Ostali članci iz serije:
- Istorija štafete
- Istorija elektronskih računara
- Istorija tranzistora
- Internet istorija
В vidjeli smo kako je prva generacija digitalnih kompjutera izgrađena na bazi prve generacije automatskih električnih prekidača - elektromagnetnih releja. Ali u vrijeme kada su ovi kompjuteri stvoreni, iza scene je čekao još jedan digitalni prekidač. Relej je bio elektromagnetni uređaj (koji koristi električnu energiju za upravljanje mehaničkim prekidačem), a nova klasa digitalnih prekidača je bila elektronska - zasnovana na novim saznanjima o elektronu koja su se pojavila početkom XNUMX. veka. Ova nauka je pokazala da nosilac električne sile nije struja, ne talas, ne polje - već čvrsta čestica.
Uređaj koji je rodio eru elektronike zasnovane na ovoj novoj fizici postao je poznat kao vakuumska cijev. Istorija njegovog nastanka uključuje dvoje ljudi: Engleza i američki . U stvari, porijeklo elektronike je složenije, s mnogo niti koje prelaze Evropu i Atlantik, protežući se do ranih eksperimenata s Leyden teglama sredinom XNUMX. stoljeća.
Ali u okviru naše prezentacije bit će zgodno pokriti (namjeru riječi!) ovu povijest, počevši od Tomasa Edisona. 1880-ih, Edison je napravio zanimljivo otkriće radeći na električnom osvjetljenju – otkriće koje postavlja pozornicu za našu priču. Odavde je došao dalji razvoj vakuumskih cijevi, potrebnih za dva tehnološka sistema: novi oblik bežične razmjene poruka i telefonske mreže koje se stalno šire.
Prolog: Edison
Edison se općenito smatra izumiteljem sijalice. Ovo mu daje previše i premalo kredita u isto vrijeme. Previše, jer Edison nije bio jedini koji je izumio svjetleću lampu. Pored mnoštva izumitelja koji su mu prethodili, čije kreacije nisu došle do komercijalne primjene, možemo spomenuti Josepha Swana i Charlesa Sterna iz Britanije i Amerikanca Williama Sawyera, koji je na tržište izbacio sijalice u isto vrijeme kada i Edison. [Čast pronalaska pripada i ruskom pronalazaču . Lodygin je bio prvi koji je pogodio da ispumpa zrak iz staklene žarulje lampe, a zatim je predložio da se nit ne napravi od ugljena ili ugljenisanih vlakana, već od vatrostalnog volframa / cca. prevod]. Sve lampe su se sastojale od zatvorene staklene sijalice, unutar koje se nalazila otporna nit. Kada je lampa bila spojena na strujni krug, toplina koju je stvorila otpornost niti na struju uzrokovala je da svijetli. Vazduh je ispumpan iz tikvice kako bi se spriječilo da se filament zapali. Električno svjetlo je već bilo poznato u velikim gradovima u obliku , koji se koristi za osvjetljavanje velikih javnih mjesta. Svi ovi pronalazači tražili su način da smanje količinu svjetlosti uzimajući sjajnu česticu iz zapaljenog luka, dovoljno malu da se koristi u kućama za zamjenu plinskih lampi, te da izvor svjetlosti učine sigurnijim, čistijim i svjetlijim.
A ono što je Edison zaista uradio - ili bolje rečeno, ono što je stvorila njegova industrijska laboratorija - nije bilo samo stvaranje izvora svjetlosti. Izgradili su čitav elektro sistem za rasvjetu kuća - generatore, žice za prenos struje, transformatore itd. Od svega ovoga, sijalica je bila samo najočitija i najvidljivija komponenta. Prisustvo Edisonovog imena u njegovim elektroenergetskim kompanijama nije bilo jednostavno koleno velikom pronalazaču, kao što je to bio slučaj sa Bell Telephoneom. Edison se pokazao ne samo kao izumitelj, već i kao sistemski arhitekta. Njegova laboratorija je nastavila raditi na poboljšanju različitih komponenti električnog osvjetljenja čak i nakon njihovog ranog uspjeha.
Primjer ranih Edisonovih lampi
Tokom istraživanja oko 1883. godine, Edison (i vjerovatno jedan od njegovih zaposlenika) odlučio je da stavi metalnu ploču unutar svjetleće lampe zajedno sa žarnom niti. Razlozi za ovu akciju su nejasni. Možda je ovo bio pokušaj da se eliminira zamračenje svjetiljke - unutar stakla žarulje se s vremenom nakupila misteriozna tamna tvar. Inženjer se očigledno nadao da će ove crne čestice biti privučene ploči pod naponom. Na svoje iznenađenje, otkrio je da kada je ploča uključena u krug zajedno s pozitivnim krajem niti, količina struje koja teče kroz filament je direktno proporcionalna intenzitetu sjaja niti. Prilikom spajanja ploče na negativni kraj navoja, ništa slično nije primijećeno.
Edison je odlučio da ovaj efekat, kasnije nazvan Edisonov efekat ili , može se koristiti za mjerenje ili čak kontrolu "elektromotorne sile" ili napona u električnom sistemu. Iz navike se prijavio za patent za ovaj „električni indikator“, a zatim se vratio važnijim zadacima.
Bez žica
Pređimo naprijed 20 godina u budućnost, u 1904. U to vrijeme u Engleskoj, John Ambrose Fleming je radio na uputama kompanije Marconi za poboljšanje prijemnika radio valova.
Važno je razumjeti šta je radio bio, a šta nije bio u to vrijeme, i u smislu instrumenta i u praksi. Radio se tada nije ni zvao “radio”, zvao se “bežični”. Termin "radio" postao je rasprostranjen tek 1910-ih. Konkretno, mislio je na bežičnu telegrafiju - sistem za prenos signala u obliku tačaka i crtica od pošiljaoca do primaoca. Njegova glavna primjena bila je komunikacija između brodova i lučkih službi, te je u tom smislu bio od interesa za pomorske vlasti širom svijeta.
Neki izumitelji tog vremena, posebno, , eksperimentirao s idejom radiotelefona - koji prenosi glasovne poruke preko zraka u obliku kontinuiranog vala. Ali emitovanje u modernom smislu pojavilo se tek 15 godina kasnije: prenošenje vesti, priča, muzike i drugih programa za prijem široke publike. Do tada, omnidirekciona priroda radio signala se smatrala problemom koji je trebalo riješiti, a ne osobinom koja bi se mogla iskoristiti.
Radio oprema koja je postojala u to vrijeme bila je vrlo pogodna za rad sa Morzeovom azbukom, a slabo za sve ostalo. Odašiljači su stvarali Hertzian talase slanjem iskre preko praznine u kolu. Stoga je signal bio praćen pucketanjem statike.
Prijemnici su prepoznali ovaj signal kroz koherer: metalne strugotine u staklenoj cijevi, koje se pod utjecajem radio valova zbijaju u neprekidnu masu i tako završavaju kolo. Zatim je staklo trebalo lupkati kako bi se piljevina raspala i prijemnik bio spreman za sljedeći signal - u početku se to radilo ručno, ali ubrzo su se za to pojavili automatski uređaji.
1905. tek su počeli da se pojavljuju , također poznat kao "mačji brk". Pokazalo se da jednostavno dodirivanjem određenog kristala žicom, na primjer, silicija, željeznog pirita ili , bilo je moguće iščupati radio signal iz ničega. Dobijeni prijemnici bili su jeftini, kompaktni i dostupni svima. Podsticali su razvoj radioamatera, posebno među mladima. Iznenadni porast popunjenosti termina koji je nastao kao rezultat toga doveo je do problema zbog činjenice da je radio vrijeme podijeljeno na sve korisnike. Nevini razgovori amatera mogli su se slučajno ukrstiti s pregovorima pomorske flote, a neki huligani su čak uspjeli da daju lažna naređenja i šalju signale za pomoć. Država je neizbežno morala da interveniše. Kao što je sam Ambrose Fleming napisao, pojava kristalnih detektora
odmah je dovelo do porasta neodgovorne radiotelegrafije zbog nestašluka bezbrojnih električara amatera i studenata, što je zahtijevalo snažnu intervenciju nacionalnih i međunarodnih vlasti kako bi stvari bile zdrave i bezbedne.
Iz neobičnih električnih svojstava ovih kristala, s vremenom će nastati treća generacija digitalnih prekidača, nakon releja i lampi - prekidača koji dominiraju našim svijetom. Ali sve ima svoje vrijeme. Opisali smo scenu, a sada vratimo svu pažnju na glumca koji se upravo pojavio u centru pažnje: Ambrose Fleming, Engleska, 1904.
Ventil
Godine 1904. Fleming je bio profesor elektrotehnike na Univerzitetskom koledžu u Londonu i konsultant za kompaniju Marconi. Kompanija ga je u početku angažovala da pruži ekspertizu za izgradnju elektrane, ali se potom uključio u zadatak poboljšanja prijemnika.
Fleming 1890
Svi su znali da je koherer loš prijemnik u smislu osjetljivosti, a magnetni detektor razvijen u Macroniju nije bio posebno bolji. Kako bi pronašao zamjenu, Fleming je prvo odlučio izgraditi osjetljivo kolo za detekciju Hertzovih valova. Takav uređaj, čak i bez da sam po sebi postane detektor, bio bi koristan u budućim istraživanjima.
Da bi to uradio, morao je da smisli način da kontinuirano meri struju koju stvaraju dolazeći talasi, umesto da koristi diskretni koherer (koji se pokazao samo u stanjima - gde se piljevina zalepila - ili u isključenim stanjima). Ali poznati uređaji za mjerenje jačine struje - galvanometri - zahtijevaju konstantnu, odnosno jednosmjernu struju za rad. Naizmjenična struja pobuđena radio-talasima promijenila je smjer tako brzo da mjerenje ne bi bilo moguće.
Fleming se sjetio da je imao nekoliko zanimljivih stvari koje skupljaju prašinu u svom ormaru - Edisonove indikatorske lampe. 1880-ih bio je konsultant za Edison Electric Lighting Company u Londonu i radio je na problemu zacrnjenja lampe. U to vrijeme dobio je nekoliko primjeraka indikatora, vjerovatno od Williama Preecea, glavnog elektroinženjera Britanske poštanske službe, koji se upravo vratio sa izložbe elektrotehnike u Filadelfiji. U to vrijeme, kontrola telegrafa i telefona bila je uobičajena praksa izvan Sjedinjenih Država za poštanske usluge, tako da su oni bili centri za električnu ekspertizu.
Kasnije, 1890-ih, sam Fleming je proučavao Edisonov efekat koristeći lampe dobijene od Preecea. Pokazao je da je učinak bio da struja teče u jednom smjeru: negativni električni potencijal može teći od vruće niti do hladne elektrode, ali ne i obrnuto. Ali tek 1904. godine, kada je bio suočen sa zadatkom detekcije radio talasa, shvatio je da se ta činjenica može iskoristiti u praksi. Edisonov indikator će omogućiti da samo jednosmjerni AC impulsi prođu kroz jaz između filamenta i ploče, što rezultira konstantnim i jednosmjernim protokom.
Fleming je uzeo jednu lampu, spojio je u seriju sa galvanometrom i uključio odašiljač varnica. Voila - ogledalo se okrenulo i snop svjetlosti se pomjerio na vagi. Upalilo je. Mogao bi precizno izmjeriti dolazni radio signal.
Prototipovi Fleming ventila. Anoda je u sredini petlje filamenta (vruća katoda)
Fleming je svoj izum nazvao "ventil" jer je dozvoljavao struji da teče samo u jednom smjeru. Općenito govoreći o elektrotehnici, to je bio ispravljač - metoda pretvaranja naizmjenične struje u jednosmjernu. Tada se zvala dioda jer je imala dvije elektrode - vruću katodu (filament) koja je emitirala električnu energiju i hladnu anodu (ploču) koja ga je primala. Fleming je uveo nekoliko poboljšanja u dizajn, ali se u suštini uređaj nije razlikovao od indikatorske lampe koju je napravio Edison. Njegov prelazak na novi kvalitet dogodio se kao rezultat promjene u načinu razmišljanja – ovaj fenomen smo već vidjeli mnogo puta. Promjena se dogodila u svijetu ideja u Flemingovoj glavi, a ne u svijetu stvari izvan nje.
Sam Fleming ventil je bio koristan. Bio je to najbolji terenski uređaj za mjerenje radio signala i sam po sebi dobar detektor. Ali on nije uzdrmao svijet. Eksplozivni rast elektronike počeo je tek nakon što je Lee de Forest dodao treću elektrodu i pretvorio ventil u relej.
Slušam
Lee de Forest je imao neobično odrastanje za studenta Yalea. Njegov otac, velečasni Henry de Forest, bio je veteran građanskog rata iz New Yorka i pastor. , i čvrsto je vjerovao da kao propovjednik treba širiti božansko svjetlo znanja i pravde. Poslušajući poziv dužnosti, prihvatio je poziv da postane predsjednik Talladega Collegea u Alabami. Koledž je osnovano nakon građanskog rata od strane Američkog misionarskog udruženja sa sjedištem u New Yorku. Bio je namijenjen edukaciji i mentorstvu lokalnih crnih stanovnika. Tamo se Lee osjećao između kamena i nakovnja - lokalni crnci su ga ponižavali zbog njegove naivnosti i kukavičluka, a lokalni bijelci - zbog toga što je .
Pa ipak, kao mladić, de Forest je razvio snažan osjećaj samopouzdanja. Otkrio je sklonost mehanici i pronalasku - njegova maketa lokomotive postala je lokalno čudo. Kao tinejdžer, dok je studirao u Talladegi, odlučio je da svoj život posveti pronalasku. Tada je, kao mladić i živio u gradu New Haven, pastorov sin odbacio svoja posljednja vjerska uvjerenja. Postepeno su otišli zbog poznanstva s darvinizmom, a onda su oduvani kao vjetar nakon prerane smrti njegovog oca. Ali smisao njegove sudbine nije napuštao De Foresta - smatrao je sebe genijem i težio je da postane drugi Nikola Tesla, bogati, slavni i misteriozni čarobnjak ere struje. Njegovi kolege sa Yalea smatrali su ga samozadovoljnim šakom. On je možda najmanje popularan čovek kojeg smo ikada sreli u našoj istoriji.
de Forest, c.1900
Nakon što je 1899. diplomirao na Univerzitetu Yale, de Forest je odlučio da savlada novonastalu umjetnost bežičnog prijenosa signala kao puta do bogatstva i slave. U decenijama koje su usledile, jurio je ovim putem sa velikom odlučnošću i samopouzdanjem, i bez ikakvog oklijevanja. Sve je počelo saradnjom De Foresta i njegovog partnera Eda Smythea u Čikagu. Smythe je održavao svoje preduzeće uz redovna plaćanja, a zajedno su razvili vlastiti detektor radio valova, koji se sastojao od dvije metalne ploče spojene ljepilom koje je de Forest nazvao "paste" [goo]. Ali de Forest nije mogao dugo čekati na nagradu za svoju genijalnost. Riješio se Smythea i udružio se sa sumnjivim njujorškim finansijerom po imenu Abraham White [ironično je promijenio ime iz onog koje mu je dato pri rođenju, Schwartz, kako bi sakrio svoje mračne afere. Bijela/bijela – (engleska) bijela, Schwarz/Schwarz – (njemačka) crna / pribl. prevod], otvarajući kompaniju De Forest Wireless Telegraph.
Same aktivnosti kompanije bile su od sporednog značaja za oba naša heroja. White je iskoristio neznanje ljudi da napuni džepove. Prevario je milione investitora koji se bore da održe korak sa očekivanim procvatom radija. A de Forest se, zahvaljujući obilnom prilivu sredstava ovih „naivčina“, koncentrisao na dokazivanje svoje genijalnosti kroz razvoj novog američkog sistema za bežični prenos informacija (za razliku od evropskog koji su razvili Markoni i drugi).
Nažalost za američki sistem, De Forest detektor nije radio posebno dobro. Ovaj problem je neko vrijeme riješio pozajmivši patentirani dizajn Reginalda Fessendena za detektor nazvan "tečni baretter" - dvije platinaste žice uronjene u kadu sa sumpornom kiselinom. Fessenden je podnio tužbu zbog kršenja patenta - i očito bi dobio ovu parnicu. De Forest nije mogao da se smiri dok nije smislio novi detektor koji je pripadao samo njemu. U jesen 1906. najavio je stvaranje takvog detektora. Na dva odvojena sastanka u Američkom institutu za elektrotehniku, de Forest je opisao svoj novi bežični detektor, koji je nazvao Audion. Ali njegovo pravo porijeklo je upitno.
Neko vrijeme, de Forestovi pokušaji da napravi novi detektor vrtjeli su se oko prolaska struje kroz plamen , koji bi, po njegovom mišljenju, mogao biti asimetričan provodnik. Ideja, očigledno, nije bila krunisana uspehom. U nekom trenutku 1905. godine saznao je za Flemingov ventil. De Forestu je utuvilo u glavu da se ovaj ventil i njegov uređaj baziran na gorioniku suštinski ne razlikuju - ako biste vrući navoj zamijenili plamenom i pokrili ga staklenom sijalicom da ograničite plin, dobili biste isti ventil. Razvio je niz patenata koji su pratili istoriju izuma ventila pre Fleminga koristeći detektore gasnog plamena. Očigledno je želio sebi dati prednost u pronalasku, zaobilazeći Flemingov patent, budući da je rad sa Bunsenovim plamenikom prethodio Flemingovom radu (oni su se odvijali od 1900. godine).
Nemoguće je reći da li je to bila samoobmana ili prevara, ali rezultat je bio de Forestov patent iz avgusta 1906. za "praznu staklenu posudu koja sadrži dvije odvojene elektrode, između kojih postoji plinoviti medij koji, kada se dovoljno zagrije, postaje provodnik i formira senzorni element." Za opremu i rad uređaja zaslužan je Fleming, a za objašnjenje njegovog rada De Forest. De Forest je na kraju izgubio patentni spor, iako je to trajalo deset godina.
Nestrpljivi čitalac se možda već pita zašto toliko vremena trošimo na ovog čoveka čiji je samoproglašeni genije tuđe ideje predstavljao kao svoje? Razlog leži u transformacijama koje je Audion doživio u posljednjih nekoliko mjeseci 1906. godine.
Do tada, de Forest nije imao posao. Vajt i njegovi partneri izbegli su odgovornost u vezi sa Fesendenovom tužbom tako što su osnovali novu kompaniju, United Wireless, i posudili joj imovinu American De Forest za 1 dolar. De Forest je izbačen sa 1000 dolara odštete i nekoliko beskorisnih patenata u rukama, uključujući patent za Audion. Naviknut na raskošan način života, suočio se sa ozbiljnim finansijskim poteškoćama i očajnički je pokušavao da Audion pretvori u veliki uspjeh.
Da bismo razumjeli šta se dalje dogodilo, važno je znati da je de Forest vjerovao da je izmislio relej - za razliku od Flemingovog ispravljača. Napravio je svoj Audion tako što je spojio bateriju na ploču hladnog ventila i vjerovao je da signal u kolu antene (povezan sa vrućom niti) modulira višu struju u krugu baterije. Pogriješio je: to nisu bila dva kruga, baterija je jednostavno prebacila signal sa antene, umjesto da ga pojačava.
Ali ova greška je postala kritična, jer je de Foresta navela na eksperimente s trećom elektrodom u tikvici, koja je trebala dodatno isključiti dva kruga ovog "releja". Isprva je dodao drugu hladnu elektrodu pored prve, ali je onda, možda pod utjecajem kontrolnih mehanizama koje su fizičari koristili za preusmjeravanje snopa u uređajima katodnih zraka, pomaknuo elektrodu u položaj između filamenta i primarne ploče. Odlučio je da ovaj položaj može prekinuti protok električne energije i promijenio je oblik treće elektrode iz ploče u valovitu žicu koja je podsjećala na rašpicu - i nazvao je "mreža".
1908 Audionska trioda. Navoj (prekinut) lijevo je katoda, valovita žica je mreža, zaobljena metalna ploča je anoda. Još uvijek ima navoje kao obična sijalica.
I zaista je bila štafeta. Slaba struja (poput one koju proizvodi radio antena) primijenjena na mrežu mogla bi kontrolirati mnogo jaču struju između filamenta i ploče, odbijajući nabijene čestice koje su pokušavale proći između njih. Ovaj detektor je radio mnogo bolje od ventila jer ne samo da je ispravljao, već je i pojačavao radio signal. I, poput ventila (i za razliku od koherera), mogao je proizvoditi konstantan signal, što je omogućilo stvaranje ne samo radiotelegrafa, već i radiotelefona (a kasnije - prijenosa glasa i muzike).
U praksi to nije funkcionisalo posebno dobro. De Forest audio snimci su bili izbirljivi, brzo su se izgarali, nedostajala im je doslednost u produkciji i bili su neefikasni kao pojačala. Da bi određeni Audion ispravno radio, bilo je potrebno prilagoditi električne parametre kola njemu.
Ipak, de Forest je vjerovao u svoj izum. Osnovao je novu kompaniju za oglašavanje, Radio Telephone Company De Forest, ali prodaja je bila slaba. Najveći uspjeh bila je prodaja opreme floti za unutarflotnu telefoniju tokom oplaska svijeta"". Međutim, komandant flote, nije imao vremena da de Forestove odašiljače i prijemnike pokrene i da obuči posadu za njihovu upotrebu, naredio je da se spakuju i ostave u skladištu. Štaviše, De Forestova nova kompanija, predvođena sljedbenikom Abrahama Whitea, nije bila ništa pristojnija od prethodne. Da bi povećao svoju nesreću, ubrzo se našao optužen za prevaru.
Pet godina Audion nije postigao ništa. Još jednom, telefon će igrati ključnu ulogu u razvoju digitalnog releja, ovog puta spašavajući obećavajuću, ali neprovjerenu tehnologiju koja je bila na rubu zaborava.
I opet telefon
Mreža daljinskih komunikacija bila je AT&T-ov centralni nervni sistem. Povezao je mnoge lokalne kompanije i pružio ključnu konkurentsku prednost pošto su Bellovi patenti istekli. Pridruživanjem AT&T mreži, novi korisnik bi, u teoriji, mogao da dopre do svih drugih pretplatnika hiljadama milja daleko – iako su u stvarnosti međugradski pozivi retko obavljani. Mreža je takođe bila materijalna osnova za sveobuhvatnu ideologiju kompanije „Jedna politika, jedan sistem, usluga na jednom mestu“.
Ali s početkom druge decenije dvadesetog veka ova mreža je dostigla svoj fizički maksimum. Što su se telefonske žice dalje protezale, to je signal koji je prolazio kroz njih postajao slabiji i bučniji, a kao rezultat toga, govor je postao gotovo nečujan. Zbog toga su zapravo postojale dvije AT&T mreže u SAD-u, odvojene kontinentalnim grebenom.
Za istočnu mrežu, New York je bio klin, a mehanički repetitori i – vezica koja je određivala koliko daleko ljudski glas može putovati. Ali ove tehnologije nisu bile svemoćne. Zavojnice su promijenile električna svojstva telefonskog kola, smanjujući slabljenje glasovnih frekvencija - ali su ga mogle samo smanjiti, a ne eliminirati. Mehanički repetitori (samo telefonski zvučnik spojen na mikrofon za pojačanje) dodavali su šum pri svakom ponavljanju. Linija iz 1911. od New Yorka do Denvera dovela je ovaj pojas do svoje maksimalne dužine. Nije bilo govora o širenju mreže na cijeli kontinent. Međutim, 1909. godine, John Carty, glavni inženjer AT&T-a, javno je obećao da će učiniti upravo to. Obećao je da će to uraditi za pet godina - do početka u San Francisku 1915.
Prva osoba koja je uz pomoć novog telefonskog pojačala omogućila ovakav poduhvat nije bio Amerikanac, već nasljednik imućne bečke porodice s interesom za nauku. Biti mlad Uz pomoć roditelja, kupio je kompaniju za proizvodnju telefona i krenuo u proizvodnju telefonskog pojačala. Do 1906. godine napravio je relej baziran na katodnim cijevima, koje su se do tada naširoko koristile u fizičkim eksperimentima (a kasnije su postale osnova za tehnologiju video ekrana koja je dominirala XNUMX. vijekom). Slab dolazni signal kontrolirao je elektromagnet koji je savijao snop, modulirajući jaču struju u glavnom kolu.
Do 1910., von Lieben i njegove kolege, Eugene Reise i Sigmund Strauss, saznali su za de Forestovu Audione i zamijenili magnet u cijevi rešetkom koja je kontrolirala katodne zrake - ovaj dizajn je bio najefikasniji i superiorniji od svega što je napravljeno u Sjedinjenim Državama. države u to vreme. Njemačka telefonska mreža ubrzo je usvojila von Lieben pojačalo. 1914. godine, zahvaljujući njoj, komandant istočnopruske vojske obavio je nervozan telefonski poziv njemačkom štabu, udaljenom 1000 kilometara, u Koblencu. To je prisililo načelnika štaba da pošalje generale Hindenberga i Ludendorffa na istok, na vječnu slavu i sa strašnim posljedicama. Slična pojačala su kasnije povezivala nemački štab sa poljskim vojskama na jugu i istoku sve do Makedonije i Rumunije.
Kopija von Liebenovog poboljšanog releja katodnih zraka. Katoda je na dnu, anoda je zavojnica na vrhu, a mreža je okrugla metalna folija u sredini.
Međutim, jezičke i geografske barijere, kao i rat, značile su da ovaj dizajn nije stigao do Sjedinjenih Država, a drugi događaji su ga ubrzo pretekli.
U međuvremenu, de Forest je 1911. napustio propalu radiotelefonsku kompaniju i pobjegao u Kaliforniju. Tamo je dobio posao u Federal Telegraph Company u Palo Altu, koju je osnovao diplomac Stanforda . Nominalno, de Forest bi radio na pojačalu koje bi povećalo jačinu federalnog radio izlaza. U stvari, on, Herbert van Ettan (iskusni telefonski inženjer) i Charles Logwood (dizajner prijemnika) krenuli su u stvaranje telefonskog pojačala kako bi njih trojica mogli osvojiti nagradu od AT&T-a, za koju se pričalo da iznosi milion dolara.
Da bi to učinio, de Forest je uzeo Audion sa mezanina, a 1912. godine on i njegove kolege su već imali uređaj spreman za demonstraciju u telefonskoj kompaniji. Sastojao se od nekoliko Audiona povezanih u seriju, stvarajući pojačanje u nekoliko faza, i još nekoliko pomoćnih komponenti. Uređaj je zapravo radio – mogao je dovoljno pojačati signal da čujete kako maramica pada ili otkucava džepni sat. Ali samo pri strujama i naponima koji su preniski da bi bili korisni u telefoniji. Kako se struja povećavala, Audioni su počeli da emituju plavi sjaj, a signal se pretvorio u šum. No, telefonska industrija je bila dovoljno zainteresirana da odnese uređaj svojim inženjerima i vide šta mogu učiniti s njim. Desilo se da je jedan od njih, mladi fizičar Harold Arnold, tačno znao kako da popravi pojačalo iz Federalnog telegrafa.
Vrijeme je da razgovaramo o tome kako su ventil i Audion radili. Ključni uvid potreban za objašnjenje njihovog rada došao je iz Cavendish laboratorije u Kembridžu, istraživačkog centra za novu fiziku elektrona. Tamo je 1899. J. J. Thomson u eksperimentima s katodnim cijevima pokazao da čestica mase, koja je kasnije postala poznata kao elektron, prenosi struju od katode do anode. Tokom narednih nekoliko godina, Owen Richardson, Thomsonov kolega, razvio je ovaj prijedlog u matematičku teoriju termoionske emisije.
Ambrose Fleming, inženjer koji je radio na kratkoj vožnji vozom od Kembridža, bio je upoznat sa ovim radovima. Bilo mu je jasno da njegov ventil radi zbog termoionske emisije elektrona iz zagrijanog filamenta, prelazeći vakuumski otvor do hladne anode. Ali vakuum u indikatorskoj lampi nije bio dubok - to nije bilo potrebno za običnu sijalicu. Bilo je dovoljno da se ispumpa dovoljno kiseonika da se konac ne zapali. Fleming je shvatio da se ventil mora isprazniti što je moguće temeljitije da bi ventil radio najbolje kako preostali plin ne bi ometao protok elektrona.
De Forest ovo nije razumio. Budući da je do ventila i Audiona došao kroz eksperimente sa Bunsenovim gorionikom, njegovo uvjerenje je bilo suprotno - da je vrući jonizirani plin radni fluid uređaja, te da bi njegovo potpuno uklanjanje dovelo do prestanka rada. Zbog toga je Audion bio tako nestabilan i nezadovoljavajući kao radio prijemnik, i zašto je emitovao plavo svjetlo.
Arnold iz AT&T-a bio je u idealnoj poziciji da ispravi de Forestovu grešku. Bio je fizičar koji je studirao kod Roberta Milikana na Univerzitetu u Čikagu i bio je angažovan posebno da primeni svoje znanje o novoj elektronskoj fizici na problem izgradnje telefonske mreže od obale do obale. Znao je da će Audionova cijev najbolje funkcionirati u gotovo savršenom vakuumu, znao je da najnovije pumpe mogu postići takav vakuum, znao je da bi novi tip filamenta obloženog oksidom, zajedno s većom pločom i rešetkom, također mogao povećati protok elektrona. Ukratko, pretvorio je Audion u vakuumsku cijev, čudotvorca elektronskog doba.
AT&T je imao moćno pojačalo potrebno za izgradnju transkontinentalne linije - jednostavno nije imao prava da ga koristi. Predstavnici kompanije ponašali su se nevjerovatno tokom pregovora sa de Forestom, ali su započeli odvojeni razgovor preko advokata treće strane, koji je uspio otkupiti prava za korištenje Audiona kao telefonskog pojačala za 50 dolara (oko 000 miliona dolara u 1,25. godini). Linija New York-San Francisco otvorena je na vrijeme, ali više kao trijumf tehničke virtuoznosti i korporativnog oglašavanja nego kao sredstvo komunikacije. Cijena poziva bila je toliko astronomska da je gotovo niko nije mogao iskoristiti.
elektronska era
Prava vakuumska cijev postala je korijen potpuno novog stabla elektronskih komponenti. Poput releja, vakuumska cijev je neprestano širila svoju primjenu dok su inženjeri nalazili nove načine da prilagode njen dizajn za rješavanje specifičnih problema. Rast plemena "-od" nije završio diodama i triodama. Nastavilo se sa , koji je dodao dodatnu mrežu koja je podržavala pojačanje s rastom elemenata u kolu. Sljedeće se pojavilo , , i čak . Pojavili su se tiratroni ispunjeni živinom parom, koji su sijali zlokobnom plavom svjetlošću. Minijaturne lampe su veličine malog prsta ili čak žira. Indirektne katodne lampe u kojima zujanje izvora naizmjenične struje nije ometalo signal. Saga o vakuumskoj cijevi, koja bilježi rast industrije cijevi do 1930. godine, navodi preko 1000 različitih modela po indeksu - iako su mnogi bili ilegalne kopije nepouzdanih marki: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron, itd.
Važnija od raznolikosti oblika bila je raznolikost primjene vakuumske cijevi. Regenerativna kola su triodu pretvorila u odašiljač - stvarajući glatke i konstantne sinusne valove, bez bučnih iskri, sposobne da savršeno prenesu zvuk. Sa kohererom i iskrama 1901. Markoni je jedva mogao prenijeti mali dio Morzeove azbuke preko uskog Atlantika. 1915. godine, koristeći vakuumsku cijev i kao predajnik i kao prijemnik, AT&T je mogao odašiljati ljudski glas od Arlingtona, Virginia do Honolulua – dvostruko veće udaljenosti. Do 1920-ih kombinirali su telefoniju na daljinu s visokokvalitetnim audio emitovanjem kako bi stvorili prve radio mreže. Tako je uskoro čitava nacija mogla slušati isti glas na radiju, bilo da se radi o Ruzveltu ili Hitleru.
Štaviše, sposobnost stvaranja predajnika podešenih na preciznu i stabilnu frekvenciju omogućila je inženjerima telekomunikacija da ostvare dugogodišnji san o multipleksiranju frekvencija koji je privukao Alexandera Bella, Edisona i ostale prije četrdeset godina. Do 1923. AT&T je imao desetokanalnu govornu liniju od New Yorka do Pittsburgha. Mogućnost prenosa više glasova preko jedne bakarne žice radikalno je smanjila troškove međugradskih poziva, koji su, zbog svoje visoke cijene, uvijek bili pristupačni samo najbogatijim ljudima i preduzećima. Vidjevši šta vakuumske cijevi mogu učiniti, AT&T je poslao svoje advokate da otkupe dodatna prava od de Foresta kako bi osigurali prava na korištenje Audiona u svim dostupnim aplikacijama. Ukupno su mu platili 390 dolara, što je u današnjem novcu ekvivalentno oko 000 miliona dolara.
Uz takvu svestranost, zašto vakuumske cijevi nisu dominirale prvom generacijom kompjutera na način na koji su dominirale radijima i drugom telekomunikacijskom opremom? Očigledno, trioda bi mogla biti digitalni prekidač baš kao i relej. Toliko očigledno da je de Forest čak vjerovao da je on stvorio štafetu prije nego što ju je zapravo stvorio. A trioda je bila mnogo osjetljivija od tradicionalnog elektromehaničkog releja jer nije morala fizički pomicati armaturu. Tipičnom releju je bilo potrebno nekoliko milisekundi za prebacivanje, a promjena fluksa od katode do anode zbog promjene električnog potencijala na mreži bila je gotovo trenutna.
Ali lampe su imale jasan nedostatak u odnosu na releje: njihovu tendenciju, kao i njihove prethodnike, sijalice, da pregore. Životni vek originalnog Audion de Forest bio je toliko kratak - oko 100 sati - da je lampa sadržavala rezervnu nit, koju je trebalo spojiti nakon što je prva izgorjela. Ovo je bilo jako loše, ali čak i nakon toga, čak i najkvalitetnije lampe nije se moglo očekivati da traju više od nekoliko hiljada sati. Za računare sa hiljadama lampi i satima proračuna, ovo je bio ozbiljan problem.
Releji su, s druge strane, bili "fantastično pouzdani", prema Georgeu Stibitzu. Toliko da je to tvrdio
Da je set releja u obliku slova U počeo u prvoj godini naše ere i mijenjao kontakt jednom svake sekunde, i danas bi radili. Prvi neuspjeh u kontaktu mogao se očekivati tek hiljadu godina kasnije, negdje 3000. godine.
Štaviše, nije bilo iskustva sa velikim elektronskim kolima uporedivim sa elektromehaničkim kolima telefonskih inženjera. Radio aparati i druga oprema mogu sadržavati 5-10 lampi, ali ne i stotine hiljada. Niko nije znao da li bi bilo moguće učiniti da radi kompjuter sa 5000 lampi. Odabirom releja umjesto cijevi, kompjuterski dizajneri su napravili siguran i konzervativan izbor.
U narednom dijelu ćemo vidjeti kako i zašto su ove sumnje prevaziđene.
izvor: www.habr.com