機械電子工程原理第十六章軟盤驅動器軟盤驅動器的作用軟盤驅動器是典型的機械電子系統，很好地體現了機械電子工程的設計思想，因而成為最成功的機械電子產品之一。軟盤驅動器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和主軸系統完成，磁頭系統和主軸系統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。2軟盤驅動器3軟磁盤的存儲原理軟磁盤用硬磁性材料作介質，利用材料的剩磁表示信息。3.5英寸軟磁盤的盤片被劃分為80個成同心圓的磁道、18個扇區。一個磁道在某一扇區內的一段稱為扇段，每個扇段可以存儲512字節的數據。除18個扇段外，在扇段00和扇段17之間還設有間隙區。5軟磁盤的讀取磁盤旋轉，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616.1磁頭系統磁頭系統主要包括磁頭小車、導軸、絲杠螺母副和步進電機，此外，還有00號磁道檢測傳感器。7磁頭小車的運動絲杠和導軸構成一個平面，保證小車的平穩運動。絲杠由步進電機帶動，步進電機在控制器發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，立即向控制器發出信號，表示磁頭已到00號磁道。916.2主軸系統主軸系統的核心是主軸電機，它是一個外形扁平的直流無刷電機。主軸電機轉子軸心和定子軸心決定了盤片旋轉運動的基準。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。10直流無刷電機直流電源通過換向控制電路向無刷電機的定子繞組供電。定子電流產生的電磁轉矩使轉子轉動。為此，必須時刻檢測轉子的角位置。轉子位置傳感器隨時檢測轉子的角位置，并將角位置信號送給換向控制電路，換向電路的主回路是開關管構成的開關電路，依據轉子位置信號控制定子繞組的通斷。

11轉子位置傳感器霍爾器件在磁場B中會產生霍爾電勢EH

EH＝KHIBcosθ

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。1316.3磁頭系統與主軸系統的協同工作要完成對盤片的讀寫，必須正確尋找每一個磁道和每一個扇段，這就要求磁頭系統和主軸系統協同工作。主軸電機的轉速有一定范圍的波動，電機轉速在允許范圍內波動時，要保證以前在某個扇段上寫入的數據能被準確無誤地讀出，還要保證在一臺計算機上寫入的數據能在另一臺計算機上讀出，后者稱為軟盤驅動器的兼容性。14磁道格式讀寫操作的實質是要保證磁頭準確找到預定的磁道和扇段。為了達到此目的，設計了磁盤的磁道格式。新盤片首先必須按照設計的格式進行格式化。在01號扇區前安排著間隙信號GAP1，17號扇區后面是間隙信號GAP4。GAP1和GAP4之間順序安排著本磁道的18個扇段。當索引脈沖到來，首先遇到表示磁道首部的間隙GAP1，而磁道尾部的間隙GAP4之后就是下一個索引脈沖。每一個扇段內，分為ID標記段和數據區兩部分。ID標記段以同步信號SYNC起始，以間隙GAP2結束。數據區也以同步信號SYNC起始，以間隙GAP3結束。15讀寫操作扇段的定位同步信號SYNC確保了寫在任何一個扇段里的標志、地址和數據總能在讀操作中被磁頭正確地對準。讀取到的信號在專門的分離電路中將數據分離出來，然后送往數據總線。磁道的定位尋找磁道的操作由控制器根據來自主機的命令和目標磁道號，將當前磁道號與目標磁道號比較，從而決定磁頭的移動方向和位移量。17控制器的作用控制電路要按規定的格式對盤片做格式化，按規定的格式寫或讀信息。為此，要解釋來自CPU的命令，檢測驅動器的工作狀態，向磁頭系統和主軸系統發出各種控制信號。

18工作狀態檢測1)00磁道傳感器：一個紅外發射-接收對管，當磁頭移動到00號磁道，也就是最外面的磁道時，磁頭小車上的擋板遮斷光電對管的光路，輸出到達00號磁道的信號。2)寫保護傳感器：一個微動開關，如果盤套上的撥塊被撥到寫保護位置，此微動開關不被壓下。3)磁盤到位傳感器：一個微動開關，每當盤片被推到底時，上夾板下降，此開關就被盤套壓下，發出盤片已到位的信號。4)磁盤密度傳感器：一個微動開關，高密度磁盤的盤套上有一個方孔，磁盤到位時不會壓下此開關，而低密度磁盤的盤套上沒有方孔，磁盤到位時此開關被壓下，由此區分盤片的密度。1916.5主板作用：系統的裝配模塊，為所有的靜態零部件和動態機構提供了定位基準和運動參照。構成：1)控制電路印制板；檢測寫保護、盤密度和盤片到位位傳感器；00號磁道傳感器。2)磁頭系統的導軸和絲杠固定在主板上，兩個軸的加工精度和裝配平行度直接影響磁頭的運動精度；主軸電機也固定在軟驅主板上，它的軸心定位精度對讀寫操作有最為重要的作用。3)上、下夾板，盤套活門撥桿底轉動軸和復位彈簧也固定在主板底面上。4)盤片的主、次兩個水平驅動銷5)上下蓋、前面板2116.6盤片和盤套盤片是76μm厚的聚酯薄膜，兩面涂敷1～3μm厚的磁性材料，可以讀寫106次。格式化后，18個扇區（00~17），80個磁道（00~79），2個面，每個扇段存儲512B數據，整個3.5in軟磁盤的存儲量為512×18×80×2＝字節或1474560/1024=1440KB盤片中部是鋼制的盤轂，盤轂上有定位孔和驅動孔。這種驅動定位緊固方式可避免盤片打滑或錯位，提高了盤片定位精度。盤套上有寫保護撥塊、表示高密度的方孔和兩個定位用的凹坑。為防止靜電，盤套內襯有防靜電的無紡布或紙。

22軟磁盤的結構23主要技術特性平均存取時間：93ms/95ms性能參數磁頭數：2磁道數：80記錄方式：MFM非格式化容量：1.6MB/2MB格式化容量：1.2MB/1.44MB位密度：9646bpi/17434bpi（bitp