Устройство для автоматического контроля параметров торцового биения магнитных дисков

.8)идетельство С1 В 7/14, 197др. Измеренров магнитьмы управлени е геометрих дисков, -,1979,%10 ЧЕСКОЦОВОГО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИ ГО,КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТОР БИЕНИЯ МАГНИТНЫХ ДИСКОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения путем повышения отношения сигнал/шум. С выхода схемы 5 измерения сигнал поступает через коммутатор 13 на первый вход сумматора 33, По сигналу с входных шин 50 управления разрешается прохождение сигнала датчика 40г оборотов через схему И 39 на счетные входы первого и второго счетчиков 38, 45, разрешается работа блока 32 каналов стирания и запрещается прохождение измеряемого сигнала с коммутатора 13 на сумматор ЗЗ. При переходе третьего триггера 43 в нулевое состояние начинается процесс накопления измеряемого сигнала, при котором второй счетчик 45 считает число оборотов, составляющих цикл накопления, а первый счетчик 38 поочередно принимает одно из трех своих состояний, по каждому из которых на выходах дешифратора 34 формируются сигналы, подключающие каналы блоков 24, 28, 32 каналов записи, считывания и стирания, По завершении первого оборота контролируемого 1 и информационного 2 дисков на выходе сумматора 33 присутствует сигнал, равный поступившему с выхода коммутатора 13, который и записывается нэ второй. информационной дорожке информационного диска 2 с помощью второй универсальной головки 17. По завершении второго оборота на третьей дорожке информационного диска 2 будет записаноудвоенное значение полезного сигнала (2 Оэф,вх.сигн.), а эффективное значение шумов равно Оэф.вых.шум, = /2 Озф.вх.шум По завершении (п+1)-го оборота с одной из информационных дорожек диска 2 считывает 1610242ся значение измеренного сигнала, равное сумме от п сложений сигнала схемы 5 измерения, а отношение сигнал/шум будет равно Овых. = йОвхт.е. точность измерения повышается в 1 П раз. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано длямежоперационного контроля торцового биения, скорости и ускорения торцового биения магнитных дисков внешнихзапоминающих устройств ЭВМ.Цель изобретения - увеличение точности измерения путем повышения отношения сигнал/шум,На чертеже представлена структурнаясхема устройства.Устройство содержит контролируемый1 и информационный 2 диски, жестко закрепленные на шпинделе 3 с приводом 4вращения, схему 5 измерения, включающуюпоследовательно соединенные бесконтактный емкостный датчик 6 измерения, расположенный над контролируемым магнитнымдиском 1. измерительный преобразователь, 7, дифференцирующие усилители 8 и 9 ифильтры 10-12, входы которых соединены свыходами соответственно измерительногопреобразователя 7 и дифференцирующихусилителей 8 и 9. Сигнал измерения с выходов фильтров 10-12 поступает на входыкоммутатора 13. Измерительный преобразователь 7 может быть выполнен на основебалансового детектора (выпрямителя). Коммутатор 13 служит для выбора параметра(торцовое биение, скорость и ускорениеторцового биения), накопление которого будет производиться. Фильтры 10 - 12 позволяют проводить измерения в выбранномдиапазоне частот.Блок 14 перемещения датчика, механически связанный с бесконтактным емкостным датчиком 6 измерения, предназначендля его прямолинейного перемещения порадиусу конгролируемого магнитного диска1 и представляет собой шаговый или линейный электродвигатель.Информационный магнитный диск 2 содержит три информационные дорожки,представляющие собой концентрическиеокружности. Над первой из информационных дорожек расположены первая универсальная головка 15 и первая стирающаяголовка 16, над второй дорожкой - втораяуниверсальная головка 17 и вторая стирающая головка 18 над третьей дорожкой -Первь 1 й выход дешифратора 34 подключен к разрешающим входам первого канала 25 блока 28 каналов считывания, второго 40 канала 22 блока 24 каналов записи и черезпервую схему ИЛИ 35 к входу третьего кана 45 50 55 15 20 25 3035 третья универсальная головка 19 и третья стирающая головка 20. Первая 15, вторая 17 и третья 19 универсальные головки подключены к выходам соответственно первого 21, второго 22 и третьего 23 каналов блока 24 каналов записи и к входам соответственно первого 25, второго 26 и третьего 27 каналов блока 28 каналов считывания, Первая 16, вторая 18 и третья 20 стирающие головки соединены с выходами соответственно первого 29, второго 30 и третьего 31 каналов блока 32 каналов стирания.Блок 24 каналов записи, блок 28 каналов считывания и блок 32 каналов стирания являются типовыми,Информационные входы каждого из трех независимых каналов 21 - 23 блока 24 каналов записи соединены с выходом сумматора 33, на первый вход которого подается сигнал с коммутатора 13. На второй вход сумматора 33 поступают сигналы с информационных выходов каждого из трех независимых каналов 25 - 27 блока 28 каналов считывания.Разрешающие входы каналов блоков 24, 28 и 32 соединены с выходами дешифра,тора 34 следующим образом ла 31 блока 32 каналов стирания, Второй выход дешифратора 34 подключен через вторую схему ИЛИ 36 к входу первого канала 29 блока 32 каналов стирания, к разрешающим входам второго канала 26 блока 28 каналов считывания и третьего канала 23 блока 24 каналов записи. Третий выход дешифратора 34 соединен с разрешающим входом первого канала 21 блока 24 каналов записи, через третью схему ИЛИ 37 с входом второго канала 30 блока 32 каналов стирания и с разрешающим входом третьего канала 27 блока 28 каналов считывания,На входы дешифратора 34 поступают импульсы с первого счетчика 38, Первый счетчик 38 - двухразрядный, на три состоя. ния, его счетный вход соединен с выходами схемы И 39, на первый вход которой посту5пает сигнал с выхода датчика 40 оборотов, ана второй - с прямого выхода первого триггера 41. Сдатчика 40 оборотов сигнал поступает также на счетные входы второго 42 итретьего 43 триггеров. На Р-вход второготриггера 42 постоянно поступает сигнал логического нуля. На установочные входытриггеров 41 - 43 сигнал поступает с выходаформирователя 44 импульсов. Прямой выход второго триггера 42 соединен с Р-входом третьего триггера 43, прямой выходкоторого подключен к вторым входам первой, второй и третьей схем ИЛИ 35-37, Инверсный выход третьего триггера 43соединен с управляющим входом сумматора ЗЗ,Для задания числа оборотов дисков 1 и2, составляющих цикл накопления, служатвторой счетчик 45 и задатчик 46 числа оборотов, выходы которых подсоединены к входам схемы 47 сравнения, выход которой соединен с обнуляющим входом с первоготриггера 41. Обнуляющий второй вход счетчика 45 соединен с прямым выходом триггера 43.Для индикации углового положенияшпинделя и угловых координат торцовогобиения магнитного диска 1 в устройствовведены датчик 48 угла поворота шпинделяи диск 49, жестко закрепленный на шпинделе 3,Кроме того, устройство содержит входные шины 50 управления и выходные шины51 сигнализации,Связь с внешним блоком управления,выполнение которого может быть любым,осуществляется через входные 50 и выходные 51 шины соответственно. управления исигнализации устройства,По входной шине 50 управления поступают следующие сигналы: сигнал управления приводом 4 вращения шпинделя 3;сигналы управления блоком 14 перемещения датчика; сигнал разрешения на накопление информации, поступающий наустановочные входы триггеров 41-43 черезформирователь 44 импульсов.По выходной шине 51 сигнализации по-,ступают следующие сигналы: числоимпульсный код угловых координат торцовогобиения магнитного диска 1 с датчика 48 углаповорота шпинделя; сигнал о положениидатчика 6 измерения; сигнал с датчика 40оборотов (по входному импульсу с каждогооборота дисков 1 и 2); сигнал с информационных выходов блока 28 каналов считывания (о значении измеренного сигнала на 1-ми и-м оборотах дисков); сигнал с коммутатора 13 о значении измеряемого параметра.6В работе устройства используется следующий принцип накопления сигнала во времени. При сложении и некоррелированных случайных сигналов с эффективным напряжением Оэф, суммарное напряжение2имеет величинУ Оэф.сум, = ф пэфПРи6 1610242 условии, что все Оэф, имеют одинаковуювеличину и равны Оэф.вх,Оэф.сум. = 1/й Оэф.вх, (1)При сложении и синхронных сигналов,совпадающих по фазе и одинаковых по величине Оэф.вх. суммарное напряжениеОэф.сум, = и Оэф.вх. (2)При этом, если начальное отношениесигнал/шумОэф.вх.сиги.20 Оэф.вх.шум. то после и-кратного сложения отношение сигнал/шум пО,х Оф(3)Таким образом., например, при 100- кратном синхронном сложении полезного сигнала со случайными во времени шумами, можно увеличить отношение сигнал/шум на выходе устройства в 10 раз.Устройство работает следующим образом.С внешнего блока управления черезвходные шины 50 на вход привода 4 враще ния шпинделя подается сигнал, по которому приводятся во вращение контролируемый 1 и информационный 2 диски.По прохождении контролируемым и информационным дисками 1 и 2 каждого пол ного оборота на выходе датчика 40 оборотов вырабатывается сигнал, поступающий на счетные входы второго и третьего триггеров 42 и 43 и на вход логической схемы И 39, При этом, поскольку на Р-вход второго триггера 45 42 постоянно поступает "0", на единичных выходах второго и третьего триггера 42 и 43 также присутствует "0",Затем с внешнего блока управления ииндикации через входную шину 50 управле ния на вход блока 14 перемещения датчика поступает сигнал, по которому бесконтактный емкостный датчик б выводится на радиус вращающегося контролируемого диска 1, где и находится до окончания цикла накопления (л+1) оборотов дисков 1 и 2,При выведении бесконтактного емкостного датчика б на выбранный радиус контролируемого магнитного диска 2 начинается процесс измерения, Вследствиеизменения расстояния от торца магнитного диска 1 до бесконтактного емкостного датчика 6 измерения (торцовое биение) происходит изменение электрической емкости торца магнитного диска 1 относительно бесконтактного емкостного датчика 6, которое преобразуется измерительным преобразователем 7 в пропорциональное изменение электрического напряжения. Дифференцирующие усилители 8 и 9 и фильтры 10 - 12 формируют на своих выходах электрические сигналы, пропорциональные соответственно биению, скорости и ускорению торцового биения в выбранном диапазоне частот,Через коммутатор 13 измеряемый сигнал, представляющий собой совокупность полезного сигнала (результат измерения торцового биения, скорости и ускорения торцового биения) и шумов(тепловые шумы, собственные шумы измерительного преобразователя 7 и дифференциальных усилителей 8 и 9), поступает на первый вход сумматора 33.Затем с внешнего блока управления через входные шины 50 управления и формирователь 44 импульсов на установочные входы триггеров 41 - 43 поступает сигнал, по которому триггеры 41 - 43 устанавливаются в единичное состояние. При этом разреша ется прохождение сигнала с датчика 40 оборотов через схему И 39 на счетные входы первого и второго счетчиков 38 и 45, осуществляется сброс первого счетчика 45, разрешается работа всех трех каналов блока 32 каналов стирания на стирание и запрещается прохождение измеряемого сигнала с коммутатора 13 на сумматор 33. Со всех трех дорожек информационного диска 2 одновременно стираемся информация, записанная в предыдущем цикле накопления,По очередному сигналу с датчика 40оборотов второй триггер 42 переходит в нулевое состояние, третий триггер 43 свое состояние не изменяет, а переходит в нулевое состояние по совершении дисками 1 и 2 еще одного оборота. Таким образом, гарантируется до начала цикла накопления информации очищение всех трех дорожек информационного диска 2 от предыдущей информации в течение не менее одного полного оборота дисков 1 и 2. При переходе третьего триггера 43 в нулевое состояние разрешается работа сумматора 33 и второго счетчика 45, Начинается процесс накопления измеряемого сигнала, При этом по сигналу, поступающему через схему И 39 с датчика 40 оборотов, второй счетчик 45 начинает считать число оборотов, составляющих цикл накопления, первый счетчик 38 начинает поочередно принимать одно изтрех своих состояний (01, 10, 11),По каждому состоянию первого счетчика 38 на одном из трех выходов дешифратора 34 формируется соответствующийсигнал, поочередно подключающий к работе каналы блоков 24, 28 и 32 каналов записи,считывания и стирания соответственно,Очередность включения каналов в каждом блоке каналов (подключения магнитныхголовок) подчиняется следующему правилу,В текущем обороте на одну из трех дорожек информационного диска 2 записывается сигнал измерения, просуммированныйс сигналом, записанным на другой дорожкеза предыдущий оборот, а сигнал, записанный за два оборота до текущего на третьейдорожке, стираемся. Начальное состояниепервого счетчика 38 не влияет на дальнейшую работу устройства, поскольку записьизмеряемого сигнала можно начинать налюбой из очищенных дорожек,Допустим, что с началом первого оборота дисков 1 и 2 из (и+1) оборотов, составляющих цикл накопления на данном радиуседиска 1, на первом выходе дешифратора 34появляется сигнал, по которому подключаются на запись второй канал 22 блока 24каналов записи, на считывание первый ка-.ЗО нал 25 блока 28 каналов считывания и настирание третий канал 31 блока 32 каналовстирания,Поскольку со всех трех дорожек информационного диска 2 информация стерта, на выходе сумматора ЗЗ получают сигнал, равный сигналу, поступившему на его первый вход с выхода коммутатора 13. Таким образом, на второй информационной дорожке информационного диска 2 с помощью второй универсальной головки 17 записывается сигнал, равный сигналу измерения.По завершении первого оборота дисков1 и 2 первый счетчик 38 меняет свое состояние. При этом на втором выходе дешифратора 34 формируется сигнал, по которому подключаются на запись третий канал 23 блока 24 каналов записи, на считывание второй канал 26 блока 28 каналов считывания и на стирание первый канал 29 блока 32 кана лов стирания. Таким образом, в течение второго из (и+1) оборотов информация, записанная во время первого оборота на второй информационной дорожке, считывается и поступает на второй вход сумматора 33, где суммируется с сигналом измерения, поступившим на его первый вход через коммутатор 13. Результат суммирования записывается с помощью третьей универсальной головки 19 на третьей ин 1610242 1050 55 формационной дорожке диска 2. Сложение шумов происходит согласно (1), а полезного сигнала - согласно (2).По завершении второго оборота дисков 1 и 2 на третьей дорожке информационного диска 2 записывается удвоенное значение полезного сигнала (20 эф.эх,пригн.), а эффективное значение ШумОв Оэф.вых.шум. = /2 О эф.вх.шум.С началом третьего оборота первый счетчик 38 переходит в третье состояние, и по сигналу с третьего выхода дешифратора 34 подключаются на стирание второй канал 30 блока 32 каналов стирания (вторая дорожка диска 2 подготавливается к записи в четвертом обороте), на считывание третий канал 27 блока 28 и на запись первый канал 21 блока 24. В результате на первой информационной дорожке записывается утроенный полезный сигнал, а эффективное значе- НИЕ ШУМОВ раВНО Л Оэф,вх.шум.По завершении (и+1)-го оборота дисков 1 и 2 схема 47 сравнения выдает сигнал на прекращение процесса накопления полезного сигнала, на выходе первого триггера 41 устанавливается "0". В результате с одной из информационных дорожек считывается значение измеренного сигнала, равное сумме от и сложений сигнала, поступающего на первый вход сумматора 33 через коммутатор 13 со схемы 5 измерения., Таким образом, на входе внешнего блока управления и индикации отношение сигнал/шум согласно (3) равно Кэых = Кэх уи, т.е. точность измерения можно повысить в уй раз,По завершении цикла измерения на данном радиусе контролируемого диска 1 по сигналу с внешнего блока управления через блок 14 перемещения датчика бесконтактный емкостный датчик 6 измерения выводится на следующий радиус. Цикл измерения и накопления повторяется.Использование предлагаемого устройства в технологическом процессе позволяет снизить погрешность измерения параметров торцового биения магнитных дисков с 3-10 до 0,5-1,0 О и, следовательно, повысить качество изготавливаемых магнитных дисков. Формула изобретения Устройство для автоматического контроля параметров торцового биения магнитных дисков, содержащее шпиндель, устанавливаемый на шпинделе контролируемый магнитный диск, привод вращения шпиНделя, схему измерения, включающую в себя последовательно соединенные бесконтактный емкостный датчик, измерительный преобразователь и первый фильтр, последо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 вательно соединенные первый и второй дифференцирующие усилители и второй фильтр, третий фильтр, подключенный к выходу первого дифференцирующего усилителя, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя, а также коммутатор, входы которого соответственно подключены к выходам фильтров схемы измерения, и блок перемещения бесконтактного емкостного датчика, механически связанный с последним, входы блока перемещения бесконтактного емкостного датчика и привода вращения шпинделя подключены к входным шинам управления, а выход блока перемещения бесконтактного емкостного датчика подключен к выходным шинам сигнализации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено закрепленным на шпинделе информационным магнитным диском, тремя универсальными и тремя стирающими магнитными головками, расположенными соответственно над тремя информационными дорожками информационного магнитного диска, блоком каналов записи, блоком каналов считывания, каждый из которых содержит три независимых канала, сумматором, тремя триггерами, тремя схемами ИЛИ, схемой И, двумя счетчиками, дешифратором, схемой сравнения, задатчиком числа оборотов, формирователем импульсов, датчиком угла поворота шпинделя, датчиком оборотов и диском, жестко закрепленным на валу шпинделя, выход коммутатора подключен к первому входу коммутатора и к выходным шинам сигнализации, к которым подключены выход датчика угла поворота шпинделя, инверсный выход первого триггера, выход датчикаоборотов и второй вход сумматора, стирающие магнитные головки подключены к соответствующим каналам блока каналов стирания, входы которых подключены к выходам схем ИЛИ, универсальные магнитные головки подключены соответственно к входам каналов блока считывания и выходам каналов блока записи, выход формирователя импульсов подключен к установочным входам первого, второго и третьего триггеров, обнуляющий вход первого триггера подключен к выходу схемы сравнения, прямой выход первого триггера подключен к первому входу схемы И, второй вход которой подключен к выходу датчика оборотов и к счетным входам второго и третьего триггеров, а выход - к счетным входам первого и второго счетчиков, выход первого счетчика подключен к входу дешифратора, первыйвыход которого подключен к разрешающему входу первого канала блока каналов счи1610242 Составитель К. ТавлиновТехред М.Моргентал Корректор И, Эрдейи Редактор А, Огар Заказ 3727 Тираж 502 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тывания, разрешающему входу. второго канала блока каналов записи и к первому входу первой схемы ИЛИ, второй выход дешифратора подключен к разрешающему входу второго канала блока каналов считывания, разрешающему входу третьего канала блока каналов записи и к первому входу второй схемы ИЛИ, третий выход дешифратора подключен к разрешающему входу третьего канала блока каналов считывания, к разрешающему входу первого канала блока каналов записи и к первому входу третьей схемы ИЛИ, вторые входы схем ИЛИ подключены к прямому выходу третьего тригге. ра и к обнуляющему входу второго счетчика,выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, к второму входу которой подключен задатчик числа оборотов, инверсный выход третьего триггера подключен к управляющему входу сумматора, О-вход третьего триггера подключен к прямому выходу второго триггера, О-вход которого подключен к шине логического нуля, входы 10каналов блока каналов записи подключены к выходу сумматора, второй вход которого подключен к выходам каналов блока каналов считывания,