Brevet FR2028775A1 — publié le 19701016

La présente invention se rapporte à un appareil permettant de' maintenir un élément mobile à un emplacement donné le long de sa trajectoire de mouvement et, plus particulièrement, à un appareil permettant de maintenir, par un asservissement continu, 5 ledit élément à l'emplacement désiré. Dans les dispositifs d'emmagasinage de données à accès direct, du type utilisant un empilage de disques rotatifs comme milieu d'enregistrement, les données sont généralement enregistrées sur des pistes concentriques sur les deux faces des disques. Ces pistes 10 sont séparées et sont enregistrées avec des densités de l'ordre de 40 par centimètre. Pour obtenir l'accès d'un enregistrement ou d'un segment d'information donnés, il est nécessaire que les têtes lecture/écriture soient amenées sur la piste particulière sur laquelle les données désirées sont 15 enregistrées, puis maintenues fermement en position sur cette piste pendant la lecture et /ou la mise à jour des données. Le mouvement rapide nécessaire des têtes d'une piste à l'autre, avec line sélection s'effectuant au hasard, est difficile à obtenir en raison de la précision avec laquelle les têtes doivent être 20 mises en position. Cette exigence est rendue encore plus complexe, dans les dispositifs d'emmagasinage récents , par l'utilisation de sériés de disques interchangeables entre plusieurs dispositifs où mécanismes d'entraînement. Ces dispositifs rendent encore plus impérative l'exigence de précision en introduisant la nécessité de 25 pouvoir lire ët mettre à jour des données enregistrées par une séquence effectuée sur d'autres mécanismes d'entraînement. Le processus de mise en position d'un ensemble de têtes lecture/écriture sur une piste choisie s'effectue généralement en deux opérations séparées, à savoir une mise en position grossière 30. pour amener l'ensemble à proximité de la piste choisie, puis une mise en position fine pour placer les têtes lecture/écriture exactement au-dessus de l'emplacement de la piste, puis pour les maintenir dans la position convenable pendant le déroulement du processus de lecture ou d'écriture. La mise en position grossière 35 est jusqu'à présent généralement assurée par un type approprié de mécanisme d'actionnement linéaire fonctionnant sous l'action d'une commande en boucle fermée ou en boucle ouverte. La mise en position fine est assurée par une détente mécanique ou au moyen de signaux d'asservissement enregistrés sur une ou les deux faces des disques. 70-01520 -2- 2028775 Un mécanisme dé détente comprend généralement une dent de détente engagée dans un creux d'une crémaillère associée au chariot de support des têtes. Un tel mécanisme est, par inhérence, lent et sujet à l'usure. Le temps d'accès total du dispositif, c'est-à-dire 5 le temps moyen nécessaire pour faire passer les têtes lecture/ écriture de l'emplacement d'une piste donnée à. 1'emplacement d'une sutre pisté, est augmenté par la vitesse faible de la détente et par le temps de stabilisation nécessaire pour amortir les oscillations provoquées par. l'impact de la dent de détente sur la 10 crémaillère. En outre, les forces intenses appliquées à la détente provoquent une usure de la dent et de la crémaillère avec une réduction correspondante de la précision et de la fiabilité. Les signaux d'asservissement enregistrés peuvent occuper une face de disque entière ou peuvent être ëntremêlés avec les données sur 15 chaque faqe. Les deux solutions se traduisent par une réduction appréciable cie la capacité d'emmagasinage des données en raison de l'espace qui doit être affecté aux signaux d'asservissement. En outre, le prix de revient est augmenté du fait qu'une ou plusieurs têtes de lecture supplémentaires sont nécessaires pour lire les 20 diagrammes d'asservissement. L'invention comble les lacunes des dispositifs de la technique antérieure en prévoyant un appareil sans impact capable de maintenir un ensemble de têtes lecture/écriture en position au-dessus d'une piste choisie sur un empilage de disques rotatifs et per-25 mettant d'utiliser toute la surface utile de lfempilage de disques pour l'emmagasinage de données. A cet. effet, suivant l'invention, il est prévu un dispositif à boucle fermée pour la mise en position de l'ensemble de têtes, ce dispositif comprenant un transducteur capable de produire un signal continu 30 représentant la position instantanée de l'ensemble et des moyens pour asservir les têtes à ce signal, ces moyens d'asservissement comprenant des moyens de contrôle continu du signal capables de maintenir un rapport constant entre l'intensité du signal et l'incrément de déplacement des têtes. D'autres caractéristiques de 35 l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple : la Fig. 1 est une vue schématique d'un mécanisme d'accès avec montage de commande ; la Fig.- 2 est une vue en plan et à plus grande échelle du trans-40 ducteur de la Fig. 1 ; bad original ' 70 01520 -3- 2028775 la Fig. 3 est une vue en plan des réseaux optiques de la Fig. 2 ; la Fig. 4 est une vue schématique du montage de commande automatique de gain prévu pour contrôler les signaux du transducteur, et la Fig. 5 représente une série de formes d'onde produites en divers points du montage de la Fig. 4. la Fig. 1 est une vue schématique d'un appareil permettant de mettre en position un ensemble de têtes lecture/écriture 10 par rapport à un empilage de disques 11, apparareil qui comprend un moteur linéaire 12, un transducteur 13 et un montage de commande de la position du moteur. Des données sont enregistrées sur les faces supérieures et inférieures des disques en pistes circulaires concentriques identifiées chacune par une adresse. Le montage est représenté comme comprenant deux registres d'adresse 14 et 15 qui contiennent l'adresse actuelle, c'est-à-dire l'adresse de la piste sur laquelle l'ensemble de têtes se trouve au moment considéré, et l'adresse désirée, c'est-à-dire l'adresse de la piste sur laquelle on désire amener les têtes. Ces registres sont connectés, par l'intermédiaire d'une jonction de sommation 16, à un compteur de différence 17 réglé à un nombre égal à la différence numérique entre les deux adresses contenues dans les registres. La sortie du compteur est connectée, par 1'intermédiaire d'un conformateur 18 à convertisseur de données numériquesen données analogiques, à une jonction de sommation 19. Dans la jonction de sommation, le signal de position du conformateur est combiné avec un signal de vitesse d'un tachymètre 20 et le signal résultant est appliqué, par l'intermédiaire d'une autre jonction de sommation 21, au moteur 12 pour commander le sens et l'amplitude de déplacement de l'ensemble de têtes. Dans l'exemple considéré, la sortie du transducteur 13 est connéctée au compteur 17, par Lî.intermédiaire d'un inverseur 22, dont la position est déterminée par un. signal d'un détecteur 23. Ce détecteur, qui est monté entre le conformateur et le transducteur, peut être un circuit de détection de niveau convenable quelconque, tel qu'un circuit de déclenchement de Schmitt. Le transducteur, dans l'exemple considéré sur la Fis. 2, comprend deux sources lumineuses 24 et 25, montées au voisinage immédiat d'une partie d'unchariot qui supporte l'ensemble de têtes. Deux détecteurs photo-électriques 2S et 27 sont montés en reiationd'espac? ment avec lessouroes lumineuses et de manière à recevoir de la lumière BAD orignal 70 01520- -4- 2028775 de celles-ci. Deux réseaux optiques 28 et 29 sont interposés entre les sources lumineuses et les détecteurs, comme représenté, le réseau 28 est monté dans une relation fixe avec les sources luai-neuses et les détecteurs, tandis que le réseau 29 est lié au cha-5 riot et est supporté de manière à pouvoir se déplacer le long de son axe longitudinal. Le réseau mobile 29 est supporté au voisinage immédiat du réseau fixe 28, avec aussi peu d'expacement entre les deux réseaux que pratiquement possible. Les réseaux sont formés chacun d'un matériau diiriensionnellement stable et transparent tel ' 10 que du verre, ou autre, avec une série de traits parallèles extrêmement rapprochés stu- l'une de leurs faces. Les traits sont séparés par des intervalles transparents, de sorte que la configuration de chaque réseau est formée de zones opaques et transparentes alter nées, sensiblement de môme largetir. Les traits opaques sont ap-15 pliqués sjxr le matériau transparent par l'un quelconque de toute tme variété de procédés convenables tels que plaquage, décapage, impression, photographie, etc. Les dimensions des zones opaques et transparentes des deux réseaux sont complémentaires, dé manière à assurer un effet d'obturateur et à empêcher la transmission 20 de la lumière des sources lumineuses aux détecteurs, lorsque les traits de l'un des réseaux sont superposés aux intervalles de l'autre et vice-versa. Dans l'exemple considéré sur la tf-ig. 3, la configuration des zones opaques et transparentes alternées est continue sur toute la longueur du réseau mobile, tandis que la 25 configuration du réseau fixe est en deux parties, continues chacune sur la moitié du réseau, mais inversées l'une par rapport à l'autre. Il en. résulte que, lorsque l'une des moitiés du réseau fixe est bloquée par le réseau mobile, l'autre moitié du réseau fixe est ouverte à la transmission de la lumière. 30 Le montage de îi Jig. -1 représente un moyen de contrôle des signaux tirés du transducteur. La lumière qui traverse les réseaux est reçue par les détecteurs photo-électriques 23 et 27 et convertie en deux signaux électriques alternés qui sont amplifiés dans des amplificateurs opérationnels 30 et 31. Les signaux émis par 35 les détecteurs varient en fonction de l'état du mécanisme d'accès, c'est-àrdire selon,que çç,mécanisme est à l'état de recherche, qu'i enregistre ou lit defns I état de recherche/ H c'est-à-dire lorsque le roteur déplace 1'ensemble de têtes d'une piste à l'autre, les signaux apparaissent sous la forme des ondes A et B de.la Fig. 5-1, tandis que dans l'état d'enregistrement ou -1-0 3e lecture, c'est-à-dire lorsque l'ensemble se trouve en position BAD ORIGINAL' 70 01520 -5- 2028775 au-dessus de la piste choisie, les signaux apparaissent sous la forme de l'onde Vfi de la Fig. 5-2 et de la Fig. 5-3. Dans les deux conditions, les amplitudes des deux signaux A et B ou et Cl sont additionnées dans une jonction de sommation 32, dont la 5 sortie commande une source de courant ~$K. Dans l'état de recherche, les deux signaux A et B sont comparés en gain dans, une jonction de sommation 33 et sont, çjm outre, combinés et appliqués au compteur 17. Dans l'état d'enregistrement ou de lecture, les signaux V& et sont combinés et appliqués à la jonction de sommation 21 et sont 10 en outre, additionnés différentlellements. dans la jonction de * sommation 33 puis démodulés. Pendant la recherche, le signal A est appliqué, par l'intermédiaire d'un Inverseur 35 et d'un circuit inverseur 36, à la jonction 33. Le signal de sortie de la jonction 33 est transmis, par l'intermédiaire d'un amplificateur opéra-15 tionnel 40 et d'un inverseur 41, à la source de courant 34. Dans l'état d'enregistrement de lecture, le signal V_ est cl appliqué, par l'intermédiaire d'une diode 37, à la jonction 33, et par l'intermédiaire d'un amplificateur surchargé 38, à un démodulateur 39. Le signal de sortie de la jonction 33 est transmis, par 20 l'intermédiaire de l'amplificateur 40 et de l'inverseur 41, au démodulateur, tandis que le signal de sortie de celui-ci est dirigé à travers un amplificateur opérationnel 42 vers la source de courant. Lors du fonctionnement de l'appareil suivant l'invention, 25 de la lumière est transmise à travers les réseaux aux détecteurs, cependant que le réseau mobile se déplace avec lé chariot. Etant donné que les configurations des deux moitiés du réseau fixe sont inversées l'une par rapport à l'autre, de la lumière est transmise alternativement, à travers ces deux moitiés, d'abord à l'un des 50 détecteurs, puis à l'autre. En conséquence, comme représenté en A et B sur la Fig. 5-1, le signal de sortie de chaque détecteur est un signal de tension alternative et les deux signaux ont la même fréquence, mais sont en opposition de phase. Etant donné que les tensions A et B sont utilisées pour commander le mouvement du 35 moteur et pour mettre en position les têtes lecture/écriture sur piste, il est nécessaire que les signaux eux-mêmes fournissent une indication précise du mouvement du chariot. En conséquence, les effets de dérive, de variations de puissance, etc. sur les signaux doivent être éliminés, de manière à éviter l'effet de variations des caractéristiques des composants du montage. L'amplitude et le gain des deux tensions sont constamment contrôlés. 70 01520 s -6- 2028775 Ce contrôle s'effectue en maintenant deux relations, à savoir A + B n vp et A gain = Bgain* Dans le montaSe de la Pig. 4, les tensions E et B et V_ et V. , sont appliquées à la jonction de 3 D sommation 32, en même temps qu'une tension de référence V . Les 5 tensions A et B, ou V& et V^, sont additionnées et leur somme est comparée avec V pour produire un signal d'erreur qui est transmis à la source de courant 34. Un ajustement de la source de signaux en réponse au signal d'erreur assure l'application du courant convenable aux sources lumineuses 24 et 25 de manière 10 à maintenir un signal de sortie de tension combiné constant des détecteurs 26 et 27. Dans l'état de recherche, les Inverseurs 35 et 40, qui sont accouplés mécaniquement, sont tous deux en position inférieure. Dans cette position, la tension B est appliquée directement à la jonction de sommation 33. La tension A est in-15 versée par le circuit inverseur 36, puis est appliquée à la jonction de sommation, La différence algébrique entre les deux signaux est ensuite amplifiée dans l'amplificateur 40 et ré-Injectée, par l'intermédiaire de l'inverssur 4l, dans la source 34 pour répartir le signal d'erreur antérieur de la jonction de sommation 32 entre 20 les deux sources lumineuses, de manière à faire varier l'intensité de la lumière fournie par les deux sources et à maintenir le gain du signal A égal à celui du signal B. Les signaux de tension A et B sont combinés comme représenté sur la Pig. 5-I et transmis au compteur de différence. Le 25 compteur de différence compte à rebours d'un incrément à chaque intersection des signaux A et B, et émet un signal numérique correspondant au nombre de pistes à franchir pour atteindre la piste désirée. Le conformateur à convertisseur de données numériques en données analogiques, qui peut comprendre un conver-30 tisseur de données numériques en données analogiques classique et un circuit conformateur classique à diodes, convertit le signal de sortie numérique du compteur de différence en un signal analogique le conforme, puis le dirige sur la jonction de sommation 19. Le tachymètre est lié fonctionnellement au chariot et engendre une 35 tension proportionnelle à la vitesse de déplacement de celui-ci. Cette tension est appliquée à la jonction de sommation 19 en tant que tension d'amortissement. La tension de sortie de la jonction de sommation est égale au signal d'erreur de position du conformateur modifié par la tension d'amortissement du tachymètre ; elle 40 est appliquée, par 1 ' intermédiaire de la jonction de sommation 21, BAD ORIGINAL t. 70 01520 -7- 2028775 au moteur pour entraîner le chariot. A mesure que l'ensemble de têtes se déplace vers la piste désirée sur les disques, la tension de sortie du conformateur décroît continuellement à mesure que le compteur compte à rebours. Lorsque les têtes lecture/écriture 5 approchent de la piste désirée, la tension de la jonction de sommation 19 tend vers zéro, le circuit détecteur 23 détecte l'état zéro et produit un signal puisé pour actionner les inverseurs 22, 35 et 41, de manière à indiquer que l'appareil est à l'état de lecture ou d'enregistrement. Si le chariot et le réseau mobile 10 restaient immobile à ce stade,les signaux de tension des amplificateurs 30 et 31 passeraient de l'état de signaux alternatifs à l'état de signaux de niveau de tension fixe. Pour empêcher cette conversion, un. signal oscillatoire à 60 hertz est prévu comme signal d'entrée supplémentaire de la jonction de sommation 21 pour provoquer un 15 mouvement alternatif du moteur de façon que les têtes lecture/écriture oscillent autour du tracé de la piste désirée. L'amplitude de l'ocillation des têtes est suffissament faible pour ne pas affecter l'enregistrement ou la leeture des données, mais elle est suffisamment grande pour produire un signal de tension alternative déce-2o lable à la sortie de chacun des détecteurs 26 et 27. Ces signaux sont représentés en Vft et V^, respectivement. Lorsque l'inverseur 22 est déplacé par une impulsion du détecteur 23, la sortie du transducteur est connectée à la jonction de sommation 21, de sorte que les tensions Va et sont combinées et appliquées, en tant 25 que signal d'erreur, au moteur pour maintenir la position moyenne de l'ensemble de têtes au-dessus du tracé de la piste choisie tel qu'il est défini par les intersections entre Va et Vb ' Lorsque les inverseurs 35 et 4l sont actionnés par un signal du détecteur; ils sont soulevés à leur position supérieure, dans laquelle les -30 signaux Va et sont tous deux appliqués directement à la jonction de sommation 33, ce qui produit un signal d'erreur de sortie V ,■ Fig. 5-4, qui est amplifié dansl'amplificateur 40 et transmis, par l'intermédiaire de l'inverseur 4l, au démodulateur 39. En même temps, le signal est appliqué à l'amplificateur surchargé 38, de manière 35 à produire une forme d'onde de déclenchement V , Pig. 5-5* qui est également appliquée au démodulateur.Le démodulateur laisse alors passer les parties du signal Vq qui apparaissent lorsque le signal de "déclenchement V est à son niveau supérieur. Ceci produit un ^signal d'erreur, pfg. 5-6, qui est positif ou négatif selon que l'une ou l'autre des tensions Va et est la plus grande. Ce signal d'erreur est ensuite amplifié dans l'amplificateur 42 et 70 01520 -8- 2028775 10 15 20 25 30 35 ré-injecté dans la source 3^ pour répartir un courant entre les sources lumineuses 2h et 25. La distance entre des traits adjacents des réseaux est fonction de la distance entre des pistes adjacentes du disque. Dans l'exemple considéré, la distance entre les pistes, de sorte que la • densité de la distance entre les traits est égale à la moitié de la distance entre les pistes , de sorte que la densité en nombre de traits par centimètre de réseau est double de la densité en nombre de pistes par centimètre de disque. Il en résulte que, dans la forme d'onde combinée de la Fig. 5* il existe un nombre d'intersections des signaux A et B de la forme d'onde double de pistes, de sorte que des intersections alternées identifient les emplacements des pistes, ainsi plusieurs avantages inhérents sur l'utilisation d'un rapport 1:1 entre les nombres de traits et de pistes ; ! ces avantages sont, par exemple, une plus grande précision de la mise en position initiale des têtes, une polarité constante du signal d'erreur et l'utilisation de la partie linéaire de la forme d'onde* -q es^ commode dé disposer les têtes lecture/écriture entre deux crêtes adajacentes de la forme d'onde combinée lors de l'opération de mise en position grossière de façon que la mise en position .initiale s'effectue dans une plage de - 25 % par rapport au tracé d'une piste. La relation entre les deux signaux A et B de la forme d'.onde est constante à chaque intersection indicatrice de piste, de sorte que la relation entre la polarité du signal d'erreur et le sens de correction reste la même pour toutes les pistes. L'intersection se produit dans la région linéaire des deux signaux de la forme d'onde, ce qui permet d'obtenir un rapport constant tension/distance sur toute la longueur de la forme d'onde. Pour mettre en position les têtes lecture/écriture de façon précise, on utilise les régions linéaires de la forme d'onde adjacentes aux intersections. La détection et la mesure de l'écart par rapport à la piste s'effectuent en mesurant le niveau de tension à la position particulière correspondante sur la forme d'onde. Ceci exige une relation constante entre la tension et la distance (volts/micron). Si un rapport constant en volts/micron est maintenu, l'écart par rapport à la piste est immédiatement déduit de la mesure de la valeur de la tension. Pour maintenir cette relation,, on contrôle l'amplitude et la pente des signaux A et B, ou Vq et V^, de manière à les maintenir égales, comme exposé à propos de la Fig. 4. Au moyen de transducteur de la Fig. 2 et du montage de 70 01520 -9- 2028775 de commande automatique de gain de la Fig. 4, l'appareil de la Fig. 1 est asservi à l'intersection des signaux A et 3, ou et qui correspondent à l'axe de la piste désirée. Etant donné que l'appareil est insensible aux effets de variations des caractéris-5 tiques des composants du montage, les têtes lecture/écriture sont constamment maintenues en position au-dessus de la piste désirée sur les disques, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des diagrammes d'asservissement ou une détente mécanique. Bien que l'invention ait été décrite et représentée dans 10 son application à un mécanisme d'accès pour dispositif d'emmagasinage de données, elle n'est nullement limitée à cette application et est utilisable d'une manière générale en combinaison avec des servomécanismes quelconques, dans tous les cas où les exigences au point de vue vitesse,- précision et fiabilité ont une importance essen-15 tielle. 70 01520 » 2028775 fiSViSMD ICÂÏÏONS 1. - Dispositif comprenant un moteur lié à un élément mobile, de manière à pouvoir déplacer celui-ci le long d'une trajectoire prédéterminée, et un appareil permettant de maintenir de façon précise ledit élément en position à un emplacement prédéterminé 5 le long de sa trajectoire de mouvement, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un transducteur capable de produire un signal continu représentant la position instantanée de l'élément, des moyens d'asservissement de l'élément à ce signal, et des moyens permettant de contrôler le signal de façon continue, de manière à maintenir 10 un rapport constant entre son intensité et l'incrément de déplacement de l'élément à partir de l'emplacement désiré. 2. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comprennent un montage à commaraie automatique de gain permettant de commander à la fois l'amplitude et le 15 gain dû signal. 3. - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le transducteur comprend un élément capable de se déplacer avec l'élément à maintenir en position, pour engendrer deux signaux alternatifs en opposition de phase, et dans lequel les moyens 20 d'asservissement comprennent des moyens pour combiner les signaux et asservir l'élément aux intersections des signaux. 4. - Mécanisme d'accès pour dispositif d'emmagasinage de données comprenant un moteur linéaire lié fonctionnellement à un ensemble de têtes lecture/écriture et un appareil capable de 25 maintenir avec précision l'ensemble de têtes en position à un emplacement de piste donné sur un disque d'enregistrement rotatif, ledit mécanisme étant caractérisé en ce qu'il comprend un transducteur comportant un élément fixe et un élément mobile et capable de produire un signal continu représentant la position instantanée de 30 l'ensemble de têtes, des moyens pour asservir l'ensemble de têtes à ce signal, de manière à maintenir un rapport constant entre son intensité et l'incrément de déplacement de l'ensemble de têtes, par rapport au tracé de la piste. 5. - Mécanisme suivant la revendication 4, caractérisé en ce 35 que les moyens de contrôle comprennent un montage à commande automatique de gain pour commander l'amplitude et le gain du signal. 6. - Mécanisme suivant la revendication^ 4, caractérisé en ce que le transducteur engendre deux signaux alternatifs de même BAD ORIGINAL 70 01520 -ii- 2028775 fréquence, mais en opposition de phase, et les moyens d'asservissement comprennent des moyens pour combiner les deux signaux et asservir l'ensemble de têtes aux intersections de ces signaux. 7. -Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 5 5 et 6, caractérisé en ce que le transducteur comprend une source d'énergie, une paire de sources lumineuses, une paire de détecteurs photo-électriques et deux réseaux optiques, dont l'un est fixe et dont l'autre est mobile avec l'ensemble de têtes. 8. Mécanisme suivant la revendication 7» caractérisé en ce 10 que les moyens d'asservissement comprennent des moyens pour additionner les amplitudes des deux signaux et comparer la somme obtenue avec une référence, de manière à produire un signal d'erreur qui est appliqué à la source d'énergie pour commander l'énergie fournie aux sources lumineuses. 15 9. - Mécanisme suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comprennent des moyens pour comparer les gains des deux signaux et engendrer un signal d'erreur qui est appliqué à la source d'énergie de manière à commander la répartition d'énergie entre les deux sources lumineuses. 20 10. - Mécanisme suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour lui appliquer une faible oscillation de fréquence constante afin d'assurer en permanence un mouvement relatif entre les éléments mobile et fixe du transducteur. BAD ORIGINAL