Мотор от жесткого диска. Устройство жесткого диска: подробный разбор компонентов HDD

Как устроен жесткий диск внутри. Из каких основных частей состоит HDD. Какие функции выполняют компоненты жесткого диска. Как работает механизм чтения и записи данных в HDD.

Основные компоненты жесткого диска

Жесткий диск (HDD) состоит из двух основных частей:

• Гермоблок (Head and Disk Assembly, HDA) — герметичный корпус с механическими компонентами
• Плата электроники (Printed Circuit Board, PCB) — электронная плата управления

Рассмотрим подробнее, что находится внутри гермоблока и какие функции выполняет плата электроники.

Устройство гермоблока жесткого диска

Гермоблок содержит следующие ключевые компоненты:

• Магнитные диски (пластины)
• Блок магнитных головок
• Шпиндельный двигатель
• Привод позиционирования головок
• Фильтры

Давайте разберем каждый из этих элементов подробнее.

Магнитные диски (пластины)

Магнитные диски, или пластины — это основной носитель информации в HDD. Они представляют собой круглые алюминиевые или стеклянные пластины, покрытые тонким слоем магнитного материала. На этот слой и записывается информация.

Основные характеристики магнитных дисков:

• Диаметр: 3.5″ или 2.5″ (для ноутбуков)
• Количество: от 1 до 5 штук в современных HDD
• Скорость вращения: 5400, 7200 или 10000 об/мин

Между дисками устанавливаются специальные разделители (сепараторы) для выравнивания воздушных потоков.

Блок магнитных головок

Блок магнитных головок (Head Stack Assembly, HSA) осуществляет чтение и запись информации на магнитные диски. Он состоит из:

• Коромысла (кронштейна) с головками на концах
• Пружинных подвесов с головками (HGA)
• Катушки привода

Головки чтения-записи располагаются на слайдерах — миниатюрных аэродинамических элементах, которые «парят» над поверхностью диска на высоте 5-10 нанометров.

Шпиндельный двигатель

Шпиндельный двигатель обеспечивает вращение магнитных дисков с заданной скоростью. Он состоит из:

• Ротора с постоянными магнитами
• Статора с обмотками
• Подшипника (шарикового или гидродинамического)

Современные HDD используют бесщеточные двигатели постоянного тока с гидродинамическими подшипниками для снижения вибраций и шума.

Привод позиционирования головок

Привод позиционирования (Voice Coil Motor, VCM) перемещает блок головок над поверхностью дисков. Он состоит из:

• Катушки на коромысле головок
• Постоянных магнитов

При подаче тока на катушку создается магнитное поле, которое взаимодействует с полем постоянных магнитов, вызывая поворот коромысла с головками.

Фильтры

В гермоблоке HDD установлены два типа фильтров:

• Рециркуляционный фильтр — очищает воздух внутри гермоблока
• Фильтр выравнивания давления — очищает поступающий извне воздух

Фильтры обеспечивают чистоту воздуха внутри гермоблока, что критически важно для работы головок на сверхмалой высоте над дисками.

Функции платы электроники жесткого диска

Плата электроники (PCB) управляет всеми процессами в жестком диске. Основные компоненты PCB:

• Микроконтроллер (МК)
• Память (ОЗУ и ПЗУ)
• Контроллер двигателей
• Предусилитель сигнала головок

Рассмотрим функции каждого из этих элементов.

Микроконтроллер

Микроконтроллер — это «мозг» жесткого диска. Он выполняет следующие задачи:

• Управление позиционированием головок
• Кодирование/декодирование данных
• Обработка команд интерфейса
• Кэширование данных
• Обнаружение и исправление ошибок

Современные HDD используют специализированные микроконтроллеры с интегрированными функциями управления двигателями и обработки сигналов.

Память

На плате установлено два типа памяти:

• Оперативная память (ОЗУ) — для кэширования данных и работы микроконтроллера
• Постоянная память (ПЗУ) — для хранения микропрограммы (прошивки)

Объем кэш-памяти современных HDD составляет от 32 до 256 МБ.

Контроллер двигателей

Контроллер двигателей управляет работой:

• Шпиндельного двигателя — поддерживает постоянную скорость вращения дисков
• Привода позиционирования головок — обеспечивает точное перемещение головок

Он также выполняет функцию парковки головок при отключении питания, используя энергию вращения дисков.

Предусилитель сигнала головок

Предусилитель выполняет следующие функции:

• Усиление слабого сигнала с головок чтения
• Формирование тока записи для головок записи
• Коммутация сигналов между разными головками

Предусилитель располагается внутри гермоблока рядом с головками для минимизации потерь сигнала.

Принцип работы жесткого диска

Процесс чтения/записи данных в HDD происходит следующим образом:

1. Микроконтроллер получает команду на чтение/запись от компьютера
2. Привод позиционирования перемещает головки на нужную дорожку диска
3. При чтении головка считывает магнитный сигнал с диска
4. Предусилитель усиливает сигнал и передает его на плату электроники
5. Микроконтроллер декодирует сигнал в цифровые данные
6. Данные передаются в кэш-память и затем на компьютер

При записи процесс идет в обратном порядке — данные кодируются в магнитный сигнал и записываются на диск.

Основные характеристики современных HDD

Ключевые параметры, определяющие производительность жестких дисков:

• Емкость — до 20 ТБ в современных моделях
• Скорость вращения шпинделя — 5400, 7200 или 10000 об/мин
• Объем кэш-памяти — от 32 до 256 МБ
• Скорость передачи данных — до 260 МБ/с
• Среднее время доступа — 8-12 мс

Технологии, используемые для повышения плотности записи:

• Перпендикулярная магнитная запись (PMR)
• Технология черепичной магнитной записи (SMR)
• Запись с подогревом носителя (HAMR)

Надежность и срок службы жестких дисков

Надежность HDD зависит от многих факторов:

• Качества компонентов и сборки
• Условий эксплуатации (температура, вибрации)
• Интенсивности использования

Средний срок службы современных HDD составляет 3-5 лет при нормальных условиях эксплуатации. Производители обычно дают гарантию на 2-3 года.

Для оценки надежности используется показатель MTBF (Mean Time Between Failures) — среднее время между отказами. У современных HDD он составляет от 1 до 2,5 млн часов.

Сравнение HDD и SSD

Основные отличия HDD от твердотельных накопителей (SSD):

Параметр	HDD	SSD
Принцип хранения данных	Магнитный	Электронный
Наличие движущихся частей	Есть	Нет
Скорость случайного доступа	Низкая	Высокая
Энергопотребление	Выше	Ниже
Стоимость за 1 ГБ	Ниже	Выше

HDD остаются более выгодным решением для хранения больших объемов данных, в то время как SSD обеспечивают максимальную производительность системы.

Запустить двигатель hdd

На работе поставили задачу собрать схему и написать программу которая будет запускать двигателя Драйвер бесколлекторного двигателя Здравствуйте, коллеги! Заказал себе бесколлекторный двигатель током А, но не заказал Регулятор оборотов бесколлекторного двигателя Подкиньте пожалуйста схему регулятора оборотов ESC под авиамодельный бесколлекторник. Выбор мощного бесколлекторного двигателя Добрый день, форумчане! Есть задача — телега должна тягать груз 30 кг по ангару со скоростью

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Полигон призраков
• Диаграмма запуска HDD. Часть 1.
• Щось пішло не так 🙁
• Запуск бесколлекторного двигателя от hdd
• Запускаем трехфазный двигатель от HDD (контроллер бесколлекторного двигателя)
• Использование двигателей от HDD
• Четырех контактный мотор от HDD
• Запуск старых HDD для прикладных применений
• Запуск двигателя от HDD
• Шлифовальная машинка из HDD с регулировкой оборотов

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Сверлим мотором от винчестера.

Полигон призраков

Эта ошибка означает, что на винчестере стали появляться плохие блоки. Можно попробовать побороться с ними, но это все равно говорит о том, что диск начал сыпаться, и я бы уже не доверял ему.

Если ОС грузится, можно запустить программу проверки диска chkdsk. Не требуется ни плат драйверо Может ли быть разъем на самой материнке внутри тогда разберу моноблок? И правильно ли я понимаю что единственным вариантом подключения у меня остается переходник msata-sata 3 вместо родного hdd, а родной hdd переставить вместо DVD. Первая серия — Понижайка из первого видео Вы в бензиновый двигатель залили солярку, неудивительно, что он не заводится.

Этот вопрос я уже освещал в ролике Сегодня я покажу вам 5 способов запустить моторчик от жёсткого диска и управлять скоростью его вращения! CD румы бывают разные и моторы в них тоже. Блок питания системного блока запускаем путём перемыкания зелёного провода с чёрным путём выкл.

В этом видео хочу продолжить тему самоделок из жёстких Самодельная мини бор машинка на базе безколлекторного двигателя от жесткого диска. Первые тесты, изготовл Запуск блока питания без системного блока,жосткий диск как мини- шлиф машинка,заточка сверла Блок питания системного блока запускаем путём перемыкания зелёного провода с чёрным путём выкл.

Подключение двигателя жесткого диска HDD без драйвера. Часть 1 Часть 2 — Понижайка из видео: Понижающий модуль Что можно сделать из старого жесткого диска, Видео ответ о подключении.

Задали много одинаковых вопросов к видео , по поводу подключения жесткого диска к другому Бормашинка с мотором от винчестера. Как запустить мотор hdd с родной платы. По теме Диагностика и ремонт дизельного двигателя в москве.

Диаграмма запуска HDD. Часть 1.

То о чем много спрашивают и никто толком не говорит. Разобрал жесткий диск, нарыл там двигатель интересной конструкции. Разобрать не получилось, да и особо не старался. Оказалось что есть такие двигатели, у которых три обмотки и которых необходимо как-то по особому питать чтобы они крутится начали. В чем прелесть спросите?

Всем привет! Собственно валяются у меня HDD движки от винчестеров, и куча авиамодельных БК регуляторов,вот пример.

Щось пішло не так 🙁

Поиск новых сообщений в разделах Все новые сообщения Компьютерный форум Электроника и самоделки Софт и программы Общетематический. Можно ли запустить двигатель от HDD с помощью такой схемы? Эм-м-м, Вы даташит на таймер в глаза видели? Каким образом входы таймера можно использовать для управления базовыми цепями транзисторов? Сообщение от moneydima. Вложение Можно ли запустить двигатель от hdd с помощью такой схемы!? А откуда взялась эта схема?

Запуск бесколлекторного двигателя от hdd

Поиск новых сообщений в разделах Все новые сообщения Компьютерный форум Электроника и самоделки Софт и программы Общетематический. Как запустить двигатель от HDD? А можно ли какую нибудь схему на транзисторах? Просто в нашем поселении не продают такие микросхемы! Если использовать транзисторы в качестве усиления сигнала, то можно, а если как управляющий контур, то сильно сомневаюсь.

Всё подключил. Мотор запускается и крутится оборота в секунду.

Запускаем трехфазный двигатель от HDD (контроллер бесколлекторного двигателя)

Для того что бы раскрутить мотор в нужную сторону следует подавать импульсы в правильном порядке на обмотки мотора. Моторы в жёстких дисках и оптических приводах, отличаются друг от друга. Как правило, моторы оптических приводов снабжены датчиками хола. Эти датчики используются для определения текущего положения шпинделя. В моторах от жестких дисков таких датчиков, как правило, нет. Сегодня я покажу вам 5 способов запустить моторчик от жёсткого диска и управлять скоростью его вращения!

Использование двигателей от HDD

Форум Новые сообщения. Что нового Новые сообщения Недавняя активность. Вход Регистрация. Что нового. Новые сообщения. Форум Разработка электроники Силовая электроника JavaScript отключен. Для полноценно использования нашего сайта, пожалуйста, включите JavaScript в своем браузере. Запуск двигателя от HDD.

годы, прикинул, что там стоит обычный фазный синхронный двигатель. Чтоб запустить моторчик нужно по очереди подавать импульсы на эти три обмотки. . На днях перебирал стопку HDD, которые накопились за 10 лет.

Четырех контактный мотор от HDD

Дневники Файлы Справка Социальные группы Все разделы прочитаны. Запуск двигателя HDD. Всем привет!

Запуск старых HDD для прикладных применений

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Подключение мотора от жесткого диска без драйвера

Новый опрос Новый фотосет Новая тема Написать сообщение в тему. AleksejLt AleksejLt опытный. Сообщение было перенесено из темы Чайные радиоэлектронные вопросы. Я не заморачивался, клеил наждачку на сам диск. Новые диски, скорее всего, надо через МК подключать.

Регистрация Вход. Ответы Mail.

Запуск двигателя от HDD

Сейчас этот форум просматривают: Alexey u и 12 гостей. Русская поддержка phpBB. Конфиденциальность Правила. Toggle navigation. Полигон призраков всё о старых компьютерах Пропустить. Поиск Расширенный поиск.

Шлифовальная машинка из HDD с регулировкой оборотов

Посочувствуй и погрусти вместе с нами. Дай совет, как всё исправить. У многих имеются двигатели от жёстких дисков HDD spindle motor. Как их подключить?

Устройство жёсткого диска

Как выглядит современный жёсткий диск (HDD) внутри? Как его разобрать на части? Как называются части и какие функции в общем механизме хранения информации выполняют? Ответы на эти и другие вопросы можно узнать здесь, ниже. Кроме того, мы покажем связь между русскоязычной и англоязычной терминологиями, описывающими компоненты жёстких дисков.

Для наглядности, разберём 3.5-дюймовый SATA диск. Это будет совершенно новый терабайтник Seagate ST31000333AS. Осмотрим нашего подопытного кролика.

Зелёная закреплённая винтами пластина с проступающим узором дорожек, разъёмами питания и SATA называется платой электроники или платой управления (Printed Circuit Board, PCB). Она выполняет функции электронного управления работой жёсткого диска. Её работу можно сравнить с укладкой в магнитные отпечатки цифровых данных и распознание обратно по первому требованию. Например, как прилежный писарь с текстами на бумаге. Чёрный алюминиевый корпус и его содержимое называется гермоблоком (Head and Disk Assembly, HDA). В среде специалистов принято называть его «банкой». Сам корпус без содержимого также называют гермоблоком (base).

Теперь снимем печатную плату (понадобиться отвертка «звёздочка» T-6) и изучим размещённые на ней компоненты.

Первым в глаза бросается большой чип, расположенный посередине – Система на кристалле (System On Chip, SOC). В ней можно выделить два крупных составляющих:

1. Центральный процессор, который производит все вычисления (Central Processor Unit, CPU). Процессор имеет порты ввода-вывода (IO ports) для управления остальными компонентами, расположенными на печатной плате, и передачи данных через SATA-интерфейс.
2. Канал чтения/записи (read/write channel) – устройство, преобразующее поступающий с головок аналоговый сигнал в цифровые данные во время операции чтения и кодирующий цифровые данные в аналоговый сигнал при записи. Так же выполняет слежение за позиционированием головок. Иными словами, создает магнитные образы при записи и распознает их при чтении.

Чип памяти (memory chip) представляет собой обычную DDR SDRAM память. Объём памяти определяет размер кэша жёсткого диска. На этой печатной плате установлена память Samsung DDR объемом 32 Мб, что в теории даёт диску кэш в 32 Мб (и именно такой объём приводится в технических характеристиках жёсткого диска), но это не совсем верно. Дело в том, что память логически разделена на буферную память (кэш) и память прошивки (firmware). Процессору требуется некоторый объём памяти для загрузки модулей прошивки. Насколько известно, только производитель HGST указывают действительный объём кэша в описании технических характеристик; относительно остальных дисков, о реальном объёме кэша остаётся только гадать. В спецификации ATA составители не стали расширять ограничение, заложенное в ранних версиях, равное 16 мегабайт. Поэтому, программы не могут отобразить объем более максимального.

Следующий чип – контроллер управления шпиндельным двигателем и звуковой катушкой, перемещающий блок головок (Voice Coil Motor and Spindle Motor controller, VCM&SM controller). На жаргоне специалистов – это «крутилка». Кроме того, этот чип управляет вторичными источниками питания, расположенными на плате, от которых питается процессор и микросхема предусилителя-коммутатора (preamplifier, preamp), расположенная в гермоблоке. Это главный потребитель энергии на печатной плате. Он управляет вращением шпинделя и движением головок. Так же при отключении питания переключает останавливающийся двигатель в режим генерации и полученную энергию подает на звуковую катушку для плавной парковки магнитных головок. Ядро VCM-контроллера может работать даже при температуре в 100°C.

Часть программы управления (прошивки) диска хранится во флэш-памяти (на рисунке обозначено: Flash). При подаче питания на диск микроконтроллер загружает сначала маленькое boot-ПЗУ внутри себя, а дальше переписывает содержимое флэш-чипа в память и приступает к исполнению кода уже из ОЗУ. Без корректно загруженного кода, диск даже не пожелает запускать двигатель. Если на плате отсутствует флэш-чип, значит, он встроен в микроконтроллер. На современных дисках (где-то с 2004 года и новее, однако исключение составляют жёсткие диски Samsung и они же с наклейками от Seagate) flash-память содержит таблицы с кодами настроек механики и головок, которые уникальны для данного гермоблока и не подойдут к другому. Поэтому операция «перекинуть контроллер» всегда заканчивается либо тем, что диск «не определяется в BIOS», либо определяется заводским внутренним названием, но все равно доступ к данным не даёт. Для рассматриваемого диска Seagate 7200.11 утрата оригинального содержимого flash-памяти приводит к полной потере доступа к информации, так как подобрать или угадать настройки не получится (во всяком случае, автору такая методика не известна).

На youtube-канале R.Lab есть несколько примеров перестановки платы с перепайкой микросхемы c неисправной платы на исправную:
PC-3000 HDD Toshiba MK2555GSX PCB change
PC-3000 HDD Samsung HD103SJ PCB change

Датчик удара (shock sensor) реагирует на опасную для диска тряску и посылает сигнал об этом контроллеру VCM. Контроллер VCM немедленно паркует головки и может остановить вращение диска. Теоретически, такой механизм должен защищать диск от дополнительных повреждений, но на практике он не работает, так что не роняйте диски. Ещё при падении может заклинить шпиндельный двигатель, но об этом позже. На некоторых дисках датчик вибрации обладает повышенной чувствительностью, реагируя на малейшие механические колебания. Полученные с датчика данные позволяют контроллеру VCM корректировать движение головок. На таких дисках установлено, кроме основного, ещё два дополнительных датчика вибрации. На нашей плате дополнительные датчики не припаяны, но места под них есть — обозначены на рисунке как «Vibration sensor».

На плате имеется ещё одно защитное устройство – ограничитель переходного напряжения (Transient Voltage Suppression, TVS). Он защищает плату от скачков напряжения. При скачке напряжения TVS перегорает, создавая короткое замыкание на землю. На этой плате установлено два TVS, на 5 и 12 вольт.

Электроника для старых дисков была менее интегрированная, и каждая функция была разделена на одну и более микросхем.

Теперь рассмотрим гермоблок.

Под платой находятся контакты мотора и головок. Кроме того, на корпусе диска имеется маленькое, почти незаметное отверстие (breath hole). Оно служит для выравнивания давления. Многие считают, что внутри жёсткого диска находится вакуум. На самом деле это не так. Воздух нужен для аэродинамического взлета головок над поверхностью. Это отверстие позволяет диску выровнять давление внутри и снаружи гермозоны. С внутренней стороны это отверстие прикрыто фильтром (breath filter), который задерживает частицы пыли и влаги.

Теперь заглянем внутрь гермозоны. Снимем крышку диска.

Сама крышка не представляет собой ничего интересного. Это просто стальная пластина с резиновой прокладкой для защиты от пыли. Наконец, рассмотрим начинку гермозоны.

Информация хранится на дисках, называемых также «блинами», магнитными поверхностями или пластинами (platters). Данные записываются с двух сторон. Но иногда с одной из сторон головка не установлена, либо физически головка присутствует, но отключена на заводе. На фотографии вы видите верхнюю пластину, соответствующую головке с самым большим номером. Пластины изготавливаются из полированного алюминия или стекла и покрываются несколькими слоями различного состава, в том числе ферромагнитным веществом, на котором, собственно, и хранятся данные. Между пластинами, а также над верхней из них, мы видим специальные вставки, называемыми разделителями или сепараторами (dampers or separators). Они нужны для выравнивания потоков воздуха и снижения акустических шумов. Как правило, их изготавливают из алюминия или пластика. Алюминиевые разделители успешнее справляются с охлаждением воздуха внутри гермозоны. Ниже приведен пример модели прохождения потока воздуха внутри гермоблока.

Вид на пластины и сепараторы сбоку.

Головки чтения-записи (heads), устанавливаются на концах кронштейнов блока магнитных головок, или БМГ (Head Stack Assembly, HSA). Парковочная зона – это область, в которой должны находиться головки исправного диска, если шпиндель остановлен. У этого диска, парковочная зона расположена ближе к шпинделю, что видно на фотографии.

На некоторых накопителях, парковка производится на специальных пластиковых парковочных площадках, расположенных за пределами пластин.

Парковочная площадка накопителя Western Digital 3.5”

В случае парковки головок внутри пластин для съёма блока магнитных головок нужен специальный инструмент, без него снять БМГ очень сложно без повреждения. Для внешней парковки можно вставить между головками пластиковые трубочки, подходящие по размеру, и вынуть блок. Хотя, и для этого случая так же есть съемники, но они более простой конструкции.

Жёсткий диск – механизм точного позиционирования, и для его нормальной работы требуется очень чистый воздух. В процессе использования внутри жёсткого диска могут образовываться микроскопические частицы металла и смазки. Для немедленной очистки воздуха внутри диска имеется циркуляционный фильтр (recirculation filter). Это высокотехнологичное устройство, которое постоянно собирает и задерживает мельчайшие частицы. Фильтр находится на пути потоков воздуха, создаваемых вращением пластин

Теперь снимем верхний магнит и посмотрим, что скрывается под ним.

В жёстких дисках используются очень мощные неодимовые магниты. Эти магниты настолько мощны, что могут поднимать вес в 1300 раз больший их собственного. Так что не стоит класть палец между магнитом и металлом или другим магнитом – удар получится очень чувствительным. На этой фотографии изображены ограничители БМГ. Их задача – ограничить движение головок, оставляя их на поверхности пластин. Ограничители БМГ разных моделей устроены по-разному, но их всегда два, они используются на всех современных жёстких дисках. На нашем накопителе второй ограничитель расположен на нижнем магните.

Вот что можно там увидеть.

Ещё мы видим здесь катушку (voice coil), которая является частью блока магнитных головок. Катушка и магниты образуют привод БМГ (Voice Coil Motor, VCM). Привод и блок магнитных головок образуют позиционер (actuator) – устройство, которое перемещает головки.

Чёрная пластиковая деталь сложной формы называется фиксатором (actuator latch). Он бывает двух типов: магнитный и воздушный (air lock). Магнитный работает как простая магнитная защёлка. Высвобождение осуществляется подачей электрического импульса. Воздушная защёлка освобождает БМГ после того, как шпиндельный двигатель наберёт достаточное число оборотов, чтобы давление воздуха отодвинуло фиксатор с пути звуковой катушки. Фиксатор защищает головки от вылета головок в рабочую область. Если по какой-то причине фиксатор со своей функцией не справился (диск уронили или ударили во включенном состоянии), то головки прилипнут к поверхности. Для дисков 3.5“ последующее включение из-за большей мощности мотора просто оторвет головки. А вот у 2.5“ мощность мотора меньше и шансы восстановить данные, высвободив «из плена» родные головки, довольно высоки.

Теперь снимем блок магнитных головок.

Точность и плавность движения БМГ поддерживается прецизионным подшипником. Самая крупная деталь БМГ, изготовленная из алюминиевого сплава, обычно называется кронштейном или коромыслом (arm). На конце коромысла находятся головки на пружинной подвеске (Heads Gimbal Assembly, HGA). Обычно сами головки и коромысла поставляют разные производители. Гибкий кабель (Flexible Printed Circuit, FPC) идёт к контактной площадке, стыкующейся с платой управления.

Рассмотрим составляющие БМГ подробнее.

Катушка, соединенная с кабелем.

Подшипник.

На следующей фотографии изображены контакты БМГ.

Прокладка (gasket) обеспечивает герметичность соединения. Таким образом, воздух может попасть внутрь блока с дисками и головками только через отверстие для выравнивания давления. У этого диска контакты покрыты тонким слоем золота для предотвращения окисления. А вот со стороны платы электроники окисление случается частенько, что приводит к неисправности HDD. Удалить окисление с контактов можно стирательной резинкой (eraser).

Это классическая конструкция коромысла.

Маленькие чёрные детали на концах пружинных подвесов называют слайдерами (sliders). Многие источники указывают, что слайдеры и головки – это одно и то же. На самом же деле слайдер помогает считывать и писать информацию, поднимая головку над поверхностью магнитных дисков. На современных жёстких дисках головки двигаются на расстоянии 5-10 нанометров от поверхности. Для сравнения: человеческий волос имеет диаметр около 25000 нанометров. Если под слайдер попадёт какая-нибудь частица, это может привести к перегреву головок из-за трения и выходу их из строя, именно поэтому так важна чистота воздуха внутри гермозоны. Ещё попадание пыли может вызвать царапины. От них образуются новые пылинки, но уже магнитные, которые прилипают к магнитному диску и вызывают новые царапины. Это приводит к тому, что диск быстро покрывается царапинами или на жаргоне «запиливается». В таком состоянии ни тонкий магнитный слой, ни магнитные головки уже не работают, и жёсткий диск стучит (клик смерти).

Сами считывающие и записывающие элементы головки находятся на конце слайдера. Они так малы, что разглядеть их можно только в хороший микроскоп. Ниже приведен пример фотографии (справа) через микроскоп и схематическое изображение (слева) взаимного расположения пишущего и читающего элементов головки.

Рассмотрим поверхность слайдера поближе.

Как видите, поверхность слайдера не плоская, на ней имеются аэродинамические канавки. Они помогают стабилизировать высоту полёта слайдера. Воздух под слайдером образует воздушную подушку (Air Bearing Surface, ABS). Воздушная подушка поддерживает почти параллельный поверхности блина полёт слайдера.

Вот ещё одно изображение слайдера.

Здесь хорошо видны контакты головок.

Это ещё одна важная часть БМГ, которая пока не обсуждалась. Она называется предусилителем (preamplifier, preamp). Предусилитель – это чип, управляющий головками и усиливающий поступающий к ним или от них сигнал.

Предусилитель располагают прямо в БМГ по очень простой причине — сигнал, идущий с головок, очень слаб. На современных дисках он имеет частоту более 1 ГГц. Если вынести предусилитель за пределы гермозоны, такой слабый сигнал сильно затухнет по пути к плате управления. Установить же усилитель прямо на голове нельзя, так как она существенно нагревается во время работы, что делает не возможным работу полупроводникового усилителя, вакуумно-ламповых усилителей таких малых размеров ещё не придумали.

От предусилителя к головкам (справа) ведёт больше дорожек, чем к гермозоне (слева). Дело в том, что жёсткий диск не может одновременно работать более чем с одной головкой (парой пишущих и считывающих элементов). Жёсткий диск посылает сигналы на предусилитель, и он выбирает головку, к которой в данный момент обращается жёсткий диск.

Хватит о головках, давайте разбирать диск дальше. Снимем верхний сепаратор.

Вот как он выглядит.

На следующей фотографии вы видите гермозону со снятыми верхним разделителем и блоком головок.

Стал виден нижний магнит.

Теперь прижимное кольцо (platters clamp).

Это кольцо удерживает блок пластин вместе, не давая им двигаться друг относительно друга.

Блины нанизаны на шпиндель (spindle hub).

Теперь, когда блины ничто не удерживает, снимем верхний блин. Вот что находится под ним.

Теперь понятно, за счёт чего создается пространство для головок – между блинами находятся разделительные кольца (spacer rings). На фотографии виден второй блин и второй сепаратор.

Разделительное кольцо – высокоточная деталь, изготовленная из немагнитного сплава или полимеров. Снимем его.

Вытащим из диска все остальное, чтобы осмотреть дно гермоблока.

Так выглядит отверстие для выравнивания давления. Оно располагается прямо под воздушным фильтром. Рассмотрим фильтр внимательнее.

Так как поступающий снаружи воздух обязательно содержит пыль, фильтр имеет несколько слоёв. Он гораздо толще циркуляционного фильтра. Иногда он содержит частицы силикагеля для борьбы с влажностью воздуха. Однако, если жёсткий диск поместить в воду, то она наберется внутрь через фильтр! И это совсем не означает, что попавшая внутрь вода будет чистая. На магнитных поверхностях кристаллизуются соли и наждачка вместо пластин обеспечена.

Немного подробнее про шпиндельный двигатель. Схематически его конструкция показана на рисунке.

Внутри spindle hub закреплен постоянный магнит. Обмотки статора, меняя магнитное поле, заставляют ротор вращаться.

Моторы бывают двух видов, с шариковыми подшипниками и с гидродинамическими (Fluid Dynamic Bearing, FDB). Шариковые перестали использовать более 10 лет назад. Это связано с тем, что у них биение высокое. В гидродинамическом подшипнике биения намного ниже и работает он значительно тише. Но есть и пару минусов. Во-первых, он может заклинить. С шариковыми такого явления не происходило. Шариковые подшипники если и выходили из строя, то начинали громко шуметь, но информация хоть медленно, но читалась. Сейчас же, в случае клина подшипника, нужно при помощи специального инструмента снять все диски и установить их на исправный шпиндельный двигатель. Операция очень сложная и редко приводит к удачному восстановлению данных. Клин может возникнуть от резкого изменения положения за счет большого значения силы Кориолиса, действующей на ось и приводящей к ее сгибанию. Например, есть внешние 3.5” диски в коробочке. Стояла коробочка вертикально, задели, упала горизонтально. Казалось бы, не далеко улетел то?! А нет — клин двигателя, и никакой информации уже не достать.

Во-вторых, из гидродинамического подшипника может вытечь смазка (она там жидкая, ее довольно много, в отличие от смазки-геля, используемой шариковых), и попасть на магнитные пластины. Чтобы предотвратить попадание смазки на магнитные поверхности используют смазку с частицами, имеющими магнитные свойства и улавливающими их магнитные ловушки. Еще используют вокруг места возможной протечки абсорбционное кольцо. Вытеканию способствует перегрев диска, поэтому важно следить за температурным режимом эксплуатации.

Автор статьи Артём Рубцов.

Уточнение связи между русскоязычной и англоязычной терминологией выполнено Леонидом Воржевым.

Обновление 2018, Сергей Яценко

Перепечатка или цитирование разрешены при условии сохранения ссылки на первоисточник: R. LAB, восстановление информации.

Двигатель шпинделя жесткого диска

Жесткий диск представляет собой компактный мехатронный компонент, и для размещения его двигателя не так много свободного места. С другой стороны, двигатели жестких дисков (называемые «шпиндельными двигателями») должны генерировать достаточный крутящий момент, чтобы магнитные пластины могли вращаться с желаемой скоростью. Это означает, что важнейшим требованием к двигателям шпинделя является большое соотношение между их мощностью и размером.

 

Двигатели жестких дисков предназначены для работы на высоких скоростях в течение длительного периода времени. Этот принцип сам по себе с самого начала проблематичен и может легко привести к дефекту. Некоторое время назад в индустрии жестких дисков ведущей тенденцией было постоянное увеличение скорости двигателя, поэтому некоторые устройства работали на скорости свыше 15 000 об/мин .

 

Контроль скорости , т. е. точное достижение и поддержание нужного числа оборотов, очень важно для реализации основных функций жестких дисков — чтения и записи данных. С увеличением емкости жестких дисков, т.е. увеличением плотности записи данных на пластины, контроль скорости становится все более сложной задачей.

 

Дополнительными условиями, выдвигаемыми перед шпиндельными двигателями, являются низкий уровень шума, невысокая стоимость, низкое энергопотребление и меньший нагрев при работе. Все вышеперечисленные условия были выполнены при использовании бесщеточные электродвигатели постоянного тока . Эти двигатели имеют ротор с постоянным магнитом, при этом через обмотки статора проходит ток, что приводит к вращению ротора.

 

Инвертор , пришедший на смену классическому коммутатору, управляется током, проходящим через катушки статора. Датчик положения ротора управляет работой самого инвертора.

 

Фото: Конфигурация двигателя шпинделя (DiamondMax 10): сердечник статора, держатель диска, ось ротора, уровень диска

 

Вращающиеся части двигателей шпинделя: ротор (шпиндель) и держатель диска (шляпа) с постоянным магнитом на себе. Сердечник статора жестко привязан к корпусу жесткого диска. Раньше использовались шарикоподшипники, а сейчас почти исключительно гидроподшипники обеспечивают вращение шпиндельных двигателей ГНБ. Держатель диска вместе с ярусом диска жестко прикреплен к валу ротора. Таким образом, пластины жесткого диска вращаются вместе с ротором шпинделя.

 

На старых моделях жестких дисков в момент запуска возникала нагрузка на двигатель главного шпинделя из-за заедания между головками чтения/записи и поверхностью посадочных зон на пластинах. Внедрение системы парковки на пандусах полностью решило эту проблему. В настоящее время нагрузка на двигатель главного шпинделя приходится на трения ветра , что является результатом высокой скорости вращения пластин.

 

Инженерные группы ведущих производителей жестких дисков активно работают над решением этой проблемы. Наиболее часто упоминаемым решением является разработка жестких дисков с герметичным корпусом, заполненным гелий . Идея состоит в том, что если бы пластины вращались в контролируемой области с меньшим трением о сопротивление воздуха, нагрузка на двигатель шпинделя была бы значительно снижена, что могло бы привести к увеличению числа оборотов в минуту и ​​повышению производительности жестких дисков.

Жарко Дамьянович
HddSurgery

Шпиндельные двигатели жестких дисков — MinebeaMitsumi

Шпиндельные двигатели жестких дисков (HDD) — это то, что заставляет диски в жестких дисках вращаться. Точность этих двигателей определяет емкость и скорость жестких дисков, что делает эти компоненты критически важными для производительности жестких дисков. Соответственно, эти двигатели должны обеспечивать превосходные характеристики с точки зрения скорости вращения и низкого неповторяемого биения (NRRO).

• Характеристики
• Данные
• Приложение
• Свяжитесь с нами

Особенности

Использование высокоточных подшипников

Подшипники имеют решающее значение для точности двигателей шпинделя жесткого диска. В шпиндельных двигателях ГНБ MinebeaMitsumi используются подшипники собственного производства, что значительно повышает точность и надежность этих продуктов.
В дополнение к моделям, содержащим шарикоподшипники, MinebeaMitsumi предлагает шпиндельные двигатели ГНБ, использующие гидродинамические подшипники (FDB), что дает ей резкое конкурентное преимущество на этом рынке.

Внутренний источник всех деталей

Большинство деталей, используемых в этих двигателях, из механически обработанных деталей, таких как подшипники, валы и ступицы, основание и магниты, кроме линий оборачивания и направляющих линий, производятся на месте, что дает MinebeaMitsumi имеет непревзойденное преимущество с точки зрения качества, возможностей поставок, производственных затрат и скорости доставки.

Глобальная научно-исследовательская деятельность

Производственное предприятие в Таиланде использует вертикально интегрированную производственную систему MinebeaMitsumi, при которой все процессы от производства компонентов до окончательной сборки выполняются собственными силами. Тайский научно-исследовательский центр, расположенный рядом с производственным предприятием, специализируется на контроле загрязнения и материаловедении, а также стремится быстро и эффективно улучшить качество продукции в цеху. Имея центры исследований и разработок в Японии и Сингапуре, а также центр проектирования и разработки в Германии, мы можем обеспечить более высокую надежность.

Данные о продукте

Артикул	Содержимое
Развитие	MinebeaMitsumi Inc. Завод в Каруизава (Япония) MinebeaMitsumi Technology Center Europe GmbH (Германия)
Производство	NMB-Minebea Thai Ltd. Завод Bang Pa-in (Таиланд)
Основной пользователь	Производители жестких дисков
Начало эксплуатации	в 1989 году

Применение

Персональные компьютеры (настольные/записные книжки)

Серверы

Япония [Главный офис продаж MinebeaMitsumi Inc.