DE3507621C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Diskettenlaufwerks mit einem Motor zum Antrieb einer Auf­ zeichnungsplatte. Die Erfindung betrifft auch eine Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Im allgemeinen wird die Mittenöffnung der Platte, wenn diese auf einen Diskettenantrieb zwischen die Spindel und die Konushülse gelegt wird, von der rotierenden Spin­ del und der Konushülse so erfaßt, daß die Platte mittels des konischen Oberflächenteils der Konushülse geführt und zentriert wird. Die Spindel wird während der Zentrierung gedreht, um die Deformation und Beschädigung der Kante der Mittenöffnung der biegsamen Diskette zu vermeiden.

Bei herkömmlichen Diskettenlaufwerken kann es jedoch beim Auflegen der Diskette bei drehender Spindel vorkommen, daß diese hart auf die Kante der Disketten-Mittenöffnung trifft und sie beschädigt.

Dem Oberbegriff des Vorrichtungsanspruchs 4 entspricht die US-PS 43 76 293. Dabei wird mit Hilfe einer elektro­ nischen Steuerschaltung und den dazu notwendigen Sensoren der Antriebsmotor eines Diskettenlaufwerks nach Einlegen der Diskette in Betrieb gesetzt. Ein wirtschaftliches Ver­ fahren unter weitgehender Schonung des Mittelloches der Diskette läßt sich damit allerdings nicht durchführen.

Es ist bereits beispielsweise in den US-PS 44 09 629 und 44 13 294 vorgeschlagen worden, die Diskette dadurch gegen Beschädigung während dem Auflegen zu schützen, daß die Konushülse zuerst seitlich bewegt wird, so daß sie in die Disketten-Mittenöffnung paßt und dann in eine Stellung über die Spindel zu bringen. Jedoch haben diese Diskettenlaufwerke einen komplizierten Aufbau.

Aus der DE-PS 28 09 736 ist bekannt, die Winkelgeschwin­ digkeit der Diskette im Hinblick auf die Radialbewegung des Tastkopfes zum Lesen und Schreiben der Daten zu vari­ ieren mit dem Ziel, daß die Informationsdichte konstant bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bekannte schnell­ laufende Diskettenlaufwerke dahingehend zu verbessern, daß beim Einsetzen der Aufzeichnungsplatte ihre Zentrierung ohne Beschädigung der Kante des Mittellochs der Diskette erfolgt und daß gleichzeitig ein wirtschaftlicher Energie­ verbrauch erzielt wird.

Der Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der Ansprü­ che 1 und 4. Weiterbildende Ausgestaltungen sind den Unter­ ansprüchen zu entnehmen.

Aufgrund der Erkenntnis, daß die Beschädigung der Disketten- Mittenöffnung bei verhältnismäßig kleiner Spindeldrehzahl unwahrscheinlicher ist als bei hoher Drehzahl, wurde die­ ser Tatsache bei der Ausführung der Erfindung Rechnung ge­ tragen.

Beim Auflegen einer Diskette wird die Aufzeichnungsplatte mit einer Drehzahl gedreht, die für deren Halterung aus­ reicht und gleichzeitig den Verschleiß am Haltebereich der Platte oder des Aufzeichnungsmediums verringert sowie die Disketten-Mittenöffnung vor Beschädigungen schützt. Dies ermöglicht, eine Diskette anschließend bei höherer Dreh­ zahl zu betreiben, wodurch die Suchzeitdauer beim Infor­ mationsauslesen verringert, die Informationsübertragungs­ rate, die Anzahl wiederholter Verwendung des Aufzeich­ nungsmediums und die Informationsaufzeichnungsdichte wegen der genaueren Halterung des Aufzeichnungsmediums erhöht und schließlich der Leistungsbedarf verringert wird, weil die Spindeldrehzahl während des Plattenhalte­ vorgangs kleiner ist.

Statt bisher mit 300 bis 360 upm können nun Disketten mit 600 bis 720 upm betrieben werden, um eine höhere Daten­ übertragungsrate und eine höhere Aufzeichnungsdichte zu erzielen.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt ein eine Diskette haltendes Diskettenlaufwerk;

Fig. 2 im Querschnitt das Diskettenlaufwerk, bevor eine Diskette eingelegt wird;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Dis­ kettenlaufwerks, das den Grundmechanismus und den zugehörigen Schaltungsaufbau erkennen läßt;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Steuerung der Spindel­ drehzahl des erfindungsgemäßen Diskettenlauf­ werks erläutert; und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführung der Erfindung.

In Fig. 1 ist im Querschnitt der Aufbau eines Disketten­ laufwerks dargestellt. Die Diskette besteht aus einer in ein quadratisches Schutzgehäuse 6 eingefügten magneti­ schen Aufzeichnungsplatte 1, deren Mittenöffnung im Be­ trieb zwischen einer von einem Motor 100 angetriebenen Spindel 2 und einer gegenüberstehenden Klemmhülse 4 ge­ halten ist. Während der Motor 100 die Aufzeichnungsplatte 1 dreht, werden auf dieser Informationen aufgezeichnet oder von ihr Informationen gelesen. Dies geschieht durch den Zugriff eines Magnetkopfpaars 5, das auf einem Schlitten 110 bewegbar ist.

Die Klemmhülse 4 ist durch eine Welle 7 an einem Schwing­ arm 3 befestigt, der abgesenkt wird, wenn die Diskette aufgelegt ist bzw. angehoben wird, wenn die Diskette ab­ genommen wird, so daß die Klemmhülse 4 die Aufzeichnungs­ platte 1 zusammen mit der Spindel 2 hält bzw. freigibt. Der Bewegungsmechanismus des Schlittens ist in der Fig. 1 nicht dargestellt. Es kann z.B. ein in der US-PS 41 61 004 offenbarter Schlittenbewegungsmechanismus verwendet werden.

Vor dem Einlegen einer Diskette auf das Laufwerk wird der Schwingarm 3 angehoben, so daß die Klemmhülse 4, wie dies Fig. 2 zeigt, hochsteht, und die Spindel 2 wird vom Motor 100 gedreht. Gleichzeitig wird der Schlitten 110 geöffnet. In diesem Zustand wird die Diskette durch die Öffnung 120 eingelegt und der Schwingarm 3 abgesenkt. Dann wird die Aufzeichnungsplatte 1 im Schutzgehäuse 6 zentriert und gleichzeitig zwischen der Klemmhülse 4 und der Spindel 2 gehalten. Danach wird das Magnetkopfpaar 5 auf eine Spur der Aufzeichnungsplatte 1 positioniert, um in die Spur Informationen einzuschreiben oder von der Spur Informa­ tionen zu lesen. Eine Schaltungsanordnung für Lesen und Schreiben offenbart beispielsweise die US-PS 40 12 785.

Nachfolgend werden die wesentlichen elektrischen und me­ chanischen Anordnungen des erfindungsgemäßen Disketten­ laufwerks anhand der Fig. 3 beschrieben. Die Anordnung enthält

• - einen Fühler 8, der beispielsweise aus einem Licht aussendenden und einem lichtempfindlichen Element be­ stehen kann, die den geschlossenen Zustand des durch einen Stift 3 a gehaltenen Schwingarms 3 erfassen,
• - eine Spindelmotorantriebsschaltung 11, die die Drehzahl eines Spindelmotors 12 steuert, dessen Welle mit der Spindel 2 gekoppelt ist, und
• - eine Armpositionserfassungsschaltung 13, die das Aus­ gangssignal des Fühlers 8 empfängt und auf das Öffnen des Arms 3 hin der Spindelmotorantriebsschaltung 11 und einer Plattendrehzahlerfassungsschaltung 14 ein Start­ signal zuführt.

Die Plattendrehzahlerfassungsschaltung 14 zählt auf das Startsignal der Armpositionserfassungsschaltung 13 die Umdrehungen der Aufzeichnungsplatte 1 und empfängt dazu das Ausgangssignal eines Drehzahlfühlers 9, der aus der Kombination eines Licht aussendenden Elements mit einem lichtempfindlichen Element besteht, die eine in der Auf­ zeichnungsplatte 1 angebrachte Öffnung 17 erfaßt. Die Schaltung 14 erzeugt ein Ausgangssignal, das einen Schal­ ter 10 betreibt und das die Antriebsfrequenz der Spindel­ motorantriebsschaltung 11 kennzeichnet, in dem wahlweise der Ausgang e eines Oszillators 15 mit einer Frequenz für normale Plattengeschwindigkeit oder der Ausgang d eines Frequenzteilers 16, der die Ausgangsfrequenz des Oszilla­ tors 15 um 1/k reduziert, der Spindelmotorantriebsschal­ tung 11 zugeführt wird, so daß die kleinere Frequenz eine geringere Plattendrehzahl beim Auflegen der Diskette er­ zeugt.

Der Betrieb der oben beschriebenen Anordnung wird nun an­ hand des Motorsteuerdiagramms in Fig. 4 beschrieben.

Wenn die Stromversorgung des Diskettenantriebs ausgeschal­ tet ist und keine Information auf der Platte aufgezeichnet oder von ihr wiedergegeben wird, ist der Spindelantrieb 100, 12 desaktiviert. Wenn der Schwingarm 3 angehoben und eine Diskette aufgelegt wird, erfaßt dies der Licht­ fühler 8, und die Armpositionserfassungsschaltung 13 ar­ beitet abhängig vom Ausgangssignal a des Fühlers 8. Die Schaltung 13 gibt an die Spindelmotorantriebsschaltung 11 und die Plattendrehzahlerfassungsschaltung 14 ein Startsignal c. Dadurch wird ein Leistungsschalter 11 a in der Spindelmotorantriebsschaltung 11 geschlossen und der Spindelantrieb 12, 100 beginnt sich zu drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ausgangsfrequenz d des Frequenzteilers 16 als Antriebsfrequenz für den Spindelantrieb 12, 100 gewählt, der daraufhin bis zu einer Spindeldrehzahl n beschleunigt. Bei dieser Spindeldrehzahl n bewegt sich die die Klemmhülse 4 tragende Welle 7 in der Platten­ haltevorrichtung innerhalb der Öffnung im Schwingarm 3, um eine zwischen Welle 7 und Schwingarm 3 bestehende Ab­ messungstoleranz aufzufangen (siehe Fig. 1) und stimmt dann automatisch mit dem Drehmittelpunkt der Spindel 2 überein. Vorzugsweise wird die Spindeldrehzahl so klein wie möglich gewählt, so daß ein momentaner Schlupf zwi­ schen stationärer Aufzeichnungsplatte 1 und der sich drehenden Spindel 2 und ein Schlupf zwischen der beschleu­ nigten Aufzeichnungsplatte 1 und der Klemmhülse 4 mög­ lichst klein bleiben. Danach wird nach der Abwärtsbewegung des Schwingarms 3 nach dem Auflegen der Diskette 1 diese zwischen Klemmhülse 4 und Spindel 2 gehalten und automa­ tisch durch die Drehung der Spindel 2 zentriert. Nach Ab­ schluß des Haltevorgangs für die Aufzeichnungsplatte 1 erzeugt der Drehzahlfühler 9 ein Impulssignal b, und die Plattendrehzahlerfassungsschaltung 14 zählt die Umdrehun­ gen der Aufzeichnungsplatte 1. Nachdem eine Plattendreh­ zahl gleich der Spindeldrehzahl n erfaßt wurde, stellt die Plattendrehzahlerfassungsschaltung 14 den Schalter 10 so ein, daß der Ausgang e des Oszillators 15 der Spindel­ motorantriebsschaltung 11 eingespeist wird. Dann wird der Spindelantrieb 12, 100 bis zu einer stationären Platten­ drehzahl n beschleunigt.

Nach Abschluß der festen Halterung der Aufzeichnungs­ platte 1 könnte der Spindelantrieb 12, 100 entregt werden, es sei denn, danach würde unmittelbar die Aufzeichnung oder Wiedergabe folgen. Um in diesem Stadium die Auf­ zeichnung oder Wiedergabe zu beginnen, wird die Spindel­ motorantriebsschaltung 11 mit der Ausgangsfrequenz des Oszillators 15 angesteuert, so daß der Spindelantrieb 12, 100 bis zur Plattengeschwindigkeit N beschleunigt wird.

Zum Herausnehmen der Diskette aus dem Diskettenlaufwerk nach dem Ende der Aufzeichnung oder der Wiedergabe wird der Schwingarm 3 angehoben. Daraufhin gibt der Fühler 8 ein Signal a an die Erfasssungseinrichtung 13, die dann das Schaltsignal c der Motorantriebsschaltung 11 zuführt, wodurch die Versorgungsspannung des Spindelantriebs abge­ schaltet und der Spindelmotor 12, 100 angehalten wird. Gleichzeitig erfaßt auf den Empfang des Schaltsignals c der Erfassungseinrichtung 13 hin die Plattendrehzahler­ fassungsschaltung 14 das Anhalten der Aufzeichnungsplatte 1 und stellt den Schalter 10 zurück, worauf dieser das Ausgangssignal d des Frequenzteilers 16 wählt.

Fig. 5 zeigt die wesentlichen elektrischen und mechani­ schen Einzelheiten eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich diese Anordnung darin, daß der Fühler 8, der den ge­ schlossenen Zustand des Schwingarms 3 erfaßt, durch einen Fühler 80 ersetzt ist, der das Einstecken einer Diskette erfaßt. Außerdem ist die Erfassungseinrichtung 13 in Fig. 3 durch eine Disketteneinsteckerfassungsschaltung 130 ersetzt. Der Fühler 80 besteht aus einem Licht aus­ sendenden und einem lichtempfindlichen Bauelement und befindet sich an einer Stelle an der der ausgesendete Lichtstrahl von der Vorderkante einer eingesteckten Dis­ kette unterbrochen wird und damit angibt, daß die Mittenöffnung der Aufzeichnungsplatte 1 mit der Klemm­ hülse 4 und der Spindel 2 fluchtet.

Nachdem der Fühler 80 und die Disketteneinsteckerfassungs­ schaltung 130 das Einstecken der Aufzeichnungsplatte 1 erfaßt haben, gibt die Schaltung 130 ein Signal c an die Spindelmotorantriebsschaltung 11 ab, die dann den Spin­ delantrieb 12, 100 mit der Ausgangsfrequenz d des Frequenz­ teilers 16 ansteuert. Folglich ist, wenn der Schwingarm 3 geschlossen wird, die Diskette gehalten und dreht sich. Nachdem die Drehzahlfühler 9 und die Plattendrehzahler­ fassungsschaltung 14 die Drehung der Aufzeichnungsplatte 1 erfaßt haben, wird der Schalter 10 umgeschaltet und daraufhin der Spindelantrieb 12, 100 mit der höheren Aus­ gangsfrequenz e des Oszillators 15 angesteuert. Diese Vorgänge sind mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch. Beim zweiten Ausführungsbeispiel beginnt sich die Spindel 2 nach Einstecken der Diskette zu drehen und dreht aufgrund der Reibung die Aufzeichnungsplatte 1 mit. In diesem Zustand greift die Spindel 2 jedoch noch nicht in die Klemmhülse 4 und die Aufzeichnungsplatte 1 dreht sich noch nicht mit der Drehzahl n. Deshalb erzeugt die Plattendrehzahlerfassungsschaltung 14 ihr Ausgangssignal noch nicht und die Motordrehzahl behält den Wert n. Der Spindelantrieb 12, 100 wird beim zweiten Ausführungsbei­ spiel erst dann gedreht, wenn die Diskette korrekt auf­ gelegt ist; die Bedienperson kann leicht feststellen, ob die Diskette richtig sitzt.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele können so abgeändert werden, daß die Drehzahlsteuerung des Spindel­ motors durch Veränderung der Oszillatorkenngrößen reali­ siert wird. Außerdem kann die Motordrehzahl in mehr als zwei Schritten eingestellt werden. Die erfindungsgemäße Lehre ist auch weitestgehend auf jede Speicherart, die ein sich drehendes lösbares Aufzeichnungsmedium verwen­ det, anwendbar.

Claims (13)

1. Verfahren zur Steuerung eines Diskettenlaufwerks mit einem Motor zum Antrieb einer Aufzeichnungsplatte, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer elektronischen Steuerung (13-16) die Drehzahl des Motors (12, 100) zum Antrieb der Auf­ zeichnungsplatte (1) in zwei Stufen geregelt wird, wo­ bei die Drehzahl der ersten Stufe, bei der das Posi­ tionieren der Aufzeichnungsplatte (1) erfolgt, kleiner ist als die Drehzahl der zweiten Stufe beim Schreib-/ Lesebetrieb.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der ersten Stufe zwischen 300-360 Um­ drehungen pro Minute und die Drehzahl der zweiten Stufe 600-720 Umdrehungen pro Minute liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund des Signals einer Erfassungseinrichtung (13), die das Einlegen einer Diskette (1, 6) meldet, die Drehzahl der ersten Stufe der Spindel (2) angesteu­ ert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 3 mit einem Diskettenlaufwerk, in dem eine von einem Motor (12, 100) angetriebene Spindel (2), auf die eine drehbare Klemmhülse (4) zum Fest­ klemmen der Aufzeichnungsplatte (1) in ihrer Mitten­ öffnung aufsetzbar ist, wobei die Aufzeichnungsplatte (1) während der Rotation der Spindel (2) an der Klemm­ hülse (4) festklemmbar ist, und Einrichtungen zum Lesen und Schreiben von Daten von der bzw. auf die Aufzeichnungsplatte (1) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuerung (13-16) die Spindel (2) beim Einlegen der Diskette (1, 6) auf eine Umdre­ hungszahl einstellt, die unterhalb derjenigen Umdre­ hungszahl liegt, die beim Lesen und Schreiben von Daten von der bzw. auf die Aufzeichnungsplatte (1) vorliegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Schwingarm (3), durch den die Klemmhülse (4) in die Nähe der Spindel (2) bringbar ist, so daß die Klemmhülse (4) und die Spindel (2) ineinandergreifen können, wobei eine Erfassungseinrichtung (8, 13) die Position des Schwingarms (3) erfaßt und eine Platten­ drehzahlerfassungsschaltung (14) die Motordrehung auf eine Drehzahl bringt, die kleiner ist als die Drehzahl, bei der die Lese- und Schreiboperationen von Daten durchgeführt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung zum Einlegen der Diskette den Maßen der Plattenhülle (6) angepaßt ist, um eine Vorjustierung der Mittenöffnung vorzunehmen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingarm (3) um einen Stift (3 a) schwenkbar ist, und eine Welle (7) am Schwingarm (3) elastisch befestigt ist, wobei die Welle (7) die Spindel (2) und und den Motor (12, 100) trägt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch einen Schlitten (110), auf dem in Höhe der eingelegten Diskette (1, 6) ein Magnetkopfpaar (5) angebracht ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (13) einen Fühler (8) aufweist, der eine Kombination eines Licht aussendenden Bauelements mit einem lichtempfindlichen Bauelement darstellt, die so angepaßt ist, daß sie einen Endab­ schnitt des Schwingarmes (3) optisch erfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, gekennzeichnet durch eine Disketteneinsteckerfassungsschaltung (130), die über einen Fühler (80) die Position der Diskette (1, 6) erfaßt und feststellt, ob die Diskette (1, 6) bis zu einer Stellung eingesteckt wurde, in der sich ihre Zen­ tralöffnung gegenüber der Spindel (2) befindet, worauf die elektronische Steuerung (13-16) die Drehzahl des Motors (12, 100) auf die erste Drehzahlstufe einstellt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Disketteneinsteckerfassungsschaltung (130) einen Randbereich der eingesteckten Diskette (1, 6) erfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerung (13-16) umfaßt

• - einen Oszillator (15), der ein Ausgangssignal einer bestimmten Frequenz erzeugt,
• - einen Frequenzteiler (16), der die Ausgangsfrequenz des Oszillators (15) um einen Faktor K verringert, und
• - einen Schalter (10), der entweder das Ausgangssignal (e) des Oszillators (15) oder das Ausgangssignal (d) des Frequenzteilers (16) wählt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerung (13-16) eine Platten­ drehzahlerfassungsschaltung (14) aufweist, die über Fühler (9) und eine Öffnung (17) das Erreichen der bei­ den Stufengeschwindigkeiten erfaßt.