Các bộ truyền động cuộn dây âm thanh

Các bộ truyền động cuộn dây âm thanh được sử dụng trong hầu hết tất cả các ổ cứng sản xuất ngày nay đều sử dụng một tín hiệu hồi tiếp từ ổ đĩa để xác định chính xác các vị trí đầu từ và điều chỉnh chúng nếu cần thiết.

Lợi ích mang lại

Sự sắp đặt này cung cấp một hiệu suất cao hơn đáng kể, chính xác và tin cậy hơn các thiết kế truyền động motor gối trục cơ bản.

Một bộ truyền động cuộn đây âm thanh hoạt động bởi lực điện từ thuần. Kiến trúc cơ cấu này tương tự với kiến trúc cơ cấu của một bộ loa âm thanh điển hình, từ đó hình thành thuật ngữ cuộn dây âm thanh (voice coil). Cặp loa dùng một nam châm cố định được bao quanh bởi cuộn dây âm thanh kết nối với hình nón giấy của loa.

Làm cuộn dây hoạt động mạnh mẽ sẽ gây ra lực chuyển động liên quan đến nam châm cố định, sản xuất ra âm thanh từ hình nón. Trong một hệ thống cuộn dây âm thanh của một ổ cứng điển hình, cuộn dây điện từ được gắn vào phần đuôi của giá đỡ đầu từ và được đặt gần một nam châm cố định. Không có sự tiếp xúc vật lý nào xảy ra giữa cuộn dây và nam châm; thay vào đó cuộn dây di chuyển bởi lực nam châm thuần. Khi các cuộn dây điện từ được làm cho hoạt động mạnh mẽ, chúng thu hút hoặc đẩy lùi nam châm cố định và di chuyển giá đỡ đầu từ. Các hệ thống như thế này cực kỳ nhanh, hiệu quả và thường đỡ ồn hơn so với các hệ thống máy tính chạy motor gối trục.

Không giống một motor gối trục, một bộ truyền động cuộn dây âm thanh không có các vị trí bấm-dừng hay hãm; hay đúng hơn là một hệ thống thiết bị điều khiển đặc biệt dùng giá đỡ đầu từ ngay bên trên cylinder riêng biệt. Bởi vì chúng không có bộ hàm, bộ truyền động cuộn dây âm thanh có thể đẩy trượt các đầu từ vào và ra bất kỳ vị trí thích hợp nào một cách nhẹ nhàng. Các bộ truyền động cuộn dây âm thanh sử dụng một cơ cấu thiết bị điều khiển gọi là cơ cấu tự động (servo) để báo cho bộ truyền động vị trí của các đầu từ có liên quan đến các cylinder và để đặt các đầu từ vào đúng các vị trí thích hợp. Hệ thống định vị này thường được gọi là cơ cấu hồi tiếp khép kín (closed 100p feedback mechanism). Nó hoạt động bằng cách gửi các tín hiệu chỉ mục (hoặc tín hiệu cơ cấu tự động) vào các thiết bị điện tử định vị, các thiết bị này gửi trả về một tín hiệu hồi tiếp được dùng để định vị các đầu từ một cách chính xác. Hệ thống này cũng được gọi là cơ cấu tự động được điểu khiển (servo-controlled), cho biết thông tin chi mục hoặc cơ cấu tự động được sử dụng để ra lệnh hoặc kiểm soát sự chính xác của định vị đầu từ.

Một bộ truyền động cuộn dây âm thanh với điều khiển cơ cấu tự động sẽ không bị ảnh hưởng bởi các thay đổi nhiệt độ như các motor gối trục. Khi nhiệt độ thay đổi làm cho các platter nở ra hoặc co lại, hệ thống cuộn dây âm thanh sẽ tự động bù vào bởi vì nó không bao giờ định vị các đầu từ trong các vị trí rãnh ghi định trước. Đúng hơn là hệ thống cuộn dây âm thanh tìm kiếm một rãnh ghi cụ thể, được hướng dẫn bởi thông tin cơ cấu tự động được ghi trước, sau đó định vị giá đỡ đầu từ bên trên rãnh ghi thích hợp một cách chính xác, bất cứ chỗ nào nó cũng xảy ra như vậy. Bởi vì sự hồi tiếp liên tục của thông tin cơ cấu tự động, lúc nào các đầu từ cũng đặt đúng vị trí hiện tại của rãnh ghi. Ví dụ, khi ổ đĩa nóng lên và các platter nở ra, thông tin cơ cấu tự động sẽ cho phép các đầu từ “theo sau” rãnh ghi. Kết quả là, đôi khi bộ truyền động cuộn dây âm thanh được gọi là một hệ thống theo rãnh ghi (track following system).

Hai loại cơ cấu định vị cuộn dây âm thanh chính là:

Các bộ truyền động cuộn dây âm thanh tuyến (Linear voice-coil actuators)
Các bộ truyền động cuộn dây âm thanh quay (Rotary voice-coil actuators)

Hai loại này chỉ khác nhau trong sự sắp xếp vật lý của các nam châm và cuộn dây. Bộ truyền động tuyến di chuyển các đầu từ vào và ra khắp các platter theo một đường thẳng. Cuộn dây di chuyển vào và ra một rãnh ghi được bao quanh bởi các nam châm cố định. Lợi thế chính của thiết kế tuyến là nó loại bỏ các biến thể góc phương vị (azimuth) của đầu từ xuất hiện với những hệ thống định vị quay. (Góc phương vị nói đến phép đo góc của vị trí đầu từ với tiếp tuyến của một cylinder có sẵn). Một bộ truyền động tuyến không xoay đầu từ khi nó di chuyển từ một cylinder này sang một cylinder khác, do đó loại trừ được vấn đề này.

Mặc dù bộ truyền động tuyến dường như là một thiết kế hoàn hảo, nhưng chúng cũng có một lỗi tai hại: những thiết bị này quá nặng. Khi tốc độ ổ đĩa gia tăng, mong muốn có các cơ cấu truyền động nhẹ hơn trở thành rất quan trọng.

Các bộ truyền động quay cũng sử dụng các nam châm cố định và một cuộn dây di động, nhưng cuộn dây được gắn với phần cuối của cánh tay bộ truyền động. Khi cuộn dây di chuyển  thì liên quan đến nam châm cố định, nó làm đung đưa các cánh tay đầu từ vào và ra khắp bề mặt đĩa. Lợi thế chính của cơ cấu này là trọng lượng nhẹ của chúng, có nghĩa là các đầu từ có thể tăng tốc và giảm tốc rất nhanh, dẫn đến kết quả thời gian tìm kiếm trung bình rất nhanh.

Sự bất lợi của một hệ thống quay là khi các đầu từ di chuyển từ phía ngoài vào phía trong cylinder, chúng quay nhẹ đối với đường tiếp tuyến của các cylinder. Việc quay này dẫn đến một lỗi góc phương vị và là một lý do mà khu vực platter nơi mà các cylinder định vị có phần bị giới hạn. Bằng cách giới hạn tổng chuyển động của bộ truyền động, lỗi góc phương vị được bao hàm trong các đặc điểm kỹ thuật hợp lý. Hầu như tất cả các ổ đĩa cuộn dây âm thanh ngày nay đều sử dụng hệ thống bộ truyền động quay.