DE3035489A1 - Verfahren zum verstellen einer beweglichen einheit relativ zu einem aufzeichnungstraeger und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. RUDOLF SEIBERT 3Q35489

Rechtsanwalt u. Patentanwalt

Tattenbachstraße 9

8000 MÖNCHEN 22

Anwaltsakte 4089

Compagnie Internationale Pour L'lnformatique CII - Honeywell Bull

F - 75960 Paris Cedex

Verfahren zum Verstellen einer beweglichen Einheit relativ zu einem Aufzeichnungsträger und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Dipl.-Ing. RUDOLF SEI BERT 303548 t

Rechtsanwalt u. Patentanwalt

TattenbachstraBe 9

8000 MÜNCHEN 22

Anwaltsakte: 4089

Titel: Verfahren zum Verstellen einer bweglichen Einheit relativ zu einem Aufzeichnungsträger und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stellen einer beweglichen Einheit relativ zu einem Aufzeichnungsträger sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung ist im besonderen zur Anwendung bei Plattenspeichern zum Verstellen von Lese-/ Schreibköpfen bestimmt, wie sie in Informationsverarbeitungssystemen angewendet werden.

Bei solchen Systemen werden mehr und mehr magnetische Plattenspeicher bevorzugt, und zwar zum einem wegen ihrer großen

Speicherkapazität und zum anderen wegen der relativ kurzen Zugriffszeit, mit welcher die magnetischen Schreib-/Leseköpfe an eine von einem Punkt aus forlaufende Information vom Zeitpunkt, wo eine entsprechende Adresse zu dieser Information gegeben wird, gelangen. Die auf Magnetplatten aufgezeichneten Informationen werden in kodierter Form in konzentrischen Aufzeichnungsspuren festgehalten, deren Breite nur einige Hundertstel von Millimetern beträgt und die auf den beiden Seiten der Platte angeordnet sind. 20

Dabei werden im allgemeinen zur Aufzeichnung Binärcode verwendet .

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•*· 303548a

Die Spuren werden entsprechend ihrer Bestimmung mit Ordnungszahlen j bezeichnet, wobei j eine ganze Zahl zwischen Null und N - 1 ist, wenn N die Gesamtzahl der Aufzeichnungsspuren ist.
5

Als Adresse wird die codierte Ordnungszahl j einer Aufzeichnungsspur bezeichnet.

Um ein Lesen oder Schreiben der Informationen zu ermöglichen, werden Magnetköpfe auf jeder Seite der Platte mit einem Abstand von einigen Zehntel von Mikrons von diesen angeordnet.

Die Magnetplatte werden durch einen Elektromotor mit ■5 einer konstanten Drehgeschwindigkeit angetrieben.

Bei bekannten Ausführungen und insbesondere bei Speichern, die nur eine begrenzte Anzahl von Platten (vorzugsweise zwischen 4 und 5) aufweisen, werden die ^O Informationen auf jeder Seite der Platte un folgender Weise aufgezeichnet. Der Großteil des Speicherplatzes ist zum Speichern der Informationen oder Daren vorgesehen, welche innerhalb des Informationsverarbeitungssystems, in welchem diese Speicher eingesetzt werden,

^ίΌ verarbeitet werden sollen; diese Daten werden zur Vereinfachung im folgenden "Verarbeitungsdaten"genannt. Ein geringer Teil des Speicherlatzes dient einerseits zum Regisitrieren der Adresse der Spur und andererseits zum Registrieren der notwendigen Informationen

zum Führen des oder der Magnetköpfe oberhalb der Spuren auf der entsprechenden Seite. Im folgenden wird mit Markierinformationen der Spuren auch die Adresse von diesen bezeichnet, ebenso wie die Nahführinformationen»

Zur Vereinfachung wird nur eine einzige Seite von einer Platte betrachtet und es ist unterstellt, daß nur ein Magnetkopf dieser zugeordnet ist. Dieser liest

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] (und/oder) schreibt die Verarbeitungsdaten ebenso wie die Spuradressen und die Nachführinformationen.

Bei herkömmlichen Systemen sind, wie z.B. auch in der französischen Patentanmeldung N⁰ 76.09357 vom 31.März 1976 auf den Namen Honeywell Bull mit dem Titel:"Mode d'ecriture d'adresses sur un support d'enregistrement magnetique" beschrieben ist, die Informationen, welche auf jeder Seite der Platte enthalten sind, vorzugsweise IQ unterteilt in gleiche und jeweils benachbarte Kreisabschnitte S_Q, S₁,....S.,..., S _₁. Üblicherweise ist eine Plattenseite unterteilt in mehrere Zig von Abschnitten (meistens 40 bis 50) .

Wenn die magnetische Platte unter dem ihr zugeordneten Magnetkopf vorbeiläuft, wird der Abschnitt S_Q durch den Kopf vor dem Abschnitt S₁, der Abschnitt S₁ vor dem Abschnitt S„ usw. gelesen. Man sagt deshalb, der Abschnitt S, geht dem Abschnitt S₁, der Abschnitt S₁ dem Abschnitt S-, der Abschnitt S. dem Abschnitt S.₊₁, usw. voraus. Betrachtet man zwei Informationen 1^_-1 und I,, die auf derselben Spur der Ordnung j der entsprechenden Seite aufeinanderfolgen, so sagt man, daß die Information I₁,, der Information I. vorangeht, wenn diese durch den Kopf vor der anderen gelesen wird, oder auch, daß die Information I. der Information I_v__t folgt. Die

JV JV^ I

Schlußfolgerung gilt ebenso für viele Gruppen von Informationen G, und G, ₁ .

Jeder Abschnitt S. ist unterteilt in zwei ungleiche Bereiche. Der größere Bereich umfaßt die zu verarbeitenden Daten, während der kleinere Bereich die Markierinformationen der Spuren enthält. Für jeden Abschnitt ist der kleinere Bereich unterteilt in eine Mehrzahl von Zonen, die Referenzzonen genannt werden, eine Zahl die gleich ist derjenigen der Spuren. Jede Spur ist ein und derselben Zone zugeordnet.

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M- 303548a Es sei daran erinnert, daß das englische Wort "bit" einmal eine binäre Ziffer Eins oder Null oder auch jede Darstellung von diesen Ziffern, sei es in Form einer magnetischen Aufzeichnung, sei es in Form eines analogen oder logischen elektrischen Signals bezeichnet, wobei ein logisches Signal nur zwei Werte, genannt "Logische Null" und "Logische Eins" annehmen kann und ein Analogsignal definiert ist als ein Signal, dessen Spannung variieren kann zwischen zwei bestimmten positiven und/oder negativen Werten. Um zu vereinfachen, wird im folgenden unter dem Wort "bit" jede Information verstanden, welche sich auf der Platte befindet. Im einzelnen seien die Markierungsinformationen der Spuren ebenso Markierungsbit der Spuren genannt.

Um die Zeit abzukürzen, die der Kopf zum Zugriff einer "Verarbeitungsinformation"benötigt, ist es notwendig?, diesen von einer Spur auf eine andere in möglichst kurzer Zeit zu "ersetzen un^r1 ni* Präzision auf dieser zu positionieren.

Einrichtungen/ die ein derartiges Versetzen und Positionieren eines Magnetkopfes ermöglichen, sind an sich bekannt. Einige, genannt bang-bang, verwenden einen elektro-dynamischen Motor vom Typ "VOICE-COIL", welcher eine sich linear im Inneren eines Permanentmagneten in Form eines Zylinders bewegende Spule aufweist. Diese Spule ist mechanlisch verbunden mit einem Schlitten, der den Magnetkopf mittels Schwebearmgliedern trägt.

Man gibt einer solchen Versetzungs- und Positionierungseinrichtung des Kopfes eine Bewegung, welche zwei Phasen enthält, nämlich eine Beschleunigungs- und eine Verzögerungsphase. Im Verlauf der ersten Phase wird auf die Spule des Motors ein konstanter Strom (z.B.

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■ 40-

y . positiv) gegeben. Die Bewegung des Schlittens (und der des Kopfes) folgt dabei angenähert einer linearwachsenden Funktion der Zeit der Versetzung.

c Die Geschwindigkeit als Funktion der jeweiligen Lage des Schlittens wiedergebende Kurve ist eine Parabel, die mit der Geschwindigkeit als Funktion der Lage wächst,

Während der zweiten Bewegungsphase, während der verzö-IQ gert wird, wird dem Motor ein umgekehrter Strom (z.B. negativ) zugeführt. Die Geschwindigkeit des Schlittens ist dam eine linearabfallende Funktion der Zeit. Die die Geschwindigkeit als Funktion der durch den Schlitten eingenommenen Lage darstellende Kurve ist eine Parabel und die Geschwindigkeit nimmt abhängig von ihrer Lage ab. Am Ende der zweiten Phase sollen Geschwindigkeit des Schlittens und der Abstand, der zu durchlaufen verbleibt, genügend gering sein, um die Köpfe oberhalb der ausgewählten Spur zu arretieren.

Die französische Patentanmeldung N° 75.39654 vom 24.12.

1975 der Anmelderin mit dem Titel :"Procede pour deplacer un systeme mobile par rapport a un support d'enregistrement d'informations et dispositif pour le mettre en oeuvre" beschreibt und beansprucht eine einfache und vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit einer Versetzungsund Positionierungseinrichtung von einem beweglichen System, dessen Grundfunktion oben beschrieben ist. Die Anmeldung beschreibt und beansprucht gleichzeitig das mit der Einrichtung realisierte Verfahren.

Bei diesem Verfahren, bei dem die Adresse der Spur die einzige Information ist, welche den Strom in der Spule des das bewegliche System antreibenden elektrodynamischen Motors steuert, wird der magnetische Lese-/ Schreibkopf von einer Ausgangsspur A in eine Ankunftsspur B versetzt/ wobei deren Adressen von einem

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. ήή.

" 303548S

. Steuerkreis der Adressen geliefert werden, der zum Speicher gehört, der die mit dem genannten Kopf verbundene Platte enthält. Während der Beschleunigungsphase ist der Motor durch einen konstanten Strom ge- speist und wird von der Spur A zur Spur C versetzt, wo der Strom umgekehrt wird. Die Verzögerungsphase fängt bei der Spur C an.

Die Besonderheiten dieses Verfahrens sind folgende:

die Adressen der Spuren sind auf der Platte in einem binären Permutationscode gespeichert,

- die Adresse der Spur C wird als Funktion der Adressen der Spuren A und B berechnet, wobei diese 3Adjressssn ausgedrückt werden in einem gewichteten Binär-• code,

- die Adressen der durch den Magnetkopf während seiner Versetzung gelesenen Spuren werden gespeichert und dann umcodiert in einen gewichteten Binärcode, ~ während der Beschleunigung werden die umgesetzten Adressen vergleichen mit der Adresse der Spur C₇

- die Verzögerung erfolgt im Moment, wo die Geschwindigkeit des beweglichen Systems geringer ist als eine Minimumschwelle V_Q, welche errechnet wird aus den gelesenen und umgesetzten Adressen, die Adresse der Spur auf welcher der Magnetkopf stehen bleibt, wird mit der Adresse der Spur B verglichen,

- eine neue Versetzung erfolgt, wenn diese Adressen unterschiedlich sind.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die zwei Bewegungsphasen eine offene Schleife bilden oder auch einen Freiablauf, d.h. ohne Nachführung. Daraus folgt: 35

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•J a) unter der Einwirkung verschiedener Parameter, solcher wie Versetzungsrichtung, Temperatur, Motorcharakteristik (Induktivität und Widerstand der Spule), Festigkeitskoeffizient, usw. und unter der Wirkung der äußeren Einflüsse, wie

z.B. Reibung und Luftfeuchtigkeit, Geweichtseinflüssen aufgrund einer mehr oder weniger großen Neigung des Plattenspeicher, äußeren Vibrationen ist der Abstand, der vom Kopf noch durchlaufen werden muß, vom Augenblick an, wo

die Geschwindigkeit unter den Mittelwert V„ abgesengt wird, sehr unterschiedlich (und dies für die gleiche Ausgangsspur A bei gleicher Ankunftspiste B), so daß mehrere aufeinanderfolgende Iterationen notwendig sind, um die

Spur B zu erreichen, was ein Ansteigen der Zeit bedeutet, um mit dem Kopf die "Verarbeitungsdaten", die in dieser Spur gespeichert sind, zu erreichen (im folgenden zur Vereinfachung genannt "Zugriffszeit"),

- b) für die auf die Zahl der Spuren bezogen geringe Abstände zwischen der Ausgangsspur A und der Ankunftsspur B z.B. zwischen 1 und 5, soll das weiter oben beschriebene Verfahren modifiziert

werden.

c) es ist schwierig kurze Zugriffszeiten zu erhalten:
30

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es diese Nachteile zu überwinden und eine Beschleunigungsbewegung des den Magnetkopf tragenden beweglichen Systems anzugeben durch Berechnung zu Abtastzeitpunkten einer Sollbeschleunigung γ als Funktion der Adresse der Spur, über welcher der Kopf sich im selben Augenblick

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befindet und durch Vergleich von γ mit dem gemessenen Wert γ der Beschleunigung des genannten Systems. Dabei ist die an den Klemmen der Spule angelegte Spannung eine Funktion vom Ergebnis dieses Vergleiches.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist Gegenstand des An-Spruches 2. Dabei kann das Verfahren besonders vorteilhaft mit einer Einrichtung realisiert werden, wie sie Gegenstand des Anspruches 3 ist, insbesondere in Kombination mit den Ansprüchen 4 bis 6.

Im Gegensatz zum Verfahren zum Versetzen einer beweglichen Einheit, wie es in der vorgenannten Patentanmeldung beschrieben ist, erlaubt das Verfahren gemäß der Erfindung einerseits die von dem Lese- bzw. Schreibkopf zum Erreichen eines Sd^cherplatzes auf der Seite der Platte, die de, ^?ropf zugeordnet ist benötigte Zeit wesentlich zu reduzieren, und andererseits wird der Lesekopf in einer einzigen Bewegung auf die Endspur B geführt (ohne daß eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Bewegungen notwendig wären, um diese zu erreichen, wie in dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen aufgezeigt.

In dieser Zeichnung zeigen:

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•/Ik-

, Fig.1 bestehend aus den Fig. 1a bis 1e eine bevorzugte Ausführungsform der Verteilung der Informationen auf einer Seite eines magnetischen Aufzeichnungsträgers in Form einer Magnetplat-

Fig.2 bestehend aus den Fig. 2a, 2b und 2c, eine

bevorzugte Aufzeichnungsform der Adressen der Spuren einer Seite einer Magnetplatte auf dem Inneren einer Referenzzone von dieser selben

Fig.3 ein prinzipielles Blockdiagramm der Verstelleinrichtung für ein bewegliches System relativ zu einem Aufzeichnungsträger, wie beispielsweise einer Magnetplatte zur Durchfühic rung des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig.4 den Verlauf der Änderung der Funktion f (£.,)

als Funktion des Adressenabstandes £ .., Fig.5 die Abhängigkeit der Änderung der Geschwindigkeit des beweglichen Systems von der Zeit, on Fig.6 die Änderung als Funktion der Zeit von der

VersorgungsSpannung der Spule des elektrodynamischen Linearmotors, der das bewegliche System antreibt,

Fig.7 ein detailierteres Blockdiagramm der Einstelleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens

gemäß der Erfindung,

Fig.8 die Präzision, mit welcher die Adresse ADL. von einer Spur der Ordnungszahl j -estimmt wird und
Fig.9 wie die mittlere gemessene Geschwindigkeit

angenähert wird mit einer Verzögerungsannäherung im Vergleich zu der tatsächlichen Geschwindigkeit des beweglichen Systems.

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AS-

Zum besseren Verständnis von Aufbau und Funktion der Einstelleinrichtung für ein bewegliches System relativ zu einem Aufzeichnungsträger erscheint es zweckmäßig anhand der Fig. 1a bis 1e und 2a bis 2c in Erinnerung zu rufen, wie einerseits die Informationen auf der Oberfläche eines magnetischen Aufzeichnungsträgers, vorzugsweise einer Magnetplatte (Fig. 1a bis 1e), verteilt sind und wie andererseits auf dem Inneren einer Referenzzone dieser magnetischen Platte die Informationen aufgezeichnet sind (Fig. 2a, 2b und 2c).

Die Fig. 1a zeigt hierzu eine Seite einer Magnetscheibe D, welche sich im Sinne des Pfeiles F dreht. Die für Aufzeichnungen geeignete Oberfläche liegt zwischen den Kreisen d1 und d2. Einer derartigen Scheibe ist ein (nicht dargestellter) einziger Lese-/Schreibkopf TEL zugeordnet. Vereinbarungsgemäß ist die Platte in η gleiche Kreissektoren S_Q, S₁, s S « unterteilt. Wie

aus Fig. 1b zu ersehen, ist jeder Sektor S. unterteilt in zwei Bereiche SAD. und SDO., in denen einerseits die Adressen der Spuren und andererseits die "Verarbeitungsdaten", also die Daten, die durch das angeschlossene Informationsverarbeitungssystem verarbeitet werden sollen, das mit dem Plattenspeicher, der die Magnetplatte D enthält, verbunden ist.

Die Oberfläche des Bereiches SAD. ist sehr viel kleiner als die des Bereiches SDO..

Di_e pig. 1c und 1d zeigen im einzelnen die Art, wie die Bereiche SAD. der Sektoren S aufgebaut sind, in Form einer vergrößerten Ansicht des Bereiches SAD. des Sektors S. im Inneren des Kreises C (Fig. 1a).

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A-

Jeder Bereich SAD. eines Sektors S. ist in N Zonen ZRP_iQ...ZRP₁....ZRP_1n-1 (wobei N die Anzahl der magnetischen Spuren der Magnetplatte D darstellt) unterteilt.

In den Fig. 1c und 1d sind aus Übersichtlichkeitsgründen nur die 5 ersten Zonen ZRP._Q bis ZRP., dargestellt.

Die Grenzen zwischen den verschiedenen Zonen ZRP.. sind Kreisbögen Ax. der Spuren des magnetischen Aufzeichnungsträgers. Dabei ist jeder magnetischen Aufzeichnungsspur die Ordnungszahl j des Bogens Ax. die Zone ZRP.. zugeordnet= Folglich ist der Aufzexchnungsspur der Ordnungszahl 0 die Referenzzone ZRP._Q, der Spur der Ordnungszahl 1 die Referenzzone ZRP.. usw. zugeordnet.

Es sei daran erinnert, daß die magnetischen Schreibe- und/oder Leseköpfe einen Magnetkreis enthalten, um welchen eine Spule angeordnet ist und die einen Luftspalt aufweisen. Um die "Verarbeitungsdaten" einer Spur der Ordnungszahl j der Magnetachse Ax. durch einen magnetischen Lesekopf TEL mit einem Maximum an Präzision zu lesen, muß dieser dieser Achse während der für das Lesen von diesem Daten notwendigen Zeit fest zugeordnet bleiben, was heißt, daß sein Luftspalt genau zentriert werden muß auf der magnetischen Achse Ax. als Grenze zwischen den beiden Referenzzonen ZRP.. und ZRP.#· _{+ 1}\· Man sagt deshalb auch, daß der magnetische Lese-/ Schreibkopf TEL über beiden Zonen schwebt.

° Zur Vereinfachung der Fig. 1d sind die Referenzzonen ZRP.. rechteckig dargestellt. Jede dieser Zonen enthält die Adresse der Spur (Achse), mit welcher sie verbunden ist. Wie aus Fig. 1d zu ersehen, enthält die Zone ZRP._n die Adresse der Spur der Ordnungszahl 0, die

° Zone ZRP.. die Adresse der Spur der Ordnungszahl 1, die Zone ZRP.- die Adresse der Ordnungszahl 2 usw.

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. to-

Die Adresse der Spuren ist in einem reflektierten Binärcode, genannt GRAY-Code, geschrieben. Ein derartiger Code ist beispielsweise in dem Buch von H. Soubies-Camy, veröffentlicht von Dunod 1961, auf den Seiten 253 und 254 beschrieben. Fig. 1e zeigt ein Beispiel der Wiedergabe von zwei aufeinanderfolgenden Adressen, wie den Adressen der Spuren 124 und 125, im GRAY-Code.

Daraus ist der Grundaufbau des GRAY-Kodes zu ersehen, nämlich, daß zwei aufeinanderfolgende Adressen sich nur durch ein einziges Bit unterscheiden. Dementsprechend unterscheiden sich die zwei Adressen 124 und 125, die im GRAY-Code geschrieben sind, durch das letzte Bit, das bei der Adresse 124=0 und bei der Adresse 125=1 ist. 15

In der Fig. 2a ist eine Referenzzone ZRP.. eine= Sektors S. wiedergegeben, wobei die Bewegungsricht"""' v^r Platte D durch den Pfeil F angezeigt ist. Dabei ist die Adresse jeder F™»r, so wi? " ^r- französischen Patentanmeldung 78 29847 . m 19.10.1978 durch die Anmelderin beschrieben, in einem Abschnitt PAD enthalten. Der Rest der Zone enthält vorwiegend Steuerinformationen zur

Steuerung des Kopfes TEL auf der Achse Ax. der Spuren der Ordnungszahl j.

Der Referenzzone ZRP.. geht eine Zone ZB.. voraus, die

sogenannte 'Leerzone", die diese von dem Bereich SDO. des Sektors S., der die Verarbeitungsinformationen enthält, trennt.
30

Die magnetische Induktion in der Zone ZB.. ist einheitlich und beispielsweise negativ, wie in der Fig. 2a dargestellt.

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BAD ORIGINAL

Zum Aufzeichnen der Informationen auf einer Magnetplatte werden in jeder Spur der Platte eine Folge von kleinen magnetischen Domänen gebildet, (deren Dimensionen in der Größenordnung von einigen Mikrons liegen), die Elementarzonen variabler Länge genannt werden und die über die ganze Länge der Spur verteilt sind und alternativ magnetische Induktionen gleicher Größe und entgegengesetzter Richtung parallel zur Oberseite der Platte aufweisen.

Der Anfang der Referenzzone ZRP.. wird durch eine Kante DZ.. angezeigt. Diese ist gebildet durch eine Änderung der magnetischen Induktionsrichtung innerhalb der Zone ZB.., wo die Induktion negativ ist, und der ersten magnetischen Domäne DM₁ der Zone ZRP.., wo die' magnetische Induktion positiv ist»

In der folgenden Beschreibung wird eine Änderung der Richtung der magnetischen Induktion mit magnetischem Wechsel bezeichnet.

Ein magnetischer Wechsel kann zwei unterschiedliche Gründe haben, nämlich:

- Wenn die Oberfläche der Platte unter dem Magnetkopf T vorbeiläuft und dabei nacheinander eine magnetische Elementardomäne (deren Dimension in der Größenordnung von einigen Mikrons liegt) mit negativer magnetischer Induktion und anschließend eine Elementardomäne mit positiver

magnetischer Induktion abgetastet wird. In diesem Fall wird von einem positiven magnetischen Wechsel gesprochen.

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- Wenn umgekehrt der Magnetkopf aufeinanderfolgend eine Elementardomäne positiver Induktion und und dann eine Elementardomäne negativer Induktion abtastet, wird der magnetische Wechsel negativ genannt.

Der Bereich PAD, der die Adressen enthält, setzt sich aus m Elementarzellen (12 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a) gleicher Länge L zusammen, nämlich den Zellen C„, C ..., C,..., C.., wobei jede Zelle ein Bit der Adresse enthält. Jedes Bit B, der Adresse, welches in einer Zelle enthalten ist, wird definiert durch die Anwesenheit oder Abwesenheit von einem doppelten magnetischen Wechsel, wobei der erste magnetische Wechsel T₁, eine umgekehrte Richtung zu dem zweiten Wechsel T.., hat. Beispielsweise ist der erste Wechsel τ positiv (siehe Fig. 2b), während der zweite Wechsel T₂, negativ ist. Die Kodierung der Adressen-Bits ADE. einer Spur der Ordnungszahl j,die in einer Referenzzone ZRP.. enthalten ist, ist beispielsweise derart gewählt, daß das Bit B, gleich 1 ist im Falle der Anwesenheit eines doppelten magnetischen Wechsels, während es gleich Null ist im Fall der Abwesenheit von diesem. Diese Abwesenheit zeigt sich durch eine einheitliche magnetischen Induktion, z.B. negativ, in dieser Zelle, die dieses Bit enthält (vgl. Fig. 2b). Zur Vereinfachung wird im folgenden mit dem angelsächsischen Wort "dibit" die Abwesenheit oder die Anwesenheit von einem

doppelten magnetischen Wechsel bezeichnet. 30

Die Fig. 2c zeigt das durch den Magnetkopf TEL gewonnene Analogsignal, wenn eine Zelle Z, vor diesem vorbeiläuft.

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-30-

Wenn das Bit B, gleich 1 ist, setzt sich das vom Kopf TEL abgetastete Siganl aus zwei Analogimpulsen wechselnden Vorzeichens zusammen, dessen Amplituden gleich groß sind und einen Absolutwert gleich AMP annehmen. Wenn das Bit B, gleich Null ist, bleibt die Spannung des Signals, das von dem Kopf TEL abgetastet wird, ebenfalls Null.Wie aus Fig. 3 zu ersehen, die eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Einstellen eines beweglichen Systems relativ zu einem Aufzeichnungsträger gemäß der Erfindung wiedergibt, wird das einzustellende bewegliche System SYSMOB gebildet durch einen magnetischen Lese-/Schreibkopf TEL, welcher auf einem Schlitten CHAR befestigt ist, mit dem er eine mechanische Einheit bildet.

Der Zweck der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist, den magnetischen Lese-/ Schreibkopf TEL von einer Ausgangsspur A auf eine Endspur B der Adresse AD- in einem einzigen Bewegungsablauf mit einem Minimum an Zeit einzustellen. Die Bewegung des Kopfes TEL wird beschrieben durch eine nichtlineare Differentialgleichung zweiter Ordnung vom Typ:

= O
•-Ί ■ at c_oat:"

wobei £,.. eine Variable und f { ) eine nicht lineare Funktion ist, wie oben definiert, f(t-) zunehmend und C₂ eine Konstante.
30

Man definiert: β? ^{= d}^-j/^{dt =} ~^v/ wobei ν die Geschwindigkeit des Kopfes TEL und

^ε3 ⁼ ^²C₁/dt² = -γ, wobei γ die Beschleunigung des Kopfes ist.

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• 54-

*o 3035488

] Die Gleichung (1) kann deshalb auch geschrieben werden; f (E₁) + S₂ + £₃/C₂ = 0 (1·)

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung führt das Verfahren zum Einstellen des beweglichen Systems SYSMOB relativ zur Oberfläche einer Platte D die folgenden Operationen aus:

D-Zu vorbestimmten Abtastzeitpunkten, die im allgemeinen in einem Zeitabstand erfolgen, wobei die die Abtastzeitpunkte trennenden Zeiten T Sekunden betragen, berechnet man die Sollwertbeschleunigung γ auf folgende Weise:

a) man bestimmt die Adresse ADL. und berechnet den Abstand £. *,

b) man bestimmt die entsprechende Funktion f (S₁) eine Funktion, die vollständig bekannt im Voraus ,'_; so daß man sagen kann, daß f(£₁) eine Funktion der Adresse ADL . '-.,

J
c) man berechnet die leschwinddigkeit ν des Systems SYSMOB als Funkilon der Differenz der Adressen ADL (nT + k„T) und ADL (nT), was die Adressen ADL. sind, die zu den Abtastzeitpunkten gelesen wurden: t = nT und t, = nT + K_QT, wobei η und k ganze Zahlen sind,

d) man berechnet die Sollbeschleunigung γ aus

γ /C~ = [f(S^) -v). Daraus sieht man, daß γ eine Funktion von ADL. ist.

2) Man mißt die Beschleunigung γ des Systems SYSMOB die man durch C- teilt.

3) Man berechnet die Differenz (γ - γ)/C₀ = £ (γ/Cj .

4) Man versorgt die Spule des elektro-dynamischen Motors ML mit einer Spannung, deren Vorzeichen abhängig ist von dem Vorzeichen der Differenz Δ (y/C₂)

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BAD ORIGINAL

•as·

Die zum Aufbau der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung notwendigen verschiedenen Elemente sind:

ein elektro-dynamischer Motor ML - ein Bestimmungsschaltkreis CIRCAD für die gelesene Adresse ADL.,

ein Steuerkreis für die Adressen GESTAD, Rechenschaltglieder ACCEL zur Berechnung der Sollbeschleunigung γ

- Schaltglieder MES zum Messen der Beschleunigung γ, - ein Vergleicher COMP zur Durchführung des Vergleiches zwischen der Sollbeschleunigung γ und der gemessenen Beschleunigung y und

ein Spannungsgenerator ALIM zur Spannungsversorgung der Spule des elektro-dynamischen Motors ML.

Der Schaltkreis CIRCÄD empfängt;

a) das von dem magnetischen Schreib-/Lesekopf TEL gelieferte Analogsignal ST, jedesmal, wenn die Informations-Dibits in dem Bereich PAD einer Zone ZRP. unter dem Kopf vorbeilaufen, wobei das Signal ST zusammengesetzt ist aus einer Folge von Analogimpulsen.

b) er (der Schaltkreis CIRCAD) formt diese Analogimpulse in eine Folge von logischen Impulsen um, die die Adresse ADG. bildet, und zwar in einem GRAY-Code, von der Spur der Ordnungszahl j, die mit der Referenzzone ZRP.. verbunden ist.

c) er übersetzt dann die Adresse ADG. in eine Adresse

on J

^ou ADL. in einem gewichteten Code, wie er ebenfalls beschrieben ist in dem oben zitierten Buch von SOÜBIES-CAMY.

d) er überträgt an die Beschleunigungsrechenglieder

ACCEL für die Berechnung der Sollbeschleunigung,

die Adresse ADL. auf parallelen Leitungen mit einer Folgefrequenz F = 1/T wobei die Abtastperiode T gleich ist der Folgezeit von zwei Bereichen PAD

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32)·

von zwei Referenzzonen ZRP.. und ZRP,. . ., die zugeordnet sind auf ein und derselben Spur der Ordnungszahl j, von welchen die erste der zweiten vorausgeht. Mit anderen Worten kann festgestellt werden, daß die Adresse ADL. durch den Schaltkreis CIRCAD nach jeweils T Sekunden abgegeben wird.

Die Sollbeschleunigungsrechenglieder ACCEL enthalten (Fig. 3 und 7) für die Sollbeschleunigung γ : - einen Subtrahierer SOUS₇ der die Größe £₁ = ADF_f - ADL. berechnet,
einen Generator GF für die Funktion f(S₁) einen Rechner CALVIT zur Bestimmung der gemessenen Geschwindigkeit ν ,
- einen Addierer ADDIT (siehe Fig. 7),

- einen Digital-Analogumsetzer CDA (siehe Fig.7),

- eine mittlere Verzögerungs-Kompensationseinrichtung COMPRET für die mittlere Verzögerungszeit © zum Festlegen der gemessenen Geschwin- digkeit ν hinsichtlich der wirklichen Geschwin-

digkeit ν des Kopfes TEL und

einen Addierer ADD, der die Sollbeschleunigung γ abgibt (ADD, ADDIT and CDA sind aus Übersichtlichkeitsgründen in der Fig. 3 nur durch einen Block wiedergegeben).

Der Subtrahierer SOUS empfängt einerseits vom Schaltkreis CIRCAD die Adresse ADL. und andererseits die Adresse ADj. von der Spur B, welche abgegeben wird durch

on *·

^ου den Adressensteuerkreis GESTAD des Informationsdatenverarbeitungssystems_/ dessen Teil der Plattenspeicher mit der Platte D ist. Die Adresse AD- wird ausgedrückt in demselben gewidmeten Binärcode wie die Adresse ADL..

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3035488 Es ergibt sich von selbst, daß der Subtrahierer SOUS, der alle T Sekunden eine neue Adresse empfängt ebenfalls einen neuen Wert von £₁ alle T Sekunden errechnet.

c Der Funktionsgenerator GF empfängt den Abstand der Adressen £.. vom Subtrahierer SOUS. Er überträgt in einer binären Form den Wert von der nichtLin earen Funktion f(E₁) entsprechend dem Wert S₁, der ihm zugeführt wurde, an den Addierer ADDIT.

Die Funktion f (E₁) ist einebekannte, von vorneherein voll bestimmte Funktion. Der Generator GF ist deshalb ein Speicher, der eine Tabelle aller Werte von dieser Funktion entsprechend den bestimmten Werten von £ ₁ enthält.

Die Fig. 4 zeigt in einer Kurve die Veränderung der Funktion f (C₁) als Funktion des Adressenabstandes £. . Man sieht, daß die Änderung der Funktion f (£...) sehr groß ist für geringe Werte von £... (Differentialquotient <3f (E₁)Zd^₁ ist groß) und viel geringer ist für große Werte von £. ₁ (Differenzialquotient klein).

Der Geschwindigkeitsrechner CALVIT empfängt zu jedem Abtastzeitpunkt (alle T Sekunden) die Adresse ADL., wie sie durch den Schaltkreis CIRCAD bestimmt wird.

Der Rechner CALVIT bestimmt die gemessene Geschwindigkeit ν auf folgende Weise:
m

Man hat ADL(nT + K_QT) - ADL (nT) = Iq, wobei 1 eine ganze Zahl ist und q ein Abstand gleich einem Bruchteil der Spurenbreite.

Alle Spuren der Platte haben im wesentlichen diesselbe Breite Ip (siehe Fig. 1d und8). Deshalb ist q = f χ Ip mit 0<f<1. q stellt dabei die Präzision dar, mit

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welcher man eine Adresse bestimmt., wie in dem Ausführungsbeispiel vorher beschrieben, wobei q gleich ist mit der halben Breite der Spur, also 0,5 Ip. Anders ausgedrückt bezeichnet dies, daß, wenn man eine Adresse

- ADL. liest, die einer Spur der Ordnungszahl entspricht, der Kopf TEL angeordnet ist in Bezug auf diese Spur der Ordnungszahl j mit angenähert einer halben Spurbreite.

Die Größe Iq stellt deshalb die durch den Kopf TEL wäh-IQ rend eines Zeitintervalles gleich (k_Q χ T) Sekunden durchlaufene Distanz dar.

Der Rechner CALVIT bestimmt die Meßgeschwindigkeit ν gemäß der Formel ν = lq/k_QT; die Geschwindigkeit ν u mit geändertem Vorzeichen wird in einer binären Form an den Addierer ADD I übertragen.

Aus Gründen, die noch im einzelnen dargelegt werden, wird gezeigt, daß die berechnete Meßgeschwindigkeit zum Zeitpunkt (nT + K_QT) nicht gleich ist mit der tatsächlichen Geschwindigkeit ν des Magnetkopfes TEL zu diesem Zeitpunkt, aber gleich mit der Geschwindigkeit von diesem selben Kopf zu dem Zeitpunkt ((nT + K_QT) -9) wobei θ gleich ist mit (K_Q + 1) T/2, und mittlerer Verzögerungsannäherungwert genannt wird.

Die Einrichtung COMPRET für die mittlerer Verzögerungskompensation β hat den Zweck, die Auswirkung von diesem auf die Messung der Geschwindigkeit ν zu kompensieren. Sie empfängt das Signal γ und gibt ein Kompensationssignal y_f weiter.

Wenn die geschätzte Geschwindigkeit durch (ν + γ_ρ) = ν augedrückt wird und durchΛ ν der Geschwindigkeitsabstand ν - ν =v-v - Y_F, werden die Charakteristiken der Verzögerungskompensationseinrichtung COMPRET derart

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'*>*' 3035481

eingerichtet, daß der Geschwindigkeitsabstand Av ein

Minimum nahe Null erreicht, so daß gesagt werden kann, daß die geschätzte Geschwindigkeit ν im wesentlichen gleich ist mit der tatsächlichen Geschwindigkeit des c magnetischen Lese-/Schreibkopfes TEL. Daraus ergibt sich, daß dieses Resultat erhalten wird durch einen Wert von γ = γ χ G, wobei G die übertragungsfunktion der Einrichtung COMPRET ist, die vorzugsweise durch • ein Filter realisiert wird. Das Signal y„ mit umgekehrten Vorzeichen wird als Analogsignal an den Addierer ADD übertragen.

Der Addierer ADDIT berechnet die Summe S = (-ν + f (&..)) in einer binären Form, dievm dem Digital-Analogkonverter übertragen wird in Form von einem Analogsignalan - Addierer ADD.

Dieser letztere empfängt die Analogsignale ("^{v +} f (£..,)) und ~y„. Er liefert mit einer Konstanten ängenä-

I r

hert die Sollbeschleünigung yc. Tatsächlich ist:

-v_{m +} fit,) -Yp = -(V_{1n +} y_f) ₊ f (E₁) = U(E₁) -v

\ Δ -j /L ί

Der Addierer ADD überträgt das Signal yc/C« = -£,/C_? an den Vergleicher COMP.

Die Beschleunigungsmeßglieder MES liefern ein Signal γ gemäß folgendem Prinzip:

man zeigt, daß die Beschleunigung des beweglichen Systems, das durch den elektro-dynamischen Linearmotor ML angetrieben ist, proportional zum in der Spule dieses Motors fließenden Strom ist. Es genügtdeshalb, diesen Strom i zu messen und den Messwert mit einem Proportionalitätscoeffizienten zu multiplizieren, um das Signal γ zu erhalten, das einerseits der Kompensationseinrichtung COMPRET und andererseits multipliziert mit 1(C-(durch den Multiplizierkreis MUL) an den Vergleicher COMP übertragen wird.

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Am Ausgang des Vergleichers COMP entsteht ein Signal (yc - Y)Ac₂ = (I₃ ~^£ ₃)/^C2 ⁼A(^£ ₃/C₂) ' ^das ^^{en stromver}" sorgungsgenerator ALIM steuert.

Wenn A(£»o/C_?) positiv ist, gibt der Stromversorgungsgenerator ALIM eine Spannung +UO an die Spule des elektro-dynamischen Linearmotors ML ab.

(E₃/C₂) negativ ist, erhält die Spule des elektrodynamischen Linearmotors ML vom Stromversorgungsgenerator ALIM eine Spannung -UO.

Um das Prinzip der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung übersichtlicher zu er-

'5 läutern, sind der Vergleicher COMP und der Addierer ADD als getrennte Funktionselemente dargestellt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß bei der praktischen Realisierung es möglich ist, diese Elemente durch ein und das:-selbe Bauelement zu realisieren, das aufeinanderfolgend die Addition der Signale (-v - y„) und f ( £. ₁) um yc/C₂ und dann den Vergleich

zwischen den Signalen Y/^₂ und Y^c/^C2 (zwischen £₃/C₂ und t₃/C₂) durchführt.

Die Fig. 5 zeigt die Entwicklung der Geschwindigkeit des beweglichen Systems SYSMOB während seiner Versetzung zwischen den Spuren A und B.

Von der Spur A bis zur Spur C wird die Spule des Mo-

tors ML mit einem Signal von positiver Spannung +Uo (siehe gleichzeitig die Fig. 6) derart versorgt, daß der Motor ML gesättigt ist.

Die Fig. 5 zeigt auch, daß zwischen den Punkten A und B

(entsprechend den Spuren A und B), d.h. zwischen den Zeitpunkten t und t_o, die KurveT _Λ der Veränderung

Ά id I

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■as-

der Geschwindigkeit im wesentlichen exponential verläuft und die Geschwindigkeit unterhalb einer Geschwindigkeit ν verbleibt: d.h. für Werte von£".. ausreichend groß ergibt sich für jeden Abszissenpunkt f. .(siehe gleichzeitig Fig. 4:

f (^₁) = a +Of₁ (2)

mit ο = df ( *)/d ₁, wobei α sehr klein ist.

Man sieht auch, daß die Bewegung des beweglichen Systems einer Differenzialgleichung folgt von der Form: I₂ + 1/C₂ d£₂/dt = konstant (3)

desssen Lösung von folgendem Typ ist: 15

= B₁ (1 - e"^C2^t) (4)

Mit anderen Worten kann gesagt werden, daß zwischen den Spuren A und C die Bewegung des beweglichen Systems SYSMOB in der Geschwindigkeit geregelt ist.

Sobald sich der Kopf TEL der Spur B nähert (der Adressenabstand £. wird sehr gering), sit die Annäherung nicht mehr durch die Gleichung (2) gültig und die Bewegung des beweglichen Systems SYSMOB muß einer Korrektur unterzogen werden, die der nicht linearen Differentialgleichung zweiter Ordnung (1), wie vorstehend zitiert, folgt.

Die Geschwindigkeit folgt dann aus der Kurve Tl, und zwar vom Punkt C (Zeitpunkt t_) an, das bedeutet, daß das bewegliche System einer Bahn entsprechend einer nichtlinearen Differentialgleichung zweiter Ordnung (1) folgt.

In der Fig. 5 ist gleichzeitig die Kurve der Änderung der Geschwindigkeit in Abhängigkeit der Zeit dargestellt, wenn der Kopf TEL zwischen einer Spur A'und einer Spur B versetzt wird, wobei der Abstand zwischen diesen Spuren größer sein soll als der Abstand zwischen den

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.39-

■j Spuren A und B. Die Veränderung der Geschwindigkeit ist dann durch die KurveT⁷., (zwischen den Punkten A' und C) und durch die Kurve Pi (zwischen den Punkten C und B) gegeben.

Während des zweiten Bewegungsabschnittes, d.h. zwischen den Punkten C und B oder C und B (übertragen auf die Kurven TV und F') wird die Versorgungsspannung U der Spule des Motors ML, welche in der Fig. 6 durch die KurveP'₃ in gestrichelter Linie dargestellt ist, gebildet durch eine Folge von positiven und negativen Impulsen veränderbarer Länge. Der mittlere Wert ist durch die Kurve T., in einer ausgezogenen Linie wiedergegeben. Wenn die Spannung U_Q positiv ist, ist der mittlere Wert der Spannung U zwischen den Zeitpunkten t_c (oder t' ) und t_ negativ.

Der Adressenbestimmungskreis CIRCAD enthält dabei fol-

wie
gende Schaltglieder, aus Fig. 7 zu ersehen:

den Schwellwertkreis GS,
den Registerumkodierer TRANSCOD, - den Abtastgenerator ECHANT, welcher die Abtastimpulse alle T Sekunden liefert, d.h. die Abtastzeitpunkte definiert.

Der Schwellwertkreis GS empfängt das Signal ST und formt die Folge von Analogimpulsen, die dieses Signal bilden in eine Folge von Logikimpulsen mit Hilfe von zwei Schwellwerten S₁ und S₂ um. Es sei unterstellt, daß der Absolutwert der mittleren Amplitude der durch den Kopf TEL zur Darstellung der Signale gelieferten Bits gleich 1 (Abwesenheit eines doppelten Wechsels, siehe Fig. 2) ist gleich mit AMP. Man hat dann bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung:

5₁ = 0,25 χ AMP (5) und

5₂ = 0,75 χ AMP (5').

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Die Bewertung der Bits durch den Kreis GS ist wie folgt (siehe Fig. 7):

Man betrachtet zwei benachbarte Referenzzonen ZRP.. und ZRP./·₊₁\/ wobei die Adressen der Spuren entsprechend in den Abschnitten PAD von diesem Zonen ADE. bzw. ADE... aufgezeichnet sind, und man betrachtet zwei Zellen desselben Ranges k im Inneren von diesem beiden Zonen, beispielsweise die Zellen C, . und C₁,..... Die Bits entsprechend zu diesen beiden Zellen sind B, . bzw. ^kM + "!)* ^^enn ^^e Adressen ADE. und ADE... aufgezeichnet sind in einem GRAY-Code ergeben sich drei Fälle:

- Fall 1;

Die beiden Bits B.. und ^Bw- ₊ i\ sind null. Die Spannung des Signals ST ist null damit unterhalb der Schwelle S.. Der Schaltkreis GS gibt dann als Signal eine "logische Null" ab und das sei die durch den Lesekopf TEL eingenommene Position, wenn dieser sich bewegt von der Lage POS., wo sein Luftspalt der Zone ZRP.. zugeordnet ist (siehe Fig. 8, wo der Luftspalt dargestellt ist unter einem Rechteck, dessen Länge sehr viel größer ist als seine Breite) in die Lage POS_, wo dieser Luftspalt angeordnet ist oberhalb der Zone ZRP.,. ..., im Vorbeilaufen durch die Position POS-, bei welcher dieser Luftspalt im übergang beide Zonen überdeckt, d.h. auf die Mittellinie Ax. der Spur von der Ordnungszahl j zentriert ist.

- Fall 2:

Die beiden Bits B, . und ^Βι,/· ₊ ·ι\ sind gleich 1. Die Spannung des Signals ST hat eine positive Amplitude

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und eine negative Amplitude, deren Absolutwert gleich ist mit AMP, d.h. unterhalb von S-. Der Schaltkreis GS liefert dann eine "logische Eins", welche anzeigt, daß der Lesekopf TEL sich 2wischen den Lagen POS₁ und POS₃ (siehe ebenfalls Fig. 8) befindet.

- Fall 3:

B, . ist gleich null und ^Βι,/.·₊-ι\ ist gleich 1. Die beiden Adressen ADE. und ADE₁₊₁ unterscheiden sich durch ein einziges Bit.

Dieser dritte Fall ereignet sich nur, wenn sich die beiden Adressen ADE.und ADE... durch ein einziges Bit desselben Ranges in zwei benachbarten Referenzzonen unterscheiden. Man betrachtet dann den Ablauf des Absolutwertes der Amplitude des Signals ST (siehe Fig. 8). Die Entfernung zwischen der Lage POS₁ und POS, ist gleich der Breite einer Zone ZRP.., die ihrerseits gleich ist mit der Breite Ip einer Spur. Dieser Abstand Ip wird Schritt zwischen den Spuren genannt. Es ist klar, daß, wenn der Kopf TEL sich gleichmäßig bewegt zwischen der Lage POS₁ und der Lage POS₃, sich dann der Absolutwert der Amplitude des Signals kontinuierlieh von Null bis 100% von AMP ändert. Man sagt, daß in diesem dritten Fall das Signal doppeldeutig ist und daß es einem "Doppeldeutigkeitsbit" entspricht, wobei die Amplitude der Doppeldeutigkeit sich ändert als Funktion der Lage x, die durch den Kopf zwischen den Positionen POS₁ und POS₃ eingenommen wird. Die Amplitude sei mit A (x) bezeichnet. Man sieht, daß, wenn χ unterhalb lp/4 ist, A(x) kleiner als 0,25 AMP =S₁ ist.

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Andererseits sieht man, daß, wenn χ größer als 3 lp/4 ist, A (x) größer wird als 0,75 AMP = S₃.

Schließlich, wenn A (x) zwischen S₁ und S„ liegt, d.h. zwischen 0,25 AMP und 0,75 AMP hat man lp/4<x<3 lp/4.

Der Schwellwertkreis GS liefert eine im GRAY-Code gelesene Adresse, nämlich die Adresse ADG. oder ADG. ₁, an das Umkodierungsregister TRANSCOD, in einer bestimmten Abtastfolge, die vom Generator GEN bestimmt ist zum Umkodieren der in einem GRAY-Code gelieferten Adresse ADG. in einen gleichgewichtigen Binärcode. Das Register TRANSCOD liefert somit alle T Sekunden auf parallelen Leitungen die Adresse ADL. ausgedrückt in einem gleichgew.ichtigen Binärcode. Diese Adresse wird dem Subtrahierer SOUS und dem Geschwindigkeitsrechner CALVIT zugeführt.

Bei Festlegung einer Binärgewichtung a.(j) nach der überführung der in einem GRAY-Code gelesenen Adresse ADG. in eine in einem gewichteten Binärcode gelesenen Adresse ADL. ist:

wenn, fx<lp/4 und x>lp/4 ") (i)= 0 I₁A(XX⁰/²⁵ AMP ^und A(x)>0,75 AMPJ ~¹

und wenn flp/4<x<3 lp/4 ] . y _ ,-v _ ₁ J f ^a_i ¹J' ~ '

1.0,25 AMP <A(x)<0,75 AMPj

Man kann damit jede Lage des Kopfes im Bezug auf die ihm zugeordnete Oberfläche der Platte durch eine in Halbschritten (halbe Breite der Spur)quantifizierte Adresse darstellen. Folglich, wenn man annimmt, daß die Ordnungszahl j=124 ( angenommen der Kopf bewegt sich von der Spur 124 zur Spur 125) wenn x<lp/4 ist, d.h. wenn A(x) unterhalb von S ist,weiß man, daß

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der Kopf TEL die Lage 124 eingenommen hat.

Wenn x>3 lp/4 ist, d.h. wenn A(x) größer ist als S_?/ befindet sich der Kopf TEL auf der Spur 125.

Wenn lp/4 kleiner als χ selbst unterhalb von 3 lp/4 ist, so ist vereinbart zu sagen, daß der Kopf die Lage 124+ 1/2 einnimmt.

Unter diesen Bedingungen wird die Lage des Kopfes TEL auf der Platte durch die Adresse ADL. ausgedrückt, so daß ist:

ADL. = a , (j) s"¹ + a_n(j) 2° + a (j) 2¹ + ...a H) 2ⁿ

mit a₁ (j)·,

Gew icht 2~¹ = lp/2.

Wenn, wie weiter oben beschrieben, die durch den Kopf TEL eingenommene Endlage genau über der Mittelachse Ax,- der Adressenspur AD-. liegt, gilt:

AD_f = 1.2~¹ + a₀ (f) 2° + a_n (f)·2ⁿ

(8) mit a_Q (f) , a₁ (f) a_R (f) auftretend mit

Man kann dann den Abstand in Binärform berechnen: 30

= AD_f -ADL., ausgedrückt in Halbschritten in folgender Art:

J).2°

(9) {}

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Die Präzision der Bestimmung der Lage des Kopfes und des Abstandes £₁ ist gleich lp/2 - q.

Der Geschwindigkeitsrechner CALVIT umfaßt:(siehe Fig.7):

- den Umlaufspeicher MEMOCIRC,

- den Subtrahier-Dividierer SUBDIV₇

- die Sperreinrichtung BLOC und

- den Digital-Analogkonverter CDAN.

Der Umlaufspeicher MEMOCIRC empfängt alle T Sekunden die Adresse ADL (nT + k8T) und liefert die Adresse ADL (nT) dem Subtrahierdividierer SUBDIV. Dieser empfängt gleichzeitig die Adresse ADL (nT + k_T). Das Umlaufregister behält alle Werte der gelesenen Adresse zwischen den Zeitpunkten (nT) und (nT + k8T), d.h. die Adressen

ADL (nT), ADL (nT + T), ADL (nT + 2T), ADL (nT +

Ic₀T).

Der Subtrahier-Dividierer SUBDIV berechnet die Geschwindigkeit ν durch Bestimmen der Differenz ADL (nT + k8T) -ADL (nT) durch Dividieren des Wertes k_QT (durchgeführte Operationen zu jedem Abtastzeitpunkt, d.h. alle T Sekunden).
25

Die Blockiereinrichtung BLOC hält den Wert von ν = ADL (nT + k„T) - ADL (nT)/k_QT während eines Zeitintervalles von T Sekunden.

Die Bestimmung der mittleren Verzögerungsabschätzung Θ, welche dargestellt ist in der Fig. 9, basiert auf folgendem Prinzip:

Das Zeitintervall, das die Zeitpunkte nT und nT + k_QT trennt sei ein Zeitintervall gleich k_QT und ist ausreichend gering (einige Millisekunden), um die

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Veränderung der tatsächlichen Geschwindigkeit ν des Kopfes TEL während dieses Zeitintervalles betrachten zu können. Es folgt einer linearen Zeitfunktion. Den entsprechenden Ablauf zeigt die KurveΓ\ in der Fig. 9. Dabei sind durch die Punkte t_n, t₁,t₉, t~, t., tr, t_a, usw. Zeitpunkte nT, nT + T, nT + 2T, nT + 3T, nT + 4T, nT + 5T, nT + 6T usw. bezeichnet, wobei k_Q gesetzt ist gleich 4.

Zum Zeitpunkt t. berechnet der Subtrahier-Dividierer SUBDIV den Wert v_ffll = (ADL(nT + 4T) - ADL (nT)/4T. Dieser Wert wird gehalten während T Sekunden durch die Blockiereinrichtung BLOC zwischen den Zeitpunkten t. und t₅· Zum Zeitpunkt t₅ wird der Wert (ADL (nT + 5T) -

ADL (nT + T))/4T = ν „ berechnet. Dieser Wert wird

mz

während T Sekunden zwischen den Zeitpunkten t- und t, gehalten. Ebenso berechnet man zum Zeitpunkt tg den Wert v_m3 = (ADL (nT + 6T) - ADL (nT + 2T))/4T, der ebenfalls T Sekunden zwischen den Zeitpunkten t₅ und tg

gehalten wird. Die Werte ν .. , ν ~/ ^v _m3 stellen deshalb die zu den Zeitpunkten t._r t_ und t, gemessenen Geschwindigkeiten dar. Es ist klar, daß die Bestimmung der gemessenen Geschwindigkeit ν auch für frühere Zeitpunkte als t., sowie für nachfolgende Zeitpunkte von

■" t, identisch mit derjenigen ist, wie sie beschrieben wurde. Die dargestellte Kurve der Änderung der gemessenen Geschwindigkeit ν als Funktion der Zeit ist die Kurve P₅. Die Änderung der mittleren Geschwindigkeit

ν hat als repräsentative KurveTi. ^{m 6}

Wegen der linearen Entwicklung der tatsächlichen Geschwindigkeit ν als Funktion der Zeit ist klar, daß die in oben angezeigter Form zu den Zeitpunkten t.,, t₂, t₃, t₄, t₅ usw. jweils gemessene Geschwindigkeit ν gleich ist mit der tatsächlichen Geschwindigkeit V

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gemessen zu den Zeitpunkten (nT + k_nT/2) (siehe Fig.9 und vergleiche die Kurven T\ und77). Deshalb ist die zum Zeitpunkt t, gemessene Geschwindigkeit gleich mit der tatsächlichen Geschwindigkeit zum Zeitpunkt t_ mit

t₂ = (t₄ +tO)/2 = tO + (t₄ -tO/2

= t₀ + k₀T/2 = t_{0 +} 2T.

Daraus resultiert, daß, da die Geschwindigkeit sich linear als Funktion der Zeit entwickelt, die mittlere Geschwindigkeit zwischen zwei betimmten Punkten selbst gleich ist, mit der gemessenen Geschwindigkeit in der Mitte des Zeitintervalles zwischen diesen Punkten. Da der mittlere Geschwindigkeitswert ν über T Sekunden festgehalten wird, ergibt sich klar aus der Fig. 9, daß die mittlere Verzögerungsabschätzung θ gleich ist mit
k_QT/2 + T/2 = (k_Q +1) T/2.
20

Das Wertoptimum von k„ wird bestimmt in folgender Weise:

- man weiß, daß ν = 1q/k_QT und daß die Bestimmungsgenauigkeit der Menge Iq gleich ist mit q.

Daraus ergibt sich, daß ein Fehler existiert, der "Quantifizierungsfehler" Cq genannt wird bei der Bestimmung der gemessenen Geschwindigkeit ν gleich mit q/k_QT. Zu diesem Quantifizierungsfehler wird ein Fehler £n zugefügt, entsprechend der mittleren Verzögerungsabschätzung θ = (k_Q +1) T/2. Man hat dann li_ = ίγΙ θ (tatsächlich ist γ = dv/dt oder dv = ydt) .

Sofern man eine Funktion q, genannt "Kostenfunktion"/ hat, hat man q = Sq + £_ und man sieht in Ableitung dieser Funktion, daß ein Wert k_Q ='1/T χ ^2q/|y| (10) existiert, die das Minimum der Kostenfunktion q ergibt. Man findet, daß k_Q = 4, in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel .

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Claims (6)

3035480 Dipl.-Ing. RUDOLF SEIBERT Rechtsanwalt u. Patentanwalt TattenbachstraBe 9 8000 MÖNCHEN 22 Titel; Verfahren zum Verstellen einer beweglichen Einheit relativ zu- einem Aufzeichnungsträger und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens PATENTANSPRÜCHE Verfahren zum Verstellen einer beweglichen Einheit relativ zu einem Aufzeichnungsträger mit einer Mehrzahl von Aufzeichnungsspuren, deren Adressen auf dem Aufzeichnungsträger innerhalb einer Mehrzahl von Referenzzonen eingeschrieben sind, wobei die Anzahl der Referenzzonen der Zahl der Spuren entspricht xxrA jeder Spur mindestens eine Zone zugeordnet ist, mi-, ainem der Einheit zugeordneten Motor und mindestens einem Magnetkopf, der von einer Ausgangsaufzeichnungsspur zu einer Bestimmungsspur mit der Adresse AD- bewegt werden soll, wobei die während dem Verstellen des Kopfes von diesem gelesenen Adressen der Spuren mit ADL. bezeichnet werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

1) Berechnung der Sollbeschleunigung γ zum vorgege

benen Abtastzeitpunkt als Funktion der zu diesem Zeitpunkt gelesenen Adresse ADL.,

2) Messer der Beschleunigung der Einheit y,

3) Vergleich der Beschleunigungen γ und γ*,

4) Steuerung des Motors abhängig vom Vergleich der

Werte γ und 7·

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² 30548S

■ι 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Durchführung folgender weiterer Schritte zu den Abtastzeitpunkten :

a) Berechnen des Abstandes i = AD_f - ADL.; f. b) Bestimmen einer nichtlinearen Funktion £(€-) von

c) Berechnen der Geschwindigkeit der Einheit als Funktion der durch den Kopf zu den durch eine vorbestimmte Zeitdifferenz voneinander getrennten

IQ Abtastzeitpunkten gelesenen Adressen;

d) Berechnen der Sollbeschleunigung γ proportional zur Summe (f(£.,)-v).

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ic Anspruch 1 oder 2 mit einer Stromversorgungseinrichtung für den Antriebsmotor, einen Adressensteuerkreis zur Lieferung der Adresse AD_f und einen Bestimmungskreis für die gelesene Adresse ADL., dadurch gekennzeichnet, daß weiter vorgesehen sind, - Sollbeschleunigungsrechenglieder ACCEL zum Berechnen der Sollbeschleunigung γ abhängig von den Adressen AD^ und ADL., welche von dem Adressensteuerkreis (GESTAD) bzw. von dem Adressenbestimmungskreis (CIRCAD) geliefert sind,

- Meßgliedern (MES) zur Messung der Beschleunigung γ' des beweglichen Systems einem Vergleicher (COMP) zum Vergleich der Sollbeschleunigung γ und der gemessenen Beschleunigung γ", wobei

- das Ausgangssignal des Vergleichers (COMP) die Stromversorgungseinrichtung (ALIM) steuert.

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3Q3548S

■j 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbeschleunigungsglieder wie folgt aufgebaut sind:

- aus einem Subtrahierer (SOUS) zum Errechnen des β Adressenabstandes £. aus den zugeführten Adressen ADL. und AD

- einem Funktionsgenerator (GF) zum Errechnen der Funktion f ( £ ..)

- einem Geschwindigkeitsrechner (CALVIT), welcher IQ die Adresse ADL. von dem Adressenbestimmungskreis erhält und die Meßgeschwindigkeit ν des beweglichen Systems ermittelt als Funktion der zu den Abtastzeitpunkten (nT + k_T) und nT gelesenen Adressen ADL (nT + k_T) und ADL (nT), wobei η und k_ ganze Zahlen sind und T der zeit

liche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen,

einen Addierer ADDIT zur Ermittlung der Summe (-ν + f(L·)) in binärer Form, - einen Digital-Analog-Umsetzer (CDA) zur Umsetzung des Signals (-v + f(L·)) in ein Analogsignal,

- einer Kompensationseinrichtung (COMPRET) zur Kompensation der geschätzten mittleren Verzögerung der gemessenen Geschwindigkeit ν des

beweglichen Systems, die ein Analogsignal γ_ρ proportional der gemessenen Beschleunigung ~ liefert und
aus einem Addierer (ADD), der die Analogsumme -v + f(£.) und das Signal γ_ erhält und daraus

die Sollbeschleunigung γ_, an den Vergleicher (COMP) liefert.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsrechner (CALVIT) enthält

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einen Umlaufspeicher (MEMOCIRC) zur Aufnahme der Adresse ADL. vom Bestimmungskreis (CIRCAD) und der Speicherung der Adressenwerte mit den Abtastzeitpunkten zwischen den Zeitpunkten nT und (nT + k₀T)

einen Subtrahier-Dividierer (SUBDIV) zur Verarbeitung der vom Umlaufspeicher (MEMOCIRC) kommenden Adresse ADL (nT) und der vom Adressenbestiitunungskreis (CIRCAD) kommenden Adresse ADL (nT + k_QT) zur Meßgeschwindigkeit ν entsprechend der Differenz dieser Adressen ADL (nT + k_QT) und ADL (nT) geteilt durch die Größe k_QT und

einen Haltekreis (BLOC) zum Speichern des Geschwindigkeitswertes ν während eines zwei benachbarte Abtastzeiten trennenden Zeitintervalls.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der auf dem Aufzeichnungsträger in einem ersten Binärcode geschriebenen Adressen ADL. der Adressenbestimmungskreis (CIRCAD) umfaßt.

einen Schwellwertkreis (GS), der die vom Lesekopf gelesenen Analogimpulse in eine Folge lo

gischer Impulse umformt, die die in dem genannten ersten Code dargestellte Adresse ADG. bilden,

einen Registerumformer (TRANSCOD) zur Umformung der Adresse ADG. in die in einem zweiten Binärcode ausgedrückte Adresse ADL. und - einen Abtastgenerator (ECHANT) zur Lieferung von Abtastimpulsen zu den Abtastzeitpunkten, der den Registerumformer (TRANSCOD) derart steuert, daß dieser zu diesen Zeitpunkten die

Adressen ADL. an die Sollbeschleunigungsglieder (ACCEL) zur Berechnung der Sollbeschleunigung γ liefert.

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