Магнитная головка: принцип работы, типы и применение в современных устройствах — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое магнитная головка и как она работает. Какие существуют типы магнитных головок. Где применяются магнитные головки в современной технике. Каковы преимущества и недостатки различных типов магнитных головок.

Содержание

Принцип работы магнитной головки

Магнитная головка — это устройство для считывания, записи или стирания информации на магнитном носителе. Принцип ее работы основан на явлении электромагнитной индукции.

Как работает магнитная головка при записи информации? При подаче электрического сигнала на обмотку головки вокруг сердечника создается магнитное поле. Это поле намагничивает участок носителя, находящийся напротив рабочего зазора головки. Таким образом происходит запись информации на магнитный носитель.

При считывании информации процесс обратный — намагниченные участки носителя, проходя мимо рабочего зазора, создают в обмотке головки электрический сигнал. Этот сигнал усиливается и обрабатывается.

Основные элементы конструкции магнитной головки

Магнитная головка состоит из следующих основных элементов:

Сердечник из магнитомягкого материала
Обмотка из медного провода
Рабочий зазор
Экран для защиты от внешних полей
Корпус

Сердечник обычно изготавливается из ферритов или пермаллоя. Ширина рабочего зазора определяет разрешающую способность головки и может составлять от долей микрона до десятков микрон.

Типы магнитных головок

Существует несколько основных типов магнитных головок:

Индуктивные головки

Это классический тип головок, работающих на принципе электромагнитной индукции. Они могут использоваться как для записи, так и для воспроизведения. Недостатком является низкая чувствительность при считывании.

Магниторезистивные (MR) головки

Используют эффект изменения электрического сопротивления в магнитном поле. Обладают высокой чувствительностью при считывании. Применяются в основном в жестких дисках.

Головки с гигантским магнитосопротивлением (GMR)

Усовершенствованный вариант MR-головок с еще большей чувствительностью. Позволяют существенно повысить плотность записи на жестких дисках.

Туннельные магниторезистивные (TMR) головки

Новейший тип головок для жестких дисков. Используют эффект туннелирования электронов между ферромагнитными слоями. Обеспечивают максимальную на сегодня плотность записи.

Применение магнитных головок в современных устройствах

Где используются магнитные головки в современной технике? Основные области применения:

Жесткие диски компьютеров
Магнитные ленты для резервного копирования данных
Кассетные магнитофоны
Банковские карты с магнитной полосой
Датчики магнитного поля

В жестких дисках применяются самые современные типы головок — GMR и TMR. Это позволяет постоянно увеличивать плотность записи и емкость накопителей.

Преимущества и недостатки различных типов магнитных головок

Каковы плюсы и минусы разных типов магнитных головок?

Индуктивные головки:

Преимущества:

Простота конструкции
Низкая стоимость
Возможность записи и воспроизведения

Недостатки:

Низкая чувствительность при считывании
Ограниченная плотность записи

Магниторезистивные (MR) головки:

Преимущества:

Высокая чувствительность при считывании
Возможность уменьшения размера головки

Недостатки:

Сложность конструкции
Необходимость отдельной головки для записи

Перспективы развития технологий магнитных головок

Какие тенденции наблюдаются в развитии магнитных головок? Основные направления:

Дальнейшее уменьшение размеров головок
Повышение чувствительности при считывании
Увеличение плотности записи
Применение новых материалов (графен, нанотрубки)
Интеграция с другими технологиями (оптическими, квантовыми)

Это позволит создавать накопители с еще большей емкостью и скоростью работы. Однако магнитная запись постепенно вытесняется твердотельными накопителями, особенно в мобильных устройствах.

Особенности магнитных головок для различных применений

Требования к магнитным головкам существенно различаются в зависимости от области применения. Какие особенности имеют головки для разных устройств?

Головки для жестких дисков:

Сверхмалые размеры (единицы нанометров)
Максимальная чувствительность
Высокая скорость перемещения
Устойчивость к вибрациям

Головки для магнитных лент:

Большая ширина рабочего зазора
Устойчивость к истиранию
Возможность одновременной записи нескольких дорожек

Головки для банковских карт:

Компактность
Низкая стоимость
Устойчивость к загрязнениям

Учет этих особенностей позволяет оптимизировать конструкцию головок для конкретного применения.

Проблемы и сложности при производстве магнитных головок

С какими трудностями сталкиваются производители магнитных головок? Основные проблемы:

Необходимость прецизионной обработки материалов
Сложность создания сверхтонких магнитных слоев
Высокие требования к чистоте производства
Необходимость защиты от электростатических разрядов
Сложность тестирования и отбраковки

Преодоление этих сложностей требует использования передовых технологий и дорогостоящего оборудования. Это ограничивает число компаний, способных производить современные магнитные головки.

Устройство магнитных головок — Магнитофон

Основной частью магнитной головки служит сердечник. На нем размещены катушки, по которым проходит электрический ток.

Сердечник магнитной головки обычно имеет два полукольца из магнитного материала с большой магнитной проницаемостью, в качестве которого применяются железо-никелевые сплавы, пермаллой, мюметалл и др. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники собирают из отдельных, изолированных друг от друга пластин толщиной 0,1—0,3 мм. Пластины склеивают между собой, при этом клей используется как изолятор между пластинами. Применяются также сердечники из прессованного феррита.

В местах соединения полуколец образуются зазоры: передний и задний. Передний зазор для всех головок служит «рабочим зазором». Задний зазор необходим только записывающим и универсальным головкам и называется дополнительным. Для устранения заднего зазора торцы сердечников воспроизводящих и стирающих головок тщательно шлифуют для их плотного соприкосновения между собой в собранной головке. Рабочий зазор между торцами сердечника заполняют прокладкой из немагнитного материала — бериллиевой бронзы. Размеры рабочего зазора (его ширина и глубина) сильно влияют на качество записи и воспроизведения и определяются назначением головки и скоростью движения ленты. Рабочую часть головки тщательно шлифуют и полируют для более плотного прилегания к ней ленты. На сердечнике головки помещают в зависимости от конструкции одну или две катушки с обмотками из медного провода с эмалевой изоляцией диаметром от 0,09 до 0,4 мм.

Части головок (сердечник, катушки, прокладки) закрепляют в арматуре из металлов, текстолита, пластмасс или литьевых смол. Высота сердечника головки зависит от ширины ленты и количества дорожек на ней.

Для защиты от внешних электрических и магнитных полей головки экранируют.

Записывающая головка

Эта головка создает магнитное поле сигнала, а для оптимального режима и уменьшения искажений при записи, также и поле высокочастотного подмагничивания. Напряженность этих полей должна быть достаточной для намагничивания ленты и зависит от величины тока записи и тока подмагничивания. Сердечник делается таким, чтобы в нем не наступало магнитное насыщение. Для этого в записывающих головках служит дополнительный зазор, резко увеличивающий магнитное сопротивление сердечника. Ширина этого зазора лежит в пределах 0,1—0,4 мм. Обмотка записывающей головки должна иметь небольшое сопротивление, а так как практически в ней преобладает индуктивное сопротивление, то ее индуктивность должна быть сравнительно малой. Она составляет обычно около 10 мгн, что соответствует относительно небольшому числу витков.

Чувствительность записывающей головки и ее частотная характеристика сильно зависят от ширины рабочего зазора, которая в свою очередь зависит от скорости движения ленты. Чем меньше эта скорость, тем меньше должен быть рабочий зазор в головке. Обычно ширина рабочего зазора составляет 5—7 мк при скорости движения ленты 4,76 см /сек; 7—1C мк при скорости 9,53 см/сек; 10—15 мк при скорости 19,05 см/сек.

Воспроизводящая головка

Воспроизводящая головка должна быть чувствительной к магнитному полю ленты и надежно защищена от воздействия внешних магнитных полей. Сердечник головки должен обладать минимальной остаточной индукцией для уменьшения шумов при воспроизведении. Электродвижущая сила, возникающая в головке, должна быть достаточной для первого каскада усилителя при относительно хорошей частотной характеристике головки. Для получения высокой чувствительности воспроизводящую головку делают без дополнительного зазора, а глубина рабочего зазора делается возможно меньшей, что достигается уменьшением еечения сердечника вблизи зазора. При длительной эксплуатации головки сердечник у рабочего зазора стирается, его сечение уменьшается, а следовательно, чувствительность головки повышается, однако при этом одновременно ухудшается ее частотная характеристика (возникает «завал» высоких частот).

Один из основных параметров воспроизводящей головки представляет собой ее «отдача», т.

е. электродвижущая сила, возникающая при воспроизведении записи максимального уровня. Отдача зависит от количества витков обмотки, магнитной проницаемости сердечника и тщательности его сборки. Высокие требования предъявляются к экранированию воспроизводящей головки от внешних магнитных полей. Головку помещают часто не в один, а в два или даже три экрана. Внешний экран уменьшает напряженность поля помехи, а от этого поля, уже ослабленного внешним экраном, головка экранируется дополнительным внутренним экраном.

В практике применяются следующие размеры зазоров воспроизводящих головок.

Универсальная головка

В большинстве массовых магнитофонов вместо специальных записывающей и воспроизводящей головок применяется одна универсальная головка. Поскольку требования к записывающим и воспроизводящим головкам различны, то универсальная головка не может полностью удовлетворять всем этим требованиям. Поэтому параметры универсальных головок лежат в пределах между параметрами записывающих и воспроизводящих головок.

Для уменьшения остаточной намагниченности при записи сердечник универсальной головки имеет дополнительный зазор. Глубина рабочего зазора сердечника делается меньшей, чем у записывающих головок. Это необходимо для улучшения чувствительности и частотной характеристики при воспроизведении. Число витков обмотки и индуктивность катушки берутся меньшими, чем нужно было бы для воспроизведения Вследствие этого универсальная головка дает больший уровень шумов при воспроизведении, чем специальная воспроизводящая головка.

Стирающая головка

Стирающая головка предназначена для удаления имеющихся на ленте записей, полного размагничивания ленты и для устранения остаточных шумов. Эти процессы выполняются переменным магнитным полем головки. По обмотке головки проходит переменный ток от генератора стирания и подмагничивания с частотой выше звуковой, доходящей до 70 кгц. Ток возбуждает в рабочем зазоре стирающей головки переменное магнитное поле, которое воздействует на движущуюся магнитную ленту. При приближении элемента ленты к зазору напряженность может возрастать настолько, что элемент намагнитится до насыщения. Дальнейшее продвижение ленты перемещает этот элемент в зону, где напряженность поля головки уменьшается, приближаясь к нулю, а затем возрастает, но уже с противоположной полярностью. В современных магнитофонах каждый элемент магнитной ленты, движущейся в магнитном поле стирающей головки, испытывает воздействие магнитного поля различной полярности несколько раз, что и размагничивает ленту.

Сердечники стирающих головок не имеют дополнительного зазора. Рабочий зазор у них шире, чем у других головок, и лежит в пределах.0,1—0,4 мм. Обмотка имеет небольшое число витков, но так как по обмотке проходит относительно большой ток стирания (от 30 до 100 ма), то магнитное поле головки полностью размагничивает ленту.

Двухканальные головки

В стереофонических магнитофонах применяют специальные двухканальные магнитные головки, так как запись, воспроизведение и стирание ведутся одновременно по двум дорожкам. На магнитной ленте записываются (а следовательно, и воспроизводятся) две стереофонические фонограммы на четырех дорожках. Расположение дорожек на ленте и их ширина определяют размеры рабочей части головки. Запись (воспроизведение) одной стереофонической фонограммы ведется на дорожках 1 и 3, а другой фонограммы — на дорожках 2 и 4.

По своему устройству и работе двухканальные (стереофонические) головки отличаются от головок монофонических магнитофонов гем, что в общей арматуре размещены две головки на расстоянии, определяемом промежутком между двумя действующими дорожками. Такое расположение универсальных головок при записи (воспроизведении) может вызвать вредное воздействие их друг на друга. Для устранения связей между ними применяется экранирование. В одном общем экране размещены две универсальные головки одна над другой. Их рабочие зазоры находятся на одной вертикали. Обе эти головки разделены между собой экраном, а каждая головка помещена в свой внутренний экран. Собранную двухканальную головку помещают в общий экран и заливают специальной массой.

Двухканальная стирающая головка устроена проще. Две обычные стирающие головки размещают одна над другой в общей пластмассовой арматуре так, что их рабочие зазоры находятся на одной вертикали.

Блоки магнитных головок

Для удобства замены, регулировок и испытания магнитных головок в ряде магнитофонов они установлены не на плате лентопротяжного механизма, а на специальном основании, на котором также установлены направляющие стойки, лентоприжимы и другие вспомогательные детали. Все эти детали образуют отдельный съемный узел — «блок магнитных головок».

МАГНИТНАЯ ГОЛОВКА определение | Кембриджский словарь английского языка

Примеры магнитной головки

магнитная головка

Но вместо того, чтобы использовать магнитную головку

в приводе для внесения изменений, магниты встроены в сам диск.

From

Wikipedia

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.

Стандартный 8 мм имел полосу между перфорацией и краем пленки, что затрудняло хороший контакт с магнитной головкой .
From
Wikipedia
Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.
Магнитная головка касается записывающей поверхности, как в обычном дисководе.
From
Wikipedia
Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.
Единственный физический контакт происходит во время записи, когда магнитная головка соприкасается со стороной диска, противоположной лазеру.
From
Wikipedia
Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.
Чистящая карта очищает не только область чтения магнитной головки , которая очищается.
From
Wikipedia
Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.
Если на карту не установлен микрочип, транзакция проходит непосредственно над магнитной головкой .
From
Wikipedia
Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.
Если магнитная полоса может быть распознана, затвор откроется, и карта будет транспортирована ко второй магнитной головке по ролям.
From
Wikipedia
Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.
Она также считалась более прочной, чем магнитная лента, поскольку неуязвима для магнитных полей и считывается лазерами вместо физического контакта с магнитной голова .
From
Wikipedia
Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.
Очистка магнитной головки очень важна, поскольку она отвечает за считывание карты и, таким образом, решает, принять или отклонить вставленную карту.
From
Wikipedia
Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.
Ряд магнитных головок был распределен по диску, соприкасаясь с лентой, и их положение можно было перемещать по окружности.
Из Кембриджского корпуса английского языка
На протяжении 1960-х и 1970-х годов она приобрела несколько компаний в различных отраслях: полиграфия, датчики и магнитные головки, прецизионное оптическое и фотографическое оборудование, оборудование для контроля качества воды и оборудование для точного литья.
From
Wikipedia
Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.
Кассетные видеомагнитофоны существенно отличаются от аудиомагнитофонов из-за использования вращающейся магнитной головки , которая использует спиральное сканирование по ленточному носителю.
From
Wikipedia
Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован под лицензией CC BY-SA.
Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете. Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Кембриджского словаря, издательства Кембриджского университета или его лицензиаров.
Переводы magnet head
на китайский (традиционный)
（片語的）中心詞，主導詞（同 head）…
Подробнее
на китайском (упрощенном)
（短语的）中心词，主导词（同head）…
Узнать больше
Нужен переводчик?
Получите быстрый бесплатный перевод!
Как произносится магнитная головка 9?0010 ?
Обзор
магнитный компас БЕТА
магнитное падение БЕТА
магнитный диск
магнитное поле
магнитная головка
распознавание символов магнитными чернилами
магнитные носители
магнитный момент БЕТА
магнитный север
Знакомство с магнитной головкой
Миниинструмент
Вики-библиотека MiniTool
Знакомство с магнитной головкой
Головка жесткого диска, ключевой компонент жесткого диска, используется для чтения данных. Его основная функция заключается в преобразовании магнитной информации, хранящейся на жестком диске, в электрический сигнал. Он использует принцип изменения сопротивления некоторых специальных материалов для чтения и записи данных на диск. Качество головки жесткого диска влияет на плотность хранения жесткого диска.
Для большинства компьютеров в процессе обмена данными с жестким диском скорость чтения намного выше скорости записи. Операции чтения и записи имеют разные характеристики. Эти факторы побуждают производителей жестких дисков разрабатывать головки, использующие разные принципы работы при чтении и записи.
Из-за особенностей магнитной головки предъявляются довольно высокие требования к чувствительности и точности магнитной индукции.
Типы магнитных головок
Обычная головка представляет собой электромагнитную головку, которая сочетает в себе функции чтения и записи. Магниторезистивная головка ( MR ) имеет съемную головку. Пишущая головка в нем использует традиционную электромагнитную головку, а считывающая головка использует головку MR. Кроме того, в раздельной головке используется магниторезистивный ( MR ) эффект, который изменяет сопротивление материала в присутствии магнитного поля. В результате он может быть очень чувствителен к изменяющимся сигналам. Также можно повысить точность чтения данных. Кроме того, амплитуда считываемого сигнала никак не связана с шириной дорожки. Тогда плотность диска также будет увеличена.
Головка MR широко применяется. И GMR, который имеет лучшее качество магниторезистивного эффекта, будет более популярным в будущем.
Головка TFI (Тонкопленочная индуктивная головка)
Жесткий диск использует технологию чтения/записи TFI с 1990 по 1995 год. Головку TFI можно описать как намоточный магнитный сердечник. Наведенное напряжение будет производиться, когда диск проходит через магнитный сердечник. С улучшением магнитной чувствительности способность письма будет ослаблена. Таким образом, считывающая головка TFI будет работать на пределе своих возможностей.
Головка AMR (анизотропная магниторезистивная головка)
В 1991 году IBM предложила новую технологию, а именно головку AMR, основанную на головке MR. В процессе соединения с вращающимся диском головка может считывать данные, чувствуя изменение магнитного поля. В жестком диске емкость одного диска и технология магнитной головки будут сдерживать друг друга, а также способствовать друг другу.
В середине 90-х компания Seagate выпустила жесткий диск с магнитной головкой AMR. Магнитная головка AMR использует головку TFI для записи, но использует тонкие магнитные материалы для чтения.
Сопротивление тонкой полоски будет изменяться в зависимости от магнитного поля. А затем генерировать сильный сигнал. Магнитная головка AMR дополнительно улучшает поверхностную плотность и уменьшает количество компонентов. Из-за ограничений технологии AMR он может поддерживать максимальную плотность записи 3,3 ГБ / квадратный дюйм. Таким образом, чувствительность магнитной головки AMR также имеет ограничения. Способствует рождению головы ГМР.
Давайте посмотрим на жесткий диск Seagate 8 ТБ для NAS, если вам интересно.
Головка GMR (гигантская головка магнитосопротивления)
Головка GMR унаследовала технологию чтения и записи от головок TFI и AMR, но она более чувствительна, чем первая. Головка GMR состоит из 4 слоев проводящих материалов и тонких магнитных материалов. Датчик GMR обладает более высокой чувствительностью, чем головка AMR. Таким образом, это может улучшить плотность и производительность диска.
Головка магнитной ленты
Звукозапись работает по принципу электромагнитной индукции, а головка звукозаписи представляет собой U-образный электромагнит. При работе диктофона звук, исходящий от бумажного диска микрофона, после встряхивания становится наведенным током, а затем передается на головку по схеме усиления. Головка вплотную прижимается к ленте, и наведенный ток намагничивает головку, превращаясь в электромагнит. Перед записью мы должны размагнитить ленту, чтобы полностью стереть исходные сигналы. Записывающая головка и воспроизводящая головка на обычных звукозаписывающих устройствах на самом деле являются одной и той же головкой, и они просто подключены к разным позициям. При записи голова подключается к микрофону. При игре он соединяется с рожком.
Сбой головки
Сбой головки — это неисправность жесткого диска. И это происходит, когда головка чтения/записи жесткого диска касается его вращающегося диска. Более того, такой сбой приведет к долговременному и даже необратимому повреждению магнитного носителя на поверхности пластины.
Сбой головки — одна из основных причин повреждения жесткого диска, упомянутая в разделе «Восстановление данных с поврежденного внутреннего жесткого диска — инструкции» (, часть вторая: 7 основных причин повреждения жесткого диска ).
Голова часто двигается по вафельной пелене воздушного потока, входящей в поверхность ее тарелки. Верхний слой диска сделан из специального материала, выполняющего функцию скользящего агента. Под ним находится слой потрескавшегося углерода. Эти два слоя ( довольно твердые по качеству ) могут помочь магнитному слою ( из тонкопленочных материалов ) избавиться от большинства случайных прикосновений головки чтения-записи.