软磁盘驱动器分析机电一体化实习.ppt

软磁盘驱动器分析 1.了解典型机电一体化产品的设计思想，形成对机电一体化设计的基本认识 2.培养初步分析机电产品的能力 训练目的 §11.1 软盘的结构和原理 软盘的存储容量 早期：5.25英寸 盘 1.2MB 现在：3.5英寸 盘 1.44MB 5.25英寸盘 3.5英寸盘 § 11.1 软盘的结构和原理 3.5英寸盘结构图 磁盘用硬磁性材料作介质，利用材料的剩磁表示信息 § 11.1 软盘的结构和原理 写保护拨块 盘片 密度 主定位凹坑 次定位 凹坑 活门 定位孔 驱动孔 盘毂 磁盘 § 11.1 软盘的结构和原理 格式化(format)：新软盘格式化后才可以存储数据。所谓“格式化”就是在软盘上按一定标准划分出所谓“磁道”和“扇区”。 通常，3.5英寸软盘格式化为80磁道（同心圆）、18扇区。一个磁道在某一扇区内的一段称为扇段，每个扇段可以存储512字节(Byte)的数据。除18个扇段外，在扇段00和扇段17之间还设有间隙区。数据被存放在这些磁道扇区上，在读取数据时，也会以这些磁道扇区为基准进行检索。 软盘格式化后，盘上所有数据将被全部清除。 磁道i 扇区j § 11.1 软盘的结构和原理 扇区00 扇区01 磁道00 磁道79 扇区17 GAP4 GAP1 盘片 转动 磁头径向 直线运动 磁盘旋转，形成相对高速运动 磁头的电磁感应线圈 铁磁薄膜介质，磁化方向表示0、1 § 11.1 软盘的结构和原理 磁盘 磁头系统：磁头小车、导轴、丝杠螺母副和步进电机、00号磁道检测传感器。 导轴和丝杠以主板为参照基准，共同决定了磁头的直线运动轨迹。丝杠由步进电机带动。 § 11.2 磁头系统 § 11.2 磁头系统 磁头小车： 有上、下两个磁头，上、下磁头的通过扁平线束与控制电路连接。 小车的一侧有滑孔，导轴穿过滑孔后固定在主板上。小车的另一侧有简化为一根钢针的螺母，与丝杠共同构成丝杠-螺母副。 滑孔、导轴和丝杠-螺母都具有很高的加工精度和光洁度。 磁头小车的运动： 丝杠和导轴构成一个平面，保证小车的平稳运动。 丝杠由步进电机带动，步进电机在控制器发出的步进脉冲和方向信号控制下转过预定的角位移，通过丝杠-螺母副转换为磁头小车的直线运动，使磁头找到预定的磁道。 当磁头移动到位于最外圈的00号磁道时，小车上的档片就会遮挡光电对管的光路，这个光电对管作为00磁道传感器，立即向控制器发出信号，表示磁头已到00号磁道。 § 11.3 主轴系统 主轴带动盘片转动，其核心主轴电机是一个外形扁平的直流无刷电机。 读写操作中，盘片以恒速300r/min±1.5%作旋转运动，也有的软驱转速是600r/min。 直流无刷电机： 定子绕组 层叠硅钢片 定子铁芯 霍尔转子位置传感器 引线 永磁转子 转子外壳 漏磁窗口 索引传感器 定子电路板 柔性驱动销 § 11.3 主轴系统 0 120° 240° 360° 0 120° 240° 360° 0 120° 240° 360° S 永磁转子 N HA HC HB ＋V ＋V ＋V (a)三相定子绕组的电流时序 (b)基本原理 § 11.3 主轴系统 转子位置传感器：霍尔器件 为了使转子角位移满360°时重新从0°记起，在永磁转子外壳的边缘开了一个漏磁窗口，在转子外壳附近的定子印制板上，安装了一个霍尔器件或者一个电感线圈，作为索引传感器。转子每转一周，窗口的漏磁使传感器产生一个索引脉冲。两个索引脉冲之间，转子运动了360°的角位移。 以恒速300r/min旋转时，索引脉冲周期为200ms，脉宽4ms。 索引脉冲除用于划分磁道的起始和终止点外，还被利用来作转速控制。可以用频压转换，也可以用锁相技术进行控制。与普通直流电机一样，可以用PWM控制电枢电流实现转速控制。 § 11.4 磁盘进出机构 上 夹 板 下夹板 盘 套 磁盘弹出按键 (将下夹板推进) 主板 下夹板 复位弹簧 上磁头 下磁头 磁性 托盘 柔性 驱动销 盘套次水平 定位销和下 夹板导槽