background image

Aby śledzid dane gęstości dysków twardych (HDD), potrzebna jest głowica magnetyczna, którą trzeba 
odpowiednio ulepszad z biegiem czasu. Jednym z najskuteczniejszych sposobów, aby poprawid 
dokładnośd pozycjonowania jest zwiększanie jego śledzenia – czyli system serwo. Jego wydajnośd  
jest zwykle mierzona jako pasma servo. Do pasma serwo z dyskami HDD które zostały poprawione w 
ciągu ostatnich 20 lat, a ostatni serwer klasy HDD zazwyczaj mają przepustowośd rzędu od 1 do 2 
kHz. Jednak przewiduje się, że poprawa serwo staję się dla pasma wyzwaniem w przyszłości. Jeśli 
prąd siłownika VCM jest uzależniony od mechanicznego rezonansu (który zwykle ma około 7/5 kHz) 
to ogranicza jego osiągalną przepustowośd serwo. W celu poprawy przepustowości serwo, należy 
zastosowad dwustopniowy siłownik, który składa się z dwóch rodzajów napędów: jeden tradycyjny 
VCM, który działa z nieco niską prędkością, drugi rodzaj to siłownik wtórny, który jest przymocowany 
na VCM i działa bardzo szybko, ale jest uzależniony od siłownika VCM. Istnieją dwie podstawowe 
opcje: siłownik wykazany dotychczas, jego ruch opisany jest metodą zawiesinową, który ma 
umieszczony dodatkowy siłownik. Koniec jego ramienia uruchamia się tak, że cały siłownik macha 
zawieszeniem. Ponieważ napęd tej implementacji musi przenosid stosunkowo ciężkie masy zawiesiny, 
które oscylują na 100mg, siłowniki jak i napędy PZT są wykorzystywane do dnia dzisiejszego. Innym 
wtórnym kandydatem na siłownik zwany moving-slider jest siłownikiem, który znajduje się pomiędzy 
suwakiem zawiesiny, a ramieniem. Znajduje się pomiędzy siłownikiem, a głową dlatego też, nie ma 
żadnych problemów z rezonansem. Tak więc, bardzo wysokie pasma servo można osiągad dzięki 
ruchomym suwakiem zw.microacutuatorem. Ponieważ microactuator jest stosowany jako częśd 
dysku, jest kilka unikalnych wymogów dla siłownika: w tym produkcji siły, która musi byd 
wystarczająco wysoka, aby przesunąd ciało suwaka (2mg) przy wysokiej częstotliwości, musi posiadad 
również dużą sztywnośd, aby wytrzymad siłę ładunku zastosowanego suwaka z zawiesiną (20mN), 
ponadto musi byd odporny na zewnętrzne cząsteczki, transmisje sygnału suwaka do zawiesiny oraz 
byd prosty w montażu z w/w elementami. Microatuator pracuje jako obrotowy siłownik obracający 
suwak. Ponieważ jego głowica znajduje się na krawędzi suwaka, głowica przesuwa się poziomo. Jego 
koniec jest dołączony do centralnej kotwicy na stałe i przymocowany do ramki, który może go 
obracad przez elastycznośd sprężyny. Elektrostatyczny siłownik znajduje się w okolicach tej ramki i 
napędza ramkę w rotacje. Wyzwala grzebieo napędu elektrostatycznego siłownika. Ponieważ siła 
suwaka ładowania wykorzystuje zawiesinę suwaka, microatuator ma stosunkowo dużą sztywnośd, a z 
drugiej strony musi posiadad bardzo niską sztywnośd w płaszczyźnie w celu uzyskania dużego udaru. 
Aby spełnid te dwa warunki cały microatuator jest pokryty  warstwą ochronną, wykonany jest z niklu 
galwanicznego, aby uzyskad dodatkową niezawodnośd. Microactuator jest modelowany elektrycznie 
jako dwa kondensatory. Każdy kondensator pracuje jako napęd i generuje siły elektrostatyczne. 
Jeden z dwóch kondensatorów powoduje w prawo moment obrotowy i moment obrotowy w 
kierunku przeciwnym. Moment wyjściowy jest różnicą obu napędów. Siła wyjściowa może byd 
maksymalna przy użyciu jednego skrajnego napięcia zasilającego (np.30V w górę i w dół), a jego 
suwak musi byd uziemiony. Badania wykazały, że napięcie polaryzacji (30V) , a amplituda 
microaturatora oscyluje na poziomie 1kHz mierzona dla różnych amplitud napięcia wyjściowego 
wynik wykazuje bardzo dobrą liniowośd. Microatuator ma rezonansowy pik przy 2,2kHz ze względu 
na jego budowę (sprężyny, masę), ale może byd łatwo sterowany przez system servo. Po tym 
szczycie, wzmocnienia i fazy są bardzo gładkie. Możemy wywnioskowad, że w celu wzmocnienia 
pozycji głowicy HDD microactuator charakteryzuje się dobrą liniowością i stałymi właściwościami 
nawet przy 8kHz. Tak więc w przyszłości może wspierad wysoki skok w przyszłości dysków HDD