軟驅磁盤驅動器分析

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1、軟驅《工程訓練》之一第十一講軟驅分析引言軟驅曾是個人計算機的標準配置，用于讀寫軟盤數據。它是一個精密的機電系統(tǒng)，為了解決軟盤數據的讀寫，需要控制磁頭徑向運動以及軟盤轉動，并檢測相關的信息。當然，還包括軟盤的進出機構。本訓練的目的就是通過拆裝軟驅，觀察軟驅的結構以及工作原理。不過，現在的個人計算機已經基本不在配置軟驅，取而代之的是更加輕便、存儲容量更大、壽命更長的U盤。2《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析第十一講軟驅分析本講內容（2課時）軟驅的結構及原理軟盤的結構磁頭系統(tǒng)主軸系統(tǒng)磁頭系統(tǒng)與主軸系統(tǒng)協(xié)同工作磁盤進出機構軟驅主板盤片和盤套3《工程訓練》——軟驅磁盤驅

2、動器分析§11.1軟驅結構及原理軟磁盤簡稱軟盤，用硬磁性材料作介質，利用材料的剩磁表示信息。3.5英寸軟盤的盤片被劃分為80個成同心圓的磁道、18個扇區(qū)，一個磁道在某一扇區(qū)內的一段稱為扇段，每個扇段可以存儲512字節(jié)的數據。除18個扇段外，在扇段00和扇段17之間還設有間隙區(qū)。軟驅的作用是使磁頭找到正確的磁道和扇段，進行寫數據和讀數據的操作。為尋找正確的磁道，要求磁頭沿盤片的徑向作直線運動，為尋找正確的扇段，則要求盤片作轉動。這兩種運動分別由磁頭系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)完成，磁頭系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)的動作由控制器控制，磁盤的進入和退出則由進出機構實現。4《工程訓練》——軟驅磁

3、盤驅動器分析軟盤的存儲容量早期：5.25英寸盤1.2MB現在：3.5英寸盤1.44MB5.25英寸盤3.5英寸盤§11.2軟盤結構5《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析磁盤用硬磁性材料作介質，利用材料的剩磁表示信息§11.2軟盤結構3.5英寸軟盤結構6《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析寫保護撥塊盤片密度主定位凹坑次定位凹坑活門定位孔驅動孔盤轂磁盤§11.2軟盤結構7《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析磁道i扇區(qū)j扇區(qū)00扇區(qū)01磁道00磁道79扇區(qū)17GAP4GAP1盤片轉動磁頭徑向直線運動§11.2軟盤結構8《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析§11.2軟盤結構格

4、式化(format)：新軟盤格式化后才可以存儲數據。所謂“格式化”就是在軟盤上按一定標準劃分出所謂“磁道”和“扇區(qū)”。通常，3.5英寸軟盤格式化為80磁道（同心圓）、18扇區(qū)。一個磁道在某一扇區(qū)內的一段稱為扇段，每個扇段可以存儲512字節(jié)(Byte)的數據。除18個扇段外，在扇段00和扇段17之間還設有間隙區(qū)。數據被存放在這些磁道扇區(qū)上，在讀取數據時，也會以這些磁道扇區(qū)為基準進行檢索。軟盤格式化后，盤上所有數據將被全部清除。9《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析磁盤旋轉，形成相對高速運動磁頭的電磁感應線圈鐵磁薄膜介質，磁化方向表示0、1磁盤§11.2軟盤結構10

5、《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析§11.3磁頭系統(tǒng)磁頭系統(tǒng)：磁頭小車、導軸、絲杠螺母副和步進電機、00號磁道檢測傳感器。導軸和絲杠以主板為參照基準，共同決定了磁頭的直線運動軌跡。絲杠由步進電機帶動。11《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析§11.3磁頭系統(tǒng)磁頭小車：有上、下兩個磁頭，上、下磁頭的通過扁平線束與控制電路連接。小車的一側有滑孔，導軸穿過滑孔后固定在主板上。小車的另一側有簡化為一根鋼針的螺母，與絲杠共同構成絲杠-螺母副?；住лS和絲杠-螺母都具有很高的加工精度和光潔度。磁頭小車的運動：絲杠和導軸構成一個平面，保證小車的平穩(wěn)運動。絲杠由步進電機帶動，

6、步進電機在控制器發(fā)出的步進脈沖和方向信號控制下轉過預定的角位移，通過絲杠-螺母副轉換為磁頭小車的直線運動，使磁頭找到預定的磁道。當磁頭移動到位于最外圈的00號磁道時，小車上的檔片就會遮擋光電對管的光路，這個光電對管作為00磁道傳感器，立即向控制器發(fā)出信號，表示磁頭已到00號磁道。12《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析§11.4主軸系統(tǒng)直流無刷電機主軸帶動盤片轉動，其核心主軸電機是一個外形扁平的直流無刷電機。讀寫操作中，盤片以恒速300r/min±1.5%作旋轉運動，也有的軟驅轉速是600r/min。13《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析§11.4主軸系統(tǒng)直流無

7、刷電機14《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析§11.4主軸系統(tǒng)直流無刷電機霍爾器件作轉子位置傳感器，用表面裝貼工藝直接貼焊在定子印制板上，三個霍爾器件成120°排布。永磁轉子轉動時，處在轉子磁場中的霍爾器件輸出的霍爾電勢幅度隨轉子位置而變化，三個霍爾器件的輸出電勢成120°電角度。15《工程訓練》——軟驅磁盤驅動器分析§11.5磁頭系統(tǒng)與主軸系統(tǒng)協(xié)同工作磁道格式：每一個扇段內，分為ID標記段和數據區(qū)兩部分。ID標記段以同步信號SYNC起始，以間隙GAP2結束。數據區(qū)也以同步信號SYNC起始，以間隙GAP3結束。讀寫操作扇段定位：同步信號確保了寫在任何一個扇段里

8、的標志、地址和數據總能在讀操作中被磁頭