تخزين مغناطيسي

التسجيل المغنطيسي هو تخزين المعلومات على طبقة سطحية مغنطيسية، يغطى بها شريط أو قرص أو اسطوانة من اللدائن عادة. وتتضمن الطبقة جسيمات ناعمة جداً من أكسيد الحديد أو مادة مغنطيسية أخرى تتميز بسهولة المغنطة وإزالتها.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 لمحة تاريخية

تلـِگرافون، أول آلة للتسجيل المغنطيسي، من اختراع پولسن Valdemar Poulsen

ابتكر الدانماركي پولسن Valdemar Poulsen أول آلة للتسجيل المغنطيسي، أسماها تلـِگرافون (الشكل 1) عام 1898، وطبق فيها طريقة لتسجيل الصوت على سلك فولاذي. وطّور أول جهاز عملي للتسجيل على شريط مغنطيسي في ألمانية خلال الحرب العالمية الثانية، وشاع استخدام مثل تلك الأجهزة لاحقاً على نطاق واسع.

ابتكر أول جهاز عملي للتسجيل المرئي في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1956، وبدأ إنتاج مسجلات الكاسيت الصوتية عام 1963. ومنذ نحو عام 1972 بدأ ابتكار وتطوير عدة نظم لمسجلات الكاسيت المرئية (الفيديو كاسيت)، وشاع منها منذ عام 1978 النظام المسمى نظام الفيديو المنزلي VHS على نطاق واسع. وابتكرت ابتداءً من نحو عام 1985 نظم كثيرة للتسجيل السمعي والمرئي الرقمي، خاصة للاستخدام المهني.

 تسجيل الصوت على شريط مغنطيسي

يعد تسجيل الصوت على شريط مغنطيسي من أهم تطبيقات التسجيل المغنطيسي. ويصنع الشريط المغنطيسي من شريط بلاستيكي (لدن) غير مغنطيسي، ثخانته نحو 25 ميكرون، ويطلى بطبقة (مسحوق) من المادة المغنطيسية (غالباً أكسيد الحديد Fe2O3). وتبلغ ثخانة هذه الطبقة نحو 10 ميكرون، وهي تتشكل من جسيمات دقيقة جداً (أسطوانية الشكل) من المادة المغنطيسية ومن مادة لاصقة، ويوضح الشكل 2 مبدأ تسجيل الصوت على شريط مغنطيسي. ويفترض أنه يُحوِّل الصوت المطلوب تسجيله بوساطة ميكروفون إلى إشارة سمعية. وبعد تضخيم هذه الإشارة يُمرِّر تيارها بملف رأس التسجيل المغنطيسي Record Head، الذي له قلب حديدي شبه حلقي، وله ثغرة ضيقة جداً تملأ بمادة غير مغنطيسية (كالبلاتين أو أكسيد السيليكون). وينتج داخل الثغرة و أمامها حقل مغنطيسي تتناسب شدته مع تيار الإشارة السمعية. وعند مرور الشريط بمحاذاة ثغرة الرأس، تتمغنط كل عناصر الشريط (الجسيمات المغنطيسية) بدرجات متفاوتة حسب شدة التيار وينعكس اتجاه المغنطة عند انعكاس التيار. ويحرّك الشريط بسرعة ثابتة بسحبه بانتظام بوساطة محرك كهربائي، بحيث ينتقل الشريط من «البكرة المُعْطِيَة» ويلتف حول «البكرة الآخذة». وتمثل عناصر الشريط بعد التسجيل مغنطيسات دقيقة جداً، وتتفاوت بشدة التمغنط واتجاهه تبعاً لشدة تيار التسجيل وجهته أثناء مرور كل من تلك العناصر أمام ثغرة رأس التسجيل.

ومن أجل الاستماع إلى الشريط المسجل يستخدم الرأس المغنطيسي نفسه كرأس استعادة Playback Head، حيث يعاد إمرار الشريط بمحاذاة ثغرته، فتتولد في ملف الرأس إشارة متناسبة مع تمغنط عناصر الشريط. وتضخم هذه الإشارة ثم تحول إلى صوت مسموع بوساطة مجهار. ولكي يمكن إعادة استخدام الشريط لتسجيل مادة صوتية أخرى، يوضع قبل الرأس المغنطيسي المستخدم للتسجيل و الاستعادة رأس خاص بالمحو Erase Head، وهو يشبه رأس التسجيل و الاستعادة، ولكن ثغرته تكون واسعة نسبياً (أ عرض من ثغرة رأس التسجيل والاستعادة بعشرات المرات)، ويغذى بتيار متناوب ذي تردد مرتفع من الترددات فوق السمعية (نحو 50 كيلو هرتز) وذي مطال كاف. ويتبين أن الحقل المغنطيسي الناتج عن ذلك التيار يؤثر في عناصر الشريط المسَّجل سابقاً، بحيث يتناقص تمغنطها تدريجياً أثناء ابتعادها عن ثغرة رأس المحو حتى ينعدم التمغنط تقريباً. ويستخدم في المسجلات المهنية ذات البكرات المفتوحة عادة ثلاثة رؤوس مغنطيسية: رأس المحو ورأس التسجيل و رأس الاستعادة، (الشكل 3).

ويكتفى في مسجلات الكاسيت المنزلية عادة باستخدام رأس واحد للتسجيل و الاستعادة إضافة إلى رأس المحو.

وتكون سرعة الشريط في مسجلات الكاسيت المنزلية 4.7سم/ثا، بينما تكون في مسجلات البكرات المهنية 19 سم/ثا أو 38 سم/ثا. وتتيح السرعة الأكبر للشريط إمكانية تسجيل الصوت بنوعية أفضل، خاصة من حيث إمكانية تسجيل الترددات العالية (حتى20 كيلو هرتز). ويستخدم لتسجيل الصوت المجسم (الستيريو) رأسا تسجيل (الشكل4)، ويخصص أحدهما لإشارة الصوت الأيمن، بينما يخصص الآخر لإشارة الصوت الأيسر. ويستخدم الرأسان لتسجيل 4 مسارات Tracks مساران ذهاباً و مساران آخران إياباً. وفي حالة تسجيل الصوت الأحادي Mono يكتفى برأس تسجيل واحد يسجل مسارين فقط: أحدهما في الذهاب والآخر في الإياب.

 التسجيل المرئي المغنطيسي

يمتد طيف الإشارة المرئية أو إشارة الصورة التلفزيونية حتى نحو 5 ميغاهرتز. ويتبين أنه لكي يمكن تسجيلها بطريقة تسجيل الإشارة السمعية، ينبغي أن تكون سرعة الشريط أكثر من 5م/ثا. وبدلاً من تحريك الشريط بمثل هذه السرعة، يكتفى عملياً بتحريكه بسرعة منخفضة مع استخدام رؤوس تسجيل دوّارة. وفي مسجلة الفيديو من نوع VHS مثلاً يتم تحريك الشريط بسرعة 2.34سم/ثا، ويُستخدم رأسا تسجيل، نرمز لهما A وB (الشكل 5ـ أ)، وهما يركبان على محيط أسطوانة دوّارة قطرها6.2سم. وتدور هذه الأسطوانة بسرعة25 دورة/ثا. ويكون عرض الشريط 0.5 بوصة (12.7مم)، وهو يلتف حول الأسطوانة التفافاً مائلاً، (الشكل 5 ـ ب)، ويحيط بها بزاوية 186ْ. ويقوم الرأسان المسميان رأسا الفيديو بتسجيل الإشارة المرئية بالتناوب على خطوط مائلة كما هو موضح في الشكل 6، بينما يقوم رأس ثابت بتسجيل الإشارة السمعية على أحد هامشي الشريط، ويقوم رأس ثابت آخر بتسجيل إشارة تحكم على الهامش الآخر.وتكون سرعة حركة رأسي الفيديو بالنسبة للشريط 4.85 م/ثا. وهي تلبي متطلبات تسجيل الإشارة المرئية بجودة مقبولة.

وتستخدم في نظم التسجيل المرئي المغنطيسي المهنية سرعة أكبر للشريط و سرعة دوران أعلى لرؤوس الفيديو من أجل تحقيق جودة أعلى. وتعتمد النظم الأحدث للتسجيل المرئي المغنطيسي التسجيل الرقمي، أي تسجيل الإشارتين المرئية والسمعية بعد تحويلهما إلى إشارة رقمية. وعند تسجيل الإشارة الرقمية تتمغنط عناصر الشريط باتجاهين متعاكسين يقابلان الوحدان والأصفار في الإشارة الرقمية.

 التسجيل المغنطيسي لمعطيات الحواسيب

تستخدم لتخزين معطيات الحواسيب طرق تسجيل الإشارات الرقمية الممثلة لها على أشرطة أو أقراص أو اسطوانات مغنطيسية. ويبين الشكل 7ـ أ وجهي «القرص المرن» الذي شاع استخدامه لتخزين معطيات «الحواسيب الشخصية». وقرص التسجيل بحد ذاته هو قرص لدن مطلي بمادة قابلة للتمغنط، ويكون قطره في النوع الأكثر استخداماً 3.5 بوصة (8.9سم). ويتم التسجيل على القرص بمسارات دائرية متحدة المركز، كما في الشكل 7ـ ب. ويقسم كل مسار إلى قطاعات يمكن أن تستوعب كل منها 512 بايت. وتخزن المعطيات وفق «تجمعات»، بحيث يضم كل تجمع عدة قطاعات من أحد المسارات.

 المستقبل

A new type of magnetic storage, called MRAM, is being produced that stores data in magnetic bits based on the GMR effect. Its advantage is non-volatility, low power usage, and good shock robustness. However, with storage density and capacity orders of magnitude smaller than e.g. an HDD, MRAM is a niche application for situations where small amounts of storage with a need for very frequent updates are required, which flash memory could not support.^{[بحاجة لمصدر]}

 طالع أيضاً

• تخزين البيانات، a broader perspective
• مغناطيسية، the phenomenon
• مغنطة، the property of an object that is affected by magnetism
• تسجيل الصوت على شريط مغناطيسي
• التخزين على قرص، which can store data magnetically and by other means
• مارڤين كامراس، another innovator in the field

 وصلات خارجية

• Selected History of Magnetic Recording
• Oberlin Smith and the Invention of Magnetic Sound Recording
• History of Magnetic Recording on the UC San Diego web site (CMRR).
• A Chronology of Magnetic Recording.
• MRAM information site