改善托盘控制的盘驱动器.pdf

一种盘驱动器，包括用于容纳一个盘的托盘(TR)，该托盘(TR)被支撑以便在盘驱动器的外壳(CS)内的第一位置和从外壳(CS)伸出的第二位置之间移动，用于在第一和第二位置之间移动托盘(TR)的电动机，和用于调节经过电动机的电流的调节装置，该电流用于调节电动机的旋转。调节装置包括检测装置，用于检测在电动机旋转期间产生的反电动电压，以便导出托盘(TR)关于第一和第二位置的位置信息。

权利要求书
1.  一种盘驱动器，包括用于容纳一个盘的托盘(TR)，该托盘(TR)被支撑以便在盘驱动器的外壳(CS)内的第一位置和从外壳(CS)伸出的第二位置之间移动，用于在第一和第二位置之间移动托盘(TR)的电动机，和用于调节经过电动机的电流的调节装置，该电流用于调节电动机的旋转，其特征在于：调节装置包括检测装置，用于检测在电动机旋转期间产生的反电动信号，以便导出托盘(TR)关于第一和第二位置的位置信息。

2.  根据权利要求1的盘驱动器，其特征在于：调节装置调节经过电动机的电流，使得在从第一和第二位置中的一个位置到第一和第二位置中另一个位置的方向上的托盘(TR)移动期间，在托盘(TR)位置已经到达第一和第二位置中相应一个位置的附近时，电动机的旋转速率逐渐降低。

3.  一种在电动机的控制之下在第一和第二位置之间移动盘驱动器的托盘的方法，其特征在于：检测装置检测一个在电动机旋转期间产生的反电动信号，以便导出托盘关于第一和第二位置的位置信息。

4.  根据权利要求3的方法，其特征在于：当托盘在从第一和第二位置中的一个位置到第一和第二位置中另一个位置的方向上移动时，并且当该托盘的位置接近第一和第二位置的其中一个位置时，电动机的旋转速率逐渐降低。

说明书改善托盘控制的盘驱动器
本发明一般地涉及一种盘驱动器，并且更具体地涉及一种光盘驱动器，其包括用于容纳一个盘的托盘，该托盘被支撑以便在盘驱动器的外壳内的第一位置和从外壳伸出的第二位置之间移动，用于在第一和第二位置之间移动托盘的电动机、和用于调节经过电动机的电流的调节装置，该电流用于调节电动机的旋转。
本发明还涉及一种在电动机的控制之下在第一和第二位置之间移动盘驱动器的托盘的方法。
如公知的那样，光学存储盘包括至少一个轨道的存储空间，要么以连续螺旋线的形式，要么以多个同心圆的形式，其中信息可以数据模式的形式存储。光盘驱动器尤其包括用于装载该盘驱动器的托盘、用于容纳和旋转光盘的旋转装置、和用于生成光束的光生成装置，光束通常是激光束，通常用所述激光束来扫描存储轨道。因为普通的光盘技术以及可在光盘中存储信息的方式都是公知的，因此不需要详细描述这个技术。
在光学数据存储设备中，介质(例如CD、DVD、或BD盘)通过装载机构被装载到盘驱动器中，所述装载机构通常包括托盘、倾斜机构、和(磁性)夹具。为了播放或读取盘，用户将盘放置在托盘上，在用户已经按下按钮或托盘本身之后，所述托盘将盘传送到盘驱动器中。当托盘位于盘驱动器内时，倾斜机构将转台向上倾斜，使得盘升离托盘。最后，夹具将盘固定在转台上。为了从盘驱动器弹出盘，以相反的方向驱动装载机构。
装载机构(盘和倾斜机构)通常由DC电动机经由齿轮传动来驱动。经过电动机的电流Im遵从下列等式：
V m - V emf = RI m + L dI m dt . - - - ( 1 ) ]]>
Vm是驱动电动机的电压，Vemf是反电动势电压，R是电动机阻抗，并且L是电动机电感。通常，硬件开关(通常是机械或光学的)被包括在盘驱动器中，以便检测托盘或装载机构是否已经完成打开/关闭动作。这样的硬件开关通常被称为托盘开关。已知的是，托盘运动的终点挡板可通过测量托盘电动机电流来检测，如下所述。当托盘碰到终点挡板之一时，电动机阻止，因此由电动机生成的反电动势电压下降。这引起电动机电流中突然和残余的增量。在终点挡板处可借助于电平检测算法来检测在电动机中的该增量：如果电流超过特定限制有一个特定时间量，那么就判断托盘已经到达挡板，并且电动机关闭。例如因为测量电阻与电动机串联连接，并测量该电阻两端的电压，所以可以测量电动机电流。根据电动机电流测量来检测终点挡板消除了用硬件(机械或光学的)开关来检测终点挡板。在不需要托盘开关的情况下，通过电流测量来检测终点挡板在以下被称为“无开关检测”。
与传统托盘开关方法相比较，无开关检测的方法的缺点是托盘位置的不确定。托盘开关给出了关于托盘是否确实关闭的完全确定；如果托盘关闭，则托盘必须在其至少一个终点挡板位置。无开关检测不能完全肯定托盘在终止后的实际位置：盘驱动器的用户有可能手工地推动位于中间位置的终点挡板。
与传统托盘开关方法相比较，无开关检测的方法的另一缺点是，在托盘碰到外面的挡板时，托盘有扭转运动。
利用无开关检测，在托盘已经由终点挡板机械阻止之后，挡板被检测。在一个短的持续时间，托盘同时被电动机驱动和被终端挡板阻止。电动机施加在托盘上的力通常不加在托盘的重心。此外，在托盘机构中还存在某种机械运动，尤其是在托盘处于外面的位置时。因此，在托盘同时被驱动和阻止的这个短暂阶段，可以出现托盘横向移位或者扭转。这类运动是不期望的，尤其是在音频/视频盘驱动器中。
因此本发明的一个目的是提供一种检测托盘运动的终点挡板的改善方法。
为了实现本发明的目的，在开篇中所限定的盘驱动器的特征在于，调节装置包括检测装置，用于检测在电动机旋转期间产生的反电动信号(例如电压)，以便导出托盘关于第一和第二位置的位置信息。
通过这种方式，可以从经过电动机的电流推断托盘的位置，而不需要任何附加的硬件组件。
盘驱动器的一个实施例的特征在于，调节装置调节经过电动机的电流，使得在从第一和第二位置中的一个位置到第一和第二位置中的另一个位置地方向上的托盘移动期间，在托盘位置已经到达第一和第二位置中相应一个位置的附近时，电动机的旋转速率逐渐降低。
通过这样实施，消除或减小上面提到的不期望的移位或者扭转运动。
本发明还包括权利要求3和4所限定的方法。
将参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1是说明托盘功能的盘驱动器的示意图；
图2是示出用于对盘驱动器进行托盘控制的本发明方法的第一流程图；
图3是示出与托盘进一步提高的挡板控制有关的，对盘驱动器进行托盘控制的本发明方法的第二流程图。
在这些图中，具有类似功能或目的的部件或元件具有相同的参考标记。
图1是盘驱动器DRV的示意图。盘驱动器DRV在外壳CS中实现。用于容纳和传送盘的托盘TR能够在由“x”表示的方向上滑动到外壳CS中以及从外壳CS中滑动出来。所示的托盘TR的纵向与方向x不是完全匹配。这种情况经常出现在已知的光盘驱动器中。这是由于在托盘TR从外壳CS内的第一位置移动到从外壳CS伸出的第二位置时，托盘TR的移动已经通过阻止装置(或终点挡板)BLK而突然停止。由此，力DRF引起旋转RT，因为一般来说，力DRF没有加到托盘TR的重心。此外，在托盘机构中通常存在某种机械运动。托盘TR是由电动机(图1中未示出)来控制。在本发明中，托盘TR的停止由从电动机的反电动势电动信号(电压或电流)收到的信息来启动。并且，优选地，在到达期望的停止位置之前的一小段距离，借助于该信息已经启动了减速或刹车动作。
电动反电动势电压Vemf与电动机的(角)速度成比例。可以由下列等式来表示：
V emf = K e dφ dt . - - - ( 2 ) ]]>
Ke是所谓的电动机的反电动势常数。
在积分之后，合并等式[2]和等式[1]的结果，在下列表达式中是在t时刻电动机的角坐标。
φ ( t ) = φ ( 0 ) + 1 K e ( ∫ 0 t ( V m ( t ) - RI m ( t ) ) dt - L ( I m ( t ) - I m ( 0 ) ) ) . - - - ( 3 ) ]]>
假定R和L是已知的，并且假设φ(0)＝0，那么因为Vm已知并且Im被检测装置测量，上述表达式允许推出电动机的角坐标。检测装置是调节电动机的调节装置的一部分(也在已知的盘驱动器中)，例如可以通过与电动机串联的电阻来实现该检测装置。这个电阻两端的电压是Im的量度。对于托盘的位置，由x表示，以下等式成立：
x＝αφ                          (4)
其中α是某已知的常数。通过假设电动机阻抗L非常小而可以忽略(这适用于大多数的情况)，可以进一步地简化位置测量。因此为了推出托盘的位置，只需要知道电动机电阻R的值。
图2是示出用于对盘驱动器DRV进行托盘控制的本发明方法的第一流程图。它说明了如何使用位置测量来增强无开关检测。例如，如果在关闭运动期间托盘TR在某个中间位置被阻止(例如手动地)，那么利用本发明的方法，光盘驱动器将随后通过打开托盘TR并返回到其初始(打开)位置来进行应答。托盘TR的位置或位移信息按如下方式可用于增强无开关检测。通过托盘打开和关闭算法，位置信息可用于推断出托盘TR是否已经完成完全的打开或关闭运动。如果托盘TR仅仅打开了一半(例如，因为用户手动地阻止了托盘TR)，则可采取适当的动作。托盘TR可正好在其到达外部挡板时被停止。这防止托盘在外部托盘挡板处扭转。如此，无开关检测与利用托盘开关的检测相比较的缺点得以克服。
图3是示出与托盘进一步提高的挡板控制有关的，对盘驱动器进行托盘控制的本发明方法的第二流程图。在托盘移动期间托盘位置的已知可用性使得有可能以容易控制和光滑的方式使托盘TR停止。在到达期望的停止位置之前的一小段距离，已经启动了减速或刹车动作。即使托盘开关存在，如上述那样测量托盘TR的位置是有益的。利用托盘开关，只有当托盘TR在任意一个终点挡板处时，才知道托盘TR的精确位置。利用位置测量，还能知道托盘位置何时处于中间位置。该信息可用于增强打开/关闭算法，例如以在到达终点挡板之前就启动减速或刹车动作的形式。
根据等式[3]的位置测量要求计算积分∫0t(Vm-RIm)。在实际数字实现中，该积分用求和来近似。在该情况下，在采样时刻n时的位置近似由以下等式给出：
φ [ n ] = φ [ 0 ] + T K e Σ k = 0 n ( V m [ k ] - RI m [ k ] ) . - - - ( 5 ) ]]>
这里T表示数字实现的采样时间。注意到，等式[5]是等式[3]中积分最简单的可能近似。也可使用更好的近似，比如梯形近似、辛卜生法则、和更精细的方法。可以在各种公认的手册中找到这些方法。用公式[3]对托盘位置的计算可能会受到测量不准确性、噪声、和漂移的干扰。因此优选地的是，不时地校准测量位置。为此建议，只要托盘已知在外壳CS之内，就将测量位置重置为零(参看图2)。如果盘位于盘驱动器DRV中并且能够由盘驱动器DRV播放或读取，那么完全可以保证托盘TR是在最里面的位置，并且托盘位置可以在这个点被重置为零。