УСТРОЙСТВО МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ

Полезная модель относится к области магнитной записи и может быть применена, например, при различных технических экспериментах для записи и воспроизведения длительных потоков сигналов, на временной реализации которых требуется отметить несколько событий, являющихся важными для обработки результатов этих экспериментов.
Известны устройства записи и воспроизведения сигналов, в которых одновременно с записью информации на информационные дорожки на отдельную дорожку записывается специальный синхросигнал, позволяющий при воспроизведении информации с магнитного носителя синхронизировать работу устройства воспроизведения и выделять в потоке информации нужные блоки (в данном случае - блоки кадровой информации в видеосигнале) («Устройства записи и воспроизведения сигналов». Методические указания к лабораторным работам №651-654 по курсу «Устройства записи и воспроизведения сигналов, основы телевидения и видеотехники» для студентов очной и заочной форм обучения / Сост. Комаров Ю.Л., Морозов О.Г., Пикулев А.Н., Дорогов Н.В., Мягченков А.В. Казань: Изд-во Казанского государственного технического университета, 2009. - 68 с. URL: http://rudocs.exdat.com/docs/index-47427.html?page=3, рис.21. (обращение 12.02.2012)). Для выполнения этой функции устройства записи и воспроизведения содержат последовательно соединенные генератор кадровых синхроимпульсов, одновибратор, электронный ключ и записывающую магнитную синхроголовку. В режиме «Запись» импульсы кадровой частоты с генератора поступают на одновибратор, сформированные им импульсы через электронный ключ поступают на магнитную синхроголовку и записываются на специальную дорожку магнитной ленты. Эти импульсы в режиме «Воспроизведение» считываются с магнитной ленты специальной магнитной синхроголовкой, усиливаются усилителем и через электронный ключ запускают одновибратор, формирующий кадровые синхроимпульсы.
Известна также аппаратура точной магнитной записи, в которой процедура записи и воспроизведения информации сопровождается записью и воспроизведением на отдельной дорожке специального контрольного сигнала (Гитлиц М.В. «Магнитная запись сигналов: Учебное пособие для вузов связи» - М.: Радио и связь, 1981. - 160 с). Эта аппаратура содержит в блоке записи последовательно соединенные генератор контрольного сигнала, записывающую магнитную головку, а в блоке воспроизведения - считывающую магнитную головку, датчик ошибок и блок регулирования.
Недостатком описанных аналогов является ограниченность их функциональных возможностей вследствие того, что синхросигнал и контрольный сигнал при записи представляют собой непрерывную неуправляемую последовательность импульсов неизменной частоты и постоянной длительности, что не позволяет экспериментатору при воспроизведении выделять в потоке информации моменты времени, сигнализирующие о тех или иных событиях, происходящих во время записи информации.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели техническим решением является аппаратура точной магнитной записи, в котором процедура записи и воспроизведения информации сопровождается записью на отдельной дорожке и последующим воспроизведением специального пилот-сигнала, который выполняет функцию синхронизации (Слаев В.А. Метрологическое обеспечение аппаратуры точной магнитной записи: Научное издание. - СПб., НПО «Мир и Семья», 2004. - 174 с. - С.9). Для выполнения этой функции аппаратура точной магнитной записи содержит в блоке записи соединенные последовательно генератор пилот-сигнала, усилитель записи и магнитную головку записи, а в блоке воспроизведения - магнитную головку воспроизведения, усилитель воспроизведения, детектор временной ошибки и блок регулирования, причем второй выход генератора пилот-сигнала соединен со вторым входом детектора временной ошибки. В процессе записи информации на отдельную дорожку магнитной ленты записывается пилот-сигнал. В процессе воспроизведения считанный магнитной головкой воспроизведения пилот-сигнал позволяет скомпенсировать ошибки, связанные с девиацией скорости лентопротяжного механизма устройства магнитной записи и нестабильностью механических параметров магнитной ленты. Это устройство выбрано в качестве прототипа.
Недостатком устройства-прототипа являются ограниченные функциональные возможности, поскольку при записи пилот-сигнал представляет собой непрерывную неуправляемую последовательность импульсов неизменной частоты и постоянной длительности, что не позволяет экспериментатору при воспроизведении выделять в потоке информации моменты времени, сигнализирующие о тех или иных событиях, происходящих во время записи информации.
Предлагаемая полезная модель направлена на расширение функциональных возможностей устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве магнитной записи, содержащем блок записи, состоящий из n каналов записи регистрируемого сигнала, каждый из которых включает последовательно соединенные входной преобразователь, вход которого является входом устройства, модулятор и усилитель записи, канала записи пилот-сигнала, состоящего из генератора пилот-сигнала и (n+1)-го усилителя записи, лентопротяжный механизм, состоящий из магнитных головок записи, подключенных к выходам усилителей записи блока записи, приемной и подающей катушек с магнитным носителем записи между ними и магнитных головок воспроизведения, блок воспроизведения, состоящий из n каналов воспроизведения зарегистрированного сигнала, каждый из которых включает усилитель воспроизведения, вход которого подключен к выходу магнитной головки воспроизведения лентопротяжного механизма, выход - ко входу демодулятора, выход которого подключен к информационному входу выходного преобразователя, выход которого является информационным выходом устройства, канала воспроизведения пилот-сигнала, включающего (n+1)-ый усилитель воспроизведения, вход которого соединен с выходом (n+1)-ой магнитной головки воспроизведения лентопротяжного механизма, а выход соединен с первым входом детектора временной ошибки, а также блока регулирования, причем второй вход детектора временной ошибки соединен с первым выходом генератора пилот-сигнала блока записи, а выход - с входами управления выходных преобразователей каналов воспроизведения и входом-выходом блока регулирования, в отличие от прототипа, генератор пилот-сигнала выполнен со скважностью импульсной последовательности 1<S≤2, в блок записи дополнительно введен между вторым выходом генератора пилот-сигнала и (n+1)-ым усилителем записи управляемый модулятор пилот-сигнала, содержащий управляемый одновибратор, коммутирующий элемент и два конденсатора, первый вывод коммутирующего элемента соединен с первым времязадающим входом одновибратора и первым выводом первого конденсатора, второй вывод коммутирующего элемента соединен с первым выводом второго конденсатора, второй вход которого соединен с вторым выводом первого конденсатора и вторым времязадающим выводом одновибратора, причем вход коммутирующего элемента является входом управления модулятора пилот-сигнала, а выход (n+1)-ого усилителя воспроизведения является выходом пилот-сигнала устройства.
Введение в блок записи управляемого модулятора пилот-сигнала, содержащего управляемый одновибратор, коммутирующий элемент и два конденсатора, в котором первый вывод коммутирующего элемента соединен с первым времязадающим входом одновибратора и первым выводом первого конденсатора, второй вывод коммутирующего элемента соединен с первым выводом второго конденсатора, второй вход которого соединен с вторым выводом первого конденсатора и вторым времязадающим выводом одновибратора, причем вход коммутирующего элемента является входом управления модулятора пилот-сигнала, позволяет расширить функциональные возможности устройства путем обеспечения возможности модуляции пилот-сигнала при записи информации и использования этой модуляции при воспроизведении и анализе записанных сигналов. При модуляции пилот-сигнала увеличивается длительность его импульса в момент поступления сигнала о важном для экспериментатора событии на вход управления модулятора, выполненного в виде управляемого одновибратора. Частота следования импульсов пилот-сигнала при этом не меняется. Длительность сигнала о событии может быть такой, что при модуляции будет увеличена длительность не одного, а нескольких импульсов пилот-сигнала. Увеличенный по длительности импульс (или несколько импульсов) записывается на магнитную ленту и при воспроизведении, будучи считан и пройдя через усилитель воспроизведения на специальный выход устройства магнитной записи, позволит анализировать на временных реализациях информационных каналов изменение информации в периоды времени, отмеченные на реализации пилот-сигнала расширенными импульсами.
Выполнение генератора пилот-сигнала со скважностью генерируемой импульсной последовательности 1<S≤2 позволяет обеспечить диапазон модуляции пилот-сигнала, надежно маркирующий события путем изменения скважности. Поскольку одновибратор преобразует перепад напряжения на входе в импульс, длительность которого определяется параметрами времязадающей емкости, подключаемой к соответствующим выводам одновибратора, то модуляция длительности импульса, формируемого одновибратором, возможна только в пределах длительности импульса, поступающего на его вход. Так как визуально сигналы со скважностями, например, S=1,5 и S=5, хорошо различимы на временной реализации, целесообразно именно изменение скважности использовать в качестве маркера событий. При скважности исходного пилот-сигнала, большей 2, различимость результатов его модуляции существенно снижается.
Устройство магнитной записи поясняется рисунками: на фиг.1 показана структурная схема устройства магнитной записи, на фиг.2 -устройство управляемого модулятора пилот-сигнала, на фиг.3 - временные диаграммы работы управляемого модулятора пилот-сигнала, на фиг.4 - процедура анализа по модулированному пилот-сигналу актуальных участков временной реализации записанного информационного сигнала.
Устройство магнитной записи состоит из блока записи 1, состоящего из n каналов записи информационных сигналов и одного ((n+1))-го канала записи пилот-сигнала. Каждый канал записи информационных сигналов состоит, в свою очередь, из входного преобразователя 2, на вход которого подается записываемый сигнал, а выход соединен с входом модулятора 3 (например, частотного модулятора), выход которого, в свою очередь, соединен с входом усилителя 4 записи. Канал записи пилот-сигнала образован генератором 5 пилот-сигнала, второй выход которого соединен с входом управляемого модулятора 6 пилот-сигнала, управляющий вход которого является «Входом управления» устройства и выход которого соединен со входом (n+1)-го усилителя 4 записи.
Лентопротяжный механизм 8 состоит из подающей 9 и приемной 10 катушек и магнитного носителя 11 записи. Кроме того, в лентопротяжный механизм входят магнитные головки 12 записи информационных каналов, подключенные к выходам усилителей записи каждого из каналов записи (в том числе канала записи пилот-сигнала, подключенного к выходу (n+1)-го усилителя 4 записи пилот-сигнала). В лентопротяжный механизм также входят магнитные головки 14 воспроизведения информационных каналов и канала записи пилот-сигнала.
Блок 16 воспроизведения состоит из n каналов воспроизведения записанных информационных сигналов и одного канала воспроизведения пилот-сигнала.
Каждый из каналов воспроизведения информационных сигналов состоит из усилителя 17 воспроизведения, вход которого подключен к выходу магнитной головки 14 воспроизведения лентопротяжного механизма 8, а выход - к входу демодулятора 18. Выход демодулятора 18 соединен, в свою очередь, с информационным входом выходного преобразователя 19, выход которого является информационным выходом устройства магнитной записи.
Канал воспроизведения пилот-сигнала состоит из (n+1)-го усилителя 17 воспроизведения, вход которого соединен с выходом (n+1)-ой магнитной головки 14 воспроизведения, а выход является выходом пилот-сигнала устройства в целом и одновременно соединен с первым входом детектора 21 временной ошибки. Выход последнего соединен с входом-выходом блока 22 регулирования и входом управления выходного преобразователя 19 информационного канала. Второй вход детектора 21 временной ошибки соединен с первым выходом генератора 5 пилот-сигнала блока 1 записи.
Устройство управляемого модулятора пилот-сигнала 6 показано на фиг.2. Управляемый модулятор пилот-сигнала состоит из управляемого одновибратора 23, вход которого является входом, а выход - выходом управляемого модулятора пилот-сигнала 6, и коммутирующего элемента (ключа) 24. Первый вывод коммутирующего элемента 24 соединен с первым времязадающим входом одновибратора 23 и с первым выводом первого конденсатора 25, а второй вывод коммутирующего элемента соединен с первым выводом второго конденсатора 26, второй вывод которого соединен со вторым выводом первого конденсатора 25 и вторым времязадающим выводом одновибратора 23. Вход коммутирующего элемента 24 является входом управления модулятора пилот-сигнала, а выход (n+1)-го усилителя воспроизведения 17 является выходом пилот-сигнала устройства.
Значение емкости времязадающих конденсаторов 25 и 26 выбрано таким образом, что при поступлении на вход управляемого модулятора пилот-сигнала 6 импульсов от генератора пилот-сигнала 5 скважностью S при разомкнутом коммутирующем элементе 24 на выходе управляемого модулятора 6 формируются импульсы скважностью 45, а при замкнутом коммутирующем элементе 24-28.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Информационные сигналы, подлежащие записи, поступают на входы информационных каналов «Вход 1… Вход n» блока 1 записи, модулируются в модуляторах 3 и через усилители 4 записи поступают на магнитные головки 12 записи и записываются на магнитный носитель 11 записи в лентопротяжном механизме 8. Одновременно с этим процессом генератор 5 пилот-сигнала в блоке 1 записи генерирует импульсную последовательность скважностью S≤2. Этот сигнал проходит через управляемый модулятор 6, на выходе которого преобразуется в импульсную последовательность со скважностью, большей 2, через (n+1)-й усилитель 4 записи поступает на (n+1)-ую магнитную головку 12 записи и записывается на носитель 11 записи, перемещаемый с помощью подающей 9 и приемной 10 катушек. При этом на «Входе управления» управляемого модулятора 6 присутствует нулевой уровень напряжения и коммутирующий элемент (ключ) 24 (фиг.2) разомкнут. При поступлении на «Вход управления» управляемого модулятора сигнала 6 в виде положительного уровня напряжения о каком-либо событии в процессе записи информационных сигналов, важном для экспериментатора (при испытаниях это может быть срабатывание каких-либо устройств испытательной установки, внешние по отношению к процессу испытаний события и др.), срабатывает коммутирующий элемент (ключ) 24 (фиг.2) управляемого модулятора 6. В результате изменяются параметры времязадающей цепи входящего в него одновибратора 23 за счет подключения к первой емкости 25 емкости 26. Скважность импульсной последовательности на выходе управляемого модулятора 6 уменьшается (например, в два раза, при одинаковых значениях первой и второй емкостей 25 и 26) за счет увеличения длительности формируемого одновибратором 23 импульса, при этом частота следования импульсов не меняется. На временной реализации пилот-сигнала это будет проявляться в появлении импульсов, длительность которых превышает обычную, маркируя, таким образом, необходимые события.
Этот процесс иллюстрируют временные диаграммы, показанные на фиг.3. На этом рисунке диаграмма, обозначенная «Вход», является выходным сигналом генератора 5 пилот-сигнала, «Вход управления» - иллюстрирует сигнал о событии на линии «Вход управления» устройства, а диаграмма «Выход» показывает модулированный пилот-сигнал на выходе управляемого модулятора 6. (стрелкой на фиг.3 показано, что фронт сигнала «Выход» является производным от фронта сигнала «Вход»). В результате описанных процессов на носителе 11 магнитной записи будут записаны n информационных сигналов и модулированный пилот-сигнал.
При воспроизведении записанной информации магнитные головки 14 воспроизведения информационных каналов снимают информацию с носителя 11 записи, после чего сигнал поступает на усилители 17 блока 16 воспроизведения. Далее сигналы информационных каналов через демодуляторы 18 и выходные преобразователи 19 поступает на выходы устройства («Выход 1 … Выход n»). Модулированный пилот-сигнал, считанный (n+1)-ой магнитной головкой 14, через (n+1)-ый усилитель 17 поступает на первый вход детектора 21 временной ошибки. В то же время с первого выхода генератора 5 пилот-сигнала в блоке 1 записи импульсная последовательность скважностью 1<S≤2 поступает на второй вход детектора 21 временной ошибки. Сигнал временной ошибки с выхода блока 21 поступает на входы управления выходных преобразователей 19 информационных каналов и вход-выход блока 22 регулирования. Выход усилителя 17 канала воспроизведения пилот-сигнала является выходом устройства магнитной записи, с которого снимается модулированный внешними событиями пилот-сигнал для последующего анализа записанной в информационных каналах информации.
Процедура использования модуляции пилот-сигнала при анализе информации, записанной в информационных каналах иллюстрируется фиг.4.
Из рисунка видно, что события, отмеченные увеличенной длительностью импульсов пилот-сигнала, могут быть идентифицированы на временной реализации информационного канала. Эта процедура может выполняться как вручную, так и программным способом.