УСТРОЙСТВО СТИРАНИЯ ЗАПИСАННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Полезная модель относится к технике приборостроения и может быть использована для стирания записей с неоднородных полупроводниковых носителей информации, в частности устройств энергонезависимой памяти, флэш-памяти и т.п.
В отличие от других типов полупроводниковой памяти ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов. Типичная ячейка флэш-памяти состоит из транзисторов особой архитектуры и не содержит конденсаторов, чем она и отличается о других типов полупроводниковой памяти. Ячейка флэш-памяти прекрасно масштабируется. Данные флэш-память хранит в ячейках памяти и при отключенном питании. Записанная на флэш-память информация может храниться длительное время и способна выдерживать значительные механические нагрузки, в силу ее защищенности от внешних воздействий.
-3
-1
-1
-1
Известно устройство для стирания записанной информации на неоднородных полупроводниковых носителях (Авт.св. №77680,1980 г., G 11 В 3/66). Это устройство содержит затемненную вакуумную камеру, устройство для создания пара, компрессор для изменения давления паров, лампу накаливания 30 Вт, электромагнитный вентиль, насос для обеспечения быстрого напуска адсорбата, устройство для изменения расстояния расположения лампы накаливания, устройство измерения проводимости пленки, устройство для измерения давления паров воды в камере, устройство для измерения времени и источник питания. При начальном давлении остаточной атмосферы 10÷1 мм рт ст, возбуждают остаточную проводимость светом лампы накаливания, распложенной на расстоянии 10 см от поверхности пленки - полупроводникового носителя информации. В течение 20÷60 с. измеряют проводимость пленки. За время возбуждения проводимость пленки достигает стационарного значения  δсв~10Ом·см.
Адсорбцию осуществляют путем повышения давления с помощью компрессора паров воды, поступающих из устройства создания пара в вакуумную камеру с давлением паров до 10÷1000 мм рт ст за время ~1 с, контролируемое специальным устройством измерения времени. При увеличении проводимости пленки проводят десорбацию путем понижения давления до начального уровня.
Быстрый впуск и выпуск адсорбата осуществляют с помощью насоса и электромагнитного вентиля. Стирание осуществляют импульсом давления адсорбата, которое постоянно контролируется устройством измерения импульсного давления, создаваемого в затемненной вакуумной камере.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции, применение дорогостоящего оборудования, большое энергопотребление, много времени уходит на подготовку
процесса стирания, необходимо специальное контрольное оборудование для контроля параметров составных частей устройства, ограниченность применения.
Наиболее близким (прототип) к заявляемому устройству по технической сущности является устройство (А.Колыга, Технология USB2.0www.3dnews.ru/storage/usb-2, 24.12.2003 г.) для стирания записей с неоднородных полупроводниковых носителей информации с энергонезависимой памятью, флэш-памяти (устройства, имеющие специальный USB разъем для подключения к компьютеру) и др. Это устройство содержит: монитор, клавиатуру, мыши, системный блок. Системный блок содержит: хост (Host), концентраторы (Hub) и четырех контактные соединители (коннекторы) для подключения флэш-памяти к компьютеру, два для передачи сигнала и два для подачи напряжения питания, кабель и источник питания. Передача данных о стирании информации инициируется хостом. Транзакции на USB шине состоят из двух-трех актов: посылка пакета маркера, пакета данных, пакета статуса транзакции.
Недостатком этого устройства стирания является то, что информация, которую необходимо стереть, может остаться в оперативной памяти компьютера. Функциональные устройства сами не могут напрямую передавать информацию о стирании, так как USB является шиной вывода с системного блока компьютера, для чего необходимо иметь операционную систему, в которой обеспечивалась бы поддержка USB (Windows 98 Second Edition) и выполнялись программные функции. Кроме того, большие энергетические затраты, связанные с необходимостью обеспечения питания ряда составных частей ПЭВМ, относительно большое время стирания, которое определяется временем подготовки компьютера к работе и передачей необходимых команд на стирание информации, возможность восстановления информации, так как постоянно существует возможность сохранения информации в оперативной памяти компьютера.
Заявляемая полезная модель решает задачу улучшения качества - надежности стирания информации без возможности ее восстановления, сокращения времени стирания, снижения энергопотребления и его упрощения, за счет исключения сложного и дорогостоящего программно-аппаратного комплекса.
Целью создания полезной модели является увеличение надежности стирания информации при уменьшении времени стирания и энергетических затрат.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 показаны требуемые ориентации векторов магнитных полей и их сумм устройств стирания записей, где обозначено:
Нпер - переменное синусоидальное магнитное поле первой частоты ω, вектор которого перпендикулярен продольной оси О-О1 плоскости подложки неоднородного полупроводникового носителя информации.
Нпар - переменное синусоидальное затухающее магнитное поле второй частоты больше ω, вектор которого параллелен продольной оси О-О1 плоскости подложки неоднородного полупроводникового носителя информации.
Нα - суммарное переменное периодическое и затухающее магнитное поле, вектор которого сориентирован под углом α к плоскости подложки неоднородного полупроводникового носителя информации, созданного индукционным током в третьем замкнутом проводящем контуре;
β - угол между продольной осью размещения подложки неоднородного полупроводникового носителя информации и направления ориентации векторов внешних первого и второго переменных ортогональных магнитных полей;
На фиг.2 показана временная последовательность включения первого - Нпер и второго - Нпар переменных синусоидальных магнитных полей и их векторная сумма - Нпер, пар, α, где обозначено:
t - текущее время;
τ1 - длительность периода синусоидального магнитного поля первой частоты;
τ1/4 - время, значение которого характеризуется максимальным значением напряженности первого магнитного поля - Нпер;
τ1/2 - момент времени, в который значение напряженности магнитного поля первой частоты - Нпер снижается до нуля;
τ2 - длительность периода синусоидального затухающего магнитного поля второй частоты;
τ2/4 - время, значение которого характеризуется максимальным значением напряженности магнитного поля второй частоты;
τ2/2 - момент времени, в которой абсолютное значение напряженности магнитного поля второй частоты равно нулю;
τ2/4 - время, значение которого характеризуется максимальным значением напряженности магнитного поля второй частоты;
1
T - длительность первого импульса суммарного магнитного поля;
2
Т - длительность второго импульса суммарного магнитного поля;
3
Т - длительность третьего импульса суммарного магнитного поля.
На фиг.3 приведена блок схема предложенного устройства стирания записей.
На фиг.4 приведено осевое сечение взаимного размещения дросселей и подложки неоднородного полупроводникового носителя информации.
На фиг.3 и 4 введены обозначения: 1 - подложка носителя информации; 2, 3, 4, 5 - дроссели; 6, 7, 8 - конденсаторы; 9, 10 источники питания; 11, 12 ключи; 13 - блок управления; 14 - четырех контактный соединитель (коннектор); 15 - четырех проводной кабель; 16 - делитель напряжения; 17 - датчик, 18, 19 - катушки дросселя 2; 20, 21 - катушки дросселя 5; О-O1 - продольная ось магнитной системы.
Описание устройства
Устройство стирания записанной информации (фиг.3) содержит три связанных контура I, II и III.
Первый контур содержит первый источник питания 9, делитель напряжения 16, первый цилиндрический дроссель 2, первый конденсатор 6, первый ключ 11 с нормально открытым и нормально закрытым контактами (НОК и НЗК).
Второй контур содержит второй источник питания 10, первый и второй кольцевые дроссели 3 и 4, второй конденсатор 7, второй ключ 12 с НОК и НЗК, датчик 17 и блок управления 13.
Датчик 17 амплитудно-временных параметров магнитного поля, создаваемого дросселями 3 и 4 первого контура, выполнен в виде резистора, включенного последовательно с дросселем 3.
Третий контур содержит третий конденсатор 8 и второй цилиндрический дроссель 5, включеные параллельно.
Четырех контактный соединитель (коннектор) 14 имеет четыре входные клеммы.
Четырех проводной кабель 15 имеет четыре провода с входными и выходными концами.
Первый источник питания 9 и делитель 16 соединены параллельно. Один вывод первого цилиндрического дросселя 2, состоящего из двух последовательно соединенных соосных катушек 18 и 19, соединен с НОК первого ключа 11. Второй вывод дросселя 2, вывод первого конденсатора 6, вывод первого источника питания 9 и вывод делителя 16 и один конец первого проводника кабеля 15 соединены вместе. Второй конец первого проводника кабеля 15 соединен с первым входом коннектора 14. Вторые выводы первого конденсатора 6 через НЗК первого ключа 11 соединены с вторым выводом первого источником питания 9 и вторым выводом делителя напряжения 16. Выход делителя напряжения 16 соединен с входным концом четвертого провода кабеля 15, а его выходной конец соединен с четвертым входом коннектора 14.
Кольцевые дроссели 3 и 4 соединены последовательно и синфазно, один их вывод соединен с одной входной клеммой датчика 17, а другой - с одним выводом второго конденсатора 7 и одним выводом второго источника питания 10, вторые выводы конденсатора 7 и источника питания 10 через НЗК второго ключа 12 соединены вместе. Вторая входная клемма датчика 17 соединена с нормально открытым контактом (НОК) ключа 12, а его выход с входом блока управления 13. Выход блока управления 13 соединен с приводом подвижного контакта ключа 11.
Второй цилиндрический дроссель 5, состоящий из двух последовательно соединенных соосных катушек 20 и 21, соединен параллельно третьему конденсатору 8. Их общие выводы соединены с одним входным концом второго и третьего провода четырех проводного кабеля 15, выходные концы этих проводов соответственно соединены со вторым и третьим входами коннектора 14.
Магнитная система устройства состоит из четырех жестко связанных дросселей: первого 2 и второго 5 цилиндрических и первого 3 и второго 4 кольцевых (фиг.4).
Первый цилиндрический дроссель 2 содержит две катушки 18, 19 выполненные в форме отрезков цилиндрических труб одинакового диаметра и установленные между собой с зазором соосно.
Второй цилиндрический дроссель 5 содержит две катушки 20, 21 выполненные в форме отрезков цилиндрических труб одинакового диаметра и установленные между собой с зазором соосно.
Наружный диаметр катушек дросселя 5 меньше внутреннего диаметра катушек дросселя 2.
Катушки 20 и 21 дросселя 5 установлены соосно с зазором, имеют диаметр полости больше поперечных размеров подложки с записанной информацией и расположены внутри соосных катушек 18 и 19 дросселя 2. Катушки 18 и 19 установлены также с зазором между собой. Дроссели 3 и 4 кольцевые и распложены соосно с противоположных боковых сторон дросселя 2. Ось симметрии кольцевых дросселей 3 и 4 пересекается в центре продольной оси дросселей 2 и 5.
Устройство (фиг.3) работает следующим образом. При его подготовке к стиранию записей с неоднородных полупроводниковых носителей информации, флэш-памяти, конденсаторы 6, 7 через ключи 11 и 12 заряжаются от источников питания 9, 10 до номинального напряжения источников питания. Носитель информации, флэш-память (фиг.4), с которого должна стереться запись, помещается в полость дросселей 20 и 21 так, чтобы поле дросселей 3 и 4 было ориентировано перпендикулярно направлению продольной оси О-O1 магнитной системы устройства (фиг.4) и подложки 1 микросхемы и размещению зарядов
на управляющем и плавающем затворах микросхемы. Например, если это микросхема, то силовые линии переменного синусоидального магнитного поля дросселей 3 и 4 должны лежать (фиг.1) перпендикулярно (или под углом β) плоскости подложки 1 микросхемы.
Носитель информации, т.е. флэш-память, своим разъемом подсоединяется к соединителю (коннектору) 14, к которому по кабелю 15 от источника питания 9 с выхода делителя 16 подается напряжение питания.
При переключении ключа 12 например, механического контактора, конденсатор 7 начинает разряжаться через дроссели 3 и 4, в которых протекающий ток создает переменное синусоидальное магнитное поле первой частоты (фиг.2), которое наводит в третьем контуре на конденсаторе 8 напряжение, амплитудное значение которого превышает в два раза напряжение на плавающем затворе. Это достигается соответствующим выбором ампер-витков дросселей 3, 4 и постоянной времени первого контура. В дросселях 3, 4 возникает меняющееся во времени поле с частотой ω, амплитудно-временные параметры магнитного поля измеряются датчиком 17 тока (фиг.4). Сигнал пропорциональный напряженности магнитного поля с датчика 17 поступает в блок управления 13, который, который при изменении знака производной, поступающей с датчика 17 формирует сигнал, включающий ключ 11. После подключения конденсатора 6 к дросселям 18 и 19, возникает второе переменное синусоидальное затухающее магнитное поле, перпендикулярное полю дросселей 3, 4 с амплитудой, превышающей значение магнитного поля, образованного дросселями 3, 4, более чем в два раза (фиг.2), частота которого лежит в пределах от 2ω до 4ω. Это достигается соответствующим выбором числа ампер-витков катушек 18, 19 дросселя 2. С этого момента на носитель информации воздействует суммарное поле четырех дросселей. Поскольку поле дросселей 3, 4 в период времени от τ1/4 до τ1/2 спадающее, а поле дросселя 2 в тоже время нарастающее, суммарный вектор поля разворачивается на 90° от начальной ориентации и при изменении времени будет принимать различные значения α, при воздействии на носить (микросхему флэш-памяти) суммарного переменного периодически изменяющегося магнитного поля (фиг.2) с изменяющимися во времени.
Носитель информации, т.е. флэш-память, своим разъемом подсоединяется к соединителю 14, к которому по кабелю 15 от источника питания 9 от делителя 16 подается напряжение питания.
При воздействии на носитель (микросхему флэш-памяти) суммарного переменного магнитного поля, с изменяющимися во времени ориентацией суммарного вектора, амплитудой и частотой (фиг.2), индуцируется электрическое поле в проводниках микросхемы в
результате образуются токи Фуко, которые переводят в неустойчивое состояние заряды в плавающем затворе.
Суммарное переменное магнитное поле, образованное дросселями 2, 3, 4 воздействуя на третий контур - дроссель 5 и конденсатор 8, создает в нем переменное поле индукции, которое, также, изменяется по законам суммарного переменного периодически изменяющегося импульсного магнитного поля. Переменное поле индукции третьего контура на конденсаторе 8, на средних контактах 2, 3 соединителя 14 по кабелю 15 создает дополнительное высокое напряжение с противоположным знаком и максимальной амплитудой, которое возбуждает остаточную проводимость, изменяет пороговое напряжение и обеспечивает перенос, находящихся в неустойчивом состоянии, носителей зарядов через потенциальный барьер, т.е. переводит в исходное состояние, предшествующее записи, что обеспечивает полное стирание записанной информации.
Дроссели 2, 5 и 3, 4 создают суммарные взаимно перпендикулярные переменные синусоидальные магнитные поля. Поскольку катушки 18 и 19 дросселя 2 включены последовательно и синфазно, то при протекании через них разрядного тока осевые составляющие их магнитных переменных синусоидальных затухающих полей направлены в одну сторону и их составляющие переменного синусоидального затухающего магнитного поля складываются, образуя поле Нпар (фиг.2). Таким образом, при протекании тока через дроссель 2 в плоскости носителя (фиг.4) подложки микросхемы 1 создается мощное переменное магнитное поле, которое создает суммарное индукционное переменное магнитное поле в катушках 20, 21 дросселя 5 (фиг.4), размещенных на одной оси с дросселем 2.
В случае использования резистора в качестве датчика 17 (фиг.3) выбором номинала резистора можно снизить добротность первого контура до величины меньше единицы и тем самым получить однополярный импульс магнитного поля Нпер. Выходной сигнал с датчика 17 тока, пропорциональный напряженности магнитного поля, поступает на блок 13 управления, который при изменении знака производной от сигнала, поступающего с датчика 17, включает ключ 11 и соединяет конденсатор 6 с дросселями 18, 19. При протекании разрядного тока через эти дроссели создаются магнитные поля, их оси направлены в сторону и, складываясь, создают мощное переменное синусоидальное магнитное поле, перпендикулярное полю дросселей 3, 4. Индукционное суммарное переменное магнитное поле на дросселе 5 с изменяющимся направлением вектора, создает высокое напряжение на конденсаторе 8, которое изменяет вольтамперные характеристики микросхемы и обеспечивает перенос, находящихся в неустойчивом состоянии, носителей зарядов через потенциальный барьер, что обеспечивает надежное стирание записанной информации.
Дроссели 2, 5 и 3, 4 (фиг.1 и 4) расположены в пространстве так, что векторы, создаваемых ими магнитных полей в области размещения носителя информации 1, взаимно перпендикулярны, при этом направление вектора суммарного магнитного поля изменяется и может принимать значения ±α, а направление вектора суммарного поля индукции, с учетом направления вектора магнитного поля соленоидов 2 и 5, также будет изменяться в пределах ±α, град и относительно подложки носителя будет смещено на угол ±β.
Общие признаки прототипа и полезной модели
Первый источник питания и делитель напряжения, которые соединены параллельно, блок управления, четырех контактный соединитель - коннектор, четырех проводной кабель, концами первого, второго, третьего и четвертого проводов подсоединены к таким же выводам коннектора, а другими концами первого и четвертого проводов кабеля подсоединен к первому выводу первого источника питания и к выходу делителя напряжения соответственно.
Отличительные признаки прототипа и полезной модели
Два цилиндрических и два кольцевых дросселя, три конденсатора, два ключа с одним нормально открытым (НОК) и одним нормально закрытым контактами (НЗК) каждый и датчик. Первый вывод первого источника питания, первого конденсатора, первого цилиндрического дросселя соединены вместе, вторые выводы первого источника питания и первого конденсатора через НЗК первого ключа соединены вместе, а второй вывод первого дросселя соединен с НОК первого ключа. Один вывод последовательно соединенных кольцевых дросселей, один вывод второго конденсатора и один вывод второго источника питания соединены вместе. Вторые выводы второго конденсатора и второго источника питания через НЗК второго ключа соединены вместе. Второй вывод последовательно соединенных кольцевых дросселей соединен с одним входным выводом датчика. Второй входной вывод которого соединен с НОК второго ключа. Выход датчика соединен с входом блока управления, выход которого соединен с устройством управления подвижным контактом первого ключа. Третий конденсатор и второй цилиндрический дроссель соединены параллельно, а их общие выводы соединены с концами второго и третьего проводов четырех проводного кабеля. Причем второй цилиндрический дроссель имеет диаметр полости больше поперечных размеров подложки с записанной информацией и расположен соосно внутри первого цилиндрического дросселя, а первый и второй кольцевые дроссели распложены соосно с противоположных боковых сторон первого цилиндрического дросселя и так, что ось первого и второго кольцевых дросселей ортогональна оси цилиндрических дросселей.
Пример выполнения полезной модели
Дроссели 2 и 5 выполнены из двух соосных цилиндрических катушек 18, 19 и 20, 21 соответственно (фиг.4). Внутренний диаметр дросселя 2 равен 40 мм, длина - 60 мм. Наружный диаметр дросселя 5 равен 34 мм, длина - 40 мм. Дроссель 5 размещен внутри дросселя 2 соосно с ним. Катушки 18, 19 и 20, 21 между собой на оси размещены с зазором 5 мм.
Дросселя 3 и 4 кольцевые их наружный диаметр 60 мм, внутренний 40 мм, толщина 30 мм (фиг.4). Эти дроссели размещены симметрично с противоположных сторон наружной боковой поверхности по центру дросселя 2. Носитель информации 1 размещен в нутрии дросселя 5.
Датчик 17 амплитудно-временных параметров магнитного поля, создаваемого дросселями 3 и 4 первого контура, выполнен на резисторе в виде датчика тока в цепи дросселя 3, включенного последовательно с дросселем 3.
Соединитель 14 выполнен в виде коннектора типа «А», которые используются для подключения к компьютеру, разъем USB тип «А» или разъем USB тип «В».
Кабель 15 для подключения USB устройств, представляет собой экранированную витую пару (шлейф), в USB используется четыре провода.
Заявляемая полезная модель позволет значительно повысить надежность стирания записи с неоднородных полупроводниковых носителей информации без возможности ее восстановления за счет возбуждения носителей заряда и организации токопроводящего канала для преодоления носителями заряда потенциального барьера, а также снизить энергетические и материальные затраты, поскольку для стирания записи не требуется специальное программно-аппаратное дорогостоящее оборудование, например, компьютер.