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Das Ende der Magnetkopf Technologie (etwa 2008)

Ähnlich wie die Erstellung und Abtastung der analogen Vinyl-Schallplatte eine Gratwanderung an den Grenzen der Physik ist, ist es auch bei der Magnetbandtechnik. Hatte man bis 1947 nur 6,5mm Vollspur-Tonbandgeräte, also auf 6,5mm Breite wurde nur eine Spur beschrieben und wiedergegeben (mit ganz wenigen Ausnahmen - Stereoversuche der RRG - Reichs-Rundfunk-Gesellschaft - aus 1944), so entwickelten die Techniker um 1948-1950 erst die Halbspurtechnik und dann um 1952 die Viertelspurtechnik - immer auf das dann nur noch 6,35mm (1/4 Zoll) breite Band bezogen.

Schaut man sich heute die damalige Mechanik und den Aufwand an, das Band möglichst präzise an den auf massiven Platten festgeschraubten Magnetköpfen vorbei zu ziehen, wundert man sich schon.

Erster Ringkopf 1934
AEG Kopfträger 1944/1945
Halbspur Mono Köpfe
Revox Halbspur Stereoköpfe
Revox Viertelspur Stereoköpfe
Studer 1" Achtkanal Köpfe

Nach Viertelspur kam 8 Spur und 16 Spur . . . bis 32 Ton-Spuren

Telefunken 24-Spur 2Zoll Kopf

aber auf 1/2 Zoll Bändern, dann auf 1" Bändern und dann 24 und 32 Kanal Aufzeichnung auf 2" Bändern. Mehr war mit dieser Präzision nicht machbar, dachte man. Die Umlenkrollen hatte Prozisionskugellager, und die Magnetköpfe wurden stundenlang justiert. Auch die Produktion der Magnetköpfe war wenigen Firmen vorbehalten. Das waren die wenigen Spezialisten bei BOGEN, WOELKE, Telefunken und Grundig und später auch bei STUDER inder Schweiz. Fast alle anderen Fimen kauften die Magnetköpfe für ihre Geräte von diesen Lieferanten dazu.

Erste Data Bandgeräte ab 1956 bis etwa 1980

Mit den Tonbandgeräten konnte man nur Audio-Signale (Töne) abwärts bis etwa 30Hz aufzeichnen. Tieffrequente Signale (subsonic Frequenzen) waren damit nicht zu machen, auch andere "Töne" konnten nur mit aufwendigen (Modulations-) Tricks aufgenommen werden. Und dazu baute man 1" Data-Bandgeräte mit 7 oder mehr Spuren. Diese Vielspur-Technik mit diesen breiten Spuren war Anfang der 1980er Jahre ausgereizt.
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2 x 4 Spuren versetzt = 7
2 x 8 Spuren versetzt = 14
14 Spuren auf 1" Band

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Neue Wege um 1984 bei DEC in USA

DEC TK70 mit 32 Spuren
DLT 2000 mit 64 Spuren
DLT 8000 mit 128 Spuren
Tricks der DLT Technik
S-DLT Kopf -Linearantrieb
LTO1-Kopf
LTO2-Kopf

Die Computer-Firma Digital Equipment Corp. (DEC) ist nur noch wenigen älteren EDV Leuten ein Begriff, der aufhorchen ließ oder läßt. Die DEC Ingenieure erdachten die PDP11 und die Micro-VAX, zwei ganz berühmte Vorläufer des Personalcomputers.

Und Sie erdachten für ihre Datensicherung eine andere Art der Magnetbandtechnik als bisher gewohnt. Sie erdachten den (senkrecht) bewegten Magnetkopf, aber nicht wie bei der Videotechnik, den sich drehenden aber dennoch feststehenden Magnetkopf.

Nein, sie bewegten den Magnetkopf mittels eines eine Spindel antreibenden Schrittmotors vor dem Magnetband ganz präzise rauf und runter. Der Kopf bewegte sich damit senkrecht zum Band. Die einzelnen Spuren (also der einzelne Magnetspalt) waren so dünn (oder schlank), daß da 64 Spuren auf ein 1/2 Zoll (= 12,7mm) breites Band drauf geschrieben werden konnten. Auch wurddne mehrere Spuren gleichzeitig beschrieben und auch wiedergegeben.

Die Fachwelt staunte ab 1984 nicht schlecht und es funktionierte stabil und verläßlich. DEC nannte das die "Digital Linear Technik" (DLT), weil das Band in Serpentinen linear am Kopf vorbei gezogen wurde und die Daten linear drauf geschrieben wurden. Bei der Videotechnik wurden hingegen lauter einzelne kleine schräge Spuren geschrieben.

Aus 64 Spuren wurden dann 128 Spuren auf 12,7mm (1/2 Zoll)

Mit einem Trick ließ sich diese Idee noch steigern. Man drehte den Kopf in der einen Längsrichtung um etwa 30 Grad nach rechts und später in der Rückwärtsrichtung dann 30 + weitere 30 Grad nach links. Dadurch sparte man den obligatorischen Zwischenraum zwischen zwei nebeneinander liegenden Spuren ein.

So konnte die Aufnahme-Kapazität, die jetzt nicht mehr in Minuten gemessen wurde, von anfänglichen 95 Megabyte auf demTK70 über 2,6 Gigabyte auf am Ende 35 (DLT 7000) und 40 Gigabyte (DLT 8000) gesteigert werden. Damit war die Präzision der Kopfsteuerung mittels eines Schrittmotors und einer Spindel erst mal ausgereizt. Es gab später noch weitere DLT Laufwerke mit 80 GB und 120GB, die zwar noch mit Spindelantrieb aber bereits mit den neuen Magnetköpfen der LTO Kopf-Technologie arbeiteten.
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1998 - Die Entwicklung ging weiter.

Diese DLT Technik war immer noch patentiert und Quantum war (da sie die gesamte "Linear Tape Division" von DEC gekauft hatten) der wichtige Monopol-Hersteller. Das wurmte und spornte an, bei IBM und HP und Seagte ein noch weiter verbessertes (neues rechtefreies) Konzept zu entwickeln.

Denn inzwischen war die Technik so weit, daß man von der Festplattentechnik mit weit über 2000 Spuren auf weniger als 30mm Weglänge lernen konnte. Diese "Voice-Coil" Technologie war nicht patentiert bzw. nicht patentfähig.

Die obigen Firmen - und natürlich auch Quantum - entwickelten somit eine neue Technik, bei der der Magnetkopf noch viel kleiner (und leichter) wurde und mit einem sogenanten Linearmotor - ähnlich dem der modernen Festplatten - rauf und runter bewegt werden konnte. Diese Präzision konnte man mit einem per Spindel angetriebenen "Aufzug" nie erreichen.

Die einen - HP und IBM - nannten das jetzt LTO Technik, die bei Quantum nannten ihr System S-DLT Technik.

Mit LTO über 600 Spuren auf dem 12,7mm Band

Beide Technologien unterscheiden sich - auch wieder wegen der Patente - bei der Spurführung. S-DLT hat eine nicht löschbare optische Servospur auf der Bandrückseite. LTO hat vom Bandhersteller geschriebene magnetische Servospuren, die man sehr wohl löschen kann. Die Köpfe werden bei beiden Technologien mit Linearantrieben bewegt.

Als man bei Quantum merkte, mit welcher Gewalt das eigene quasi Quantum Monopol von HP und IBM gebrochen werden sollte, stellte man dort die S-DLT Entwicklung abrupt ein.

IBM und HP und Seagate investierten mit Sicherheit viele Milionen US-Dollar, um die LTO-Technologie erstens lizenzfrei und zweitens dauerhaft verläßlich mit eigenen Patenten hinzubekommen. Und LTO - Linear Tape Open - ist mitnichten Open Source.

Aus LTO1 wurde LTO2 und dann 3 und dann 4 und dann 5. Doch so richtig klappte das doch nicht, denn dann wurde ein Bandformat Namens Ultrium von HP "gelauncht", das wiederum mit dem Format von IBM nicht kompatibel war. Die Kunden wurden verärgert. Die 1972 (und am Ende 1974 vergeigten) Anfänge der analogen Quadrophonie lassen grüßen.

Inzwischen (2015) ist LTO5 Stand der Dinge mit 800 Gigabyte netto Kpazität.
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Doch uns interessiert die Technologie

Hier der LTO2 Kopf von der Band-Seite her gesehen. In dem senkrechten schwarzen Streifen befinden sich 8 bis 12 einzelne Magnetspalte - entsprechend 8 bis 12 einzelne Köpfe. Es werden bei LTO teils 8 und teils 12 Spuren gleichzeitig geschrieben. Wie bei DLT gibt es keine Löschköpfe, das Band kann nur (immer nur vom Beginn an) überschrieben werden. Es sind jeweils in einer Ebene nebeneinander 2 Kombiköpfe - für die Hinterbandkontrolle in beiden Richtungen.

Der Kopf-Schlitten für das 12mm Band

Der Kopf muß in der Senkrechten nicht die ganze Breite des Bandes überstreichen, sondern nur vom oberen Kopf an der oberen Bandkante bis zum unteren Kopf an der unteren Bandkante. Das ist weniger as die 12,6mm.

Insgesamt 6 Kugellager

Die Führung des Schlittens geschieht über 4 feststehende Kugelager (grüne Pfeile) auf der einen Seite und 2 federnd gelagerte Kugelager auf der anderen Seite an den zwei runden Bolzen (rote Pfeile).

Hier die Position ganz oben.

Hier die Position ganz unten.


Der fahrbare Weg des Schlittens beträgt knappe 10mm, die Bandbreite jedoch 12,6mm (1/2"). Bei mehr als 620 Spuren sind das gewaltige Dimensionen, die hier sehr genau angefahren werden müssen.

Der Linearmotor

Die Antriebsspule für den Linearmotor sehen sie hinter den roten Pfeilen. Diese Spule umschließt einen großen kräftigen Magneten in der Mitte.
Die sichtbare senkrechte dünne Spule mit der Kupferdrahtwicklung umschließt einen eintauchenden Bolzen, mit dem die aktuelle Lage - die Eintauchtiefe - erkannt wird (grüne Pfeile).

Die Positionserkennung

Hier sieht man, daß dieser Bolzen schon recht weit heraus schaut und die Elektronik hat das bereits gemessen.

Alleine der Magnetkopf ist ein Wunderwerk

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