機(jī)械電子工程原理第十六章軟盤驅(qū)動(dòng)器軟盤驅(qū)動(dòng)器的作用軟盤驅(qū)動(dòng)器是典型的機(jī)械電子系統(tǒng)，很好地體現(xiàn)了機(jī)械電子工程的設(shè)計(jì)思想，因而成為最成功的機(jī)械電子產(chǎn)品之一。軟盤驅(qū)動(dòng)器的作用是使磁頭找到正確的磁道和扇段，進(jìn)行寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)的操作。為尋找正確的磁道，要求磁頭沿盤片的徑向作直線運(yùn)動(dòng)；為尋找正確的扇段，則要求盤片作轉(zhuǎn)動(dòng)。這兩種運(yùn)動(dòng)分別由磁頭系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)完成，磁頭系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)的動(dòng)作由控制器控制，磁盤的進(jìn)入和退出則由進(jìn)出機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。2軟盤驅(qū)動(dòng)器3軟磁盤的存儲(chǔ)原理軟磁盤用硬磁性材料作介質(zhì)，利用材料的剩磁表示信息。3.5英寸軟磁盤的盤片被劃分為80個(gè)成同心圓的磁道、18個(gè)扇區(qū)。一個(gè)磁道在某一扇區(qū)內(nèi)的一段稱為扇段，每個(gè)扇段可以存儲(chǔ)512字節(jié)的數(shù)據(jù)。除18個(gè)扇段外，在扇段00和扇段17之間還設(shè)有間隙區(qū)。5軟磁盤的讀取磁盤旋轉(zhuǎn)，形成相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)磁頭的電磁感應(yīng)線圈鐵磁薄膜介質(zhì)，磁化方向表示0、1磁盤616.1磁頭系統(tǒng)磁頭系統(tǒng)主要包括磁頭小車、導(dǎo)軸、絲杠螺母副和步進(jìn)電機(jī)，此外，還有00號(hào)磁道檢測(cè)傳感器。7磁頭小車的運(yùn)動(dòng)絲杠和導(dǎo)軸構(gòu)成一個(gè)平面，保證小車的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。絲杠由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)在控制器發(fā)出的步進(jìn)脈沖和方向信號(hào)控制下轉(zhuǎn)過(guò)預(yù)定的角位移，通過(guò)絲杠—螺母副轉(zhuǎn)換為磁頭小車的直線運(yùn)動(dòng)，使磁頭找到預(yù)定的磁道。當(dāng)磁頭移動(dòng)到位于最外圈的00號(hào)磁道時(shí)，小車上的檔片就會(huì)遮擋光電對(duì)管的光路，這個(gè)光電對(duì)管作為00磁道傳感器，立即向控制器發(fā)出信號(hào)，表示磁頭已到00號(hào)磁道。916.2主軸系統(tǒng)主軸系統(tǒng)的核心是主軸電機(jī)，它是一個(gè)外形扁平的直流無(wú)刷電機(jī)。主軸電機(jī)轉(zhuǎn)子軸心和定子軸心決定了盤片旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。讀寫操作中，盤片以恒速300r/min±1.5%作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也有的軟驅(qū)轉(zhuǎn)速是600r/min。10直流無(wú)刷電機(jī)直流電源通過(guò)換向控制電路向無(wú)刷電機(jī)的定子繞組供電。定子電流產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。為此，必須時(shí)刻檢測(cè)轉(zhuǎn)子的角位置。轉(zhuǎn)子位置傳感器隨時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的角位置，并將角位置信號(hào)送給換向控制電路，換向電路的主回路是開關(guān)管構(gòu)成的開關(guān)電路，依據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)控制定子繞組的通斷。

11轉(zhuǎn)子位置傳感器霍爾器件在磁場(chǎng)B中會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)EH

EH＝KHIBcosθ

霍爾器件作轉(zhuǎn)子位置傳感器，用表面裝貼工藝直接貼焊在定子印制板上，三個(gè)霍爾器件成120°排布。永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，處在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)中的霍爾器件輸出的霍爾電勢(shì)幅度隨轉(zhuǎn)子位置而變化，三個(gè)霍爾器件的輸出電勢(shì)成120°電角度。1316.3磁頭系統(tǒng)與主軸系統(tǒng)的協(xié)同工作要完成對(duì)盤片的讀寫，必須正確尋找每一個(gè)磁道和每一個(gè)扇段，這就要求磁頭系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)協(xié)同工作。主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速有一定范圍的波動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，要保證以前在某個(gè)扇段上寫入的數(shù)據(jù)能被準(zhǔn)確無(wú)誤地讀出，還要保證在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上寫入的數(shù)據(jù)能在另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上讀出，后者稱為軟盤驅(qū)動(dòng)器的兼容性。14磁道格式讀寫操作的實(shí)質(zhì)是要保證磁頭準(zhǔn)確找到預(yù)定的磁道和扇段。為了達(dá)到此目的，設(shè)計(jì)了磁盤的磁道格式。新盤片首先必須按照設(shè)計(jì)的格式進(jìn)行格式化。在01號(hào)扇區(qū)前安排著間隙信號(hào)GAP1，17號(hào)扇區(qū)后面是間隙信號(hào)GAP4。GAP1和GAP4之間順序安排著本磁道的18個(gè)扇段。當(dāng)索引脈沖到來(lái)，首先遇到表示磁道首部的間隙GAP1，而磁道尾部的間隙GAP4之后就是下一個(gè)索引脈沖。每一個(gè)扇段內(nèi)，分為ID標(biāo)記段和數(shù)據(jù)區(qū)兩部分。ID標(biāo)記段以同步信號(hào)SYNC起始，以間隙GAP2結(jié)束。數(shù)據(jù)區(qū)也以同步信號(hào)SYNC起始，以間隙GAP3結(jié)束。15讀寫操作扇段的定位同步信號(hào)SYNC確保了寫在任何一個(gè)扇段里的標(biāo)志、地址和數(shù)據(jù)總能在讀操作中被磁頭正確地對(duì)準(zhǔn)。讀取到的信號(hào)在專門的分離電路中將數(shù)據(jù)分離出來(lái)，然后送往數(shù)據(jù)總線。磁道的定位尋找磁道的操作由控制器根據(jù)來(lái)自主機(jī)的命令和目標(biāo)磁道號(hào)，將當(dāng)前磁道號(hào)與目標(biāo)磁道號(hào)比較，從而決定磁頭的移動(dòng)方向和位移量。17控制器的作用控制電路要按規(guī)定的格式對(duì)盤片做格式化，按規(guī)定的格式寫或讀信息。為此，要解釋來(lái)自CPU的命令，檢測(cè)驅(qū)動(dòng)器的工作狀態(tài)，向磁頭系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)發(fā)出各種控制信號(hào)。

18工作狀態(tài)檢測(cè)1)00磁道傳感器：一個(gè)紅外發(fā)射-接收對(duì)管，當(dāng)磁頭移動(dòng)到00號(hào)磁道，也就是最外面的磁道時(shí)，磁頭小車上的擋板遮斷光電對(duì)管的光路，輸出到達(dá)00號(hào)磁道的信號(hào)。2)寫保護(hù)傳感器：一個(gè)微動(dòng)開關(guān)，如果盤套上的撥塊被撥到寫保護(hù)位置，此微動(dòng)開關(guān)不被壓下。3)磁盤到位傳感器：一個(gè)微動(dòng)開關(guān)，每當(dāng)盤片被推到底時(shí)，上夾板下降，此開關(guān)就被盤套壓下，發(fā)出盤片已到位的信號(hào)。4)磁盤密度傳感器：一個(gè)微動(dòng)開關(guān)，高密度磁盤的盤套上有一個(gè)方孔，磁盤到位時(shí)不會(huì)壓下此開關(guān)，而低密度磁盤的盤套上沒(méi)有方孔，磁盤到位時(shí)此開關(guān)被壓下，由此區(qū)分盤片的密度。1916.5主板作用：系統(tǒng)的裝配模塊，為所有的靜態(tài)零部件和動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)提供了定位基準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)參照。構(gòu)成：1)控制電路印制板；檢測(cè)寫保護(hù)、盤密度和盤片到位位傳感器；00號(hào)磁道傳感器。2)磁頭系統(tǒng)的導(dǎo)軸和絲杠固定在主板上，兩個(gè)軸的加工精度和裝配平行度直接影響磁頭的運(yùn)動(dòng)精度；主軸電機(jī)也固定在軟驅(qū)主板上，它的軸心定位精度對(duì)讀寫操作有最為重要的作用。3)上、下夾板，盤套活門撥桿底轉(zhuǎn)動(dòng)軸和復(fù)位彈簧也固定在主板底面上。4)盤片的主、次兩個(gè)水平驅(qū)動(dòng)銷5)上下蓋、前面板2116.6盤片和盤套盤片是76μm厚的聚酯薄膜，兩面涂敷1～3μm厚的磁性材料，可以讀寫106次。格式化后，18個(gè)扇區(qū)（00~17），80個(gè)磁道（00~79），2個(gè)面，每個(gè)扇段存儲(chǔ)512B數(shù)據(jù)，整個(gè)3.5in軟磁盤的存儲(chǔ)量為512×18×80×2＝字節(jié)或1474560/1024=1440KB盤片中部是鋼制的盤轂，盤轂上有定位孔和驅(qū)動(dòng)孔。這種驅(qū)動(dòng)定位緊固方式可避免盤片打滑或錯(cuò)位，提高了盤片定位精度。盤套上有寫保護(hù)撥塊、表示高密度的方孔和兩個(gè)定位用的凹坑。為防止靜電，盤套內(nèi)襯有防靜電的無(wú)紡布或紙。

22軟磁盤的結(jié)構(gòu)23主要技術(shù)特性平均存取時(shí)間：93ms/95ms性能參數(shù)磁頭數(shù)：2磁道數(shù)：80記錄方式：MFM非格式化容量：1.6MB/2MB格式化容量：1.2MB/1.44MB位密度：9646bpi/17434bpi（bitp