Относятся к устройствам для долговременного хранения данных и являются старейшими устройствами компьютера, в качестве носителя информации применяются дискеты диаметром 3,5 дюйма (объем дискеты от 1,44 MB до 2,88 MB, в зависимости от типа дисковода и дискеты).
Дисковод состоит из четырёх основных элементов: рабочий двигатель, рабочие головки, шаговые двигатели, управляющая электроника.
Рабочий двигатель. Двигатель включается только тогда, когда в дисковод вставлена дискета. Обеспечивает постоянную скорость вращения дискеты 300 об.мин. Для запуска двигателю необходимо в среднем 400 мс.
Рабочие головки. Дисковод оснащается двумя комбинированными головками (для чтения и записи каждая), которые располагаются над рабочей поверхностью дискеты. Так как обычно дискеты двухсторонние, т.е. имеют две рабочие поверхности, то одна головка предназначена для верхней, а другая головка для нижней рабочей поверхности дискеты.
Шаговые двигатели. Позиционирование головок выполняется при помощи двух двигателей. Двигатели перемещают головки над рабочей поверхностью для считывания данных.
Управляющая электроника. Электронные схемы размещаются в нижней части дисковода. Они выполняют функции передачи сигналов к контроллеру, т.е. отвечают за преобразование информации, которую считывают или записывают головки.
На данный момент дисководы морально и физически устарели, они не отвечают современным требованиям, к накопителям информации, особенно к объёму переносимой информации. Современные производители компьютеров всё реже включают дисковод в базовую комплектацию.
Жесткий диск (винчестер, Накопитель на жестких магнитных дисках)
Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) – это устройство с несменным носителем. Его конструктивная схема сходна со схемой НГМД, но реализация отличается, и существенно.
Конструкция жесткого диска (Рис.1)
Накопитель на жестких магнитных дисках состоит из четырех главных элементов, каждый из которых вносит свой вклад в его общие характеристики:
Данные хранятся на пластинах в виде концентрических дорожек, каждая из которых делится на секторы, содержащие данные (в подавляющем большинстве случаев размер сектора составляет 512 байт) и коды коррекции ошибок. Процесс такой разметки диска на сектора, состоящий в записи на его поверхность секторных меток и идентификационных номеров и называется физическим или низкоуровневым форматированием. Количество секторов на дорожке в современных дисках варьируется в зависимости от длины дорожки, т. е. на внешних дорожках секторов больше, а на внутренних меньше (так называемый метод зонно_битовой записи - zoned bit recording). Совокупность дорожек, находящихся под головками в определенном их положении на всех пластинах диска, называется цилиндром .
Пластины представляют собой диски из алюминиевого сплава или стеклообразного материала(стеклянные пластины получили в последнее время более широкое распространение), поверхность которых покрыта несколькими слоями магнитных и немагнитных материалов, защищенных сверху тонким слоем алмазоподобного графита. Размеры и ориентация частиц магнитного слоя определяют вместе с размерами зазора магнитной головки возможную плотность записи. Заметим, что поверхностная плотность записи имеет две составляющие - продольную (определяется размерами магнитных доменов, представляющих каждый бит одной дорожки) и поперечную (определяется расстоянием между соседними дорожками). Одно из последних достижений в увеличении плотности записи за счет уменьшения размеров магнитных частиц - разработанное IBM покрытие с антиферромагнитной связью (AFC, AntiFerromagnetically Coupled). Такое покрытие, неофициально называемое «пыльцой эльфов», состоит из двух магнитных слоев, «проложенных» тончайшим (его толщина составляет всего три атомных диаметра!) слоем парамагнитного металла рутения. В этом «сэндвиче» вместо одиночных магнитных доменов образуются магнитные пары с противоположно направленными векторами намагниченности, обеспечивающие повышенную стойкость к размагничиванию. Пластины укреплены на шпинделе двигателя, который вращает их с весьма высокими угловыми скоростями (до 15 тыс. об./мин).
Головка записи-чтения - ключевой элемент НЖМД. Ее чувствительность и величина магнитного зазора в большой степени определяют плотность записи накопителя. Головка «летит» над поверхностью вращающейся пластины на расстояниях порядка 10-15 нм. Расстояние от головки до магнитного слоя при этом заметно больше - до 30 нм. Защитный слой из алмазоподобного графита, наносимый на головку и пластины, обладает чрезвычайно высокими прочностью и гладкостью, так что «падение» головки на поверхность пластины в случае, например, непредвиденной остановки двигателя не приводит в современных накопителях к выходу их из строя, как это было в НЖМД первых поколений.
Позиционер (actuator) - «средство доставки» головок к нужному цилиндру диска. Понятно, что от скорости и точности его работы зависит как время доступа к данным, так и допустимое расстояние между дорожками, т. е. в конечном счете плотность записи. Кроме основных своих функций, позиционер в современных дисках служит еще и средством обеспечения надежности. Он должен вывести головки из зоны возможного соприкосновения с носителем в случае остановки основного двигателя, пропадания питания и других непредвиденных ситуаций.
Контроллер управляет всеми электронными и электромеханическими компонентами накопителя и содержит все необходимые для чтения и записи данных аналоговые и цифровые схемы. Он строится, как правило, на базе специализированного процессора, оснащенного буферной памятью для промежуточного хранения данных записи-чтения и ПЗУ или ППЗУ со встроенным программным обеспечением. Контроллер вместе с позиционером обеспечивают безопасность диска в случае пропадания питания или остановки двигателя, выводя головки из зоны возможного соприкосновения. Кроме того, контроллер обеспечивает перевод диска в режим экономии энергии при отсутствии обращений к нему в течение некоторого времени.
Когда-то давным-давно сделал из старого «винчестера» станочек для правки и заточки мелких свёрл, но у него слишком велика минимальная скорость вращения и обычно когда торопишься, то свёрла перегреваются. Пытался как-то уменьшать обороты, ничего хорошего не получилось и поэтому оставил всё как есть, просто заставив себя не торопиться. А тут недавно пришли знакомые компьютерщики и с вопросом «посмотри, из этого можно что-нибудь полезного сделать?» начали вываливать на стол множество дисководов на три с половиной дюйма (рис.1 ). И почему-то первой же мыслью было – а не попробовать ли собрать новую низкоскоростную «правку»…
Не откладывая это дело в долгий ящик, тут же снимаем крышки с нескольких дисководов разных марок и смотрим, что там внутри.
А внутри всё по-разному и у разных моделей одной марки управление двигателями может быть собрано и на одной и на двух микросхемах (рис.2 ).
Рассматриваем детали на платах поподробнее и отдаём предпочтение варианту с двумя микросхемами (рис.3 ) – по дорожкам и подходящим проводам видно, что правая микросхема ALPS-R SD705A (кроме всего прочего) отвечает за работу шагового двигателя перемещения считывающей головки, а левая LB11813 – только за работу двигателя вращения диска.
Также видно, что обе микросхемы соединяются всего двумя сигнальными дорожками – 33 и 34 выводы большой микросхемы идут к соединённым вместе 10-му и 11-тому выводам и к 12 выводу LB11813 соответственно.
Честно говоря, ранее уже приходилось сталкиваться с дисководами и уже есть некоторое представление о принципе их работы, поэтому, сказав для пущей важности «сейчас мы здесь что-нибудь отрежем…», аккуратно перерезал обе эти дорожки (рис.4 ).
Вывод 12 микросхемы LB11813 оставляем в покое, а на 10-й и 11-й нужно подать тактовый сигнал CLK. Так как частота его следования должна быть около 1 МГц, а амплитуда стандартная для микросхем пятивольтовой серии, то собираем на подвернувшемся под руку кусочке текстолита генератор прямоугольных импульсов на микросхеме К555ЛН1. Ставим переменный резистор для регулирования частоты и при среднем его положении подбором ёмкости конденсатора подгоняем выходную частоту к 1 МГц. Затем соединяем выход генератора с выводами LB11813 (рис.5 ), подпаиваем шины питания дисковода и генератора и включаем БП. Слышим, что двигатель начал вращаться. Это хорошо… Покрутив ручку переменного резистора, слышим как меняется частота вращения двигателя. И это хорошо…
Гости, радостные и окрылённые открывшимися перспективами, помчались домой, на ходу обдумывая, как можно использовать это «чудо техники», а я вернулся к схеме, чтобы посмотреть, что нужно оставить, а что убрать, и как это всё это облагородить в корпусе…
Сначала, вооружившись тестером, карандашом и листком бумаги, срисовал с платы схему (рис. 6 ). Здесь нумерация элементной обвязки, относящейся к микросхеме LB11813, оставлена старой, т.е. той, что была на плате.
Затем посмотрел некоторые технические характеристики. Потребляемый от пятивольтового блока питания ток на холостом ходу равен 0,22 А, при средней «нагрузке» на валу двигателя – меняется от 0,5 А до 0,7 А. Перед самой остановкой вращения ток достигает значения 0,85 А. Температура нагрева корпуса микросхемы LB11813 зависит от нагрузки, но в любом случае не превышает 50-70 градусов.
Минимальная частота генератора, при которой ещё вращается двигатель – около 0,45 МГц, максимальная – около 4,6 МГц.
Теперь дисковод полностью разбираю, оставив только две платы, соединённые 4-мя цветными проводами – по ним микросхема LB11813 управляет двигателем (рис.7 ). Белый восьмипроводный шлейф тоже не нужен – на плате с двигателем что было интересного, так это не то дроссель, не то какой другой элемент, но очень похожий на дроссель и отвечающий, скорее всего, за контроль частоты вращения двигателя (т.е. выполняющий функции датчика Холла) – так вот его можно выпаять, всё работает и без него. Остальные проводники шлейфа – это общий провод, напряжение питания, а также передача сигналов от концевых выключателей с платы двигателя (выпаиваем и их тоже).
«Сдуваю» термофеном все ненужные элементы с большой платы и обрезаю её так, чтобы остались крепёжные отверстия (рис.8 ).
Готового подходящего по размерам не нашёл, взял кусок 16-миллиметровой ДСП, тонкий пластмассовый лист и кусок стеклотекстолита от старой печатной платы. Немного попилил, посверлил и закрепил всё так, чтобы не очень «выпирало» и не занимало много места на столе (рис.9, рис.10, рис.11, рис.12 ).
Печатную плату для импульсного генератора развёл, но пока не вытравил – неохота разводить «бодягу» ради одной-двух маленьких плат. А пока установил в корпус макетный вариант и приклеил термоклеем его и плату с микросхемой-приводом двигателя. Файл печатной платы в формате программе находится в приложении к статье (вид сделан со стороны установки деталей - рисунок при надо «зеркалить»).
Никакой накладной декоративной панелью корпус сверху накрывать не стал – головки винтов так и оставил на виду. Пластмасса, из которой сделана верхняя крышка, попалась очень удачная – к ней не прилипают намертво никакие клеи из серий «Момент» или БФ и она практически не царапается и не мажется. Из той части, что осталась при выпиливания отверстия под вращающуюся поверхность двигателя, вырезал кольцо, которое приклеил сверху к этой вращающейся поверхности. На это кольцо можно наклеивать кольца из наждачной бумаги (рис.13 ), которые при желании достаточно легко содрать и на пластмассовой поверхности кольца почти не остаётся остатков клея. А что остаётся – сцарапывается ногтём.
В качестве блока питания применил импульсный преобразователь, выдающий 5В/1А от какой-то старой оргтехники. Провод питания впаян в схему напрямую – может быть это и не очень правильно, но зато блок питания никогда не теряется и потом, при его замене на новый, не приходится разбираться, где в разъёме «плюс, а где «минус»».
Никаких выключателей на корпусе нет, индикации подачи напряжения тоже. Движок резистора регулировки оборотов выведен сбоку. Учитывая, что за прошедший месяц пришлось два раза править свёрла и один раз затачивать несколько сломанных разного диаметра и за это время ни разу не появилось надобности уменьшить обороты, то получается, что можно было и не делать плавную регулировку. Настроить генератор на 4 МГц – и всё.
Конечно же, проверил работу схемы с двигателем от «винчестера» - всё работает так же, но с заметно меньшей мощностью в сравнении с управлением от «родного» контроллера. Это понятно - двигателю от HDD требуется более высокое напряжение питания.
Из академического интереса посмотрел форму сигналов в цепях питания двигателем. На рисунках ниже показаны состояния на «фазах» U и V относительно общего провода при тактовой частоте 4,6 МГц (рис.14 ), при 1 МГц (рис.15 ) и на одной из «фаз» и вывода, обозначенного на платах как N («нейтраль», надо полагать) (рис.16 ):
Сигналы «снимались» через резисторные делители, поэтому уровни не соответствуют показаниям шкалы напряжений, но так коэффициенты деления были одинаковы и не менялись, то отношения уровней относительно друг друга верны. Временные интервалы соответствуют действительности.
Андрей Гольцов, г. Искитим
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Перечень дополнительных элементов | |||||||
| DD2 | Микросхема цифровая | К555ЛН1 | 1 | В блокнот | |||
| R1, R2 | Резистор | 470 Ом | 2 | ||||
В самом дальнем ящике при ревизии обнаружились два флоппика (откуда они там взялись, в памяти не сохранилось).
Корпус понравился! Начались мысленные поиски под что бы приспособить. Посетила мысля засунуть туда небольшой оконечник на микрушке. В наличии была TDA1557 на ней и решено было сделать. При компоновке оказалось, что остается куча свободного места. Это обстоятельство подтолкнуло - а не забабахать ли полный УЗЧ с регулировкой тембров, дальше больше - еще и с индикацией уровня сигнала.
Что вышло, читайте дальше.
Начинка
УМЗЧ TDA1557. Схемы были взяты практически с Datasheet.Чтобы микрушка не перегревалась, вмонтирован блок управления вентилятором. Срабатывание настроено примерно на 45°.
Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только
Блок регулировок LM1036
Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только
Из регулятора исключен регулятор баланса (заменен постоянными резисторами, т. к. четыре переменника не поместились на лицевой панели).
Блок индикации KA2281
Затем все было собрано на центральную часть корпуса флоппаря.
Результат:
Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только
Работа по доработке средней части корпуса была уже знакома.
Все поместилось и заработало (правда, не сразу - огромное спасибо riswel за консультации).
Однажды, разбирая коробку с компьютерным хламом, я обнаружил у себя несколько дисководов от от старых 3-х дюймовых гибгих дисков. В свое время я извлек из них шаговые двигатели, а выбросить оставшиеся внутренности не поднялась рука. Сейчас мое внимание привлек двигатель для вращения дисков. Он выполнен самостоятельным блоком на отдельной печатной плате вместе с контроллером привода.
Задача состояла в том, как его запустить. Поиск решения в сети Internet по запуску такого двигателя не дал какого-либо положительного результата. Было множество статей по использованию шаговых двигателей позиционирующих магнитную головку и практически ничего по запуску "блина" - двигателя вращения диска. Единственная обнаруженная статья была на английском языке, но там описывался очень древний и конкретный дисковод... В общем пришлось искать способ запуска самостоятельно.
С чего я начал. К плате управления подходит шлейф из 4-5 цветных проводов в зависимости от типа дисковода. Два из них подают питание 12V (это было не трудно проследить), и как правило имеют цвета черный(общий) и красный(+). Оставшиеся провода, как я предположил, должны управлять пуском двигателя и скорее всего имеют ТТЛ уровни.
На плате я также обнаружил два фотоэлемента: один на краю платы - он определяет, что диск вставлен в приемник; второй фотоэлемент стоит ближе к центру двигателя - он позиционирует начальное положение диска в котором имеется соответсвующее отверстие. Нас интересует первый (удаленный) фотоэлемент, так как при вставленном диске мотор уже начинает вращаться (в подключенном к компьютеру дисководу).
Фотография контроллера с мотором от дисковода фирмы TEAC приведена на рисунке 1.
Далее, проследив на плате цепь от фотоэлемента, я установил, что она через транзистор поступает на вход управления микросхемы H13431 - контроллер двигателя (описание этой микросхемы нашел только на японском языке). На тот же транзистор подключен через диод один из проводов входного шлейфа.
Далее - дело техники. Подал на плату питание 12 вольт. Через резистор номиналом 3,3 ком вычисленный контак соединил с плюсом питания. ВСЕ!!! Двигатель начал вращаться!
Фрагмент платы с установленныи резистором показан на рисунке 2. Крайний левый контакт не задействован (видимо какой-то выходной сигнал). Следы пайки на плате - моя оплошность: подал на входной контакт непосредственно напряжение питания 12В и сжег транзистор, далее действовал осторожнее - через резистор номиналом 3,3 ком.
На другом дисководе (рис.3) с названием Sankyo и микросхемой контроллера M51784 пошел таким же путем (описание этой микросхемы есть на сайте www.datasheetcatalog.com). Нашел входной контакт на плате который выходит через резистор на управляющий транзистор и фотоэлемент. Также через резистор подал на него положительный потенциал. И... тишина. Попробовал поочередно позамыкать на "землю" оставшиеся два входных контакта... Заработало!!! Что это за контакт я не стал выяснять.
Увеличенный фрагмент второй доработанной платы приведен на рисунке 4. "Земляной" контакт и контакт от него слева запаяны вместе. Крайний левый контакт остался свободным.
Таким образом порядок подключения неизвестного дисковода достаточно прост:
1. Находим провода питания (обычно красный+ и черный-).
2. Пытаемся найти цепь управляющего транзистора и фотоэлемента (примерная схема на рис.5).
3. Если двигатель не вращается оставшиееся контакты замыкаем на "землю" (или подаем на них положительный потенциал через ограничительный резистор в несколько ком).
Дальнейшие эксперимены с двигателем показали, что он работоспособен в диапазоне питающих напряжений от 7 до 12 вольт. При этом скорость вращения его очень стабильна, так как задается кварцевым или пъезокерамическим резонатором. Кстати можно попытаться поставить резонатор на другую частоту тем самым изменив скорость вращения. На моих платах резонатор выполнен в виде пластмассового прямоугольника синего цвета - его легко найти.
Применение данного двигателя оставляю на вашу фантазию. Желаю удачи!
Здравствуйте все. Наверно многие из нас видели в интернете видео с музыкальными флоппи дисководами. Если нет, обязательно посмотрите. Вот некоторые из них:
Итак, вы посмотрели и до сих пор не ушли с этой страницы? Тогда устройтесь поудобнее, ибо дальше вы узнаете, как повторить эту «магию».
Начнем с того, что музыку в вашем флоппи играет не маленький гномик с виолончелью. Высота звука изменяется с изменением скорости вращения нашего дисковода. Думаю, все понимают, что не вокруг своей оси.
Но одно дело, когда у нас есть постоянное количество оборотов. Тогда мы имеем всего лишь монотонное гудение, одна нота. Другое дело, когда мы хотим получить «имперский марш» или мурку. Для этого нам нужно будет менять обороты, и учитывать время длительности каждой ноты.
Мы с вами умнее и поэтому мы заставим компьютер сыграть за нас эту мелодию. А для этого нам понадобится контроллер. Например, ардуино. С его помощью мы и заставим сегодня «петь» наши флоппи дисководы.
Итак, приступим, для начала нам будет нужен лишний блок питания для компьютера, ибо приводы наших музыкальных вертушек требуют, чтобы их кормили электрическим током.
Нашли? Теперь переходим к подключению:
1) Соединяем черный и зеленый контакты, в нашем блоке питания. Это требуется, чтобы его включить.
2) 11 и 12 контакты дисковода замыкаем между собой с помощью прыгуна (jumper). Да, я знаю, что не стоит переводить такие названия.
3) 17 и 19 подключаем к земле ардуино (GND).
4) 18 к 3 диджитал пину ардуино.
5) 20 тоже флоппи, к 2 д.п.
6) Запитываем.
Теперь софт:
1) Скачиваем IDE, ставим драйвера.
2) Качаем библиотеку TimerOne в папку к ардуино.
3) Заливаем скетч.
4) Все подключено, все залито? Устанавливаем Java JDK среду NetBeans.
5) Качаем MoppyDesk и драйвера к ней. Это программа, которая через микроконтроллер заставляет дисковод «петь»
Запускаем MoppyDesk через NotBeans. Смотрим, куда установлен ардуино, выбираем этот ком порт. Дальше, нажимаем Connect и выбираем миди файл, Start.
