, dispozitivul de parcare menține capetele în zona de parcare . Acest lucru previne deteriorarea capetelor și a suprafeței de lucru a inserțiilor.

Dispozitiv de poziționare a capului

Dispozitivul de poziționare a capului ( Jarg.  Actuator ) este un motor solenoid cu inerție scăzută [7] . Este alcătuit dintr-o pereche fixă ​​de magneți permanenți puternici din neodim , precum și o bobină (solenoid) pe un suport mobil al blocului de cap . Bloc de cap - un pachet de console (pârghii) realizate din aliaje pe bază de aluminiu, care combină greutatea redusă și rigiditatea ridicată (de obicei o pereche pentru fiecare disc). La un capăt sunt fixate pe axa de lângă marginea discului. Capetele sunt fixate la celelalte capete (deasupra discurilor).

Motorul, împreună cu sistemul de citire și procesare a informațiilor servo înregistrate pe disc și controlerul (controller VCM) formează un servomotor . [8] [9]

Sistemul de poziționare a capului poate fi, de asemenea, dual drive. În acest caz, acționarea electromagnetică principală mișcă blocul cu precizia obișnuită, iar un mecanism piezoelectric suplimentar combină capetele cu pista magnetică cu o precizie crescută [10] .

Capete de bandă

Vezi și

Note

  1. ↑ Din punct de vedere structural, GZ și GV diferă prin lățimea spațiului de lucru, inductanță, proprietăți magnetice (material) ale miezului.
  2. ↑ Se aplică atât înregistrării, cât și redării. Oferă parametri puțin mai răi decât o pereche de GV - GZ.
  3. ↑ Revista Radio, 1982, Nr. 3, p. 39 - 40.
  4. ↑ Revista Radio, 1982, Nr. 3, p. 39
  5. ↑ Calculat ca distanța pe care purtătorul are timp să se deplaseze într-un timp egal cu perioada semnalului înregistrat.
  6. ↑ Revista Radio, 1982, Nr. 5, p. 34
  7. ↑ Dezasamblarea cu un hard disk (aprofundăm în esența hard disk-urilor), părțile 1-3 / Publicații / hi-Tech . Preluat la 25 mai 2016. Arhivat din original la 8 iulie 2014.
  8. ↑ Hard Disk Drive: Mechatronics and Control - CRC Press, 2006, ISBN 9780849372537  - Capitolul 2 „Servomecanismul de poziționare a capului”
  9. ↑ Unitate de hard disk și sistem de poziționare (link inaccesibil) . Preluat la 25 mai 2016. Arhivat din original la 4 martie 2016. 
  10. ↑ Computex 2013: WD dezvăluie cel mai subțire HDD de 1 TB . Preluat la 25 mai 2016. Arhivat din original la 23 august 2016.

Link -uri

Literatură