KR900007673B1 - Apparatus for controlling the head position of magnetic disc driver - Google Patents

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Abstract

The apparatus comprises a subtracter (4) for calculating the difference between the address value of a target track address (1) and the counting value of an up/down counter (2); a servo head (13) connected with a speed detecting circuit (6) through a position detecting circuit (7) and connected with the counter (2) through the circuit (7) and a cylinder detecting circuit (3); a comparator (8) for conparing a reference speed signal with the speed signal from the servo head (13) to select the access speed control or the track tracing control by a switch (10) connected with a motor (12) through an power amplifier (11); and a track tracing control circuit (9) connected to the switch (10).

Description

자기디스크 시스템의 헤드위치 제어장치Head position control device of magnetic disk system

제1도는 본 발명의 헤드위치 제어장치의 블럭도.1 is a block diagram of a head position control apparatus of the present invention.

제2도는 본 발명에 따른 헤드이동시의 위치신호 및 위치신호전압 파형도.2 is a position signal and position signal voltage waveform diagram during head movement according to the present invention.

제3도는 본 발명에 따른 비선형 특성도.3 is a non-linear characteristic diagram according to the present invention.

제4도는 본 발명에 속도 검출회로의 상세도.4 is a detailed view of a speed detection circuit in the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

가 : 브레이크회로 나 : 미분회로A: brake circuit b: differential circuit

다 : 부호통일회로 라 : 궤환회로C: Code unification circuit D: Feedback circuit

마 ; 헤드속도 제어회로 OP1∼OP6: 연산증폭기E; Head Speed Control Circuit OP 1 to OP 6 : Operational Amplifiers

R1∼R16: 저항 Cd,Cf : 콘덴서R 1 to R 16 : Resistor Cd, Cf: Capacitor

D1∼D4: 다이오드D 1 to D 4 : Diode

본 발명은 컴퓨터 시스템의 외부 기억장치인 자기디스크에 관한 것으로 특히 HDD(Hard Disk Drive)에서 헤드의 위치 제어를 위한 자기디스크 시스템의 헤드위치 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic disk, which is an external storage device of a computer system, and more particularly, to a head position control apparatus of a magnetic disk system for controlling the position of a head in a hard disk drive (HDD).

종래에 적은 용량의 HDD에서는 스테핑모터(Stepping Motor)를 사용하여 헤드의 위치를 결정하는 개방루프(Open Loop)제어를 사용하였으나 이 방법은 스테핑모터의 속성에 의해 억세스(Acces)시간이 길고 헤드가 목표트랙위에 정확히 안착하기 위하여 억세스 속도제어 구간과 트랙 추적 제어구간 사이에 유지해야되는 속도가 있는데 이속도가 빠르면 트랙 안착 기간이 짧아지고 과도한 오버슈트(Over Shoot)에 의해서 목표트랙을 벗어날 염려가 있으며 너무 느리면 트랙안착 기간이 길어지거나 목표트랙에 도달하지 못할 염려가 있음으로 상기 개방루프 제어방법은 위치신호의 비선형부분 처리와 페데스탈(Pedestal)구간의 속도제어에 상당히 어려운 문제점이 있었다.In the past, a small capacity HDD used an open loop control to determine the position of the head using a stepping motor. However, this method has a long access time due to the nature of the stepping motor. There is a speed that must be maintained between the access speed control section and the track tracking control section in order to settle on the target track correctly. If this speed is high, the track set-up period is shortened and there is a fear of overshooting the target track by excessive overshoot. If it is too slow, the track settling period may be prolonged or the target track may not be reached. Therefore, the open loop control method has a problem in that it is difficult to process the nonlinear portion of the position signal and control the speed of the pedestal section.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것인바 VCM(Voice Coil Motor)를 사용한 페루프(Closed Loop)제어는 억세스시간이 짧고 온도나 디스크의 편심등에 영향을 받지 않고 제어할 수 있으며 궤환신호를 이용하여 디스크의 한면에 서로 정보를 기록하고 이신호를 서보헤드로 읽어내어 분석하여 헤드의 위치정보를 읽어내며 위치신호의 비선형 부분에서 VCM의 코일에 흐르는 전류는 헤드속도의 미분에해당한다는 사실을 이용 선형부분과 비선형 부분을 절환하는 방법을 창안하여 직선부분은 위치신호의 미분차를 이용하여 비선형부분은 코일전류의 적분치를 이용하여 페데스탈 구간은 헤드속도를 빠르게 하는 대신에 트랙 추적 구간에서 강한 브레이크를 거는 방법을 도입하여 전체 억세스시간을 단축한 장치로 이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention was devised to solve the above problems. The closed loop control using VCM (Voice Coil Motor) has a short access time and can be controlled without being influenced by temperature or disc eccentricity and feedback. Using the signal to record information on one side of the disk and reading this signal with the servo head to analyze the position information of the head, the current flowing through the coil of the VCM in the nonlinear part of the position signal corresponds to the derivative of the head speed. The method of switching the linear and nonlinear parts was developed. The linear part uses the differential of the position signal and the nonlinear part uses the integral of the coil current. A device that reduces the overall access time by introducing a method of applying a brake. When people describe in detail as follows.

헤드가 어느 위치에서 목표트랙으로 이동해야 하는 것을 목표 트랙 어드레스(1)에 입력하고 상기 목표트랙 어드래스(1)와 업/다운 카운터(2)의 출력은 감산기(4)에 인가하여 감산기(4)에서 목표트렉 어드래스와카운터의 차이를 계산하고 이 계산 결과를 기준속도 파형 발생기(5) 기준속도파형을 발생하며 한편 위치검출회로(7)는 서보헤드(13)로부터 읽은 신호를 처리하여 제2도의 (a)와 같은 파형을 복조하여 실린더 검출회로(3)에 인가하며 상기 실린더 검출회로(3)는 헤드가 트랙(Track)을 통과할때 마다 펄스를 발생시켜 상기 업/다운 카운터(2)에 인가하여 카운터를 업 또는 다운시킴과 동시에 상기 위치 검출회로(7)의 출력신호는 속도 검출회로(6)에 인가되어 상기속도 검출회로(6)에서 속도신호가 얻어지고 이 속도신호는 상기 기준속도 파형발생기(5)의 출력과 함께 비교기(8)에 인가되어 비교기(8)는 상기 두신호를 비교하여 그 출력은 억세스 속도제어나 트랙 추적 제어용 스위치(10)에서 억세스 속도제어로 선택되어 파워 앰프(11)를 거쳐VCM(12)를 제어하여 헤드위치를 결정한다.Input to the target track address 1 at which position the head should move to the target track, and the output of the target track address 1 and up / down counter 2 is applied to the subtractor 4 to reduce the subtractor 4 The difference between the target track address and the counter is calculated, and the calculated result is generated by the reference speed waveform generator 5 and the reference speed waveform. The position detection circuit 7 processes the signal read from the servo head 13 to generate the reference speed waveform. The waveform as shown in (a) of FIG. 2 is demodulated and applied to the cylinder detection circuit 3. The cylinder detection circuit 3 generates a pulse every time the head passes the track, thereby generating the up / down counter 2 At the same time the counter is up or down and at the same time the output signal of the position detection circuit 7 is applied to the speed detection circuit 6 so that the speed signal is obtained from the speed detection circuit 6 and the speed signal is Output of the reference speed waveform generator (5) Is applied to the comparator 8 and the comparator 8 compares the two signals, and its output is selected as the access speed control by the access speed control or the track tracking control switch 10, and passes through the power amplifier 11 through the VCM ( 12) to control the head position.

상기회로중에 속도 검출회로(6)의 상세도를 제4도에 도시하였으며 상기 위치 검출회로(6)로부터 출력된 위치신호를 입력하기 위하여 저항(R1∼R3)과 다이오드(D1)(D2)를 연산증폭기(OP1)에 연결하여 브레이크회로(가)를 구성하고 이 브레이크회로(가)는 페데스탈 구간에서 트랙추적 제어구간으로 전환할때 강력한 브레이크를 걸고 이 브레이크신호는 제3도에 도시한 바와같이 다이오드(D1)(D2)의 비선형특성을 갖는다.A detailed view of the speed detecting circuit 6 in the circuit is shown in FIG. 4, and the resistors R 1 to R 3 and the diode D 1 (for inputting the position signal output from the position detecting circuit 6) ( D 2 ) is connected to the operational amplifier (OP 1 ) to form the brake circuit (a), which applies a strong brake when switching from the pedestal section to the track tracking control section. as it is shown in has a non-linear characteristic of the diode (D 1) (D 2) .

즉 위치입력 신호값이 작을때는 선형 구간에서 위치가 제어되므로 종래의 트랙 추적제어와 일치하지만 상기 위치 입력 신호값이 클 경우는 상기 다이오드(D1)(D2)에서 클램핑이 발생되어 강한 브레이크힘이 발생한다. 상기 브레이크회로(가)에 연결된 저항(R4)(R5)과 콘덴서(Cd)는 연산증폭기(OP2)에 접속하여 미분회로를 구성하며 이 미분회로(나)는 위치신호를 미분하여 속도신호를 얻는 회로이고 상기 미분회로(나)에 연결된 저항(R6∼R10)과 다이오드(D3)(D4)는 연산증폭기(OP2)(OP4)에 접속하여 부호 통일회로(다)를 구성하고 이부호 통일회로(다)는 상기 미분회로(나)의 출력이 (+)(-)로 변화하므로 부호를 통일시키는 동작을 하여 상기 부호 통일회로(다)에 연결된 헤드속도 제어회로(마)는 상기부호통일회로(다)의 출력과 저항(R11)(R12)과 연산증폭기(OP5)가 연결되어 위치신호의 궤환량을 결정하는 궤환회로(라)의 출력을 입력으로 받는저항(R13∼R16)과 콘덴서(Cf) 스위치(SW1)를 연산증폭기(OP6)에 연결하여 상기궤환회로(라)의 출력인 위치신호와 상기 부호 통일회로(다)의 출력인 속도신호 및 가속도신호를 합하고 R-C 적분을 하여 실제헤드의 속도신호를 얻는다.In other words, when the position input signal value is small, the position is controlled in the linear section, which is consistent with the conventional track tracking control. However, when the position input signal value is large, the clamping occurs in the diode D 1 and D 2 , resulting in a strong brake force. This happens. The resistor R 4 (R 5 ) and the capacitor Cd connected to the brake circuit (A) are connected to the operational amplifier OP 2 to form a differential circuit. The differential circuit (B) differentiates the position signal to speed A signal obtaining circuit, and the resistors R 6 to R 10 and diodes D 3 and D 4 connected to the differential circuit B are connected to an operational amplifier OP 2 OP 4 to form a code unified circuit. And the unsigned unified circuit (C) is a head speed control circuit connected to the unified circuit (C) by operating the code unification because the output of the differential circuit (B) changes to (+) (-). (E) inputs the output of the feedback circuit (d) which is connected to the output of the code unification circuit (c), the resistor (R 11 ) (R 12 ) and the operational amplifier (OP 5 ) to determine the feedback amount of the position signal. a receiving resistor (R 13 ~R 16) and a capacitor (Cf), the switch (SW 1) an operational amplifier connected to the (OP 6), the feedback circuit (d) outputs a position signal and the sign of It was combined and the output speed signal and an acceleration signal of a circuit (C) by the RC integral to obtain a speed signal of the actual head.

여기서 상기 부호통일회로(다)의 가속도 신호는 VCM의 구동을 위한 신호로 스위치(SW1)에 의하여 위치신호가 비선형 부분일때 속도신호를 얻기 위해서 상기스위치(SW1)가 오프되고 선형부분에서는 상기 스위치(SW1)가 온되어 R16∼Cf의 적분 시정수에 의해 상기 미분회로(나)의 출력을 저역필터링하고 적분오차를 흡수하게 한다.Wherein the acceleration signal is the switch (SW 1) off in order by a switch (SW 1) into a signal for driving the VCM position signal to obtain a non-linear part when the speed signal the linear part of the code unification circuit (C) wherein The switch SW 1 is turned on to low pass filter the output of the differential circuit (B) by the integral time constant of R 16 to C f and to absorb the integration error.

상기한 바와같이 헤드의 억세스 속도제어를 위하여 위치신호의 선형부분에서는 상기 위치신호를 미분하고 비선형 부분에서는 상기 위치신호를 미분하고 비선형부분에서는 코일전류를 적분함으로써 종래보다 정확한 속도신호를 얻을 수 있고 트랙 제어회로에 비선형회로를 삽입함으로써 페데스탈 구간에서 빠른 속도로 트랙추적 제어회로로 전환할 수 있도록 하여 전제적인 억세스 시간을 단축함으로써 탐색 시간을 줄일 수 있는효과가 있다.As described above, in order to control the access speed of the head, the position signal is differentiated in the linear part of the position signal, the position signal is differentiated in the non-linear part, and the coil current is integrated in the non-linear part. By inserting the nonlinear circuit into the control circuit, it is possible to switch to the track tracking control circuit at a high speed in the pedestal section, thereby reducing the search time by reducing the total access time.

Claims (2)

목표트랙 어드레스(1)와 업/다운카운터(2)는 감산기(2)를 통하여 기준속도 파형발생기(5)에 연결하고 위치검출회로(7)는 서보헤드(13)와 연결하여 실린더 검출회로(3)를 통해 상기 업/다운 카운더(2)에 연결함과 아울러 트랙추적 제어회로(9)를 통해 스위치부(10)에 연결함과 동시에 속도검출회로(6)를 통해 상기기준속도 파형발생기(5)에 연결하여 상기속도 검출회로(6)와 기준속도 파형발생기(5)는 비교기(8)를 통하여 상기스위치(10)와 파워 앰프(11)를 거쳐 VCM(12)에 연결구성하여 상기비교기(8)는 기준속도신호와 상기서보헤드(13)로 읽은 속도신호를 비교하여 이 비교출력값에 따라 억세스 속도제어나 트랙 추적제어를 전환 스위치부(10)에서 전환하고 이 전환신호는 파워앰프(11)를 거쳐 VCM(12)를 제어하여 헤드위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 자기디스크 시스템의 헤드위치 제어장치.The target track address (1) and the up / down counter (2) are connected to the reference speed waveform generator (5) via a subtractor (2), and the position detection circuit (7) is connected to the servo head (13) to detect the cylinder ( The reference velocity waveform generator is connected to the up / down counter 2 through 3) and to the switch unit 10 through the track tracking control circuit 9 and at the same time through the speed detection circuit 6. The speed detecting circuit 6 and the reference speed waveform generator 5 are connected to the VCM 12 via the switch 10 and the power amplifier 11 through a comparator 8 to connect to the VCM 12. The comparator 8 compares the reference speed signal with the speed signal read by the servo head 13, and switches the access speed control or track tracking control in the switching switch section 10 according to the comparison output value, and the switching signal is a power amplifier. When the magnetic disk is characterized in that the head position is determined by controlling the VCM (12) through the (11) Head position control device of the system. 제1항에 있어서 속도검출회로(6)는 연산증폭기(OP1)에 저항 (R1∼R3)과 다이오드(Dl)(D2)를 연결하여 페데스탈 구간에서 트랙추적 제어구간으로 전환할때 강력한 브레이크를 거는 브레이크회로(가)와 연산증폭기(OP2)에 저항(R4)(R5)과 콘덴서(Cd)를 연결하여 위치신호를 미분속도신호로 얻는 미분회로(나)와 연산증폭기(OP3)(OP4)에 저항(R6∼R10)과 다이오드(D3)(D4)를 연결하여 상기미분회로(나)의 출력인(+)(-)부호를 통일시키는 부호통일회로(다)와 연산증폭기(OP5)에 저항(R11)(R12)을 연결하여 위치신호의 궤환량을 결정하는 궤환회로(라)와 연산증폭기(OP6)에 저항(R13∼R16)과 콘덴서(Cf) 스위치(SW1)를 연결하여 위치신호와 속도신호 및 가속도 신호를 적분하여 헤드의 실제적인 속도신호를 얻는 헤드속도 제어회로(마)를 각각 연결 구성한 것을 특징으로 하는 자기디스크 시스템의 헤드위치 제어장치.The speed detecting circuit 6 converts the track tracking control section from the pedestal section by connecting the resistors R 1 to R 3 and the diode D 1 (D 2 ) to the operational amplifier OP 1 . Calculate the differential circuit (B) which obtains the position signal as the differential speed signal by connecting the resistor R 4 , R 5 , and the capacitor Cd to the brake circuit (A) and the operational amplifier (OP 2 ) that apply strong brake. By connecting the resistors R 6 to R 10 and the diodes D 3 and D 4 to the amplifier OP 3 and OP 4 to unify the positive (-) sign that is the output of the differential circuit (B). The resistor R is connected to the feedback circuit (D) and the operational amplifier (OP 6 ) to determine the feedback amount of the position signal by connecting the resistors R 11 and R 12 to the code unification circuit (C) and the operational amplifier OP 5 . 13 ~R 16) and a capacitor (Cf), the switch (SW 1) connected to the position signal and the velocity signal and the acceleration signal by integration configured connecting head speed control for obtaining an actual speed signal of the head circuit (e) each of the Head position control device of a magnetic disk system, characterized by.
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