專利名稱：溫盤驅(qū)動(dòng)器磁頭自返起落區(qū)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
當(dāng)前，微型計(jì)算機(jī)(簡稱微機(jī))在國內(nèi)外的擁有量數(shù)以萬計(jì)，在我國也已達(dá)26萬臺(tái)以上。隨著微機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，溫盤驅(qū)動(dòng)器已作為最常用的大容量外存儲(chǔ)器越來越多地配置在微機(jī)上。溫盤驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密且價(jià)值較貴。
在實(shí)際使用中，由于系統(tǒng)軟件和軟件開發(fā)工具日趨龐大，溫盤驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)成為微機(jī)上不可缺少的部件，并且用戶的大量數(shù)據(jù)信息和應(yīng)用程序通常也存放在溫盤驅(qū)動(dòng)器上。因而，如果溫盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，不僅使微機(jī)不能正常運(yùn)行，甚至?xí)p壞重要的數(shù)據(jù)信息，造成財(cái)力、人力的損失和浪費(fèi)。據(jù)估計(jì)，國內(nèi)溫盤驅(qū)動(dòng)器的故障中有50％以上是零柱面(或磁道，下同)或數(shù)據(jù)區(qū)柱面被擦傷。分析其原因，又多半是由于操作人員在關(guān)斷主機(jī)電源前，沒有將磁頭推向內(nèi)柱面起落區(qū)所致。
溫盤驅(qū)動(dòng)器是硬磁盤驅(qū)動(dòng)器的一種，由于它采用了溫徹斯特(Wincherster)技術(shù)(簡稱溫氏技術(shù))，故稱使用這種技術(shù)的硬磁盤驅(qū)動(dòng)器為溫氏硬盤驅(qū)動(dòng)器或溫盤驅(qū)動(dòng)器。溫氏技術(shù)與傳統(tǒng)的硬磁盤技術(shù)相比，其主要特征是(1)HDA(Head Disk Assembly)組件和定位機(jī)構(gòu)采用全封閉方式；(2)磁頭采用接觸式起落。停機(jī)時(shí)，溫盤驅(qū)動(dòng)器的磁頭不退出磁盤盤面且與磁盤表面接觸，停留在磁盤盤面上。主機(jī)加電后，磁盤的轉(zhuǎn)速逐漸加快，在達(dá)到額定速度后，由于空氣動(dòng)力學(xué)的作用，磁頭離開磁盤盤面，懸浮起來。磁頭懸浮在盤面上的間隙達(dá)到亞微米級(jí)，即0.5微米至0.2微米。懸浮起來的磁頭在定位機(jī)構(gòu)的作用下，可以沿磁盤盤面徑向移動(dòng)(即尋道)。磁頭尋道時(shí)，不會(huì)擦傷磁盤盤面。從主機(jī)加電磁盤開始轉(zhuǎn)動(dòng)到磁頭正常浮起，要經(jīng)過10至15秒鐘的時(shí)間。正是在這段時(shí)間內(nèi)，磁頭與磁盤盤面在接觸狀態(tài)下相對運(yùn)動(dòng)，發(fā)生摩擦。當(dāng)關(guān)斷主機(jī)電源時(shí)，本來浮起的磁頭在下落過程中也會(huì)與磁盤盤面發(fā)生類似的摩擦現(xiàn)象。所以，磁頭浮起或下落時(shí)，如果處于零柱面或數(shù)據(jù)區(qū)柱面，由于上述的接觸摩擦，就很可能擦傷磁盤表面，損壞盤面上的系統(tǒng)區(qū)或數(shù)據(jù)區(qū)，造成故障。
目前的解決辦法是，提醒操作人員在關(guān)斷主機(jī)電源前，從鍵盤打入″PARK″命令(有的系統(tǒng)用其他命令，功能是一樣的，這實(shí)際上是一個(gè)事先存放在磁盤上的程序)，計(jì)算機(jī)執(zhí)行這個(gè)命令，使磁頭快速回到內(nèi)柱面起落區(qū)，然后操作人員再關(guān)斷主機(jī)電源，保護(hù)了磁盤盤面。這種通過軟件即執(zhí)行機(jī)器命令使磁頭返回起落區(qū)的方法有兩個(gè)缺點(diǎn)(1)要求任何操作者在關(guān)斷主機(jī)電源前，須記住打入″PARK″命令。即使開機(jī)不久，再關(guān)斷機(jī)器時(shí)也要這樣做。但從當(dāng)前的實(shí)際情況看，或者由于操作人員變換頻繁(如學(xué)校里學(xué)生輪班上機(jī))，或者由于操作者不夠注意，往往沒有打入″PARK″命令便關(guān)斷主機(jī)電源，很可能使磁盤盤面擦傷。(2)在主機(jī)運(yùn)行中，出現(xiàn)硬件或軟件故障造成所謂″死機(jī)″時(shí)，主機(jī)已不能執(zhí)行″PARK″命令，此時(shí)關(guān)斷主機(jī)電源，磁頭將下落在當(dāng)前柱面上，不會(huì)返回起落區(qū)，有可能擦傷當(dāng)前柱面。
為了克服上面指出的兩個(gè)缺點(diǎn)，方便操作人員，切實(shí)保護(hù)磁盤盤面，發(fā)明了本實(shí)用新型。
本實(shí)用新型屬于計(jì)算機(jī)輔助存儲(chǔ)器技術(shù)領(lǐng)域。
本實(shí)用新型由下述單元構(gòu)成［1］附加開關(guān)、［2］消顫器、［3］轉(zhuǎn)接電路、［4］延時(shí)電路、［5］振蕩器、［6］磁頭跟蹤器、［7］柱面選擇電路、［8］磁頭步進(jìn)控制電路和［9］零柱面感知器，如

圖1所示。
工作原理是通過主機(jī)電源開關(guān)加電后，振蕩器起振，產(chǎn)生符合溫盤驅(qū)動(dòng)器磁頭進(jìn)行緩沖方式尋道要求的一系列脈沖(圖2)。因延時(shí)電路受控于轉(zhuǎn)接電路和磁頭步進(jìn)控制電路，在計(jì)算機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)接電路將本實(shí)用新型的選盤(SEL1)、方向(DIR IN)和步進(jìn)(STEP)信號(hào)線浮空(變成高阻態(tài))，使振蕩器產(chǎn)生的脈沖不能通過延時(shí)電路，因而不能到達(dá)溫盤驅(qū)動(dòng)器，并且通過轉(zhuǎn)接電路的接地信號(hào)和通過延時(shí)電路的接地信號(hào)也被阻斷。轉(zhuǎn)接電路把溫盤適配卡一側(cè)的SEL1、DIR IN和STEP信號(hào)線接通至溫盤驅(qū)動(dòng)器，使溫盤驅(qū)動(dòng)器跟主機(jī)處于正常連接狀態(tài)。另一方面，主機(jī)加電后，在初始化程序的驅(qū)動(dòng)下，溫盤驅(qū)動(dòng)器磁頭到達(dá)零柱面。回零柱面信號(hào)AT00是溫盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)送給溫盤適配卡的，本實(shí)用新型將該信號(hào)分流來，送入零柱面感知器，該感知器即向磁頭跟蹤器發(fā)送一個(gè)清零脈沖，使磁頭跟蹤器指向零柱面。在機(jī)器處于正常工作狀態(tài)下，只是本實(shí)用新型中的磁頭跟蹤器根據(jù)磁頭的內(nèi)外移動(dòng)，即根據(jù)分流來的DIR IN和STEP信號(hào)，時(shí)時(shí)修改磁頭跟蹤器內(nèi)的數(shù)值，指向磁頭當(dāng)前所在柱面。
操作人員在關(guān)斷主機(jī)電源時(shí)，由于附加開關(guān)與主機(jī)電源開關(guān)相關(guān)聯(lián)，使操作人員首先觸動(dòng)附加開關(guān)，啟動(dòng)消顫器。消顫器控制轉(zhuǎn)接電路將溫盤適配卡過來的SEL1、DIR IN和STEP信號(hào)線浮空，并將溫盤驅(qū)動(dòng)器一側(cè)的上述三根信號(hào)線轉(zhuǎn)接到本實(shí)用新型的對應(yīng)三根線上。轉(zhuǎn)接電路先使溫盤驅(qū)動(dòng)器一側(cè)的SEL1線接地，處于低電平，完成選盤動(dòng)作。轉(zhuǎn)接電路還向延時(shí)電路發(fā)送控制信號(hào)，使延時(shí)電路接地腳的低電平經(jīng)過延時(shí)電路和轉(zhuǎn)接電路到達(dá)溫盤驅(qū)動(dòng)器一側(cè)的DIR IN線，使DIR IN處于低電平，完成磁頭向內(nèi)柱面尋道的方向選擇。此時(shí)振蕩器脈沖也經(jīng)過延時(shí)電路(但延時(shí)更長一些)和轉(zhuǎn)接電路到達(dá)溫盤驅(qū)動(dòng)器一側(cè)的STEP線，磁頭跟蹤器在原來柱面值的基礎(chǔ)上，對收到的STEP脈沖作加法計(jì)數(shù)，一俟到達(dá)柱面選擇電路規(guī)定的數(shù)值，便使磁頭步進(jìn)控制電路向延時(shí)電路發(fā)出控制信號(hào)，阻斷振蕩器輸出脈沖的通路，溫盤驅(qū)動(dòng)器則驅(qū)動(dòng)磁頭以緩沖方式快速向內(nèi)柱面移動(dòng)到起落區(qū)。實(shí)際上完成這一全過程的時(shí)間很短，從觸動(dòng)附加開關(guān)到主機(jī)電源關(guān)斷，這一時(shí)間間隔足以使磁頭返回起落區(qū)。
本實(shí)用新型可以通過邏輯電路或智能電路實(shí)施。
本實(shí)用新型可以做成單獨(dú)部件直接接插在現(xiàn)有微機(jī)的溫盤適配卡上工作，也可以在制造溫盤適配卡時(shí)，作為溫盤適配卡的一部分并入適配卡中工作。
應(yīng)用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想，可以擴(kuò)充到同時(shí)控制多個(gè)溫盤驅(qū)動(dòng)器，使其磁頭在關(guān)斷主機(jī)電源時(shí)自動(dòng)返回起落區(qū)。
下面是根據(jù)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思想完成的一個(gè)實(shí)例，如圖3所示。其中［1］為主機(jī)電源開關(guān)，正處于主機(jī)加電位置。［2］為緩沖彈簧。復(fù)合管組成的觸摸電路［3］與觸摸點(diǎn)A構(gòu)成觸摸開關(guān)(附加開關(guān))，A通過［2］與［1］相連。［4］是由單穩(wěn)觸發(fā)器構(gòu)成的消顫器。［5］為主要用NE555構(gòu)成的振蕩器，產(chǎn)生寬度為10微秒、周期為80微秒的脈沖。轉(zhuǎn)接電路由U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8和U9構(gòu)成。而U10、U11、U12、U13、U14、U15、U16、U17、U18和R1、R2構(gòu)成延時(shí)電路。［6］、［7］和［8］是三個(gè)相同的四位(bit)二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，從［6］、［7］到［8］依次對應(yīng)低、中、高四位，成為一個(gè)十二位可逆計(jì)數(shù)器，并同U19至U34等構(gòu)成磁頭跟蹤器。這個(gè)磁頭跟蹤器可以跟蹤的最大柱面號(hào)為212－1＝4095。［9］為柱面選擇電路，本例中用若干反相器構(gòu)成(也可將［10］的相應(yīng)輸入端接至高電平實(shí)現(xiàn))。［10］為磁頭步進(jìn)控制電路，由一個(gè)13輸入與非門構(gòu)成。［11］為零柱面感知器，由單穩(wěn)觸發(fā)器構(gòu)成，在磁頭位于非零柱面時(shí)，感知器的輸入端為高電平，磁頭位于零柱面時(shí)，感知器的輸入端為低電平，當(dāng)磁頭由非零柱面到達(dá)零柱面時(shí)，感知器輸出一個(gè)正脈沖。
工作過程是主機(jī)加電后，［4］未被觸發(fā)，輸出低電平，經(jīng)U3(低電平有效)控制U7、U8、U9導(dǎo)通，即溫盤適配卡一側(cè)的SEL1、DIR IN和SETP三根信號(hào)線接通至溫盤驅(qū)動(dòng)器一側(cè)對應(yīng)的三根線上。同時(shí)，［4］輸出的低電平經(jīng)反相器U1，變?yōu)楦唠娖郊釉赨2的輸入端，控制U4、U5、U6和U10浮空。另一方面，主機(jī)加電開始時(shí)，本來位于起落區(qū)的磁頭要回到零柱面，在這個(gè)短暫過程中，［11］的輸入信號(hào)AT00由高電平變?yōu)榈碗娖?，于是?1］發(fā)出一個(gè)正脈沖送至十二位可逆計(jì)數(shù)器，使其清零。本例用于10MB溫盤驅(qū)動(dòng)器時(shí)，因起落區(qū)柱面號(hào)為305，化為二進(jìn)制表示為100110001，高位補(bǔ)0至12位，即000100110001，這樣，只要將十二位可逆計(jì)數(shù)器輸出端上對應(yīng)二進(jìn)制為1的四根線直接連至［10］的輸入端對應(yīng)線上，其余凡為0的各位線通過［9］中的反相器接至［10］的輸入端對應(yīng)線上，并把［10］的第13位輸入端接至高電平。當(dāng)十二位可逆計(jì)數(shù)器中的值不是305時(shí)，［10］輸出高電平，因而磁頭處于零柱面時(shí)，［10］也輸出高電平，并經(jīng)反相器U35變?yōu)榈碗娖郊又罸15的控制端，使U15導(dǎo)通，即允許［5］的脈沖通過。但是，由于U10浮空，＋5V電壓通過R1的高電平加到U11和U14的控制端，使U11和U14浮空，所以U16的控制端處于＋5V電壓經(jīng)過R2加上的高電平，U16也浮空，從而［5］輸出的脈沖被阻斷。在主機(jī)正常工作的情況下，每當(dāng)磁頭向內(nèi)柱面尋道時(shí)，U8輸出低電平，經(jīng)反相器U20變?yōu)楦唠娖郊又罸21上，U21使U23、U26、U28、U30、U31和U33浮空。同時(shí)，U22的輸入端為低電平，故U22控制U24、U25、U27、U29、U32和U34導(dǎo)通，于是［6］、［7］和［8］的DN端為高電平，而它們的UP端開通，同理［6］、［7］的SUB端浮空，而CY端開通，使十二位可逆計(jì)數(shù)器處于加法計(jì)數(shù)狀態(tài)。而后，U9輸出的STEP脈沖經(jīng)U19反相再經(jīng)U24打入［6］的UP端，實(shí)現(xiàn)了十二位可逆計(jì)數(shù)器的加法計(jì)數(shù)。當(dāng)磁頭向外柱面尋道時(shí)，類似地十二位可逆計(jì)數(shù)器作減法計(jì)數(shù)。這樣，便使十二位可逆計(jì)數(shù)器內(nèi)的值始終跟磁頭當(dāng)前所在的柱面號(hào)一致。在關(guān)斷主機(jī)電源時(shí)，操作者的手指首先接觸到觸摸開關(guān)的A點(diǎn)，于是［3］向［4］發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，［4］在收到第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)的作用下，使其輸出端變?yōu)楦唠娖?，這個(gè)高電平加在U3上，使U7、U8、U9浮空，阻斷了溫盤適配卡一側(cè)SEL1、DIR IN和STEP信號(hào)通往溫盤驅(qū)動(dòng)器的通路。同時(shí)，這個(gè)高電平經(jīng)U1變?yōu)榈碗娖郊拥経2上，使U4、U5、U6和U10導(dǎo)通，U4導(dǎo)通使低電平加至溫盤驅(qū)動(dòng)器一側(cè)的SEL1線上，完成選盤動(dòng)作。U4輸出的低電平還經(jīng)U10使U11和U14的控制端變?yōu)榈碗娖剑怪畬?dǎo)通，從而接地信號(hào)(低電平)經(jīng)U11、U12、U13和U5加到溫盤驅(qū)動(dòng)器一側(cè)的DIR IN線上，完成向內(nèi)柱面尋道的方向選擇。此外，U14導(dǎo)通后，U16的控制端變?yōu)榈碗娖?，使U16導(dǎo)通，這樣，［5］輸出的脈沖經(jīng)U15、U16、U17、U18和U6到達(dá)溫盤驅(qū)動(dòng)器一側(cè)的STEP線上，由于DIR IN為低電平，所以十二位可逆計(jì)數(shù)器將接收到的STEP脈沖在原有數(shù)值的基礎(chǔ)上作加法計(jì)數(shù)，直至到達(dá)000100110001時(shí)，［10］輸出低電平，經(jīng)U35變?yōu)楦唠娖绞筓15浮空，阻斷了［5］輸出脈沖的通路。溫盤驅(qū)動(dòng)器根據(jù)收到的STEP脈沖的數(shù)量和特性，使磁頭以緩沖方式快速到達(dá)內(nèi)柱面起落區(qū)。而操作者的手指繼續(xù)下壓，經(jīng)過緩沖彈簧［2］的延緩，以便為控制磁頭到達(dá)起落區(qū)提供一段時(shí)間，最后主機(jī)電源被關(guān)斷。
權(quán)利要求1.一種采用集成電路構(gòu)成的溫盤驅(qū)動(dòng)器磁頭控制裝置，其特征在于用硬件電路實(shí)現(xiàn)對磁頭的控制，使得在關(guān)斷主機(jī)電源時(shí)將磁頭快速推向起落區(qū)，而無需通過執(zhí)行主機(jī)命令。該裝置包括附加開關(guān)、消顫器、轉(zhuǎn)接電路、延時(shí)電路、振蕩器、磁頭跟蹤器、柱面選擇電路、磁頭步進(jìn)控制電路和零柱面感知器，該裝置由關(guān)聯(lián)于主機(jī)電源開關(guān)的動(dòng)作觸發(fā)。
2.權(quán)利要求1的附加開關(guān)，其特征在于它與主機(jī)電源開關(guān)相關(guān)聯(lián)，使得操作者在關(guān)斷主機(jī)電源時(shí)，該附加開關(guān)先被觸動(dòng)，從而觸發(fā)消顫器。
3.權(quán)利要求1的消顫器，其特征在于僅接收附加開關(guān)發(fā)來的第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，然后消顫器向轉(zhuǎn)接電路發(fā)送控制信號(hào)。
4.權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)接電路，其特征在于當(dāng)溫盤驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)，把溫盤驅(qū)動(dòng)器一側(cè)的選盤(SEL1)、方向(DIR IN)和步進(jìn)(STEP)三根信號(hào)線跟溫盤適配卡接通，同時(shí)浮空本裝置的上述三根信號(hào)線；而當(dāng)轉(zhuǎn)接電路收到消顫器發(fā)來的控制信號(hào)時(shí)，則將溫盤適配卡的上述三根信號(hào)線浮空，繼而將溫盤驅(qū)動(dòng)器一側(cè)的上述三根信號(hào)線跟本裝置的三根對應(yīng)線接通。
5.權(quán)利要求1的延時(shí)電路，其特征在于將本裝置的DIR IN和STEP信號(hào)的傳輸時(shí)間分別延時(shí)，從而滿足磁頭以緩沖方式尋道的時(shí)序要求。
6.權(quán)利要求1的振蕩器，其特征在于產(chǎn)生一系列脈沖，脈沖的寬度和周期處于磁頭以緩沖方式尋道所要求脈沖的規(guī)定范圍內(nèi)。
7.權(quán)利要求1的磁頭跟蹤器，其特征在于當(dāng)溫盤驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)，a.一旦接收到零柱面感知器發(fā)來的清零脈沖，磁頭跟蹤器內(nèi)的數(shù)值變?yōu)榱悖籦.根據(jù)DIR IN信號(hào)是低電平還是高電平，對收到的STEP脈沖個(gè)數(shù)作加法或減法計(jì)數(shù)，隨時(shí)記錄磁頭當(dāng)前所處的位置(柱面號(hào))。當(dāng)本實(shí)用新型工作時(shí)，磁頭跟蹤器對收到的STEP脈沖僅作加法計(jì)數(shù)。
8.權(quán)利要求1的柱面選擇電路，其特征在于根據(jù)溫盤驅(qū)動(dòng)器容量的大小，事先人工地通過本電路選定起落區(qū)的柱面號(hào)數(shù)值。
9.權(quán)利要求1的磁頭步進(jìn)控制電路，其特征在于跟7和8相結(jié)合，在磁頭跟蹤器內(nèi)的數(shù)值達(dá)到8規(guī)定的起落區(qū)柱面號(hào)數(shù)值時(shí)，阻斷6中振蕩器脈沖經(jīng)5中延時(shí)電路的通路。
10.權(quán)利要求1的零柱面感知器，其特征在于它的輸入端僅由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，輸出一個(gè)脈沖。
專利摘要本實(shí)用新型屬于計(jì)算機(jī)輔助存儲(chǔ)器技術(shù)領(lǐng)域，它是使溫盤驅(qū)動(dòng)器磁頭在關(guān)斷主機(jī)電源時(shí)自動(dòng)返至內(nèi)柱面起落區(qū)的裝置。該裝置獨(dú)立于主機(jī)和系統(tǒng)軟件工件，所以，不論接到何種機(jī)型上的溫盤驅(qū)動(dòng)器，均可用本實(shí)用新型控制。應(yīng)用方法是將本實(shí)用新型作為附件直接接插在現(xiàn)有微機(jī)的溫盤適配卡上工作，也可以將它作為適配卡的一部分并入適配卡中工作。本實(shí)用新型不但在主機(jī)正常關(guān)斷電源時(shí)把溫盤驅(qū)動(dòng)器磁頭迅速推向起落區(qū)，而且，即使在主機(jī)運(yùn)行中發(fā)生“死機(jī)”的情況下，也能將磁頭迅速推向起落區(qū)。從而有效地保護(hù)了磁盤盤面，大大延長了溫盤驅(qū)動(dòng)器的壽命。
文檔編號(hào)G11B5/54GK2053780SQ89213510
公開日1990年2月28日 申請日期1989年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月29日
發(fā)明者吳成峰 申請人:吳成峰