Магнитная головка с немеханическим сканированием Советский патент 1992 года по МПК G11B5/245 

1

(21)4850715/10 (22) 18.07.92 (46)23.09.92.Бюл. №35

(71)Научно-исследовательский институт измерительной техники

(72)Б.П.Турченев, М.В.Кащеев и М.А.Апарцев

(56)Ефимов Е.Г. Магнитные головки, М,, Энергия, 1976 г., стр.96.

Ефимов Е.Г. Магнитные головки, М., Энергия, 1976 г., стр.55, рис.40 а. (54) МАГНИТНАЯ ГОЛОВКА С НЕМЕХАНИЧЕСКИМ СКАНИРОВАНИЕМ

(57)Использование: изобретение относится к средствам магнитной записи, а именно к магнитным головкам для строчной записи- воспроизведения телевизионных сигналов. Сущность изобретения: магнитная головка

содержит корпус из двух полублоков, 2п рабочих полусердечников с 2п рабочими обмотками, контактную плату, четыре дополнительных полусердечника, 2хп + 1 передних, 2хп + 1 задних полувкладыша из того же материала, что и полусердечники, 2п дополнительных обмоток и две накладки из материала с малой индукцией насыщения. Рабочие и дополнительные полусердечники, задние и передние полувкладыши одного полублока вместе образуют одну деталь. Пары рабочих обмоток через плату параллельно подсоединяются к источнику сигнала записи. Дополнительные обмотки соединяются попарно и встречно по действию МДС и подключаются к фазам Р-фазно- го источника управляющего сигнала. 3 ил

Предлагаемое изобретение относится к средствам магнитной записи, а именно, к магнитным головкам для строчной записи- воспроизведения телевизионных сигналов и может найти применение при создании видеомагнитофонов.

Известна магнитная головка для строчной записи-воспроизведения телевизионных сигналов с электромагнитным сканированием (Ефимов Е.Г Магнитные головки, М., Энергия, 1976, стр. 96). Она содержит три магнитопровода с обмотками, причем полюсы второго магнитопровода введены в рабочий зазор первого рабочего магнитопровода, служащего для записи- воспроизведения, а третий магнитопровод соединен со вторым через немагнитные клинья. Периодическое перемещение участка записи по рабочему зазору производится за счет смены положения зоны компенсации в полюсах второго магнитопровода, обсл

С

разуемой противоположно направленными потоками второго и третьего магнитопрово- дов.

Данная головка позволяет получить высокую скорость записи при нормальной скорости носителя и малом износе пары носитель-головка. Головка устанавливается неподвижно и, тем самым, устранена необходимость синхронизации движения головки и носителя.

Недостатком этой головки являются низкая поверхностная плотность записи, установленная конструктивно широким рабочим зазором, а также конструктивная сложность, низкая технологичность, связанная с необходимостью точной стыковки нескольких разнотипных магнитопроводов Кроме того, головка характеризуется низкой помехоустойчивостью, что вызвано, с одной стороны, так называемым эффектом записи (стирания) широкой щелью, в которую

-.Ј

VJ

О

S

превращается зазор вместе с полюсами в состоянии низкой проницаемости, а с другой стороны, малым выходным сигналом при воспроизведении из-за больших потоков рассеяния, вызванных несоответствием между размерами отпечатка и рабочей головки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретения является магнитная головка с немеханическим сканированием описанная в книге Ефимова Е.Г. Магнитные головки, М., Энергия, 1976, стр.55, рис.40а. Она содержит корпус, состоящий из двух полублоков, соединенных между собой стяжными винтами, 2п рабочих полусердечников с 2п рабочими обмотками, соединенными попарно и согласованно по действию магнитодвижущей силы (МДС) и контактную плату. Каждый полублок имеет пазы для установки полусердечников с обмотками. Выводы обмоток припаиваются к контактам платы. Рабочие зазоры всех головок расположены на одной прямой. Обмотки соответствующих полусердечников в полублоках соединяются попарно и согласованно по действию МДС, так что при подаче на них сигнала записи в сердечнике, состоящей из двух рабочих полусердечников, образуется круговой магнитный поток. Соответственно при воспроизведении круговой магнитный поток от отпечатка на ленте вызывает согласованное направление ЭДС в обмотках, увеличивающее воспроизводимый сигнал. Два полусердечника с двумя обмотками образуют один канал записи-воспроизведения головки. Всего головка содержит п независимых магнитных каналов записи- воспроизведения.

Для строчной записи этой головки телевизионный сигнал подвергается временной дискретизации, в результате чего он разделяется на п элементов, раздельно записываемых п каналами магнитной головки. При воспроизведении сигналы с каждого из п каналов распределяются во времени с учетом ранее произведенной дискретизации и складываются, в результате чего образуется суммарный телевизионный сигнал, подобный записываемому. Физические процессы записи и воспроизведения в магнитных головках и ленте здесь обычные для магнитной записи.

Достоинством данной конструкции является конструктивная простота, технологичность, не требуется выбора материала трех различных магнитопроводов и их точного размещения относительно друг друга. Формируемый узкий рабочий зазор каналов

позволяет повысить помехоустойчивость головки.

Однако, недостатком этой магнитной головки остается низкая поверхностная

5 плотность записи, объясняемая тем, что на носителе элементарные отпечатки располагаются в виде продольных строчек (дорожек), расстояние между которыми определяется расположением каналов в

10 магнитной головке. Число продольных строчек равно числу каналов п в головке и обычно не превосходит 2 - 3 на 1 мм в поперечном направлении носителя. Ширина дорожки равна ширине сердечника кана15 ла головки. Учитывая, что достигнутая продольная плотность записи составляет несколько тысяч отпечатков на 1 мм, видно, что возможности магнитной записи здесь используются неэффективно.

0 Прямому решению этого вопроса путем увеличения числа каналов в головке препятствуют конструктивные и технологические сложности, связанные с необходимостью уменьшения размера обмоток, обеспечения

5 качественного узкого рабочего зазора в тонком сердечнике и др., не преодоленные до сих пор.

Целью предлагаемого изобретения является повышение поверхностей плотности

0 записи путем расположения элементарных отпечатков на носителе в виде наклонных строчек (дорожек) уменьшении промежутков между ними, а также путем уменьшения ширины дорожки.

5 Поставленная цель достигается тем, что в магнитную головку, содержащую корпус, состоящую из двух полублоков, соединенных между собой стяжными винтами, 2п рабочих полусердечников с 2п рабочими об0 мотками, соединенными попарно и согласованно по действию МДС и контактную плату. Введены четыре дополнительных полусердечника, расположенных с обеих сторон комплекса из 2п рабочих полусер5 дечникови па раллельноим(2п+ 1) передних и (2п + 1) задних полувкладышей из того же материала, что и полусердечники, расположенные между полусердечниками и образующих вместе с ними единые рабочий и

0 дополнительный зазоры, 2п дополнительных обмоток, расположенных на полусердечниках, и две накладки из материала с малой индукцией насыщения, расположенных по обе стороны рабочего зазора парал5 лельно плоскости магнитной ленты, при этом рабочие и дополнительные полусердечники и передние полувклздыши одного полублока вместе образуют одну деталь. Пары рабочих обмоток через контактную плату параллельно подсоединяются к источнику

сигнала записи или к суммирующему усилителю воспроизведения, дополнительные обмотки соединяются попарно и встречно по действию МДС, а пары дополнительных обмоток через контактную плату подключаются к фазам Р-фазного источника управляющего сигнала, при п кхр, к 1, 2, З...,а р 2.

Ниже приведен пример реализации предлагаемой головки для случая р п 3, который поясняется на чертежах, где изображено: на фиг.1: а) конструкция заявляемой магнитной головки;

б) магнитная головка в сборе;

б) полублок магнитной головки с рабочими и дополнительными полусердечниками, рабочими и дополнительными обмотками, передними и задними полувкладышами;

на фиг.2 - принцип работы заявляемой магнитной головки;

на фиг.З: а, б, в) эпюры сигналов управления, подаваемых в дополнительные обмотки;

г)эпюра сигнала записи;

д)эпюра движения бегущего участка 16 по направлению L;

е)эпюра распределения напряженности поля на рабочей поверхности головки;

ж)эпюра распределения намагниченности на рабочей поверхности головки.

Заявляемая магнитная головка содержит (см.фиг.1): корпус, состоящий из двух полублоков 1 и 2, соединенных между собой стяжными винтами 3, шесть рабочих полусердечников 4, попарно образующих три рабочих сердечника, шесть рабочих обмоток 5, находящихся на рабочих полусердечниках. Рабочие обмотки 5 соединены попарно и согласованно по действию УДС, так, что при подаче на них сигнала в рабочих сердечниках возникает круговой магнитный поток. Подводящие проводники обмоток выведены на контакты контактной платы 6. Выше и ниже комплекса рабочих сердечников расположены четыре дополнительных полусердечника 7, попарно образующих верхний и нижний дополнительные сердечники, параллельные рабочим. Между сердечниками расположены восемь передних и восемь разрядных полувкладышей 8 и 13. Рабочие 4 и дополнительные 7 полусердечники, а также полувкладыши 8 и 13 сделаны из одного и того же магнитного материала. В передней части блока магнитной головки они вместе образуют единый передний (рабочий) зазор 9, а в задней части - единый дополнительный (технологический) зазор 10. Две накладки 11 из материала с малой индукцией насыщения, например, феррита

расположены снаружи в передней части головки, по обе стороны рабочего зазора 9 и параллельно плоскости магнитной ленты 12. На рабочих полусердечниках 4 находятся шесть дополнительных обмоток 14, соединенных попарно и встречно по действию МДС, так что при подаче сигнала на пару дополнительных обмоток 14 в сердечнике образуются встречные потоки, выходящие

0 наружу сердечников. Пары рабочих обмоток через контактную плату 6 параллельно подсоединяются к источнику сигнала записи или к суммирующему усилителю воспроизведения (типа операционного усилителя5 сумматора). Пары дополнительных обмоток 14 через контактную плату 6 подключаются к фазам трехфазного источника управляющего сигнала.

0Рабочие и дополнительные полусердечники 4 и 7, передние и задние полувкладыши 8 и 13, т.е. весь магнитопровод, кроме накладок представляют из себя единую конструкцию для полублока из одного и того же

5 материала, например, феррита или аморфного магнитного сплава. Они являются частями одной сложной неразборной детали, но здесь и далее рассматриваются раздельно для удобства изложения.

0 Заявляемая магнитная головка при записи ТВ-сигнала работает следующим образом (см.фиг,2 и 3),

На пары дополнительных обмоток 14 подаются сдвинутые по фазе токи (см.фиг.З,

5 а, б, в) от трехфазного (в общем случае Р- фазного) источника, синхронизируемого видеосигналом. Под действием этих токов через полусердечники 4 и 7, полувкладыши 8 и 13 и накладки 11, т.е. через весь магни0 топровод проходят сдвинутые по фазе магнитные потоки, которые в результате совместного действия образуют результирующий поток, состоящий из полупотоков Ф1 и Ф2. Расположение и конфигурация

5 полупотоков Ф1 и Ф2 в каждый данный момент определяется соотношением амплитуд и фаз первичных потоков. В результате полупотоки Ф1 и Ф2 и разделительная зона между ними непрерывно меняет свое

0 положение, перемещаясь в направлении L вдоль рабочего зазора 9. При этом исходные потоки в парах полусердечников, направленные в одну сторону, выходят за пределы полусердечников и распространя5 ются по всему магнитопроводу. В районе магнитопровода, примыкающем к рабочей поверхности магнитной головки, полупотоки Ф1 и Ф2 направлены в противоположные стороны, как показано стрелками на фиг.2. Они скользят вдоль зазора и не выходят за пределы магнитопровода. В зоне

полупотока Ф1 напряженность поля направлена в одну сторону, а в зоне полупотока Ф - в противоположную. Между ними находится некоторая пограничная узкая зона 15, перпендикулярная зазору 9, в которой магнитное поле меняет направление и, следовательно, проходит через нуль (см.пунктир на фиг.2 - зону 15, а также на фиг.Зе), Расположение этой зоны 15 перемещается во времени вместе с полупотоками Ф1 и Ф2 в направлении L вдоль зазора 9, Величина потока в дополнительных обмотках 14 подбирается так, чтобы материал полусердечников 4 и 7 и полуёкладышей 8 и 13 был ненасыщен, а материал накладок 11, наоборот, был насыщен везде, кроме узкой зоны 15, где напряженность поля близка к нулю (см.фиг.Зе, ж). На пересечении пограничной зоны 15 и рабочего зазора 9 магнитол ровода образуется бегущий участок записи-воспроизведения 16. Сигнал записи, подаваемый параллельно на все пары рабочих обмоток 5 (см.фиг.Зг), образует круговой рабочий магнитный поток по всему магнитопроводу. Однако лишь на бегущем участке 16 он выпячивается в направлении магнитного носителя 12, где оставляет на его рабочем слое отпечаток в виде элементарного участка, намагниченного в соответствии с мгновенным сигналом записи фиг.Зг. В остальных местах этому препятствует низкая магнитная проницаемость накладок 11, находящихся в насыщении, а в других местах пограничной зоны 15, кроме того - отсутствие зазора. Перемещаясь во времени вдоль рабочего зазора 9 в направлении L (см.фиг.Зд и фиг.2), бегущий рабочий участок 16 сканирует поверхность магнитной ленты 12, оставляя в ее рабочем слое элементарные отпечатки мгновенного сигнала записи (фиг.Зг), которые вместе образуют записанную строку. За время действия данной строки магнитная лента 12 перемещается на некоторое расстояние в направлении V (фиг.2), так что следующая строка располагается рядом с предыдущей и т.д.

Ширина строки записи на носителе равна ширине бегущего участка 16 и при определенном соотношении величин потоков Ф1 и Ф2 и индукции насыщения материала накладок 11 может быть уменьшена до нескольких десятков микрометров. Выбор скорости движения носителя и частоты сигналов управления в дополнительных обмотках позволяет сократить до нескольких микрометров промежутки между строчками.

При воспроизведении бегущий рабочий участок 16 также сканирует поверхность

магнитной ленты 12, при этом лишь соответствует ему элементарный отпечаток в каждый данный момент образует рабочий магнитный поток в магнитопроводе и, соответственно, формирует на выходе той или иной пары рабочих обмоток 5 воспроизводимый сигнал. При этом наибольший сигнал образуется в обмотках, ближайших к бегущему зазору, а по мере удаления от него

0 сигнал уменьшается. Все сигналы с пар обмоток складываются на суммирующем усилителе, что увеличивает общую отдачу. В то же время то обстоятельство, что основной воспроизводимый поток проходит через

5 ближайший рабочий сердечник, позволяет добиться соответствия между размером отпечатка и размером действующей головки и избежать излишних потоков рассеяния и потерь в магнитопроводе. Это особенно

0 важно в случае записи данных строк.

Отпечатки, не совпадающие в данный момент с бегущим рабочим участком 16, не проходят через насыщенный материал накладок 11 и не формируют воспроизводи5 мого сигнала в данный момент.

При поочередном сканировании всей строки элементарные воспроизводимые сигналы совместно образуют многоэлемент- ный строчный сигнал, соответствующий запи0 санному (см.фиг.Зг). При воспроизведении необходимая взаимная синхронизация управляющих токов с движением магнитного носителя, так чтобы сканирование попадало точно на записанные строки. Оно может осу5 ществляться с помощью специального импульса в составе строчного сигнала (маркера - см.фиг.Зг). Это, однако, относится скорее к общему тракту магнитной записи, чем к магнитной головке.

0 Предлагаемое техническое решение обладает следующими преимуществами.

Увеличение поверхностной плотности записи на носителе. Выигрыш по поверхностной плотности записи определяется тем,

5 что в заявляемую магнитную головку введены дополнительные полусердечники, передние и задние полувкладыши из того же материала, что и полусердечники, накладки из материала с малой индукцией насыще0 ния, которые вместе с рабочими полусердечниками образуют единую магнитную цепь, в введение дополнительных обмоток, подключенных к р-фазному управляющему сигналу, позволяет смещать зону

5 записи элементарных отпечатков в поперечном направлении на носителе путем управления электромагнитным полем. В результате чего элементарные отпечатки на носителе располагаются в виде наклонных строчек, промежутки между которыми могут

быть уменьшены до нескольких микрометров за счет выбора скорости движения носителя и частот сигналов управления в дополнительных обмотках. Кроме того ширина самой строки может быть сокращена до нескольких десятков микрометров при выборе соотношения потоков Ф1 и Ф2 индукции насыщения материала накладок 11.

При увеличении поверхностной плотности записи снижается расход магнитной ленты.

Дополнительным преимуществом предлагаемого технического решения является то, что осуществляется п непрерывная запись телевизионного сигнала неподвижной головкой без его дискретизации по времени и суммирования при воспроизведении как в методе Бинга-Кросби. При этом увеличивается точность записи - воспроизведения, посколвку удается избежать свойственных этому известному методу искажений из-за дискретизации.

Кроме того, упрощается аппаратура, т.к. вместе п усилителей записи и п усилителей воспроизведения требуется один усилитель записи и один суммирующий усилитель воспроизведения.

б)

Формула изобретения Магнитная головка с немеханическим сканированием, содержащая корпус из двух полублоков, соединенных между собой через прокладку рабочего зазора и включающих 2п рабочих полусердечников с 2п рабочими обмотками, соединенными последовательно и согласованно, где п - число каналов обмотки, и контактную плату, о т л и ч ающаяся тем, что, с целью повышения поверхностной плотности записи путем уменьшения ширины дорожки и межстрочных расстояний, расстояний, введены четыре дополнительных полусердечника, 2п + 1

полувкладыша, 2п управляющих обмоток, две накладки для полублоков, причем дополнительные полусердечники расположены по обе стороны от рабочих полусердечников, 2п + 1 полувкладышей

расположены между полусердечниками, 2п управляющих обмоток расположены на рабочих полусердечниках, накладка каждого из полублоков сопряжена с рабочей поверхностью полусердечников и полувкладышей, которые выполнены из одного материала с индукцией насыщения, большей индукции насыщения материала накладок.

Фиг /

Редактор

- --ч- - Ми

Фиг.З

Составитель Б.Сычев

Техред М.МоргенталКорректор Н.Ревская