Поделки из нерабочих HDD — мини-помпа

Поделки из нерабочих HDD — мини-помпа

Понадобилась мне как-то для будущих самоделок водяная помпа. Да не простая — с ограничениями по габаритам — толщина до 25мм, ширина до 50мм (длина — уже можно варьировать). Из желаемых характеристик — напор 1м и расход 100л/ч. Не найдя в продажах желаемого (в основном — по габаритам), по своей упоротойупорной натуре приступил к реализации своего решения данного вопроса!

Внимание — много фото!

«Мозги» и немного предыстории:

Строго говоря, идея использовать для помп моторчики HDD не нова. C 2009 года ведётся целая ветка на одном известном форуме. Так что изначально был нацелен на изготовление помпы из «ноутбучного» жёсткого диска и поиска подходящего драйвера c интегрированными силовыми ключами и бессенсорным управлением.

Но «из коробки» перенять опыт мне не удалось. Череда тестов с разными драйверами (MTD6501C, DRV11873 и ряда прочих китайских поделок) давали неутешительный итог: более крупные моторы от 3.5 дисков работают идеально. А вот с мелкими моторами в лучшем случае удается запустить единицы, и те работают крайне нестабильно. С таким неутешительным результатом давняя идея была заброшена и находилась на грани забвения.

Но относительно недавно наткнулся на довольно любопытный драйвер от TI — DRV10987. При своих скромных габаритах обладает довольно внушительным потенциалом:

• Рабочее напряжение от 6v до 28v
• Интегрированный понижающий преобразователь на 5v (можно запитать МК для управления)
• Постоянный рабочий ток до 2А (пиковый — 3А)
• Огромное число программно определяемых параметров (задание значений конфигурационных регистров по шине I2C) для управления работой мотора
• Автоматический перезапуск мотора после аварийной остановки / сбое (если условия возникновения сбоя прошли)
• Защита от перегрузки по току
• Защита от перенапряжения
• Детектирование остановки/блокировки ротора
• Отключение при перегреве контроллера

Помог мне в этом самописный онлайн-конфигуратор настроек. Пользуйтесь на здоровье!)

Вот скетч по заливке параметров через ардуино:

#include #include #define I2C_DRV10983_Q1_ADR 0x52 #define Fault_Reg 0x00 #define MotorSpeed_Reg 0x01 #define DeviceIDRevisionID_Reg 0x08 #define SpeedCtrl_Reg 0x30 #define EEPROM_Access_Code_Reg 0x31 #define EEPROM_EeReady_Reg 0x32 #define EEPROM_Iindividual_Access_Adr_Reg 0x33 #define EEPROM_Individual_Access_Data_Reg 0x34 #define EEPROM_Access_Reg 0x35 #define EECTRL_Reg 0x60 void setup() < Serial.begin(9600); Wire.begin(); >byte readByAdress(byte reg_adr, unsigned int &result) < //I2C write 2-byte register byte i = 0, err = 0; byte bytes[2] = ; Wire.beginTransmission(I2C_DRV10983_Q1_ADR); Wire.write(reg_adr); err = Wire.endTransmission(); if(err!=0) return err; Wire.requestFrom(I2C_DRV10983_Q1_ADR, 2); while(Wire.available()) < bytes[i] = Wire.read(); i++; >result = ((bytes[0] byte writeByAdress(byte reg_adr, unsigned int value) < //I2C read 2-byte register byte bytes[2]; bytes[1] = value & 0xFF; bytes[0] = (value >> 8) & 0xFF; Wire.beginTransmission(I2C_DRV10983_Q1_ADR); Wire.write(reg_adr); Wire.write(bytes,2); return Wire.endTransmission(); > boolean flag = true; void loop() < if(flag)< unsigned int onReady = 0; writeByAdress(EECTRL_Reg, 0xFFFF); writeByAdress(EEPROM_Access_Code_Reg, 0x0000); //Reset EEPROM_Access_Code_Reg writeByAdress(EEPROM_Access_Code_Reg, 0xC0DE); //Set EEPROM_Access_Code_Reg while(onReady == 0)< // Wait EEPROM ready readByAdress(EEPROM_EeReady_Reg, onReady); >Serial.println("EEPROM_Access."); onReady = 0; //Write values on shadow registers //writeByAdress(EEPROM_Access_Reg, 0x1000); //Not use EEPROM storage. Store values in shadow registers writeByAdress(0x90, 0x154F); writeByAdress(0x91, 0x042C); writeByAdress(0x92, 0x0090); writeByAdress(0x93, 0x09EA); writeByAdress(0x94, 0x3FAF); writeByAdress(0x95, 0xFC33); writeByAdress(0x96, 0x016A); writeByAdress(EEPROM_Access_Reg,0x0006); //EEPROM mass access enabled && update while(onReady == 0 ) < // Wait EEPROM ready readByAdress(EEPROM_EeReady_Reg, onReady); >Serial.println("EEPROM_Update."); writeByAdress(EECTRL_Reg, 0x0000); //Run motor flag = false; > >

Затем уже были заказаны в поднебесной более презентабельные платки:

После регистрации (ну вот так требуют) можете бесплатно скачать файлы проекта. Или сразу же заказать платы здесь.

О «пересадке сердца»

Осталось дело за малым — достать из корпуса HDD мотор, который кстати говоря, в 2.5 дисках (и в большинстве 3.5) является его неотъемлемой частью. Вкратце можно процесс описать известной фразой «Пилите, Шура, пилите!«:

Из фанеры изготавливается внешняя направляющая под коронку по металлу с креплением к корпусу диска. Для сохранности шлейф мотора приклеивается к его основанию, чтобы не был срезан коронкой

После высверливания получаем кругляшки с моторчиком. После обработки напильником получаем диаметр основания около 25мм.

Подготовка реципиента к трансплантации:

Мозги и сердце будущей помпы отлично ладят друг с другом и готовы обрести новое место обитания. Так что самое время подумать о корпусе и крыльчатке.

Так как нужно получить при малом рабочем объеме высокое давление, крыльчатку спроектировал с 7 лучами:

Печать на 3D принтере поликарбонатом
3D модель

Поликарбонат — вещь для корпуса отличная. Но печатать целый корпус им дорого. Куски толстых листов очень трудно найти да и фрезеровка не бесплатна (для меня). Зато у рекламщиков за спасибо можно выпросить обрезки от листов толщиной 4мм и 2мм. Так что корпус проектировался для последующего нарезания лазером деталей и их склейкой в единое целое без необходимости фрезеровки. Потребуется разве что высверливание отверстий под фитинги и гайки.

Вид 3D модели
3D модель

Набор деталей для склейки «топа» помпы. В местах сопряжения каналов притока и оттока срезаны грани

Ход операции:

Тут хотелось бы сделать лирическое отступление и напомнить желающим повторить и не только, что дихлорэтан, которым проводилась склейка — содержит мало витаминов и вдыхать нужно больше довольно токсичное и летучее вещество. Работы с ним нужно проводить или на открытом воздухе или в хорошо вентилируемом помещении.

Стек деталей «топа» на сушке после склейки — верх-приток-сепаратор-крыльчатка-ротор. Аналогично склеивается основание для мотора (или изготовить из 6мм куска поликарбоната целиком)

После склейки высверливаются отверстия для фитинга — 8мм латунной трубки по насечкам на детали «сепаратор»

Старый добрый состав БФ-4 как по мне дает надежную склейку латуни и поликарбоната

Тем же клеем приклеивается основание мотора в нижней части помпы. В верхней части рассверливаются (не насквозь!) отверстия под вклейку гаек-заклепок М3. И на фото видна прокладка из тонкого силикона

Тестирование:

Вот и пришла пора проверить в работе самоделку. Для этого был наскоро собран тестовый стенд. Так как Хабр читают дети серьезные разработчики, у которых внешний вид и состав стенда может вызвать приступы паники, ужаса и дезориентации, хотел его спрятать под спойлер… но надеюсь, всё обойдётся, и потом не говорите, что я вас, уважаемые читатели, не предупреждал!

Ардуинка подаёт управляющий сигнал PWM, коэффициент заполнения которого задается вручную переменным резистором, считывает значение конфигурационных регистров, а так же определяет скорость вращения как через внутренние регистры драйвера (RPMrg), так и по сигналу FG (RPMfg). Питание мотора — 12v

Запуск мотора без нагрузки. Регулировка оборотов и замер энергопотребления

Мотор успешно стартует от 6% управляющего PWM сигнала. А в конце видео видно, как на высоких оборотах значения скорости во внутреннем регистре «подвисают» на интервале от 10к до 13к оборотов, хотя через выход FG частота фиксируется без изменений.

С холостым ходом всё понятно — получили 13к оборотов при напряжении 12v и потреблении 0.16A. Но собиралась водяная помпа, а я тут воздух гоняю. Так что следующий этап — сопровождение домочадцев на улицу, дабы не мешались, и оккупация ванной комнаты!

Делать замеры и снимать видео у меня, увы, не получилось. Так что обойдемся фото общего плана. К измерительному оборудованию добавились секундомер и банка на 3л

По итогам замеров получилась вот такая таблица

График расхода

Как итог — данная поделка целиком удовлетворяет моим требованиям. А в случае поломки, благодаря разборной конструкции и наличию в любых ремонтных мастерских / сервисных центрах ящиков с дохлыми 2.5HDD — починить не составит труда. И путь к дальнейшему построению СВО открыт! Так что продолжение следует!

• Компьютерное железо
• DIY или Сделай сам
• Электроника для начинающих

Запускаем мотор от hdd. ⁠ ⁠

Спустя 40 с лишним дней мне наконец-то прислали драйвер. За это время я успел найти пару моторчиков от жёстких дисков, и сейчас расскажу как же запустить его. В комплекте к моему драйверу шел «сервотестер», правда на корпусе написано «сервер тестер».
Это устройство генерирует шим сигнал, необходимый для управления драйвером. Имеет три режима:
1)ручной
2) половина газа
3)периодично повышать и понижать обороты.
Цена всего этого комплекта 300 рублей.
На вход подаем 12 вольт, на выходе имеем 3 провода, которые подключаем к двигателю.

Итак, берем мотор, паяем к нему три провода, учтите, что мотор хорошо крутится только против часовой стрелки, это обусловлено строением системы подшипников.

В позапозапрошлом посте я писал, для того чтобы изменить направление вращения BDLC мотора достаточно поменять местами два провода идущие к обмоткам.

Схема готова, подаем питание 11-12 вольт и смотрим:)

Мотор запускается, вы имеете возможность регулировать обороты) Токопотребление в районе 1 ампера.

Таким образом вы можете запустить любой мотор от hdd или dvd прикрепить наждачный круг и пользоваться наждаком.
Всем спасибо, хорошего дня:)

5 лет назад

Супер, ставим пропеллер на мотор ДВД, раскручиваем на 26000 оборотов и получаем пулемет, стрелявший лопостями!

раскрыть ветку (0)
5 лет назад
Наждак? А потянет нормально?
раскрыть ветку (0)
5 лет назад

А как же ссылка на устройство?)

раскрыть ветку (0)
5 лет назад

А к вот такому движку от диска куда цеплять?

раскрыть ветку (0)
5 лет назад

а если использовать в квадракоптерах получиться?

раскрыть ветку (0)
Похожие посты
22 дня назад

Жесткий диск Samsung WN316025A IDE 1.6Gb. Обзор⁠ ⁠

Количество подписчиков понемногу растет и это очень приятно. Сегодня я хотел прервать свою серию статей про старые видеокарты и написать статью про старый жесткий диск. Хотя предыдущая статья про первые диски WD Raptor зашла не сильно хорошо, но давайте попробуем.

Жесткий диск IDE Samsung WN316025A.

Жесткий диск IDE Samsung WN316025A. Вид со стороны контроллера.

Данный жесткий диск относится к семейству WINNER.

На наклейке накопителя находится вся необходимая информация.

Cyl – это цилиндр, цилиндром называется дорожки на магнитном диске.

HD – это количество головок, не путать с физическими магнитными головками.

SEC – это количество секторов в треке.

От этих трех значений складывается объем диска. Для этого нужно Cyl умножить на HD и умножить на SEC, а после умножить на размер сектора, который равен 512 байт. Мы получаем с вами цифру в 1536 Мегабайт, что и является настоящим объемом диска.

Так же тут у нас предоставлена информация о переключениях режима работы диска перемычкой находящейся на плате контроллера.

Из режимов работы

Master (или MA) – это режим основного жесткого диска. Определяется BIOSом как первый накопитель (в старых системах диск C) с которого по умолчанию и начинается загрузка OS.

Slave (или SL) – это режим дополнительного накопителя (в старых системах диск D или дисковод D). В более современных системах (Начиная с Pentium 1 в основном) можно выбрать загрузку OS с него.

Cable Select (или CS) – режим, где устройство само выбирает кем ему стать Master или Slave. Но для этого должен быть выполнен ряд условий. Оба устройства должны быть в режиме CS и на одном из накопителей должен быть вырезан 28 контакт. Под закат IDE выпускались шлейфы, которые как раз имели прорезь 28 контакта к крайнему разъему для подключения. То есть центральный разъем шлейфа помогал определиться устройству как Master, а самый дальний как Slave.

Если к одному шлейфу подключить два устройства с одинаковым режимом работы Master или Slave компьютер может долго определять устройства, не определить их вовсе и прекратить дальнейшую загрузку, либо вообще выдать крокозябры.

Серийный номер и дата производства.

Наш сегодняшний гость был выпущен в мае 1997 года, ему уже 26 лет и он до сих пор полностью рабочий.

Что за дата написана маркером мне неизвестно.

Интерфейсный разъем IDE (PATA)

Диск обладает уже классическим на то время разъемом IDE, который позднее стал называться PATA. Данный интерфейс модернизировался с течением времени и в свое лучшее время достиг максимальной скорости в 133Мбс (UDMA6).

Но наш гость не поддерживает интерфейс UDMA, он может работать в интерфейсе PIO4 или Multiword DMA 2.

По скоростным характеристикам эти два интерфейса похожи, максимальная скорость передачи по нему 16.6 МБс

Разница у данных интерфейсов это метод передачи данных

Интерфейс PIO — это программный метод, то есть при передаче данных процессор используется как часть маршрута между двумя устройствами, и скорость передачи будет зависеть от производительности процессора.

Интерфейс MWDMA (Multiword DMA) – это уже передача данных с помощью ATA контроллера, тем самым не загружая процессор, был заменен более быстрым UDMA.

Так диск виден в диагностической программе Victoria 3.52

Victoria работает с диском немного неадекватно. Она не может определить скорость шпинделя диска, все время показывая значения под 7 миллионов RPM.

Из опроса диска уже видно, что SMART прочитать программа тоже не может, да и объем кэша у нас странного объема. К нему мы вернемся позднее.

Некоторые старые жесткие диски не ведут журнал SMART. Хотя система самодиагностики была в накопителях уже в 1992 году, она не имела четкого стандарта. Только в 1995 Compaq предложила стандартизировать технологию. Samsung же поддержала эту идею позднее. Поэтому в нашем госте журнала SMART просто нет.

Скорость линейного чтения.

Скорость линейного чтения не превышает 3.5 МБс.

Скорость случайного чтения

А скорость случайного чтения не превышает 2.2 Мбс. Время доступа 20ms. Скорость шпинделя диска по официальной документации составляет 4500 RPM. Объем кэша 128 Кб.

Пора теперь пробежаться по электронике накопителя.

Перемычка выбора режима работы

Размещение перемычек рядом с интерфейсом IDE пошло немного позднее (спустя год), до этого почти у всех они размещались снизу на плате контроллера.

Микросхема с микропрограммой накопителя

Информацию о данной микросхеме я найти не смог, но если отследить по дорожкам, можно предположить что это микросхема интерфейса IDE.

По этой микросхеме информации чуть больше. Она представляет собой процессор со встроенным RS-232 портом для диагностики и отладки накопителя.

Тут все просто, перед вами драйвер двигателя шпинделя.

Микросхема кэш памяти на 128 килобайт. Производство Samsung.

Драйвер блока магнитных головок. С помощью этой микросхемы происходит позиционирование и чтениезапись.

Индикатор активности или ошибок

У диска на плате контроллера размещен светодиод показывающий активность накопителя, как на корпусе компьютера. Но при подключении диагностического оборудования или неисправности накопителя он сообщает код неисправности миганием.

К сожалению, я не записал отдельным роликом звук работы жесткого диска, но вы сможете его услышать в моей следующей статье, которая будет очень скоро.

По внутренним ощущениям эта статья вышла немного больше чем статья про видеокарты, но я надеюсь, она вам понравится.

Всем спасибо за внимание и до новых встреч.

Под спойлером не является чем то обязательным.

Так же при желании вы можете поддержать мое творчество и отправить донаты по этой ссылке. Донаты принимаются от 2 рублей. Так же подключена монетизация и от самого Pikabu.

Показать полностью 17
Поддержать
2 месяца назад

Первые диски Western Digital Raptor WD360⁠ ⁠

В моей сфере работы возникают такие моменты, когда кроме ремонта тебе привозят старую списанную технику просто так, не прося ни копейки денег.

Итак до меня сначала доехала лишь часть списанного сервера на базе Intel Xeon (какого именно пока не знаю, знаю что Socket 603) и это была корзина с жесткими дисками и SATA контроллером. Дисков в сумме было 6 штук. Все одинакового объема и одной даты производства.

Представляю вашему вниманию Western Digital Raptor, первый «гражданский» жесткий диск с интерфейсом SATA на 10000 RPM.

Объем диска всего 36 гигабайт.

Если вы обратили внимание по левой грани диска есть так называемое оребрение. Оно сделано для лучшего охлаждения накопителя, ведь во время работы диск может нагреваться больше 60 градусов.

Дату производства мы можем наблюдать 13 июля 2003 года, целых 20 лет назад. Из 6 дисков к сожалению выжили не все, два диска сразу стучат головами, два диска находятся в удовлетворительном состояний и два в идеальном (по тестам поверхности и механики).

Диск имеет двойное питание. Старого вида Molex и более современный SATA. Но одновременно их подключать нельзя, что указано на наклейке самого накопителя.

Помимо двойного питания мы так же можем наблюдать 4 колодки перемычек для настройки работы накопителя.

Описание перемычек со стороны платы.

Если обратиться к официальной документации мы узнаем лишь значение перемычек 1-2 и 3-4. Остальные перемычки в документации не указаны и скорее всего, относятся к служебным (к примеру для подключения к PC3000)

1-2 перемычка – так же что и работа без перемычки, обычная работа жесткого диска

3-4 перемычка – активирует специальную настройку управления питания диска

Посмотрим на обратную сторону диска и взглянем на контроллер поближе.

Первое что бросается в глаза это одинокий чип стоящий этой стороне платы. Это конвертор интерфейса с IDE на SATA Marvell 88i8030-TBC.

То есть по сути в руках мы держим IDE диск на 10000 RPM который был сконвертирован в SATA. Кстати данной конвертацией пользовались еще и диски Samsung линейки SpinPoint, контроллер был только современнее, да и диски свежее (если не ошибаюсь 2005 год)

На обратной стороне платы тут очень много всего. Давайте разберем по порядку.

Главный контроллер коммутации. Грубо говоря сигналы от него идут к конвертеру IDE>SATA.

Драйвер питания двигателя

Процессор жесткого диска

Кеш память на 8 мегабайт

Чип флеш памяти на 128 килобайт куда записана часть микропрограммы диска

На минуточку прервемся. Я не зря сфотографировал этот чип. В случае если будет необходима смена платы на диске (не только на этом) данную микросхему необходимо перенести со старой мертвой платы на новую, иначе жесткий диск просто не запустится.

Регулятор напряжения. Скорее всего за его работу отвечают перемычки 3-4.

А теперь посмотрим на скорость диска

При проверке программой Victoria 3.5 под DOS мы действительно можем увидеть что двигатель действительно крутится на 10000 RPM

Прошу прощения за полосы на мониторе, но в мастерской обычно используют то что уже людям не надо)

Скорость линейного чтениязаписи составляет почти 60 мегабайт в секунду, что для 2003 года очень хороший показатель. К примеру диск seagate 7200.7 на 40 Gb с интерфейсом IDE (PATA) показывает результат почти вдвое меньше — 37 мегабайт в секунду

А время доступа к данным при нелинейном чтении составляет 8-10 Миллисекунд

Статья близится к логическому завершению. Один из дисков я определил в старый внешний бокс для служебных целей где его работа не будет столь продолжительной для его критичного нагрева в тесном корпусе. Что делать с остальными сказать затрудняюсь, можно конечно собрать с ними компьютер, но 36 Gb в 2023 году когда уже в телефонах в среднем 32-64 гигабайта это смешно. Ну разве что собрать на той плате которая умеет Raid и сделать из них что то около 80 Gb.

В конце вам ролик со звуком работы данного диска

Показать полностью 16 1
Поддержать
4 месяца назад

Ответ astrobeglec в «Что надёжнее, SSD или HDD? Холивар продолжается…»⁠ ⁠

Для рядовых пользователей, у которых есть домашний ПК, ноутбук, а возможно, еще ПК у родителей есть хорошее решение, которое хоть и не заменит полноценный бэкап, но текущие документы может помочь сохранить в ситуации, когда SSD в один миг превратился в тыкву..

Решение это — синхронизация. Если у вас есть аккаунт в облаке и вы готовы доверить свои данные всяким «корпорациям» — пользуйтесь ими.

Для тех, кто не готов делиться своими файлами, но имеет несколько компов с достаточным объёмом памяти — используйте Syncthing.
Настраивается все достаточно просто.

1. Устанавливаете клиент на все свои компы.
2. Связываете компьютеры (или мобильный телефон) через ID или QR код.
3. Выбираете какую папку на диске синхронизировать.
4. Выбираете клиентов, с которыми этой папкой поделиться.
5. На клиентах подтверждаете синхру.

Я таким образом синхронизирую все основные папки пользователя: рабочий стол, документы, музыка, видео и т.д. плюс с телефоном синхрится папка камеры.
У меня есть сервер дома и сервер у родителей. Там стоит по 2Тб HDD под всякие фильмы, dlna, transmission. Они же включены 24/7 и принимают файлы пользователей как мои, так и всех моих домочадцев. Древнего i3 хватает с головой.

P.S. это НЕ ЗАМЕНА полноценным бекапам. Но это хорошая возможность резервирования своих файлов + отсутствие необходимости их переноса между компьютерами. Сохранил на ноуте на рабочий стол — сел за десктоп, а файл уже там.

Надеюсь ком-то поможет.

Показать полностью
4 месяца назад

А вы видели как информацию на дисках уничтожают?⁠ ⁠

Ну и диски заодно?
Ну тогда смотрите:

Громкий щелчок, после которого диск вылетел из кармана, это сильный электромагнитный импульс. Далее, пока пищит, наводится электромагнитное поле.
Удаляется вся информация с любых магнитных носителей. Диски после такого только в помойку. Точнее так: неисправный диск, перед тем как отправится в мусор, проходит через уничтожалку.
Наклеечки наклеил чтобы контору не палить. Незачем СБ возбуждать лишний раз.
Кстати, после долгой работы с прибором, лично у меня, начинает болеть голова. Наверное, какое то излучение от него всетаки есть.
Вот, как то так.

Показать полностью
1 год назад

Показали образец взаправду российского NVME SSD⁠ ⁠

Отличная новость! Kraftway показали NVME SSD на базе контроллера собственной разработки и чипов пямяти, производимых GS Nanotech: https://servernews.ru/1069610/

Этот контроллер – действительно российская разработка, хотя знаю о нём не много. Больше знаю о контроллерах, разработанных DSOL, у них и для флешек и для МicroSD и для SSD есть.

А память действительно производится GS Nanotech, не перемаркировка. Они получают готовые пластины, затем режут и корпусируют их на собственной линии. Это не какая-то «отвёрточная сборка». Лично видел, там всё круто и очень серьёзно.

В GS Nanotech сейчас производство продолжается на основе складских запасов, идёт восстановление цепочек поставок. Ожидается, что реализация запланированных проектов и производство будут продолжаться и дальше.

Как дела с выпеканием чипов в Kraftway — не знаю, но по аналогии с ситуацией в некоторых других российских компаниях могу предположить что решить проблему смогут.

Дополню, в каментах вижу что многим людям непонятно, почему это круто:

— Основной технологический секрет производителей SSD — это прошивка и контроллер. Здесь они российской разработки.

— Невозможно воспроизвести сразу весь технологический цикл. Только постепенно, по частям. Освоена важная часть.

Также поясню, что я не имею отношения к госсектору или компаниям, упомянутым в новости. Работаю в организации, которая специализируется на восстановлении данных, много общаюсь с людьми, которые изучают носители информации. Поэтому хорошо представляю себе на сколько важной частью является написание прошивки и дизайн контроллера.

Показать полностью
2 года назад

Как устроен жёсткий диск и принцип работы HDD и SSHD⁠ ⁠

Жёсткий диск может хранить в себе большое количество данных, но знаете ли вы как он устроен внутри или принцип его работы?

Так вот я вам наглядно покажу. HDD состоит из двух частей. Корпус, чёрного цвета и прикрытый крышкой, это гермоблок. Плата на обратной стороне, это контроллер. О нём я расскажу чуть позже. А сейчас посмотрим что внутри гермоблока.

Открыв крышку, сразу бросается в глаза большая блестящая пластина, занимающая большую часть корпуса и зажатая шайбой. Это и есть сам жесткий диск, их кстати может быть несколько расположенных один над другим.

Пластины крепятся на шпиндель электромотора, который заставляют их вращаться со скоростью 7200 об/мин, а контроллер поддерживает постоянную скорость вращения при помощи контактов на обратной стороне корпуса, через них же и осуществляется питание. Именно на пластинах хранятся все данные, причём не только пользовательские, но и служебные необходимые самому устройству.

Чем больше пластин, тем больше информации может вместить устройство, а выполнены они обычно из металлических сплавов (хотя были попытки делать их из пластика и даже стекла, но они были не долговечны, встречаются даже керамические диски).

Покрыты пластины ферромагнитным слоем, который и хранит всю информацию. Этот слой разбивается на сотни тысяч узких дорожек, каждая из дорожек разделена на секторы это позволяет определять, куда записывать и где считывать информацию. А вся карта о секторах и дорожках находится в памяти контроллера.

Ну а чтобы записать данные, над диском с большой скоростью движется металлический кронштейн, который называется коромысло, на его конце находятся слайдеры с магнитными головками.

Головка проходя над дорожкой намагничивает микроскопическую область на ферромагнитном слое, устанавливая магнитный момент такой ячейки в одно из состояний «0» или «1», а с помощью улавливания магнитного потока происходит считывание информации, когда головка проходит над областью с измененной полярностью, она фиксирует импульс напряжения, этот импульс считывается как единица, а его отсутствие как 0,(каждый такой 0 и 1 называется «бит»). Считываемые головкой сигналы очень слабы и перед отправкой на контроллер должны проходить через усилитель. Отвечающий за это чип находится с боку коромысла (preamplifier).

Вся эта конструкция приводится в движение при помощи привода основанном на электромагнетизме. Который называется сервопривод. Вот он позиционирует коромысло в то место, куда нужно записать или откуда считать информацию и управляется интегральной микросхемой. Внутри он состоит из двух мощных неодимовых магнитов, катушки и фиксатора. Фиксатор предотвращает какие-либо движения головок в отключенном состоянии и пока шпиндель не наберёт обороты. Всё это важно, потому что от этой конструкции зависит долговечность головок, а от скорости и точности перемещения коромысла зависит время поиска данных на поверхности пластин. Интересно ещё то что головка коромысла обычно не соприкасается с дисками, а парит над ними при помощи восходящих воздушных потоков на расстоянии примерно 10 нм от крутящейся пластины благодаря аэродинамической форме слайдера.

А так как это очень маленькие расстояния, и все детали движутся на огромных скоростях. Внутри корпуса есть циркуляционный фильтр (recirculation filter), он находится на пути потоков воздуха, создаваемый вращением пластин, этот фильтр постоянно собирает и задерживает мельчайшие частицы которые могли бы повредить пластины и хранящуюся на них информацию или вывести из строя магнитную головку. Кроме него, на обратной стороне корпуса и на крышке имеются маленькие, почти незаметное отверстия (breath hole). Они служит для выравнивания давления и прикрыты фильтром (breath filter), которые так же задерживают частицы пыли и влаги.

Внутренности гермоблока мы рассмотрели, давайте теперь вернёмся к контроллеру, так как очень сложная и важная часть жёсткого диска. Эта плата с разъёмами представляет собой интегральную схему, которая синхронизирует работу диска с компьютером и управляет всеми всеми процессами внутри hdd. Перевернув плату, можно увидеть что это целый микрокомпьютер со своим процессором, оперативной и постоянной памятью и есть своя система ввода/вывода.

Чип с большим количеством ножек это MCU — контроллер который занимается всеми расчётами и преобразует аналоговый сигнал с головки в цифровой и наоборот. Для ускорения этих операций рядом распаян чип с памятью DDR SDRAM. Который служит в роли буфера для хранения промежуточных данных, которые уже считаны с жесткого диска, но еще не были переданы для дальнейшей обработки, а также для хранения данных, к которым система обращается довольно часто.

А вот два других крупных чипа это Flash память и её контроллер. Они действует как большой кэш для часто используемых данных, для повышения производительности. Но эти чипы устанавливаются только в гибридных HDD и в большенстве дисков их нет.

(по сути это ssd внутри hdd=SSHD).

Так же, важным чипом является контроллер управления двигателем и головками VCM controller, так как, он управляет питанием MCU, Блоком магнитных головок внутри гермозоны и двигателем hdd.

Так же на плату устанавливаются датчики вибрации (shock sensor) которые определяет уровень тряски и в случаи высокой интенсивности отправляют сигнал VCM контролеру на корректировку движения головок или на их парковку и выключение hdd. В действительности, эти датчики плохо работают, так что лучше не трясти и не ронять жёсткий.

Компоненты hdd мы рассмотрели, давайте теперь свяжем всё это вместе чтобы был понятен сам принцип работы жесткого диска.

При подаче питания на Жёсткий диск, двигатель расположенный внутри корпуса начинает раскручивать шпиндель на котором закреплены магнитные пластины. И пока пластины ещё не набрали обороты, чтобы между головкой коромысла и диском образовалась воздушная подушка, головки запаркованы у шпинделя у центра, чтобы не навредить секторам с информацией и самой головке. Как только обороты достигают нужного уровня, сервопривод (электромагнитный двигатель) приводит в движение коромысло, которое уже позиционируется в то место, откуда нужно считать служебную информацию о состоянии жесткого диска и других необходимых сведениях о нем, эта область со служебной информацией называется нулевой дорожкой. После неё уже считываются все остальные данные хранящиеся на диске.

Ну а в случае когда питание, резко прекращается, двигатель переходит в режим генератора, и энергия от вращения шпинделей превращается в электрическую энергию, благодаря которой, головки безопасно паркуются и не повреждаются.

Как вы видите, жёсткий диск удивительное и сложное инженерное устройство. Надеюсь, что я смог достаточно понятно и подробно представить для вас базовую информацию об его устройстве.

Источник https://habr.com/ru/articles/460070/

Источник https://pikabu.ru/story/zapuskaem_motor_ot_hdd_5940740