Пристрій позиціювання головок в дискових накопичувачах інформації
Номер патенту: 67408
Опубліковано: 15.06.2004
Автори: Безрукавий Олександр Сергійович, Чумаков Геннадій Анушевич, Ходаков Віктор Єгорович, Мідзяновська Інна Миколаївна, Пилипенко Микола Вадимович, Чайка Ольга Альбертівна, Дощенко Галина Генадіївна, Цивільський Федір Миколайович
Формула / Реферат
1. Пристрій позиціювання головок у дискових накопичувачах інформації, що містить дисковий накопичувач інформації, установлений із можливістю обертання на маточині, що механічно зв'язана за допомогою гнучкого зв'язку з установленим на опорі приводом обертання, установлений на опорі привід регулятора положення головки, вихідна керуюча ланка якого механічно зв'язана з кареткою, на якій за допомогою кронштейна розміщена, принаймні, одна головка, детектор нульової доріжки, детектор індексу, оптично зв'язаний через поверхню зазначеного дискового накопичувача інформації з першим джерелом випромінювання, друге джерело випромінювання, установлене із можливістю здійснення оптичного зв'язку з зазначеним детектором нульової доріжки в момент положення зазначеної головки на нульовій доріжці дискового накопичувача інформації через отвір у каретці, пристрій керування приводом регулятора положення головки з виходом, перший і другий входи якого електрично зв'язані з детектором нульової доріжки і детектором індексу, відповідно, входом пристрою є третій вхід пристрою керування приводом, а виходом - вихід зазначеної головки, який відрізняється тим, що додатково містить імпульсний тепловий випромінювач, охолодник, регулятор теплообміну, привід регулятора положення головки виконаний тепловим, вихід пристрою керування приводом регулятора положення головки електрично зв'язаний з імпульсним тепловим випромінювачем, вихід якого оптично зв'язаний із приводом регулятора положення головки, що має тепловий контакт через регулятор теплообміну з охолодником, імпульсний тепловий випромінювач виконаний у вигляді піроелектричного кристала, розташованого у встановленому на опорі сферичному та/або параболічному відбивачі, оптично зв'язаному із приводом регулятора положення головки, тепловий робочий елемент якого виконаний у вигляді плоскої або гвинтової трубчастої пружини, заповненої теплоактивною речовиною, один кінець якої жорстко закріплений на теплоізоляційній опорі і має тепловий контакт із регулятором теплообміну, а інший - обладнаний повідцем із можливістю утворення механічного зв'язку з повідцем каретки, установленої на опорі за допомогою вузла ковзання, протилежний головці кінець каретки механічнозв'язаний із пружиною стиску, інший кінець якої зв'язаний із корпусом, регулятор теплообміну виконаний із теплоізоляційного матеріалу і містить регулювальний гвинт, установлений із можливістю зміни теплообміну між тепловим робочим елементом і охолодником, виконаним у вигляді резервуара, установленого на теплоізоляційній опорі і заповненого холодоагентом.
2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як теплоактивна речовина використаний діетиловий ефір Н5С2-О-С2Н5.
3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як холодоагент використаний етиленгліколь НО-СН2-СН2-ОН.
Текст
Винахід відноситься до приводів для позиціювання голівок, керування режимами роботи, що здійснюються іншими засобами, ніж електродвигунами і може бути використаний в експериментальній фізиці, лазерній техніці, медицині, засобах автоматизації технологічних процесів і в пристроях обчислювальної техніки. Відомо пристрій позиціювання голівок у дискових накопичувачах інформації [Дисководы для гибких дисков. В кн.: Блейксли Т.Р. Проектирование цифровых устройств с малыми и большими интегральными схемами: Пер. с англ. - Киев: Вища школа. Головное издательство, 1981. - С. 283-287.], що містить дисковий накопичувач інформації, установлений із можливістю обертання на маточині, що механічно зв'язана за допомогою гнучкого зв'язку з установленим на опорі приводом обертання, установлений на опорі привод регулятора положення голівки, вихідна керуюча ланка якого механічно зв'язана з кареткою, на якій за допомогою кронштейну розміщена, принаймні, одна голівка, детектор нульової доріжки, детектор індексу, оптично зв'язаний через поверхню зазначеного дискового накопичувача інформації з першим джерелом випромінювання, друге джерело випромінювання, установлене із можливістю здійснення оптичного зв'язку з зазначеним детектором нульової доріжки в момент положення зазначеної голівки на нульовій доріжці дискового накопичувача інформації через отвір у каретці, пристрій керування приводом регулятора положення голівки, вихід якого електрично зв'язаний із входом зазначеного приводу регулятора положення голівки, а перший і другий входи - електрично зв'язані з детектором нульової доріжки і детектором індексу, відповідно. Входом пристрою є третій вхід керування приводом, а виходом - вихід зазначеної голівки. Хибою даного пристрою позиціювання є використання електричного приводу, що має властиву йому інерційність. Задачею винаходу є одержати пристрій позиціювання голівок у дискових накопичувача х, що матиме високу маневреність без використання на позиціювання електричної енергії. Поставлена задача досягається тим, що, пристрій позиціювання голівок у дискових накопичувача х інформації, що містить дисковий накопичувач інформації, установлений із можливістю обертання на маточині, що механічно зв'язана за допомогою гнучкого зв'язку з установленим на опорі приводом обертання, установлений на опорі привод регулятора положення голівки, вихідна керуюча ланка якого механічно зв'язана з кареткою, на якій за допомогою кронштейну розміщена, принаймні, одна голівка, детектор нульової доріжки, детектор індексу, оптично зв'язаний через поверхню зазначеного дискового накопичувача інформації з першим джерелом випромінювання, друге джерело випромінювання, установлене із можливістю здійснення оптичного зв'язку з зазначеним детектором нульової доріжки в момент положення зазначеної голівки на нульовій доріжці дискового накопичувача інформації через отвір у каретці, пристрій керування приводом регулятора положення голівки з виходом, перший і другий входи якого електрично зв'язані з детектором нульової доріжки і детектором індексу, відповідно, входом пристрою є третій вхід пристрою керування приводом, а виходом - вихід зазначеної голівки, додатково містить імпульсний тепловий випромінювач, охолодник, регулятор теплообміну, привод регулятора положення голівки виконаний тепловим, вихід пристрою керування приводом регулятора положення голівки електрично зв'язаний з імпульсним тепловим випромінювачем, вихід якого оптично зв'язаний із приводом регулятора положення голівки, що має тепловий контакт через регулятор теплообміну з охолодником, імпульсний тепловий випромінювач виконаний у вигляді піроелектричного кристала, розташованого у встановлений на опорі сферичний та/або параболічний відбивач оптично зв'язаний із приводом регулятора положення голівки, тепловий робочий елемент якого виконаний у вигляді плоскої або гвинтової трубчастої пружини, заповненої теплоактивною речовиною, один кінець якої жорстко закріплений на теплоізоляційній опорі і має тепловий контакт із регулятором теплообміну, а інший - обладнаний повідцем із можливістю утворення механічного зв'язку з повідцем каретки, установленої на опорі за допомогою вузла ковзання, протилежний голівці кінець каретки механічно зв'язаний із пружиною стиску, інший кінець якої зв'язаний із корпусом, регулятор теплообміну виконаний із теплоізоляційного матеріалу і містить регулювальний гвинт, установлений із можливістю зміни теплообміну між тепловим робочим елементом і охолодником, виконаним у вигляді резервуара, установленого на теплоізоляційній опорі і заповненого холодоагентом. У якості теплоактивної речовини використаний, наприклад, діетиловий ефір Н5С2-ОС2Н5. У якості холодоагенту використаний, наприклад, етиленгліколь НО-СН2-СН2-ОН. Оскільки зазначені відмітні ознаки відсутні в прототипі, запропоноване технічне рішення відповідає критерію "новизна". Ознака використання піроелектричного кристалу відома у "Пристрої блока магнітних відеоголівок" [А. с. СССР № 1621755 А1, МКИ-5 - G 11 В 5/52, зарегистр. в Гос. реестре изобр. СССР 15.09.1990 г. Авторы: Н.В. Пилипенко, А.В. Чумакова, В.И. Глухова, Г.А. Чумаков, В.И. Меньшикова и А.В. Ше ховцов.], де піроелектричні кристали використовуються для здійснення оптичного енергонезалежного зв'язку між обертовим блоком відеоголівок і зовнішнім перетворюючим пристроєм. Оптичний енергонезалежний зв'язок здійснюється в обох напрямках, використовуючи піроелектричний та електрокалоричний ефекти. Проте в запропонованому рішенні піроелектричний кристал служить для дозування подачі теплового керуючого впливу. Ознака виконання теплового робочого елемента у вигляді плоскої гвинтової або тр убчастої пр ужини заповненої рідиною, газом або паром, відомий у якості манометричного термометра в [Манометрические термометры. В кн.: Мурин Г.А. Теплотехнические измерения. - М.: Энергия, 1968. - С. 73-83.]. У запропонованому технічному рішенні подібна конструкція виконує перетворення теплового випромінювання в поступальний механічний рух. У випадку сумніву експертизи, щодо даного конструктивного компонента, зазначену конструкцію можна вивести з головного пункту формули, як приклад технічного виконання. На Фіг.1 поданий пристрій позиціювання в дискових накопичувача х інформації (загальний вид). На Фіг.2 подана конструкція імпульсного теплового випромінювача. На Фіг. 3 зображена конструкція теплового робочого елемента. На Фіг. 4 подана часова діаграма роботи імпульсного теплового випромінювача. Пристрій позиціювання голівок у дискових накопичувачах інформації містить (Фіг.1.) дисковий накопичувач інформації 1, установлений із можливістю обертання на маточині 2, яка механічно зв'язана за допомогою гнучкого зв'язку 3 із установленим на опорі 4 приводом обертання 5; установлений на опорі 6 привод регулятора положення 7 голівки 8, вихідна керуюча ланка якого механічно зв'язана з кареткою 9, на якій за допомогою кронштейну 10 розміщена, принаймні, одна голівка 8. Детектор нульової доріжки 11, детектор індексу 12 оптично зв'язаний через поверхню дискового накопичувача інформації 1 із першим джерелом випромінювання 13, а друге джерело випромінювання 14, установлене із можливістю здійснення оптичного зв'язку через отвір 15 у каретці 9 із детектором нульової доріжки 11 у момент положення голівки 8 на нульовій доріжці дискового накопичувача інформації 1. Перший 16 і другий 17 входи пристрою керування 18 приводом регулятора положення 7 голівки 8 електрично зв'язаний із детектором нульової доріжки 11 і детектором індексу 12, відповідно, третій вхід 19 є входом пристрою, а вихід 20 електрично зв'язаний з імпульсним тепловим випромінювачем 21, який оптично зв'язаний із приводом регулятора положення 7 голівки 8, що має тепловий контакт з охолодником 22 через регулятор теплообміну 23, обладнаний регулювальним гвинтом 24. Імпульсний тепловий випромінювач 21 виконаний у вигляді піроелектричного кристала 25 (Фіг.2), розміщеного у встановлений на опорі 26 сферичний та/або параболічний відбивач 27, оптично зв'язаний із тепловим приводом регулятора положення 7 голівки 8, тепловий робочий елемент якого виконаний у вигляді плоскої або гвинтової трубчастої пружини 28 (Фіг.3), заповненої теплоактивною речовиною (у графічних матеріалах не подано), один кінець 29 якої закріплений на теплоізоляційній опорі 30 і має тепловий контакт із регулятором теплообміну 23, а інший 31 - обладнаний повідцем 32 із можливістю утворення механічного зв'язку з повідцем 33 каретки 9, установленої на опорі 34 за допомогою вузла ковзання 35. Протилежний голівці 8 кінець 36 каретки 9 механічно зв'язаний із пружиною стиску 37, інший кінець якої зв'язаний через опору 38 із корпусом пристрою. Регулятор теплообміну 23 виконаний із теплоізоляційного матеріалу і містить регулювальний гвинт 24, установлений із можливістю зміни теплообміну між тепловим робочим елементом 28 і охолодником 22, виконаним у вигляді резервуара, установленого на теплоізоляційній опорі 39 і заповненого холодоагентом (на малюнку не поданий). Вихід 40 (Фіг.1) голівки 8є виходом пристрою. У якості теплоактивної речовини використаний, наприклад, діетиловий ефір Н5С2-О-С2Н5. У якості холодоагенту використаний, наприклад, етиленгліколь НО-СН2-СН2-ОН. Дисковий накопичувач інформації 1 (Фіг.1) є технічним носієм інформації. Маточина 2 служить конструктивним компонентом для установки дискового накопичувача інформації 1. Гнучкий зв'язок 3 передає обертальний момент від установленого на опорі 4 приводу обертання 5, який, у свою чергу, призначений для перетворення електричної енергії в обертальний рух. Опори 4, 6, 26, 30, 34, 38 і 39 служать для кріплення відповідних конструктивних компонентів у корпусі пристрою. Тепловий привод регулятора положення 7 служить для позиціювання голівки 8 відносно дискового накопичувача інформації 1. Голівка 8 служить для зчитування та/або запису інформації на дисковому накопичувачі інформації 1. Каретка 9 служить несучою конструкцією для голівки 8. Кронштейн 10 є кріпленням голівки 8 на каретці 9. Детектор нульової доріжки 11 перетворює момент положення голівки 8 на нульовій доріжці дискового накопичувача інформації 1 в електричний сигнал. Детектор індексу 12 служить для перетворення в електричний сигнал положення індексної мітки на дисковому накопичувачі інформації 1. Джерела випромінювання перше 13 та друге 14 служать для синхронізації роботи детектора нульової доріжки 11 і детектора індексу 12, відповідно. Отвір 15 у каретці 9 призначено для здійснення оптичного зв'язку між другим джерелом випромінювання 14 і детектором нульової доріжки 11 у момент положення голівки 8 на нульовій доріжці дискового накопичувача інформації 1. Перший 16 і другий 17 входи пристрою керування 18 приводом регулятора положення 7 голівки 8 здійснюють електричний зв'язок із детектором нульової доріжки 11 і детектором індексу 12, відповідно. Пристрій керування 18 здійснює керування позиціюванням голівки 8 відносно поверхні дискового накопичувача інформації 1. Третій вхід 19 пристрою керування 18 є входом пристрою, а вихід 20 здійснює керуючий вплив на тепловий привод регулятора положення 7 за допомогою імпульсного теплового випромінювача 21, який у свою чергу служить для перетворення перепаду електричних потенціалів в теплові імпульси. Охолодник 22 служить для зняття теплових навантажень із теплового приводу регулятора положення 7. Регулятор теплообміну 23 забезпечує зміну інтенсивності теплообміну, а його регулювальний гвинт 24, - є його органом керування. Піроелектричний кристал 25 (Фіг.2) перетворює градієнт електричної енергії в імпульсне теплове випромінювання. Сферичний та/або параболічний відбивач 27 є концентратором теплового випромінювання, яке виходить від піроелектричного кристала 25 на тепловий робочий елемент 28 (виконаний у вигляді плоскої або гвинтової трубчастої пружини 28 (Фіг.3) із кінцями 29 і 31, заповненої теплоактивною речовиною), що перетворює теплове випромінювання в механічну енергію. Повідці 32 і 33 плоскої або гвинтової трубчасто ї пружини 28 і каретки 9, відповідно, служать для здійснення механічної взаємодії. Вузол ковзання 35 служить для зменшення сили тертя каретки 9 у момент її поступального руху. Пр ужина стиску 37, закріплена одним кінцем до кінця 36 каретки 9, а іншим кінцем до опори 38 служить для зворотного руху каретки 9 при її керуванні від теплового приводу регулятора положення 7 голівки 8. Вихід 40 (Фіг.1) голівки 8 є ви ходом пристрою. Пристрій позиціювання голівок у дискових накопичувачах інформації працює таким чином. У вихідному стані, при відсутності керуючих сигналів на вхід 19 (Фіг.1) пристрою керування 18, голівка 8 знаходиться на нульовій доріжці дискового накопичувача інформації 1, тому що пружина стиску 37 (Фіг.3) утримує каретку 9 у крайньому фіксованому положенні. При цьому детектор нульової доріжки 11 (Фіг.1) освітлений другим джерелом випромінювання 14 через отвір 15 у каретці 9, про що повідомляється пристрою керування 18 на його перший вхід 16 у вигляді електричного потенціалу. Пристрій позиціювання голівок знаходиться в режимі, що чекає. Активний режим пристрою позиціювання голівок починається з подачі керуючого сигналу на вхід 19 (Фіг.1) пристрою керування 18. У цей момент з одного з його виходів (у графічних матеріалах і описі взаємозв'язку елементів не зазначені) надходять електричні сигнали на привод обертання 5, установлений на опорі 4. Привод обертання 5 через гнучкий механічний зв'язок 3 призводить в обертання маточину 2, на якій установлений дисковий накопичувач інформації 1. При цьому детектор індексу 12, освітлений першим джерелом випромінювання 13 через поверхню дискового накопичувача інформації 1, на другий вхід 17 пристрою керування 18 подає електричні сигнали про індексну мітку на дисковому накопичувачі інформації 1. Крім того, із виходу 20 пристрою керування 18 починають надходити керуючі електричні сигнали на імпульсний тепловий випромінювач 21 (Фіг.2), який за рахунок електрокалоричного ефекту перетворює їх в теплові імпульси (Фіг.4). Трубчаста пружина 28 (Фіг.3), заповнена теплоактивною речовиною, під дією теплового випромінювання починає розкручува тися і, повідцем 32, діючи на повідець 33 каретки 9, призводить у поступальний рух каретку 9 у вузлі ковзання 35, розтягуючи пружину 37. При цьому голівка 8 (Фіг.1), установлена за допомогою кронштейну 10 на каретці 9, переміщується радіально (або тангенціально; у залежності від конструкції) по поверхні дискового накопичувана інформації 1. З ви ходу 40 голівки 8 електричні сигнали вказують про наявність інформації на дисковому накопичувачі інформації 1. Тому що тр убчаста пружина 28 (Фіг.3) кінцем 29, що закріплений на теплоізоляційній опорі 30, має тепловий контакт через регулятор теплообміну 23 з охолодником 22, - ця обставина не дозволяє їй утримуватися довго в розкрученому стані, і вона знову ринеться згорнутися. Для її утримання в необхідній позиції (і голівки 8 теж) імпульсний тепловий випромінювач 21 періодично (по електричних сигналах, що задаються пристроєм керування 18) генерує теплові імпульси. Крім того, сферичний та/або параболічний відбивач 27 (Фіг.2), що є концентратором теплового випромінювання, що виходить від піроелектричного кристала 25 на тепловий робочий елемент 28, одержуючи відбите теплове випромінювання від трубчасто ї пружини 28, знову перевипромінює його, затримуючи на короткий час нагрів трубчастої пружини 28. Інерційність теплообміну регулюється регулювальним гвинтом 24 (Фіг.3) на регуляторі теплообміну 23, забезпечуючи зміну інтенсивності теплообміну з охолодником 22. У [Та Y. Action of radiation on pyroelectric crystals. - Comptes rendus hebdemadaires des seances de l'Academie des sciences, Paris. Serie B. Sciences Physiques, 1938, В 207, № 18. - P. 1042-1044.] вперше описаний приймач 14 випромінювання, у якості чутливого елемента якого використовувався піроелектричний кристал турмаліну. Турмалін, як і інші піроелектричні кристали безпосередньо перетворює теплову енергію в електричну. Немає необхідності в додаткових засобах, у наявності електричного поля і джерела електричної енергії. Повинна бути лише зміна температури кристала - нагрівання або охолодження, і, на поверхні кристала з'являться електричні заряди. Піроелектричний ефект - явище анізотропне. Електрична поляризація виникає лише в суто визначених напрямках; наприклад, у турмаліну - біля вершин його тригранних стовпчиків. Якщо турмалінову платівку товщиною в 1 міліметр нагріти на десять градусів, на ній з'явиться заряд приблизно в 5 × 10 -9 кулон/см 2, тобто створиться різниця потенціалів біля 1,2кіловольт. Подібні кристали уже використовують у сонячних батареях, де кристал перетворює енергію Сонця в електричну. У книзі [М.П. Шаскольская. Очерки о свойствах кристаллов. - М.: Наука, 1978. - С. 108-109.] приведені такі характеристики піроелектричних кристалів: "Пироэлектрический кристалл чутко улавливает и регистрирует самые ничтожные колебания температуры. Пироэлектрические кристаллы применяют там, где нужно обнаружить и регистрировать очень малые изменения температуры. Прибор с таким кристаллом может уловить и измерить изменение температуры вплоть до 10-9 градуса. Особенно ценно то, что пироэлектрические приемники тепла могут регистрировать очень быстро меняющиеся тепловые потоки, вплоть до миллионов колебаний в секунду." Тому піроелектрики незамінні для прийому і реєстрації високочастотних коливань. Аналогічними властивостями і навіть більш вираженими володіють такі штучно вирощені кристали як титанат барію, тригліцинсульфат, сегнетова сіль, сульфат літію, ніобат і танталат літію, молібдат гадолінію і багато інших синтетичних кристалів. Піроелектричний ефект полягає в тому, що при нагріванні кристала в ньому з'являється електричне поле. Напруженість електричного поля сама по собі полярна. У результаті зміни температури на кінцях кристала з'являються заряди - плюс і мінус. Відповідно до того, що потужність випромінювання W = m × c × (Dt ) (1) залежить від маси кристала, теплоємності кристала і градієнту температури, відповідно, то навіть при найменшій масі можна одержати достатню потужність. Амплітуда електричного сигналу, вироблюваного піроелектричною платівкою залежить від швидкості зміни температури. На пірокристал практично не впливає повільна зміна температури, тому що він до цього не чутливий. Його властивість - це реакція на швидкі зміни температури. У [Кенциг В. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. - М.: Изд-во иностр. лит., 1960. - 234 с.] і [Chen F.S., Geusic J.E, Kurtz S.K., Skinner J.G., Wemple S.H. Light modulation and beam deflection with potassium tantalate niobate crystals. - Journal of Applied Physics, 1966 Vol. 37, № 1. - P. 388-389.] проводилися дослідження електрооптичних властивостей кристалічних матеріалів. У книзі [М.П. Шаскольская. Очерки о свойствах кристаллов / Издание второе, исправленное. - М.: Наука, 1987. - С. 102.] відзначено, що "...если существует пироэлектрический эффект, т.е. появление электрической поляризации при изменении температуры кристалла, то должен существовать в природе и обратный эффект; у пироэлектрического кристалла в электрическом поле должна меняться температура. Иначе говоря, раз кристалл "умеет" превращать тепловую энергию в электрическую, то он должен уметь совершать и обратное превращение: электрическую энергию преобразовывать в тепловую. И в самом деле, эффект, предугаданный на основе теории и законов симметрии, вскоре был найден на опыте. Его назвали электрокалорическим эффектом: если наэлектризовать пироэлектрический кристалл, он нагревается или охлаждается. Например, для того же турмалина изменение напряженности электрического поля на 1/300 вольта изменит температуру кристалла на 10-9 кельвина." Повна елементарна робота при механічних, електричних і магнітних впливах на кристал може бути подана у вигляді dA = dAM + dA E + dA H , (2) де, dA M = s ij de ij ; dA E = Ek dDk ; dA H = Hn dB n ; (3) де, s ij - тензор напрут; e ij - тензор деформацій; Dk - вектор індукції електричного поля; E k - вектор напруженості електричного поля; B n - вектор індукції магнітного поля; Hn - вектор напруженості магнітного поля. Відповідно до першого закону термодинаміки, збільшення внутрішньої енергії кристала dU , має вид dU = dQ + dA , (4) де dQ - елементарне тепло, повідомлене кристалу. Відповідно до другого закону термодинаміки для рівноважних процесів dQ = TdS , (5) де T - температура; S - ентропія кристала. Знайти збільшення внутрішньої енергії кристала можна підставивши у формулу (4) вираження (2), (3) і (5). При цьому одержимо dU = s ij d e ij + E k dD k + H n dBn + TdS . (6) Тому що вн утрішня енергія U є термодинамічним потенціалом, то градієнт внутрішньої енергії (6) є повним диференціалом. Крім внутрішньої енергії U існує й електромагнітний термодинамічний потенціал Гіббса G = U - E k Dk - Hn Bn + ST , (7) повний диференціал якого, з огляду на формулу (6), буде поданий у вигляді dG = s ij d e ij - D k dE k + Bn dH n + SdT (8) У загальному виді повний диференціал функції G буде виглядати в такий спосіб ¶G ¶G ¶G ¶G dG = d e ij + dEk + dHn + dT . (9) ¶e ij ¶E k ¶H n ¶T Аналізуючи формули (8) і (9), одержуємо ¶G ¶G ¶G ¶G s ij = , Dk = , Bn = , S =. (10) ¶e ij ¶Ek ¶H n ¶T Тому що нам потрібно перетворювати різницю електричних потенціалів у теплову енергію, то знайдемо тензор діелектричних постійних ¶D k e, H, T c kn = , (11) ¶E n а вектор піроелектричних постійних ¶D k ¶S e, H pk = = , (12) ¶T ¶E k і тензор температурних напруг ¶s ij ¶S ¶ 2G E, H b ij = ==. (13) ¶e ij ¶T ¶e ij¶T Під дією електричного поля e, H Dk = c kn , T × E n (14) піроелектричний кристал виробляє теплове випромінювання [Рис. 1.2. §2. Термодинамические свойства кристаллов. В кн.: Л.П. Хорошун, Б.П. Маслов, П.В. Лещенко. Прогнозирование эффективных свойств пьезоактивных композитных материалов. - Киев: Наукова думка, 1989. - С. 14-17.] унаслідок електрокалоричного ефекту h = pe, H × Ek . (15) k Як очевидно з опису, піроелектричний кристал спроможний випромінювати теплове випромінювання тільки у випадку зміни прикладеної напруги (Фіг.4), тому, кожний перепад (і фронт і зріз) викликає тепловий імпульс ° Tкр , тривалість t якого залежить від фізичних розмірів самого кристала. Для нормальної роботи пристрою позиціювання голівок у дискових накопичувача х інформації необхідно обчислити кількість тепла необхідного для нагрівання речовини на один градус Цельсію за формулою Q = m × c × Dt , (16) де, Q - кількість теплоти, ккал; m - молярна маса, кг/кмоль; c - теплоємність речовини, ккал/кмоль °С; Dt - інтервал часу нагрівання, с. Тому що в якості теплоактивної речовини, що заповнює тепловий робочий елемент у нашому технічному рішенні, як приклад виконання, застосовується діетиловий ефір, а в якості холодоагенту - етиленгліколь, із загальної формули (16) знайдемо витрати кількості теплоти для нагрівання діетилового ефіру на один градус: Q 1 = m1 × c 1 × Dt , (17) де, m1 = 74,12кг/міль - молярна маса діетилового ефіру [Краткий справочник по химии / Под общ. ред. чл.кор. АН УССР О.Д. Куриленко. - Четвертое изд., испр. и доп. - Киев: Наукова думка, 1974. - С. 480-481.]; c 1 = 40,8ккал/кмоль °С - теплоємність діетилового ефіру [Лавров Н.В., Коробов В.В., Филиппова В.И. Термодинамика реакций газификации и синтеза из газов. Изд. АН СССР, 1960.]; і етиленгліколю на один градус: Q 2 = m 2 × c 2 × Dt , (18) де, m 2 = 62,07кг/міль - молярна маса етиленгліколю [Краткий справочник по химии / Под общ. ред. чл.-кор. АН УССР О.Д. Куриленко. - Четвертое изд., испр. и доп. - Киев: Наукова думка, 1974. - С. 426-427.]; c 2 = 18,8ккал/кмоль °С - теплоємність етиленгліколю [Дяткина М.Е., Ж. физ. хим., 28, 377 (1954).], [Benson S.W, Buss J.H., J. Chem. Phys., 29, 546 (1958).]. По формулі (17) можна знайти кількість теплоти, необхідної для нагрівання діетилового ефіру Q 1 = 74,12 × 40,8 × 1 = 3024,096 ккал, (19) а по формулі (18) - етиленгліколю Q 2 = 62,07 × 18,8 × 1 = 1166,916 ккал. (20) Далі визначимо, скільки буде потрібно затратити теплоти, щоб нагріти 1 кг діетилового ефіру на один градус Q1 3024,096 ккал = = 40,8 , (21) m1 74,12 кг і, те ж саме для етиленгліколю Q2 1166,916 ккал = = 18,8 . (22) m2 62,07 кг Результати, отримані при обчисленні за формулою (21) розділимо на результати, отримані при розрахунках за формулою (22), - одержимо, що для нормального теплообміну об'єм діетилового ефіру повинен бути в 2,17 рази меншим, ніж етиленгліколю. Якщо враховувати той факт, що пристрій позиціювання голівок повинен безвідмовно працювати тривалий час, то, вирахувавши наробіток на відмову, можна одержати більш точні розрахунки по об'ємному співвідношенню теплоактивної речовини і холодоагенту. У порівнянні з прототипом, у якому перетворення в механічний поступальний рух відбувається під дією електричної енергії, у запропонованому винаході, - це відбувається шляхом впливу теплового випромінювання на теплові робочі елементи, що розширює функціональні можливості пристроїв, які дозволяють одержати поступальний рух за рахунок ощадливої витрати теплової енергії, що виділяється різноманітними видами устаткування. В даний час ще не спрямовані зусилля для ефективного використання теплової енергії, як побічного продукту. Від неї намагаються позбутися в комп'ютерних системах (наприклад, системи охолодження, процесорні вентилятори), в умовах промислового виробництва різноманітних видів продукції (кондиціювання і вентиляція). Застосування даного винаходу дозволить створювати більш досконалі унікальні пристрої, що знайдуть застосування в наукових дослідженнях, медичній діагностиці й автоматизації виробничих процесів.
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюDevice for positioning a read-write head in a disk drive
Автори англійськоюPylypenko Mykola Vadymovych, Chumakov Hennadii Anushevych, Khodakov Viktor Yehorovych, Tsyvilskyi Fedir Mykolaiovych
Назва патенту російськоюУстройство для позиционирования головки записи-считывания данных в накопителе на магнитном диске
Автори російськоюПилипенко Николай Вадимович, Чумаков Геннадий Анушевич, Ходаков Виктор Егорович, Цивильский Федор Николаевич
МПК / Мітки
МПК: G11B 15/18, F03G 7/06
Мітки: інформації, пристрій, дискових, головок, позиціювання, накопичувачах
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-67408-pristrijj-poziciyuvannya-golovok-v-diskovikh-nakopichuvachakh-informaci.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій позиціювання головок в дискових накопичувачах інформації</a>
Попередній патент: Пристрій для виміру ємності
Наступний патент: Спосіб вирощування напівпровідникових шарів рідкофазною епітаксією
Випадковий патент: Суміш для тампонування