Файл: Миловзоров, В. П. Электромагнитные устройства автоматики учебник.pdf

поверхности пластинки, не изменяет состояния или размера доменов. Такое устройство изображено на рис. 12.25, где для пяти последова­ тельных положений (а, б, в, г, д) вектора вращающегося поля обозна-

Рис. 12.24, Последовательные положения домена при пуль­ сации поля смещения под клиновидными пермаллоевыми ап­ пликациями

йены положительные и отрицательные полюсы, которые наводятся в аппликациях, имеющих форму чередующихся Т-образных и прямых полосок пермаллоя. Цилиндрический домен скачкообразно перемещает-

Рис. 12.25. Перемещение доменов с помощью пермаллоевых аппликаций и вращающегося внешнего поля

ся под аппликациями, втягиваясь каждые четверть оборота внешнего поля под ближайший положительный полюс, наведенный в этот момент в аппликациях, где его магнитостатическая энергия оказывается ми­ нимальной.

§ 12.10. СПОСОБЫ ЗАПИСИ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ В МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ДОМЕННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

Успешное использование ортоферритов зависит от способов не толь­ ко управления цилиндрическими доменами в логических элементах

и элементах памяти, но и от способов записи и считывания информа­ ции.

304

Рассмотренный на рис. 12.23 способ деления по существу является одним из способов ввода информации, а полученный новый домен — записанной единицей. Амплитуда минимального импульса управления, необходимая для образования новых доменов, составляла в экспери­ ментальном устройстве 750 ма при длительности 1 мксек.

Таким образом, для ввода информации можно применять те же проводящие контуры с токами возбуждения, что и для управления цилиндрическими доменами.

Гораздо сложнее осуществить считывание и вывод информации. Крайне малые размеры доменов и их магнитных потоков затрудняют применение способа считывания информации за счет наведенной

э. д. с., хотя принципиально этот способ возможен. Он заключается в том, что цилиндрический домен, введенный в схему считывания с по­ мощью токопроводящего контура, предварительно растягивается по площади, а затем с помощью обратного тока сжимается до исчезнове­ ния. Если этот растянутый домен охвачен другим контуром, то в по­ следнем при исчезновении домена наведется импульс э. д. с., который может быть зафиксирован. В экспериментальном устройстве, позво­ лявшем растягивать домен до площади, в сорок раз превышавшей площадь цилиндрического домена в обычном состоянии, были полу­ чены выходные сигналы до 2 мв - мксек. При токе в контуре управле­ ния 530 ма для расширения и 700 ма для сжатия доменов устройство работало со скоростью свыше ІО5 бит!сек.

Другой способ считывания информации основан на том, что пла­ стинка ортоферрита достаточно прозрачна для красного света, и заклю­ чается в использовании эффекта Фарадея.

305

Явлением Фарадея называют вращение плоскости поляризации све­ та при его прохождении через намагниченный образец. Величина угла вращения зависит от значения составляющей намагниченности, направ­ ленной вдоль луча, а направление вращения —от того, положитель­ на эта составляющая или отрицательна. Схема метода изображена на рис. 12.26. Так как вектор намагниченности цилиндрических доменов направлен противоположно вектору намагниченности остального поля пластинки, вращение плоскостей поляризации у домена и пластинки противоположны. Повернув анализатор так, чтобы гасить свет, про­ ходящий через домен, получают на экране микроскопа изображение доменов в виде темных кружков на светлом фоне остальной пластинки.

Расчеты показывают [2.13], что диаметр сфокусированного луча лазера может быть доведен до 1—2 мкм. Такой луч можно применять как для считывания информации магнитооптическим методом с ортоферритов, имеющих диаметр цилиндрических доменов порядка 50 мкм, так и с ферритов-гранатов, минимальный диаметр доменов которых доходит до 8 мкм, что соответствует возможной плотности размещения информации около ІО5 битІсмг.

Считывание информации в монокристаллических доменных эле­ ментах возможно также с помощью гальваномагнитного и магниторезпстивного методов, но их возможности пока уступают магнитооп­ тическому методу.

Г ла в а XIII

ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С МАГНИТНОЙ ЗАПИСЬЮ

§13:1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ

ИВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

М а г н и т н у ю з а п и с ь , появившуюся вначале для записи звука, теперь используют во многих областях науки и техники: для ав­ томатической регистрации измерений тех или иных быстропротекающих процессов с последующей их расшифровкой, в цифровых вычис­ лительных и измерительных устройствах для практически неограни­ ченного накопления выходных данных с очень малым временем записи и считывания, а также для ускорения и упрощения ввода данных в управляющие и вычислительные машины. Особенно широко магнит­ ную запись применяют в долговременных запоминающих устройствах для записи на магнитные ленту, проволоку и диски и в промежуточных устройствах для записи на магнитные барабаны. Таким образом, маг­

нитную запись применяют как в аналоговых, так и в цифровых авто­ матических устройствах.

Многообразное использование магнитной записи объясняется ее преимуществами по сравнению с другими видами памяти: компакт­ ность и надежность записи, малое потребление энергии в процессе за-

306

писи — считывания и неограниченное время храпения информации без потребления энергии, возможность неоднократного использования магнитного носителя и отсутствие промежуточных процессов между записью и считыванием.

Физической основой магнитной записи является свойство ферромаг­ нитных материалов сохранять состояние остаточной намагниченности после воздействия напряженности внешнего магнитного поля. Магнит­ ный носитель, нанесенный тонким слоем на поверхность пластмас­ совой ленты, барабана или диска представляет собой магнитнотвер­

дый материал, петля гистерезиса которого имеет вид, показанный на рис. 13.1, а.

в колебания электрического тока. Ток, проходя по обмотке записы­ вающей головки, создает напряженность магнитного поля, амплитуда которого пропорциональна записываемой величине. При записи маг­ нитный носитель равномерно движется в поле записывающей головки. Поэтому отдельные участки носителя намагничиваются различно в за­ висимости от мгновенного значения напряженности поля, которую создавала головка в момент прохождения носителя. Поведение участка магнитного носителя при записи информации можно представить сле­ дующим образом. Предположим, что носитель перед записью размаг­ ничен, а головка создает напряженность Нт (рис. 13.1, а). При входе участка носителя в зону действия поля он намагничивается по началь­ ной кривой намагничивания 0-1, а при выходе— индукция снижается сначала до значения В г, а затем до значения 2. Так как участок носи­ теля представляет собой элементарный «магнитик» с замыкающимся по воздуху магнитопроводом, точка 2 определяется магнитной прово­ димостью воздушной части магнитной цепи между полюсами этого маг­ нитика (ср. рис. 1.8, а).

Если мгновенное значение напряженности поля записывающей головки в момент прохождения участка носителя равно Н' < Н т, то в процессе записи рабочая точка этого участка обегает по частному

307

циклу путь 0'-V-2' и остаточная индукция его меньше, чем индукция предыдущего участка носителя.

В случае записи на ленту магнитное поле записывающей головки может быть ориентировано относительно вектора скорости перемеще­ ния ленты V в трех различных направлениях: продольном, поперечном

и перпендикулярном (рис. 13.1, б).

Для поперечного и перпендикулярного намагничивания лента долж­ на проходить непосредственно через зазор записывающей головки. Такое размещение ленты нецелесообразно, потому что при изменении сечения ленты будет изменяться воздушный зазор и как следствие это­ го — искажаться записываемый сигнал. Кроме того, в зазоре будут скапливаться пыль и частички магнитного слоя, отделяющиеся от

Р и с . 13.2. З а п о м и н а ю щ е е у с т р о й с т в о с п р о д о л ь н о й м а г н и т н о й з а -

п и с ь ю :

Q стирающая; б — записывающая; в — считывающая голонки

ленты в результате ее износа. Поэтому общепринято продольное намагничивание носителя, когда лента только соприкасается с запи­ сывающей головкой, не заходя внутрь зазора (рис. 13.2).

Так как магнитная запись является таким видом памяти, у которой информация не стирается при считывании, перед записью новой ин­

формации магнитный носитель должен быть соответственно подго­ товлен.

Пѳдготовку к записи, или стирание предыдущей информации, можно производить и постоянным, и переменным магнитным полем. При стирании постоянным полем отдельные участки магнитного носи­ теля, пройдя через сильное постоянное поле стирающей головки, приобретают остаточную индукцию, одинаковую по всей длине носи­ теля независимо от предыдущего состояния участков. При стирании переменным полем каждый участок носителя перемагничивается (по мере продвижения перед зазором стирающей головки) полем, сначала постепенно возрастающим по амплитуде, а затем также постепенно убывающим до нуля. Перемагничивание по симметричным циклам с до­ статочно медленным затуханием поля приводит к практически полно­

му размагничиванию носителя, и при выходе из стирающей головки индукция носителя близка к нулю.

308