DE2430612A1 - Vorrichtung zur steuerung der lage eines magnetkopfes in bezug auf eine zu folgende datenspur - Google Patents

Vorrichtung zur steuerung der lage eines magnetkopfes in bezug auf eine zu folgende datenspur

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DE2430612A1
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Description

PHN.702 3 Va/AvdV DIETER PODDIG 3. k. 7 k
Patenlasaesaor
Anmelia: HT rfcs:·.-· C^fcnpeafcfcriokeii . · 2430612
Akten Μ,·.: ΡΗΝ-7023
Anmeldung vom; 25· JUlll 1974
"Vorrichtung zur Steuerung der Lage eines Magnetkopfes in bezug auf eine zu folgende Datenspur".
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Lage eines magnetischen Auslesekopfes in bezug auf eine aus einer Anzahl auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium aufgezeichneter Informationsspuren ausgewählte Informationsspur, welche Vorrichtung mit einer Abtastvorrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals versehen ist, da-s eine Funktion der Abweichung des Kopfes von der Mitte der Spur ist, während weiter Positionierungsmittel vorgesehen sind, die von dem Fehlersignal gesteuert werden und mit deren Hilfe der Kopf derart bewegt wird, dass er auf die Mitte der Spur gebracht wird.
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3-4.74
Wenn die auf ein Aufzeichnungsmediura, wie ein magnetisches Band oder eine magnetische Scheibe, geschriebenen Daten mit Hilfe eines Magnetkopfes
ausgelesen werden, ist es von wesentlicher Bedeutung, dass der Kopf stets genau der Datenspur auf dem Aufzeichnungsmedium folgt, und zwar unabhängig von etwaigen Verschiebungen des Aufzeichnungsmediums, die, wenn dieses Medium ein Magnetband ist, durch Schwingungen während der Fortbewegung des Bandes auftreten können, oder wenn das Medium eine magnetische Scheibe ist, durch eine etwaige Exzentrizität der Spur herbeigeführt werden können infolge der Tatsache, dass die Daten nicht in der zum Auslesen verwendeten Vorrichtung auf dem Aufzeichnungsmedium angebracht sind.
Die Anzahl Daten enthaltender Spuren, die auf magnetische Aufzeichnungsmedien aufgezeichnet wird, hat in den vergangenen Jahren immer zugenommen. Dadurch ist die Breite einer einzigen Spur und der Abstand zwischen den Spuren unvermeidlich kleiner geworden« In einem bestimmten bekannten Typ einer Bildaufzeichnungsvorrichtung weisen die Spuren z.B. eine Breite von I50 /um und einen gegenseitigen Abstand von 35 /um auf. Dies bedeutet, dass hohe Anforderungen die Genauigkeit gestellt werden, mit der ein Magnetkopf einer bestimmten Datenspur folgt.
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Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, sicherzustellen, dass ein Ausgabekopf Datenspuren mit der obengenannten oder einer noch viel geringeren Breite sehr genau folgen kann.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastvorrichtung ein langgestrecktes Abtastelement aus Magnetowiderstandsmaterial enthält, das mit einem ersten und einem zweiten Endanschluss und einem Mitteiahschluss versehen ist und dessen Länge durch die verwendete Spurbreite bestimmt wird, wobei der Unterschied zwischen der Spannung über dem ersten Endanschluss und dem Mittelanschluss und der Spannung über dem zweiten Endanschluss und dem Mittelanschluss die Lage des Auslesekopfes in bezug auf die geschriebene Datenspur anzeigt.
Es ist an sich bekannt, zum Erzeugen eines Signals, mit dem ein Kopf gesteuert werden kann, einen Kopf zu verwenden, von dem ein Polschuh in zwei Teile aufgespalten ist, so dass die Datenspur in"zwei Teile geteilt wird, die gesondert ausgelesen werden. Durch Addition der beiden Lesesignale wird grundsätzlich wieder ein Ausgangssignal erhalten, das der vollständigen Spurbreite proportional ist, während
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3.^-7^
Subtraktion ein Differenzsignal ergibt, das ein
Mass für die Querabweichung zwischen Kopf und Spur ist.
Diese Unterteilung eines Polschuhes ergibt jedoch bei geringeren Spurbreiten, insbesondere bei Spurbreiten von weniger als 100 /um, ernste bauliche Probleme, vor allem wenn als magnetisches Material
Ferrit verwendet wird. Obendrein müssen bei Serienherstellung Wirkungsgradunterschiede zwischen den
beiden Kopfhälften berücksichtigt werden, wodurch
bei Anwendung in einer Servoschleife eine von Kopf
zu Kopf verschiedene Verschiebung ("Offset") in bezug auf die gewünschte Kopflage auftreten wird. Ausserdom ist die Kopplung zwischen den beiden Hälften beträchtlich.
Die Vorrichtung nach der Erfindung, in der ein Magnetowiderstandselement verwendet wird, weist diese Nachteile nicht auf.
Abtastvorrichtungen, bei denen der Magnetowiderstandseffekt bestimmter magnetischer Materialien mit geringer Koerzitivkraft, wie z.B. Permalloy,
benutzt wird, sind aus der USA-Patentschrift 3. ^93.69 '4 bekannt. Venn ein dünner Streifen aus einem derartigen Material in einem Magnetfeld angeordnet wird, ändert sich sein Widerstand in Abhängigkeit von der Stärke des Feldes. In dem Aufzeichnungsmedium gespeicherte Daten können dadurch ausgelesen werden, dass ein
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Gleich- oder Wechselstrom durch den in der Nähe des Aufzeichnungsmediums angeordneten Streifen geschickt wird und die durch die Widerstandsänderungen herbeigeführten Spannungsänderungen über dem Streifen gemessen werden.
Obgleich die Abtastvorrichtung mit Magnetowiderstandselement nach der Erfindung zur Steuerung der Lage eines gesonderten, genau in bezug auf das Magnetowiderstandselement ausgerichteten Auslesekopfes verwendet werden kann, ist ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung der, dass das Magnetowiderstanselement auch selber als Auslesekopf benutzt werden kann, wodurch ein gesonderter Auslesekopf überflüssig ist. Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastelement zugleich als Auslesekopf dient, wobei die Summe der Spannung über den ersten Endanschluss und den Mittelanschluss und der Spannung über den zweiten Endanschluss und den Mittelanschluss die in die Datenspur eingeschriebenen Daten darstellt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hälften des Abtastelements aus Magne^widerstandsmaterial, die zu beiden Seiten des Mittelanschlusses' liegen·, magnetostatisch entkoppelt, sind.
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In Abhängigkeit von dem verwendeten Magnetowiderstandsmaterial kann dieses Material unter dem Einfluss eines Magnetfeldes eine kohärente oder eine inkohärente Rotation des Magnetisationsvektors aufweisen· Ein Material mit einer inkohärenten Rotation ergibt keine besonderen Probleme bei Anwendung in einer Vorrichtung nach der Erfindung, weil die beiden Hälften des Elements "automatisch" entkoppelt sind. Bei Anwendung eines Materials mit einer kohärenten Rotation ist es aber empfehlenswert, dafür zu sorgen, dass die beiden Hälften entkoppelt werden, so dass keine Austauschkopplung auftreten kann. Dies kann z.B. dadurch erzielt werden, dass das Magnetowiderstandsmaterial in der Mitte unwirksam gemacht wird, indem es mit einem anderen Material legiert oder darin ein Kratzer angebracht wird. Da mit einem Magnetowiderstandselement
Daten wohl ausgelesen, aber nicht eingeschrieben werden können, wird in den meisten Anwendungen der Magnetowider s tandsaus Ie sekopf nach der Erfindung mit einem Eingabekopf kombiniert werden müssen. Dabei kann es, z.B. in Systemen, in denen die eingeschriebenen Daten direkt wieder ausgelesen werden, von Bedeutung sein, dass der Spalt des Eingabekopfes und das Magnetowiderstandselement einander möglichst nahe liegen.
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Bei· einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wird dies dadurch erzielt, dass das Abtastelement aus Magnetowiderstandsmaterial sich in dem Spalt eines Eingabekopfes erstreckt.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Magnetowiderstands· abtastelements zur Anwendung in einer Vorrichtung nach der Erfindung, und
Fig. 2 ein Schaltbild eines Verstärkers, mit dem ein von dem Element nach Fig. 1 erzeugtes Signal verstärkt werden kann.
Nach der Erfindung wird beim Abtasten schmaler Spuren ein Magnetowiderstandselement 1 mit zwei elektrischen Anschlusspunkten 2 und 3 an den Enden und einem Mittelanschluss k (Fig. 1) verwendet, dessen Gesamtlänge L der verwendeten Spurbreite B entspricht.
Für ein Element mit einem spezifischen Widerstand β und einer Dicke D = 1000 A, einer Höhe II = 2 /um und einer Länge L = 50 /um wird der Widerstand in einem praktischen Beispiel durch
Tl L ·/ -f f. .
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gegeben. Für ein Element aus Permalloy ist die Widerstandsänderung Δ R/R unter dem Einfluss des von dem Aufzeichnungsmedium 5 herrührenden Feldes in der Grosse von 1 bis 1.5 /&· Das Auslesen dieser Widerstandsänderung mit einem Strom von 1 mA liefert dann schon eine Signalspannung von 1,^ bis 2,1 mV, die sich auf verhältnismässig einfache Weise geräuscharm verstärken lässt. Verstärkung kann z.B. mittels der in Fig. 2 dargestellten Transistorschaltung erfolgen, wobei es vorteilhaft ist, dass der Widerstand des Detektionselements derartig ist, dass es direkt mit der Transistorschaltung verbunden werden kann. Wenn das Substrat aus einem geeigneten kristallinen Material, wie Silicium, besteht, kann die Transistorschaltung auf demselben Substrat wie das Detektioiiselement gebildet werden, um .eine integrierte Schaltung zu erhalten. Ein Vorteil dabei ist der, dass die Empfindlichkeit für Störimpulse infolge des geringen Abstandes zwischen dem Verstärker und dem Detektionselenient erheblich verringert wird. Der Strom I durch das Magnetowiderstandselement 6 wird mit Hilfe der Spannung E]j eingestellt. Der Kollektorspannungsunterschied V=V1 - V „ ist dann als Regelspannung für die Servovorrichtung verfügbar, mit der die Kopflage gesteuert wird, während das Datensignal V _
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dem gemeinsamen Kollektorwiderstand des Ausgangsemit terfolgers entnommen werden kann. VT „ ist maximal und der Gesamtspurbreite B proportional, wenn der Kopf auf der Spur positioniert ist, während VR dann gerade den gewünschten Nulldurchgang aufweist.
Bei Anwendung in digitalen Systemen kann die Empfindlichkeit noch dadurch erhöht werden, dass I0 als ein Impulsstrom mit niedrigem Tastverhältnis (duty cycle) (zur Beschränkung der Verlustleistung) ausgeführt wird, der von dem Digitaltakt abgeleitet ' ist. Auf diese Weise kann zu gleicher Zeit Bit-Detektion stattfinden oder es kann bei sich langsam bewegenden oder statisch ausgelesenen Datenträgern ein leichter zu verstärkendes Wechselspannungssignal erhalten werden.
Im allgemeinen wird es günstig sein, wenn der Magnetowiderstandsauslesekopf nach der Erfindung mit einem induktiven Eingabekopf kombiniert wird. Für ein optimales Auslesen der vom Eingabekopf aufgezeichneten Signale ist es dabei von grosser Bedeutung, dass der Spalt des Eingabekopfes genau zu dem Magnetowiderstandsauslesekopf parallel ist und dass der Abstand zwischen dem Eingabekopf und dem J Magnetowiderstandsauslesekopf gering ist. Z.B. können ein integrierter Eingabekopf und der in Fig. 1 gezeigte
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Magnetowxderstandsauslesekopf zu beiden Seiten eines planparallelen Substrats angebracht werden. Für den Fachmann ergibt es keine Probleme, ein Substrat mit zwei zueinander genau parallelen Seiten herzustellen, während auch die Herstellung von Magnetköpfen mit Hilfe integrierter Techniken (sowohl in planarem als auch in geschichtetem Aufbau) aus der Technik bekannt ist.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Magnetowiderstandselement z.B. durch Aufdampfen in dem Spalt eines induktiven Eingabekopfes anzubringen. Namentlich im Falle eines Plattenspeichers ergibt dies einen wesentlichen Vorteil. Durch eine derartige Anordnung wird nämlich verhindert, dass Eingabekopf und Abtastelement sich über verschiedene Radien bewegen werden.
Die Beziehung zwischen der Spannung über einem Magnetowiderstandselement und dem Feld des Aufzeichnungsmediums ist tatsächlich parabolisch. Eine Linearisierung kann dadurch erzielt werden, dass man ein magnetisches Vorspannungsfeld auf das Element einwirken lässt. Das Vorspannungsfeld an der Stelle des Elements muss notwendigerweise im Vergleich zu dem Feld des Aufzeichnungsmediums gross sein, aber andererseits soll das Streufeld mit Mittel
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zum Erzeugen des Vorspannungsfeldes das Aufzeichnungsmedium nicht beeinflussen können. Dies bedeutet, dass dieses Streufeld an der Stelle des Mediums im Vergleich zu dem Feld des Aufzeichnungsmediums selber sehr klein sein muss. Auch sollen, von dem Magnetowiderstandselement her.gesehen, die Mittel zum Anlegen des Vorspannungsfeldes das Feld des Aufzeichnungsmediums nicht verzerren. Weiter ist es erforderlich, dass zur Abgabe eines richtigen Positionierungssignals das Detektionselement ein möglichst gleichmässiges Vor— spaunungsfeld "fühlen" muss, d.h., dass die Parallelität zwischen der Vorrichtung zum Erzeugen des Vorspannungsfeldes und dem Detektxonsolement sowie ihr gegenseitiger Abstand sehr genau definiert sein müssen.
Verschiedene Verfahren, durch die man ein Vorspannungsfeld erzeugen und auf einen Magnetowider— standsstreifen einwirken lassen kann, sind bekannt und können im Rahmen der Erfindung verwendet werden.
Der Kopf kann z.B. dadurch verschoben werden, dass der Kopf auf einem schwenkbaren Arm montiert wird, der infolge der Vorspannung einer Feder und der elektromagnetischen Kraft eines Elektromagnets in einer Gleichgewichtslage gehalten wird, wenn das Abtastelement kein Signal abgibt, und der von dem Elektromagnet aus der Gleichgewichtslago gezogen wird,
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wenn das Abtastelement ein Signal abgibt, das anzeigt, dass der Kopf nicht genau auf der Spur positioniert ist Die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf die obenbeschriebene Servovorrichtung.
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Claims (3)

  1. - 13 - PHN.7023
    PATENTANSPRÜCHE: · - £ H d U U I £
    Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Lage eines magnetischen Auslesekopfes in bezug auf eine aus einer Anzahl auf ein magnetische Aufzeichnungsmedium aufgezeichneter Informationsspuren ausgewählte Informationsspur, welche Vorrichtung mit einer Abtastvorrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals versehen ist, das eine Funktion der Abweichung des Kopfes von der Mitte der Spur ist, während weiter Positionierungsmittel vorgesehen sind, die von dem Fehlersignal gesteuert werden und mit,deren Hilfe der Kopf derart bewegt wird, dass er auf die Mitte der Spur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastvorrichtung ein langgestrecktes Abtastelement aus Magnetowiderstandsmaterial enthält, das mit einem ersten und einem zweiten Endanschluss und mit einem Mittelanschluss versehen ist und dessen Länge dtirch die verwendete Spurbreite bestimmt wird, wobei der Unterschied zwischen der Spannung über dem ersten Endanschluss und dem Mittelanschluss und der Spannung über dem zweiten Endanschluss und dem Mittelanschluss die Lage des Auslesekopfes in bezug auf die beschriebene Datenspur anzeigt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastelement zugleich als Auslesekopf dient, wobei die Summe der Spannung über dem ersten Endanschluss und dem Mittelanschluss und der Spannung über dem zweiten Endanschluss und dem Mittelanschluss
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    die in die Datenspur eingeschriebenen Daten darstellt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hälften des Abtastelementes aus Magnetowiderstandsmaterial, die zu beiden Seiten des Mittelanschlusses liegen,1 magnetostatisch entkoppelt sind.
    h. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastelement aus Magnetowiderstandsmaterial sich in dem Spalt eines Eingabekopfes erstreckt.
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DE2430612A 1973-07-10 1974-06-26 Anordnung zur Steuerung der Lage eines Magnetkopfes, insbesondere eines magnetoresistiven Kopfes Expired DE2430612C2 (de)

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