Brevet FR2528213A1 — publié le 19831209

L'invention concerne d'une manière générale les mémoires à disques magnétiques du type utilisant des têtes transductrices "volantes", et plus particulière- ment un dispositif destiné à déplacer les têtes vers une zone de pose à la suite d'une défaillance de l'alimen- tation électrique. Dans des mémoires à disques magnétiques à haute performance, les têtes de lecture/écriture sont mainte- nues hors de contact avec les surfaces corres- pondantes des disqoes, l'écoulement d'air induit par le disque en rotation rapide étant suffisant pour soutenir les têtes qui volent, en fait, à faible distance des surfaces du disque Cependant, lorsque la vitesse du disque diminue, par exemple à la suite d'un manque d'alimentation en énergie du moteur entratnant la broche, l'écoulement d'air produit par le disque diminue et il arrive à un stade auquel le soutien des têtes volantes cesse Dans le cas o "l'écrasement" des têtes, qui en résulte, a lieu sur des parties des surfaces du disque affectées à la mémori- sation de données, une perte de donnéesainsi qu'une dété- rioration à la fois des têtes et des surfaces du disque peuvent se produire Par conséquent, divers agencements ont été conçus pour prévenir tout contact entre les têtes et les parties du disque utilisées pour la mémorisation de données, dans le cas d'une défaillance de l'alimenta- tion du moteur de la broche En général, ces agencements comprennent une alimentation en énergie de secours, soit mécanique, soit électrique qui, en réponse à une défaillance détectée de l'alimentation, est utilisée pour élever et maintenir les têtes à l'écart des surfaces correspondantes du disque, ou bien pour déplacer les têtes soit vers une zone de pose dans laquelle elles peuvent être amenées en toute sécurité en contact avec le disque en cours de ralentissement, soit vers un poste de mise au repos des têtes Un exemple d'un système mécanique utilisant un ressort comme réserve d'énergie pour mettre au repos ou élever les têtes dans le cas d'une panne d'alimentation est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 702 997, tandis que le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 237 501 donne un exemple d'une forme de réalisation électrique dans laquelle de l'énergie de secours, emmagasinée dans un condensateur maintenu en charge complète pendant le fonctionnement normal, est utilisée pour alimenter le moteur de position- nement des têtes afin qu'il amène les têtes, de façon commandée, jusqu'à un poste de mise au repos des têtes. Les dispositifs de retrait ou de mise au repos d'urgence des têtes utilisés dans l'art antérieur sont caractérisés par le fait qu'ils sont volumineux et d'un coût élevé, partiellement en raison du fait qu'il faut un nombre relativement grand de composants mécaniques, électromécaniques et/ou électriques dont certains-tendent à être coûteux Par exemple, pour emmagasiner une réserve d'énergie convenable, des condensateurs de retrait ou de mise au repos d'urgence doivent être relativement grands, ce qui accroit le coût et l'encombrement demandés. Ces deux facteurs sont devenus particulièrement impor- tants, car il existe toujours une demande en progression constante pour des unités de disques compactes et peu coûteuses, utilisant des disques de 13 cm et même des disques plus petits. D'une façon générale, conformément à l'invention, à la suite d'une détection d'une défaillance de l'alimen- tation en énergie, entrainant ou pouvant provoquer une diminution de la vitesse du moteur de la broche, les enroulements de ce moteur sont commutés ei connexion directe avec le moteur de positionnement des têtes et la force électromotrice produite par le moteur de broche en rotation est utilisée pour alimenter le moteur de positionnement des têtes afin de déplacer ou de retirer rapidement les têtes volantes vers une zone de pose o elles peuvent être amenées en toute sécurité en contact avec les surfaces correspondantes du disque L'expression "défaillance de l'alimentation électrique' utilisée dans le présent mémoire n'indique pas obligatoirement une perte complète d'énergie; une chute relativement faible du niveau de tension de la source d'alimentation en énergie du moteur de la broche ou de la source d'ali- mentation en énergie des circuits de commande de ce moteur est suffisante pour déclencher, dans une forme de réalisation de l'invention, le retrait d'urgence des têtes Dans tous les cas, il suffit de seulement rela- tivement peu de composants petits et peu coûteux pour mettre en oeuvre le concept de l'invention. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'une partie d'un mécanisme d'entraînement d'une mémoire à disque magné- tique et d'un circuit relativement simplifié, constituant un exemple d'une forme de réalisation de l'invention; la figure 2 est un diagramme des temps montrant les signaux de tension apparaissant aux bornes des enrou- lements du moteur de la broche; et la figure 3 est un schéma d'un circuit de surveillance de la tension d'alimentation. La figure 1 représente sous une forme schématique une unité de disque magnétique 10 comprenant au moins un disque 12 monté sur une broche 14, des têtes 16 à transducteurs électromagnétiques destinées à écrire et lire des données sur les surfaces magnétiques opposées du disque 12, et un mécanisme mobile 18 de support des têtes destiné à positionner radialement les têtes de lecture/écriture par rapport à une série de pistes concen- triques de données sur les surfaces du disque La course radiale du mécanisme 18 est limitée par des butées intérieure et extérieure 20 et 22, respectivement, faisant saillie d'une plaque de base 24 qui fait partie du bâti de l'unité de disque Un doigt 26, porté par le mécanisme 18 et présentant une surface extérieure élas- tique, est destiné à porter contre les butées intérieure et extérieure 20 et 22 Dans la forme particulière de réalisation décrite, une piste ou zone de pose est prévue sur chaque surface du disque, à proximité immédiate des pistes intérieures de données et, lorsque le doigt 26 porte contre la butée intérieure 20, les têtes sont placées au-dessus des zones respectives de pose En variante, les zones de pose peuvent être placées à l'exté- rieur des pistes de données extérieures, auquel cas les têtes sont dans leurs positions de pose lorsque le doigt 26 est en contact avec la butée extérieure 22 de fin de course. 1 a Le disque 12 est mis en rotation à une vitesse constante sur son axe 28 par un moteur 30 à courant continu qui est relié à la broche 14, tandis que le mé- canisme 18 de support des têtes est déplacé de façon à se rapprocher et s'éloigner de l'axe 28 sous l'action d'un moteur bidirectionnel 32 de positionnement des têtes fonctionnant à courant continu Le positionnement des têtes peut être effectué de diverses manières connues dans la technique, par exemple au moyen d'un système d'asservissement à boucle fermée. Le moteur 30 de la broche comprend un rotor 34 à aimant permanent et deux enveloppes 36 et 38 de stator connectées à un point commun de masse et excitées par des circuits 40 de commande du moteur commandant l'application d'énergie au moteur à partir d'une source d'alimentation fournissant une tension +V 2 (généralement 12 volts) Les circuits 40 commandent avec précision la vitesse de rotation des disques et ils peuvent être constitués de l'un quelconque des circuits de régulation des vitesses très diverses, bien connus dans la technique. Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, des impulsions de commande, minutées;de façon appropriée et représentées schématiquement en e 36 et e 38 sur la figure 2, sont appliquées aux enroulements 36 et 38 sous l'action de signaux logiques, commandés par un micro- processeur et appliqués à des bornes d'entrée 42 Ainsi qu'il est bien connu, le microprocesseur et les éléments logiques associés (non représentés) sont généralement alimentés par une source de + 5 volts, désignée globalement dans le cas présent +V 1. Le moteur 32 de positionnement des têtes, qui peut être du type classique à bobine mobile, comporte des bornes 50 et 52 connectées aux bornes d'un circuit amplificateur de puissance 54 en pont classique, alimenté par une tension V 2 et comprenant quatre transistors de puissance 55-58 Un circuit RC série 60, connepté aux bornes du moteur 32, shunte les pointes de tension élevées qui apparaissent aux bornes du moteur lors du démarrage. Les transistors 55 et 56 de l'amplificateur de puissance sont commandés par un premier transistor amplificateur 62 qui, lorsqu'il conduit, polarise les transistors 55 et 56 dans leurs états conducteurs, formant ainsi un circuit de courant s'étendant de la borne +V 2 à un point 64 de masse en passant par le transistor 56, le moteur 32 et le transistor 55 La tension positive ainsi appliquée à la borne 50 du moteur 32 entra Ine les têtes 16 de lecture/écriture vers l'intérieur, c'est-à- dire vers l'axe 28 De la même manière, la conduction des transistors de puissance 57 et 58 est commandée par un second transistor amplificateur 66 afin de fournir de l'énergie de la borne +V 2 à l'autre borne 52 du moteur 32 pour déplacer les têtes vers l'extérieur, c'est- à-dire pour les éloigner de l'axe 28 Les transistors 62 et 66 sont euxmêmes commandés par des circuits convenables 68 de commande du sens de la vitesse du moteur de positionnement, ces circuits comportant des sorties reliées aux bases des transistors 62 et 66 Les circuits 68 sont classiques et réagissent à un signal analogique d'entrée dont le sens et l'amplitude de l'écart, par rapport à un niveau de référence, déterminent respectivement la paire de transistors ( 55/56 ou 57/58) du pont qui conduit et l'amplitude de cette conduction. Comme indiqué précédemment, dans la forme de réalisation décrite à titre d'exemple, les pistes de pose des têtes 16 sont situées radialement vers l'inté- rieur des pistes de données sur le disque 12 Par conséquent, pendant un cycle normal de coupure d'alimen- tation, les transistors 55 et 56 sont polarisés de façon à conduire pour mettre sous tension le moteur 32 dans un sens entraînant le doigt 26 du mécanisme de support de têtes jusqu'à ce qu'il porte contre la butée intérieure 20, après quoi le moteur 30 de la broche n'est plus alimenté, ce qui a pour résultat final la pose des têtes Pour faciliter la description de la présente in- vention, le mouvement des têtes vers leurs zones respectives de pose, que ces zones soient placées à l'extérieur ou à l'intérieur des pistes de données, sera indiqué globa- lement comme étant un "retrait" des têtes. La référence numérique 70 désigne un circuit de retrait d'urgence de têtes, qui est actionné lorsque -les tensions de l'une ou l'autre ou des deux sources d'alimentation +V 1 et +V 2 tombent au-dessous de niveaux prédéterminés Ces chutes de tension sont détectées par un circuit 72 de surveillance de tension, montré sur la figure 3 et décrit ci-après, dont le signal de sortie VR est donc ramené vers un potentiel proche de celui de la masse à partir d'un niveau normalement positif de plusieurs volts Le signal VR est appliqué à la borne 74 d'entrée directe d'un comparateur 76 dont la borne 78 de référence est maintenue à environ + 1,4 volt par le diviseur de tension constitué d'une diode 80 (à laquelle la tension +V 2 est appliquée), une résistance 82 et une paire de diodes 84 Une résistance 85 relie la borne 74 à la masse Lorsque la tension VR chute au- dessous du niveau de référence établi à la borne 78, la tension de la sortie 86 du comparateur 76 passe sensiblement au potentiel de la masse La sortie 86 est connectée à la base d'un transistor PNP de puissance 88 qui est normalement polarisé dans l'état bloqué lorsque la sortie 86 du comparateur est de niveau haut L'émetteur du transistor 88 est relié à l'alimentation +V 2 par l'in- termédiaire de la diode 80 et aux enroulements de stator du moteur 22 de la broche par l'intermédiaire de diodes 90 et 92 qui sont normalement polarisées en sens inverse Le collecteur du transistor 88 est relié à la borne 50 du moteur 32 de positionnement de têtes par l'intermédiaire d'une diode 94 et à la base du transistor amplificateur de puissance 55 du pont par l'intermédiaire d'une diode 96 et d'une résistance 98 montées en série. Il appara It que, lorsque V R chute au-dessous de la tension de référence à la borne 78 du comparateur 76, indiquant une chute de +V 1 ou +V 2 au-dessous d'un niveau prédéterminé, la chute résultante de la tension de sortie du comparateur 76 constitue un signal de commande appliqué à la base du transistor 88 pour rendre ce dernier conducteur Dans le cas d'une perte partielle ou complète de la tension +V 2 d'alimentation, l'énergie fournie au circuit comparateur est produite par le moteur 22 de la broche en cours de ralentissement Les signaux de la force électromotrice induite dans les enroulements 36 et 38 du moteur de la broche ressemblent à ceux représentés sous une forme relativement idéalisée sur la figure 2 Par conséquent, la tension de sortie e 36 de l'enroulement 36 est constituée d'une série d'impul- sions alternativement positives et négatives, sensible- ment symétriques par rapport au potentiel de masse et en opposition de phase, l'enroulement 38 produisant une série identique d'impulsions e 38 Les impulsions de sens négatif provenant des enroulements sont arrêtées par les diodes 90 et 92,de sorte que des tensions positives d'un niveau sensiblement constant apparaissent à la fois à la borne 50 du moteur 52 de positionnement des têtes et à la base du transistor 55 du pont amplificateur de puissance afin de polariser ce transistor dans l'état conducteur Un circuit complet est ainsi établi entre les enroulements 36 et 38 du moteur de la broche et le moteur 32 de positionnement des têtes par l'intermédiaire des transistors 55, 88 d'amplification de puissance qui conduisent Lorsque ce circuit de commande d'urgence est fermé, le moteur 32 de positionnement des têtes est entraîné dans un sens provoquant un déplacement des têtes vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'axe 28 de la broche, jusqu'à ce que le doigt 26 porte contre la butée intérieure 20. Comme représenté sur la figure 3, le circuit 72 de surveillance de tension, qui produit la tension VR, comprend le montage en série d'une résistance 110 et d'une diode de Zener 112, montées entre la borne +V 2 et la masse afin de produire une tension de référence qui est appliquée aux bornes d'inversion de trois comparateurs 114, 116 et 118 faisant partie d'un bottier unique de circuits intégrés, par exemple un comparateur quadruple du type 339, alimenté par la tension +V 2 Les sorties des comparateurs 114 et 116 sont toutes deux connectées à la borne d'entrée directe 120 du troisième comparateur 118 Une résistance 122 relie l'entrée 120 à l'alimenta- tion +V 2, tandis qu'un petit condensateur 124 est monté entre la borne 120 et la masse La tension aux bornes d'une résistance 126, faisant partie d'un diviseur de tension comprenant les résistances 126 et 128 et sur- veillant la tension +V 1, est appliquée à la borne d'entrée du comparateur 116 De façon similaire, une résistance d'un second diviseur de tension, comprenant des résistances 130 et 132, développe une tension proportionnelle à +V 2, appliquée à l'entrée du comparateur 114 Il appa- ratt que, lorsque la tension d'entrée du comparateur 114 ou du comparateur 116 chute au-dessous de la tension de référence établie par la diode 112 de Zener, la tension normalement élevée, apparaissant à l'entrée 120 du comparateur 118, est ramenée à une valeur proche du poten- tiel de masse, faisant ainsi chuter également VR à une valeur sensiblement égale au potentiel de masse. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif de mémoire à disque magnétique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un disque tournant ( 12) dont une surface comporte une partie magné- tisable de mémorisation de données, un moteur ( 30) destiné à faire tourner le disque, au moins une tête ( 16) à transducteur électromagnétique destinée à transférer les données vers la partie de mémorisation de données du disque et en sens inverse, des moyens ( 18, 32) destinés à déplacer la tête par rapport à la surface de disque, des moyens ( 40) destinés à alimenter en énergie électrique des composants du dispositif de mémoire à disque magné- tique, et des moyens qui, en réponse à une défaillance de l'alimentation en énergie électrique, connectent le moteur aux moyens destinés à déplacer la tête, la force électromotrice produite par le moteur fournissant de l'énergie pour éloigner la tête de la partie de mémorisa- tion de données du disque vers une zone de pose. 2 Dispositif de mémoire à disque magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les der- niers moyens cités comprennent un élément ( 76) destiné à comparer le niveau de tension de l'alimentation en énergie électrique à une tension de référence, et à pro- duire un signal de sortie représentatif d'une condition de défaillance de l'alimentation en énergie, et un élé- ment ( 70) de commutation destiné à mettre le moteur en connexion avec les moyens déplaçant la tête en réponse au signal de sortie produit par l'élément de comparaison de tension.