Жесткий диск – основное устройство хранения данных компьютера, где храниться операционная система, которая запускается при каждом включении компьютера и прочие данные.
История жестких дисков берет свое начало 13 сентября 1956 в лабораториях компании IBM. Первый жесткий диск имел название IBM 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control), который состоял из пятидесяти алюминиевых пластин диаметром около 60 сантиметров. Емкость этого устройства составляла целых 5 Мб — по тем временам довольно внушительный объем. Скорость передачи данных составляла почти 9 байт в секунду. Принцип работы был такой же, как и у магнитной пленки: на обеих сторонах алюминиевых пластин было нанесено магнитное напыление, которое хранило информацию, так же как магнитная пленка. Считывалась и записывалась она с помощью головки, которая перемещалась по поверхности дисков.
Из-за того что головка чтения-записи соприкасалась с поверхностью диска, надежность и скорость устройства была совсем не на высоте. И вот в 1961 году IBM разрабатывает технологию «air bearing», в которой между диском и головкой образуется прослойка воздуха (всего около 0.5 мкм), а значит, между ними исчезает трение и значительно снижается механический износ поверхностей.
В данной курсовой работе необходимо рассмотреть принцип работы жесткого диска, условия его эксплуатации и принцип схемы работы устройства, а так же произвести починку таких неисправностей как:
- выход из строя центрального разъема.
Такие неисправности могли появиться в результате неправильного подаваемого
винчестера очень похоже на обыкновенный проигрыватель грампластинок. Только под корпусом может быть несколько пластин, насаженных на общую ось, и головки могут считывать
информацию сразу с обеих сторон каждой пластины. Скорость вращения пластин (у некоторых моделей она доходит до 15000 оборотов в минуту) постоянна и является одной из основных характеристик. Головка перемещается вдоль пластины на некотором фиксированном расстоянии от поверхности. Чем меньше это расстояние, тем больше точность считывания информации, и тем больше может быть плотность записи информации. Прочный металлический корпус полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли, которые при попадании в узкий зазор между головкой и поверхностью диска могут повредить чувствительный магнитный слой и вывести диск из строя. Корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех. Внутри корпуса находятся все механизмы и некоторые электронные узлы. Механизмы — это сами диски, на которых хранится информация, головки, которые записывают и считывают информацию с дисков, а также двигатели, приводящие все это в движение. Диск представляет собой круглую пластину с очень ровной поверхностью чаще из алюминия, реже — из керамики или стекла, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Во многих накопителях используется слой оксида железа (которым покрывается обычная магнитная лента), но новейшие модели жестких дисков работают со слоем кобальта толщиной порядка десяти микрон. Такое покрытие более прочно и, кроме того, позволяет значительно увеличить плотность записи. Технология его нанесения близка к той, которая используется при производстве интегральных микросхем.
Техническое устройство банкоматов и правила работы с ними
... виде. Наконец, упомяну прочие, уже непосредственно видимые пользователю устройства: монитор, клавиатура, динамик и световые индикаторы. В ... для выдачи наличных денег, существуют также полнофункциональные терминалы банковского самообслуживания, позволяющие не только снимать деньги со ... с антибликовым покрытием, что не только делает приятным работу с ними, но и повышает эффективность демонстрируемой ...
Количество дисков может быть различным — от одного до пяти, количество рабочих поверхностей, соответственно, вдвое больше (по две на каждом диске).
Последнее (как и материал, использованный для магнитного покрытия) определяет емкость жесткого диска. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) не используются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при этом количество рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.
Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и «запомнить». Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей самопроизвольной намагниченности. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним. Скорость вращения дисков, как правило, составляет 7200 об./мин. Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении
Жесткий диск является стационарно-переносным устройством, т.е когда винчестер используется, он неподвижно закреплен в корпусе системного блока в специально отведенном для него месте. Но когда компьютер выключен, жесткий диск можно отсоединить и подключить на другой компьютер.
Изготовление жесткого диска
... приводом имеют автоматический механизм парковки головок чтения/записи при отключении питания устройства. Принципы магнитной записи на жесткий диск Принцип магнитной записи электрических сигналов на движущийся магнитный ... 4,3*104 дорожек на один сантиметр радиуса пластины. Наименьшая единица информации, которой оперирует система управления жесткого диска, носит название сектора. В подавляющем числе ...
Оптимальная температура для работы жесткого диска лежит в пределах 15-45 градусов по Цельсию. Выход за эти пределы приводит к повышению риск отказа устройства. При 70 градусах и выше HDD сразу, или спустя некоторое непродолжительное время эксплуатации выходит из строя в результате серьезных повреждений, а при минусовой температуре компьютер перестает видеть жесткий диск.
Функционирование жёсткого диска зависит не только от температуры, но и от влажности, которая не должна превышать 40%, так же плохо сказываются быстрые перепады влажности (30% в час).
Давление воздуха не должно сильно отклоняться от стандартных значений (742 мм рт ст).
В разреженном воздухе снижается высота полёта головок, отчего растёт риск повреждений. Так же важна чистота воздуха. В сильно запылённой или накуренной атмосфере рано или поздно загрязнения попадут на пластины из-за чего диск может перестать функционировать.
2 Состав и конструкция
Жесткий диск – электронно-механическое устройство.
Механическая часть изготовлена с высочайшей точностью, чувствительна к ударам и вибрациям и даже к чистоте заполняющего корпус воздуха.
Электронная часть включает в себя контроллеры управления приводами и интерфейсами обмена данных с компьютером.
Составляющие части HDD:
а) пакет дисковых пластин – данные HDD записываются на одну или несколько дисковых пластин. В настоящее время пластины изготавливаются из стекла или керамических материалов. Стеклокерамические диски выдерживают более значительные центробежные силы, чем аллюминивые, они отличаются высокой теплостабильностью. Диаметр пластин зависит от форм-фактора HDD 5,25 дюймов, 3,5, 2,5 и 1. Поверхности пластин тщательно полируются и на них наносится магнитный рабочий слой;
- б) шпиндель – пакет пластин крепится на шпиндель основного мотора НЖМД. Этот привод обеспечивает высокую скорость вращения, от 5400 до 15000 оборотов в минуту, по этому точности установки пластин на шпиндель предъявляются высокие требования. Для уменьшения шума при работе накопителя применяются гидродинамические подшипники;
- в) головки чтения/записи – запись и чтение данных с магнитных пластин HDD осуществляется с помощью миниатюрных магнитных головок.
Во время работы головки чтения/записи не соприкасаются с рабочим слоем пластины, а парит над ней на воздушной подушке, возникающей за счет вращения дисков. Дорожка под магнитной головкой движется со скоростью 90-120 км/ч. Количество головок чтения/записи определяется количеством рабочих поверхностей пластин. Для записи и чтения используются разные головки;
- г) ползуны головок — головки чтения/записи крепятся к гибким металлически ползунам, аэродинамическая форма которых напоминает крыло самолета и обеспечивает парение головок на не большой высоте над поверхностью пластин;
- д) жесткие рычаги – к ним крепятся ползуны с головками. Рычаги обеспечивают перемещение головок над дисковыми пластинами;
- е) блок головок – рычаги, число которых соответствует числу пластин, собранных в блок и надежно закреплены друг относительно друга;
- ж) гибкий шлейф – с его помощью к блоку головок подводятся проводники, по которым передаются электрические сигналы. Шлейф должен быть очень гибким и прочным, что бы выдержать множественные сгибания и разгибания при работе накопителя;
- з) ось привода головок – блок головок крепится к оси, обеспечивая ему движение на подобии маятника;
- и) привод головок – с помощью него задается движение головок, от которого требуется большая точность позиционирования и реакция на перемещение головок на разные места;
- к) плата электроники, разъемы интерфейса и питания – вся электронная часть HDD размещена на одной плате, которая крепится к корпусу накопителя снизу.
Разъемы, предназначены для подключения НЖМД к блоку питания и системной плате компьютера, расположены в ряд на одной стороне платы, здесь же находятся и перемычки, используемые для конфигурирования интерфейса жесткого диска;
Техническое обслуживание и ремонт жесткого диска
... контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства - камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей насажанных на один шпиндель и блок головок ... на те же дорожки, что и данные и для них выделяется специальный серво-сектор, а чтение производится теми же головками, что и чтение данных, то такой механизм называется ...
— л) корпус – механическая часть HDD размещена внутри прочного корпуса с толстыми стенками и ребрами жесткости. Такой корпус требуется не столько для того что бы защитить механизмы от толчков и ударов, сколько для предотвращения деформаций, связанных с монтажом внутри системного блока компьютера или возникших под влиянием изменения температуры в процессе работы накопителя.
3 Описание неисправностей
3.1 Неисправность конденсатора питания
Конденсатор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами
Неисправный конденсатор определяют по внешнему виду. Торцы конденсаторов становятся выпуклыми (рис. 3.1) или наружу вылез коричневый материал.
Рисунок 3.1 – Неисправный конденсатор
Но не всегда неисправный конденсатор можно определить по внешнему виду. Он может выглядеть вполне прилично, но потерять ёмкость. Определить это возможно только специальными приборами. Мультиметры, умеющие измерять ёмкость обыкновенно, ограничиваются пределом в 20мкф. Если есть сомнения в качестве конденсатора — лучше его поменять, не дожидаясь когда он лопнет.
Данная неисправность возникает из-за нестабильного напряжения, подаваемого на конденсатор, перегрева конденсатора, или брака при его изготовлении, что приводит к неработоспособности схемы, в которой они применяются, другими словами жесткий диск перестает работать, в следствии чего не загружается Windows, находящийся на данном винчестере.
3.2 Выход из строя центрального разъема
Центральный разъем находится на плате электроники (рис. 3.2.)
Рисунок 3.2 – Центральный разъем
Данная неисправность
Конденсатор переменной емкости
... Существует несколько типов таких, элементов, одним из которых является конденсатор переменной емкости (КПЕ), рассматриваемый в данной работе. Электрические конденсаторы являются одним из наиболее массовых элементов РЭС. В СНГ ...
4 Выбор и обоснование варианта устранения неисправностей
4.1 Устранение неисправного конденсатора питания
Единственный и самый простой способ ремонта конденсатора – это его замена. Для этого необходимо внимательно выбрать деталь для замены и правильно установить её. На электролитических конденсаторах всегда отмечен минусовой контакт (обычно вертикальной полосой цвета, отличного от цвета корпуса).
Номиналы написаны на корпусе конденсатора. Их несколько: вольтаж, емкость, допуски и температура. Первые два есть всегда, остальные могут и отсутствовать. Вольтаж: 16V (16 вольт).
Емкость: 220µF (220 микрофарад).
Вот эти номиналы очень важны при замене. Вольтаж можно выбирать равный или больший. А вот емкость влияет на время зарядки конденсатора и в ряде случаев может иметь важное значение для участка цепи. Поэтому емкость следует подбирать равную той, что указана на корпусе.
В начале нужно выпаять неисправный конденсатор. Для этого нужно нагреть одну из ножек и давить на корпус конденсатора со стороны нагреваемой ножки. Когда припой расплавляется, конденсатор наклоняется. Затем провести аналогичную процедуру со второй ножкой (рис. 4.1).
Спешить не нужно, сильно давить тоже. Из-за сильного давления можно повредить контактные площадки внутренних слоев печатной платы.
Рисунок 4.1 – Выпайка конденсатора
Затем необходимо сделать отверстия, чтобы новый конденсатор вставлялся свободно или с небольшим усилием. Для этих целей подойдет тонкая игла. Есть вероятность того, что игла схватится припоем и сломается при попытке ее вытащить. При демонтаже конденсаторов припой чаще всего забивает отверстия в плате. Если же припой не забил эти отверстия, то их нужно просто расширить (рис. 4.2), а если все же забил нужно плотно прижать конец иглы к отверстию, а с другой стороны платы прислонить к нему паяльник. Если подобный вариант неудобен, то жало паяльника нужно прислонять к игле практически у основания. Когда припой расплавится, игла «проткнет» отверстие. В этот момент ее надо вращать, чтобы она не схватилась припоем.
