лучшего «промагничивания» носителя (т. е. намагничивания на всю толщину магнитного слоя) зазор не должен быть меньше 4—5 мкм.
Чтобы рабочий зазор не засорялся частичками ферромагнитного носителя, в него закладывают фольгу из бериллиевой или фосфористой бронзы, коэффициент истирания которой приблизительно такой же, как у пермаллоя. Вихревые токи в фольге способствуют вытеснению потока из рабочего зазора и этим усиливают поле записи. Задний зазор
|
8} |
|
Р и с . 1 3 .1 1 . М а г н и т н ы е г о л о в к и : |
о — блок |
головок для магнитного барлбаііа; б — сердечник из сплава |
ЬОНХС с |
обмотками для универсальной головки; в — универсальная го |
ловка магнитного барабана машины «Урал-2» на две дорожки (толщи
на |
пластин |
80 мкм; толщина |
сердечника 1 мм; |
обмотки |
w=*4öQ витков |
из |
провода |
ПЭВ диаметром |
0,15 мм); г — блок |
из семи |
головок для |
|
|
многодорожечной записи на ленту |
|
в записывающих головках необходим для снижения в них остаточной индукции, которая может сохраняться после больших токов записи, несмотря па магнитную мягкость материала головки. Этот зазор должен иметь достаточно большое магнитное сопротивление, увеличивающее угол у (ср. рис. 1.8, й). В существующих магнитных головках рабочий зазор имеет порядок 5—20 мкм, а задний — достигает 0,4 мм.
Зазор бр считывающей головки определяется верхним пределом частоты (см.рис. 13.4) записанного сигнала.Однако при слишком узком зазоре ухудшается чувствительность головки на низких частотах. Поэтому величину рабочего зазо ра рекомендуется выполнять не менее 0,7 наименьшей длины волны. Задний за зор в считывающих головках не нужен, так как он только ослабляет и без того небольшое поле, создаваемое намагниченными участками носителя.
Несмотря на различные требования к записывающим и считывающим го ловкам часто эти головки выполняют универсальными, идя на компромиссное
р е ш е н и е , |
к о г д а д о с т и г а е т с я д о с т а т о ч н о х о р о ш а я з а п и с ь п р и у д о в л е т в о р и т е л ь |
н о й э . д . |
с . с ч и т ы в а н и я . |
Д л я о д н о в р е м е н н о й з а п и с и и н ф о р м а ц и и н а н е с к о л ь к и х д о р о ж к а х г о л о в к и о б ъ е д и н я ю т в б л о к и ( р и с . 1 3 . 1 1 , г). М е ж д у г о л о в к а м и в б л о к а х п о м е щ а ю т э к р а н ы и з п е р м а л л о я 0 , 2 — 0 , 5 мм. Г о л о в к и с т и р а н и я т а к ж е в ы п о л н я ю т и з д в у х п о л у к о л е ц ; з а д н и й з а з о р и х б л и з о к к н у л ю , а р а б о ч и й д о с т и г а е т 0 , 1 — 0 , 2 мм.
Р и с . 1 3 .1 2 . Р а с п р е д е л е н и е п о л я в р а б о ч е м з а з о р е з а п и с ы
ва ю щ е й г о л о в к и :
а— силовые линии магнитного поля; б, в, и г — относительная ве личина продольной напряженности поля перед щелью на различ
ных расстояниях h от поверхности головки ^
Д л я з а п и с и — с ч и т ы в а н и я в у с т р о й с т в а х с м а г н и т н о й п р о в о л о к о й с е р д е ч н и
к и г о л о в о к в ы п о л н я ю т в в и д е д в у х п л а с т и н - п о л у к о л е ц и з п е р м а л л о я т о л щ и н о й д о 0 , 5 мм, в т о р ц а х к о т о р ы х о к о л о р а б о ч е г о з а з о р а и м е е т с я ж е л о б о к , п о к о т о р о м у
п е р е м е щ а е т с я п р о в о л о к а .
Д л я з а щ и т ы г о л о в о к о т в н е ш н и х м а г н и т н ы х п о л е й и х п о м е щ а ю т в э к р а н ы и з п е р м а л л о я , а д л я з а щ и т ы о т п е р е м е н н ы х э л е к т р о м а г н и т н ы х п о л е й — в м е д н ы е
и л и л а т у н н ы е э к р а н ы , в ы п о л н я ю щ и е о д н о в р е м е н н о р о л ь к о р п у с а .
§ 13.4. ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА НА МАГНИТНОЙ ЛЕНТЕ
Запоминающие устройства на магнитной ленте широко применяют и в аналоговой, и в цифровой технике, потому что благодаря возмож ности смены бобин с лентой они имеют практически неограниченную емкость; из всех ЗУ они являются самыми экономичными по стоимости хранения единицы информации.
Емкость цифровых ЗУ на магнитной ленте определяется плотностью записи, состоящей из продольной и поперечной плотности.
П р о д о л ь н о й п л о т н о с т ь ю |
называют число импульсов |
двоичного кода (бит), размещающихся на 1 |
мм длины ленты. Продоль |
ная плотность ограничивается взаимным влиянием полей, создаваемых смежными намагниченными участками носителя. Это влияние особенно заметно в случае так называемой записи с перекрытием, когда шаг записи оказывается меньше длины намагниченных участков. Если воз никающие при этом искажения амплитуды и формы сигналов допусти-
мы, то запись с перекрытием используют для повышения плотности записи. Однако основным путем повышения продольной плотности яв ляется уменьшение длины магнитных участков, что достигается мак симальным приближением головок к носителю и уменьшением рабочего зазора бр. При записи на ленту удается довести длину намагниченных участков до 0,04 мм, что обеспечивает продольную плотность записи порядка 20—30 имп/мм. При записи на проволоку диаметром 0,15 мм удается по лучить плотность записи до 15 имп/мм.
П о п е р е ч н о й п л о т н о с т ь ю называют число дорожек, записанных поперек ленты. Величина шага между дорожками зависит от толщины сердеч ников головок и расстояния между ни ми. Толщина сердечников головок коле блется от 1 до 2,5 мм, а расстояние между головками в блоках (рис. 13.11, г) примерно в 1,5 раза больше толщины головок. Чтобы увеличить поперечную плотность, применяют шахматное рас положение головок. Для этого располо женные вдоль ленты два блока головок смещают в поперечном направлении один относительно другого на полшага.
В аналоговых устройствах номиналь ной принято считать скорость переме щения ленты 0,381 м/сек и устанавливать другие скорости в целое число раз мень ше или больше номинальной. В цифро вых вычислительных машинах скорость достигает 2 — 4 м/сек. Продольная плот ность, умноженная на скорость переме щения ленты, определяет скорость запи си и считывания информации цифро вых ЗУ.
Механизм перемещения ленты в цифровых ЗУ представляет собой довольно сложную электромеханическую систему, которая при большой скорости равномерного перемещения ленты должна обеспечить ее бы стрый разгон и полную остановку (за 5—10 мсек). Если время разгона и торможения будет больше, то это приведет к необходимости делать большие промежутки между участками записи информации на ленте и, следовательно, снизит емкость ЗУ.
Ш и р о к о е р а с п р о с т р а н е н и е п о л у ч и л и л е н т о п р о т я ж н ы е м е х а н и з м ы с б о б и
н а м и ( р и с . 1 3 . 1 3 ) . н а к о т о р ы е н а м а т ы в а е т с я и л и с к о т о р ы х с м а т ы в а е т с я л е н т а .
Д л я б ы с т р о й о с т а н о в к и и р е в е р с а б о б и н с л у ж а т п о р о ш к о в ы е э л е к т р о м а г н и т н ы е м у ф т ы ( с м . § 1 5 . 4 ) . П о д г о л о в к а м и л е н т а д в и ж е т с я р а в н о м е р н о е п о м о щ ь ю в е д у
щ и х р о л и к о в , |
к о т о р ы е н е п р е р ы в н о в р а щ а ю т с я с |
р а в н о м е р н о й с к о р о с т ь ю в р а з |
н ы е с т о р о н ы . |
Д в и ж е н и е , р е в е р с и о с т а н о в к а л е н т ы о с у щ е с т в л я ю т с я п у т е м п р и |
ж а т и я е е о д н и м и з п р и ж и м н ы х |
р о л и к о в к с о о т в е т с т в у ю щ е м у в е д у щ е м у и л и с т о |
п о в о м у р о л и к у , ч т о п р о и з в о д и т с я э л е к т р о м а г н и т а м и (ем. § 1 5 . 1 ) . |
§ 13.5. ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА НА МАГНИТНЫХ БАРАБАНАХ И ДИСКАХ
В качестве промежуточных, а иногда и оперативных ЗУ в цифровых машинах применяют м а г н и т н ы е б а р а б а н ы (рис. 13.14). Ба рабан представляет собой непрерывно вращаемый электродвигателем цилиндр из латуни или алюминия с ферромагнитным покрытием. В ка честве магнитного покрытия, как отмечалось, используют ферролак или никель-кобальтовый слой. Обычно для барабанов применяют уни версальные магнитные головки, которые располагают в так называе-
Р и с . 1 3 .14 . В н е ш н и й в и д м а г н и т н о г о б а р а б а н а
мых скалках в два ряда вдоль образующей барабана. Головки в скалках сдвинуты на полшага вдоль оси барабана, что обеспечивает шахмат ный порядок расположения головок, повышающий поперечную плот ность записи. Дорожки на барабане представляют собой замкнутые параллельные окружности. Так как запись или считывание информа ции с какого-то участка поверхности барабана производится в момент прохождения этого участка под головкой, максимальное время обра щения ЗУ этого типа равно времени, за которое барабан делает один оборот. При скорости вращения, например, 6000 об/мин максимальное время обращения равно 10 мсек. Уменьшить время обращения можно, либо повысив скорость вращения барабана, либо сделав по окружности не одну, а несколько пар скалок с головками. Однако последнее свя зано с усложнением схемы записи —считывания.
Емкость ЗУ с магнитным барабаном определяется поверхностью барабана и может быть оценена по выражению
К |
( 0 , 9 0 - г 0 , 9 7 ) пРІ |
а бит, |
|
b + ( 0 , 5 ~ 1) |
|
где D — диаметр барабана, мм; I — длина барабана, мм; Ь — толщина |
сердечника головки, мм; |
о — продольная |
плотность записи, имп/мм; |
0,90 ч- 0,97—коэффициент, учитывающий интервалы между группами чисел; 0,5 -ь 1 мм — расстояние между дорожками, необходимое для уменьшения влияния одной дорож
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ки на |
соседние. |
|
|
|
|
|
Увеличить |
емкость ЗУ можно |
|
|
|
|
за счет увеличения длины бараба |
|
|
|
|
на или его диаметра. |
|
|
|
|
|
При |
увеличении длины бараба |
|
|
|
|
на зозрастает количество элемен |
|
|
|
|
тов аппаратуры, так как растет |
|
|
|
|
число |
головок. |
Можно |
снизить |
|
|
|
|
необходимое число головок, если |
|
|
|
|
сделать блоки головок переме |
|
|
|
|
щающимися вдоль оси барабана. |
|
|
|
|
Но это связано с усложнением кон |
|
|
|
|
струкции |
блока |
головок. |
барабана |
|
|
|
|
Увеличение |
диаметра |
|
З а в и с и м о с т ь э . д. с . |
|
приводит |
к |
значительному росту |
Р и с . 13 .1 5 . |
п р и |
момента |
инерции, что требует тща |
с ч и т ы в а н и и о т з а з о р а м е ж д у г о |
л о в к о й и |
н о с и т е л е м |
д л я |
д в у х |
тельной балансировки барабана во |
з н а ч е н и й |
о к р у ж н о й |
с к о р о с т и |
м а г |
избежание биений его поверхности. |
н и т н о г о б а р а б а н а |
|
Тепловое |
расширение |
барабана |
|
|
|
|
при больших диаметрах затрудняет сохранение расстояния между головками и поверхностью барабана. Кроме того, возросшая окружная скорость (при неизменной скорости вращения) «растягивает» магнит ные отпечатки и может привести к снижению продольной плотности записи.
Обычно диаметр барабана равен 10—30 см. Длина барабана по об разующей колеблется от 5 до 27 см. Скорость вращения барабана имеет порядок от нескольких сотен до нескольких тысяч оборотов, в минуту. При указанных габаритах емкость ЗУ колеблется от 5 до 400 тыс. бит, а частота записи двоичных цифр может быть доведена до 400—500 кгц.
Высокие окружные скорости барабанов, достигающие нескольких десятков м/сек, не позволяют использовать контактную запись во из бежание порчи магнитного носителя. Поэтому магнитные головки располагают обычно на расстоянии 10—50 мкм от поверхности бара
бана.
Из кривых рис. 13.15 видно, что для стабильности э. д. с. в обмотках считывания зазор h между головкой и барабаном должен сохраняться с большой точностью; причем с точки зрения абсолютной величины э. д. с. этот зазор должен быть возможно меньшим. На величину зазора
