DE2039283C3 - Schaltungsanordnung zur Steuerung eines mittels eines Gleichstrommotors angetriebenen Zugriffsmechanismus für einen Plattenspeicherantrieb - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines mittels eines Gleichstrommotors angetriebenen Zugriffsmechanismus für einen Plattenspeicherantrieb, bei der der Gleichstrommotor bei Ausfall seiner Antriebs- oder Steuerstromkreise derart gespeist wird, daß der Zugriffsmechanismus aus seiner Arbeitsstellung in eine Ruhestellung zurückbewegt wird.

Eine bekannte Plattenspeicheranlage weist eine Anordnung von Lese- und Schreibköpfen auf, die auf einem Zugriffsmechanismus zur radialen Elewegung relativ zu einem Stapel von rotierenden Speicherplatten angebracht sind. Bei dieser Anlage sind die Lese- und Schreibköpfe auf Reitern montiert, welche einzeln von einer durch die rotierenden Scheiben erzeugten Grenzluftschicht abgestützt werden. Jede Verringerung der Drehzahl der Scheiben verringert entsprechend das Tiagvermögen des Luftfilmes, durci welchen ein Reiter in geringem Abstand nahe der Plattenfläche gehalten wird, bis der Reiter schließlich mit der Platte in Kontakt kommt. Es muß also dafür Sorge getragen werden, daß die Lese- und Schreibköpfe aus der Aufzeichnungsstellung an den Platten heraus bewegt werden, wenn ein Notfall, v/ie beispielsweise ein Ausfall der Energieversorgung, auftritt, um Beschädigungen der Köpfe und/oder Plattenflächen zu vermeiden.

Bei einer marktgängigen Anlage wird mittels mechanischer und elektrischer Vorrichtungen der Zugriffsmechanismus in Notsituationen zurückgezogen. Dabei wird jedoch so vorgegangen, daß der Zugriffsmechanismus bei einer Undefinierten, aber gewöhnlich der höchsten Geschwindigkeit bewegt wird. Da der Ziiffriffsmcchanismus in eine Ruhestellung zurückgezogen wird, in welcher er an einen mechanischen Anschlag anstößt, besteht bei den bekannten Vorrichtungen, welche bei einer unkontrolliert hohen Geschwindigkeit arbeiten, das Risiko einer Beschädigung oder einer Fehljustierung der mechanischen Teile des Zugriffsmechanismus. Wenn der Zugriffsmechanismus sich mit einer unkontrollierten Geschwindigkeit bewegt, ist auch die Wartung der Anlage durch Bedienungspersonen mit einem Sicherheitsrisiko behaftet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine preisgünstige und zuverlässige Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, bei der ein solches Risiko nicht besteht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Mittel gelöst. Es sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß man bei der Ableitung der Gegen-EMK Sorge tragen wird, eine »reine« Gegen-EMK abzuleiten, die also bezüglich Spannungsabfall über dem Ohmschen Widerstand im Motorkreis kompensiert ist; die hierfür im Ausführungsbeispiel vorgesehenen Schaltungsmaßnahmen sind an sich aus der DT- AS 12 15 249 bekannt.

In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung im einzelnen beschrieben, die ein Blockschaltbild der Anordnung nach der Erfindung zeigt.

Das Prinzip besteht darin, daß ein Summierverstarker zum Aufgeben eines Motorantriebssignals auf einen Motor vorgesehen ist. Eine Signal-Modifikationsvorrichtung ist der Rotorspule des Motors parallel geschaltet, um die gegenelektromotorische Kraft des Motors zu erfassen. Die Vorrichtung erzeugt ein Geschwindigkeits-Rückkopplungssignal auf Grund der gegenelektromotorischen Kraft des Motors und gibt dieses Signal als Eingangssignal auf den Summierverstarker. Das andere Eingangssignal des Summierverstärkers bildet ein Geschwindigkeits-Steuersignal, welches von einer entsprechenden Quelle abgeleitet ist. In dieser Anordnung liefert der Summierverstarker ein Motornntriebssignal, welches der Differenz zwischen dem Geschwindigkeits-Steuersignal-Eingang und der Geschwindigkeits-Rückkopplung proportional ist und in seiner Richtung vom Vorzeichc der Differenz abhängt. Das Motorantriebssignal treibt den Motor so lange an, bis das Geschwindigkeits-Rückkopplungssignal ebenso hoch wird wie das Geschwindigkeits-Steuersignal.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Zurückziehen des Zugriffsmechanismus eines Plattenspeicherantriebes in Notsituationen dargestellt. Dieses System ist von dem Stellglied des Stellungs- Regelkreises getrennt, welcher dazu verwendet wird, die Stellung des Zugriffsmechanismus während der normalen Betriebsweise des Plattenantriebs zu bewirken, und arbeitet nur in Notfällen, wenn der Stellungs-Regelkreis nicht arbeiten kann. Ein derartiger Notfall kann eintreten, wenn eine oder mehrere der Stromversorgungsquellen für das Stellglied des Stellungs-Regelkreises ausfallen oder wenn elektrische Komponenten in dem Stellungs-Regelkreis während der Wartung des Plattenantriebs nicht funktionieren.

Die dargestellte Schaltungsanordnung weist einen Summierverstarker 15 (z. B. Rechenverstärker Typ Fairchild 709) mit zugeordneten Rückkopplungs- und Summierwiderständen auf. Die bewegliche Spule eines Linearmotors ist bei 16 gezeigt und ist durch Leitungen 17, 18 über ein aus Widerstünden 19, 21 und einem

Kondensator 22 bestehendes Schaltspitzenfilter mit dem Eingang des Summierverstärkers verbunden. Ein Widerstand 23 ist mit der Spuie 16 in Serie geschaltet und über ein aus einem Widerstand .14 und einem Kondensator 25 bestehendes Filter mit der Leitung 18 und mit einer Verstärker-Spannun^quelle verbunden, welche aus einem Paar von 620-Ohm-Widerständen und einer 48-Volt-Spannungsquelle, wie dargestellt, besteht.

Eine Überwachungsvorrichtung zum Entdecker, einer Not-Betriebssituation im Plattenspeicherantrieb und zur Erzeugung eines Notsignals bei Auftreten einer solchen Beiriebsbedingung ist durch den Block 26 dargestellt; da die Einzelheiten der Überwachungsvorrichtung nicht erfindungswesentlich sind, wird auf ihre Beschreibung im einzelnen verzichtet. Die Vorrichtung 26 ist über einen Transistor 27 mit der 48-Volt-Spannimgsquelle und über eine 6-Volt-Zenerdiode 28, einen 15-kQ-Widerstand 29 und einen Transistor 3t mit der Leitung 18 verbunden. Ein Transistor 32 ist als Emitterverstärker geschaltet und erhält seine Eingangsspannung über ein Paar von 9-kQ-Widerständen 33 und 34 parallel zu den Leitungen 17 und 18. Ein Paar von Transistoren 35 und 36 ist zur Bildung eines Differentialverstärkers zusammengekoppelt; die Transistoren sind einzeln mit dem Emitterverstärker 32 bzw. dem Ausgang des Summierverstärkers verbunden. Der Ausgang des Transistors 35 liefert ein Vorwärtssignal »F« auf eine Leitung 37 und isi weiterhin mit einem Transistor 38 verbunden. Der Ausgang des Transistors 36 liefert ein Rückwärtssignal »/?« auf eine Leitung 39 und ist weiterhin mit einem Transistor 41 verbunden. Die Leitungen 37 und 39 sowie 42 und 43 von den Ausgängen der Transistoren 38 und 41 sind mit einer Brückenschaltung (nicht dargestellt) zur Regelung der Geschwindigkeit und der Antriebsrichtung des Linearmotors verbunden.

Eine Beweg'ing der Spule erzeugt eine elektromotorische Kraft, welche der Geschwindigkeit der Spulenbewegung direkt proportional ist; eine parallel zur Spule vorgenommene Messung der elektromotorischen Kraft umfaßt jedoch auch den ohmschen Spannungsabfall über dem Motorkreis, sowie eine induktive Spannungsspitze, welche stets erzeugt wird, wenn der Motorstrom abgeschaltet wird. Das an den Leitungen 17 und 18 abgenommene Signal umfaßt die elektromotorische Kraft, den Spannungsabfall und die induzierte Spannungsspitze. Die induzierte Spannungsspitze, welche auf den Schaltvorgang am Motor zurückzuführen ist, wird durch den aus den Kondensatoren 22 und 25 sowie den Widerständen 19, 21 und 24 bestehenden Tiefpaßfilter ausgefiltert. Der Spannungsabfall wird dadurch eliminiert, daß der Spannungsabfall über dem Widerstand 23 erfaßt und dann algebraisch zu dem Gesamtsignal auf den Leitungen 17 und 18 hinzu addiert wird. Unter Berücksichtigung dieses Umstandes sollten die Stromkreisverbindungen so sein, daß der Spannungsabfall über Widerstand 23 das entgegengesetzte Vorzeichen zu der IR-Komponente des Gesamtsignals parallel zur Spule hat, so daß die beiden Komponenten einander aufheben. Das resultierende Signal auf den Leitungen 17 und 18 ist die durch die Spule 16 erzeugte elektromotorische Kraft, welche der Bewegungsgeschwindigkeit der Spule direkt proportional isl. Der Wert des Widerstandes 23 wird so gewählt, daß er dem Widerstand der Spule entspricht.

Beim Vorliegen eines Notfalles erzeugt die Überwachungsvorrichtung 26 ein Notsignal, welches den Transistor 27 durchschaltet und die 48-Volt-Spannungsquelle mit der Zenerdiode 28 verbindet. Die Zenerdiode erregt den Transistor 31 und erzeugt eine Spannung von 6 Volt am Widerstand 29, welche, unter Berücksichtigung von Stromkreisverlusten, einen Strom von annähernd 300 Mikroampere erzeugt, der über den Transistor 31 auf eine Leitung 18 gegeben wird. Gleichzeitig erzeugt die auf die Zenerdiode 28 gegebene Spannung eine Emittervorspannung für die Transistoren 35 und 36. Der Ausgang des Summierverstärkers erregt den Transistor 36, welcher ein Rücksignal auf der Leitung 39 erzeugt. Das Signal auf der Leitung 39 läßt den Transistor 41 ein Rückwärts-Antriebssignal »/?£*< auf der Leitung 42 erzeugen, wobei die Leitung 37 auf Masse geklemmt wird. Auf diese Weise kann kein Vorwärtssignal mehr über die Leitung 37 auf die Brückenschaltung gelangen. Hierdurch treibt der Motor den Zugriffsmecruinismus rückwärts mit geregelter Geschwindigkeit.

Der Emitterverstärker 32 wird vom algebraischen Mittelwert der Eingänge des Summierverstärkers 15 angesteuert. Der Ausgang des Emittei'verstärkers öffnei den Transistor 35, der ein Vorwärtssignal auf der Leitung 37 erzeugt, die Transistoren 36 und 41 sperrt und den Transistor 38 durchschaltet. Der Transistor 38 erzeugt ein Vorwärts-Antriebssignal »FD« auf der Leitung 43 und verbindet Leitung 39 mit Masse, so daß kein Rückwärtssignal mehr auf die Brückenschaltung gelangen kann. Unter diesen Betriebsbedingungen bewegt der Motor den Zugriffsmechanismus in Vorwärtsrichlung, bis Gleichgewicht zwischen dem Geschwindigkeits-Steuersignal und dem Geschwindigkeits-Rückkopplungssignal am Eingang des Summierverstärkers erreicht ist. Wenn das Differenzsignal der Eingänge am Summierverstärker soweit abfällt, daß es dem 300-Mikroampere-Geschwindigkeits-Steuersignal entspricht, wird der Transistor 35 abgeschaltet, wodurch die Vorwärts-Steuersignale von den Transistoren 35 und 38 abgeschaltet werden.

Bei der dargestellten Schaltung kann die Geschwindigkeit des Motors auf den gewünschten Pegel eingestellt werden, indem für die Zenerdiode und den Widerstand 29 geeignete Werte gewählt werden.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung arbeitet bei einem Plattenantrieb in Notfällen, sie hängt dabei nur von der 48-Volt-Spannungsquelle ab. Wenn die 48-Volt-Spannungsquelle ausfällt, funktioniert das System so lange noch, bis der Zugriffsmechanismus zurückgezogen ist, da in den Kondensatoren der Filter genügend elektrische Energie s gespeichert ist.

Die wiedergegebene Schaltungsanordnung ist für den Betrieb bei einer vorgesehenen Geschwindigkeit ausgebildet. Die Schaltungsanordnung kann jedoch auch so ausgelegt werden, daß eine veränderliche Spannungsquelle an Stelle der festen Zenerspannung verwendet wird. In diesem Fall kann das Niveau des von dem Summierverstärker erzeugten Motorantriebssignals in gewünschter Weise variiert werden, um den Motor bei entsprechend unterschiedlichen Geschwindigkeiten anzutreiben. Infolge des Geschwindigkeits-Rückkopplungssignals stabilisiert der Schaltkreis sich bei der Geschwindigkeit, die der an der variablen Spannungsquelle eingestellten Spannung entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines mittels eines Gleichstrommotors angetriebenen Zugriffsmechanismus für einen Plattenspeicherantrieb, bei der der Gleichstrommotor bei Ausfall seiner Antriebs- oder Steuerstromkreise derart gespeist wird, daß der Zugriffsmechanismus aus seiner Arbeitsstellung in eine Ruhestellung zurückbewegt wird, dadurch gekennzeiichnet, daß eine bei.Ausfall der Antriebs- oder Steuerstromkreise djis ^Kiotprs'^lG) ansprechende Einrichtung (26) eineT-filfsstromqueile mit dem einen Eingang eines Summierverstärkers (15) verbinden, dessen anderem Eingang die Gegen-EMK des Motors zugeführt ist, und daß dem Summierverstarker ein Schalternetzwerk nachgeschalteii ist, das den Motorantriebsstromkreis abwechselnd mit dem Ausgangssignal des Summierverstärkers und mit einem von der Gegen-EMK des Motors abhängigen Signal umgekehrten Vorzeichens derart beaufschlagt, daß bei Zurückbewegen des Zugriffsmechanismus eine konstante Geschwindigkeit eingehalten wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch einen mit der algebraischen Summe der Signale an den Summierverstärker-Eingängen (11) beaufschlagten Emitterfolgerverstärker (32) und einen mit dem Ausgang des Summierverstärkers (15) und dem Ausgang des Emitterfolgerverstärkers (32) verbundenen Differentialverstärker (35,36).