Altres articles de la sèrie:
- Història del relleu
- Història dels ordinadors electrònics
- Història del transistor
- Història d'Internet
В vam aprendre com un científic i professor nord-americà Vaig viatjar per Europa per primera vegada. Mentre visitava Londres, va fer una visita especial a un home que respectava profundament, un matemàtic . Juntament amb Henry hi havia el seu amic, Alexander Bach, i el seu nou conegut, també experimentador en el camp del telègraf, . Babbage va dir als convidats que aviat aniria a demostrar la seva màquina calculadora al diputat, però amb un plaer encara més gran va compartir amb ells la idea de la seva nova màquina, "que superarà molt les capacitats de la primera". Henry va registrar informació general sobre aquest pla al seu diari:
Aquesta màquina està dividida en dues parts, una de les quals el senyor B. anomena magatzem, i la segona molí. L'emmagatzematge està ple de rodes amb números pintats. Periòdicament, les palanques les treuen i les mouen al molí, on es produeixen les manipulacions necessàries. En acabar, aquesta màquina podrà tabular qualsevol fórmula de naturalesa algebraica.
L'historiador no pot evitar sentir un calfred recorrent la seva columna vertebral des d'aquestes interseccions aleatòries en vides humanes. Aquí es van creuar dos fils de la història de les màquines informàtiques, un dels quals s'acostava al seu final i l'altre tot just començava.
Al cap i a la fi, tot i que la màquina de Babbage sovint es presenta com l'inici de la història dels ordinadors universals moderns, la connexió entre ells és bastant feble. La seva màquina (que mai va construir) va ser la culminació del somni de la informàtica mecànica. Aquest somni, expressat per primera vegada per Leibniz, es va inspirar en els mecanismes de rellotge cada cop més complexos creats pels artesans des de finals de l'Edat Mitjana. Però cap ordinador de propòsit general s'ha construït amb mecànica pura: la tasca és massa difícil.
Però el relé electromagnètic, concebut per Henry i altres, es pot implementar amb força facilitat en circuits informàtics, la complexitat dels quals semblaria inimaginable sense ell. No obstant això, aquest punt encara quedava a dècades, i Henry i els seus contemporanis no podien haver previst tal desenvolupament. Es va convertir en l'avantpassat d'innombrables transistors que van fer possible el món digital actual, tan entrellaçat amb les nostres vides modernes. Els relés van omplir les entranyes dels primers ordinadors programables, governant breument abans de ser substituïts pels seus cosins purament electrònics.
Els relés es van inventar diverses vegades de manera independent a la dècada de 1830. Els seus objectius eren variats (cinc dels seus inventors van proposar almenys tres aplicacions), així com els exemples del seu ús. Però és convenient pensar-ho com un dispositiu de doble ús. Es pot utilitzar com a interruptor que controla un altre dispositiu elèctric (incloent, sobretot, un altre relé) o com a amplificador que converteix un senyal feble en fort.
Interruptor
Joseph Henry va combinar en una sola persona un profund coneixement de la filosofia natural, la mecànica i l'interès pel problema del telègraf mecànic. A la dècada de 1830, potser només Wheatstone tenia aquest conjunt de qualitats. El 1831, havia construït un circuit de 2,5 km de llarg capaç d'accionar una campana utilitzant l'imant més potent mai construït. Potser, si hagués continuat treballant tan activament en el telègraf i hagués mostrat la mateixa perseverança que Morse, llavors el seu nom hauria estat inclòs als llibres de text.
Però Henry, professor de l'Acadèmia d'Albany i més tard del Col·legi de Nova Jersey (ara Universitat de Princeton), va construir i millorar dispositius elèctrics amb finalitats d'investigació, ensenyament i demostració científica. No li interessava convertir una eina pedagògica en un sistema de missatgeria.
Cap al 1835 va fer una demostració especialment enginyosa utilitzant dos circuits. Recordeu que Henry va descobrir dues dimensions de l'electricitat: la intensitat i la quantitat (les anomenem voltatge i corrent). Va crear circuits amb bateries i imants intensius per transmetre electromagnetisme a llargues distàncies, i circuits amb bateries i imants quantitatius per crear forces electromagnètiques d'alta potència.
La seva nova unitat combinava ambdues propietats. Un potent electroimant quantitatiu podria aixecar una càrrega de centenars de quilograms. S'utilitzava un imant intens al final d'un llaç llarg per aixecar un petit cable metàl·lic: un interruptor. El tancament del circuit intensiu va fer que l'imant aixequés el cable, la qual cosa va obrir l'interruptor i el circuit quantitatiu. Aleshores, l'electroimant quantitatiu va deixar caure de sobte la seva càrrega amb un xoc ensordidor.
Aquest relé -i aquest és el paper que juga un imant intens i el seu fil- va ser necessari per demostrar la transformació de l'energia elèctrica en energia mecànica, així com com una força petita pot controlar una de gran. Submergir lleugerament el cable a l'àcid per completar el circuit faria que el petit interruptor es mogués lleugerament, donant lloc al desastre de caure prou metall per aixafar qualsevol persona prou ximple com per quedar-se sota ell. Per a Henry, el relleu era una eina per demostrar principis científics. Era una palanca elèctrica.
Henry va ser probablement el primer a connectar dos circuits d'aquesta manera, de manera que, utilitzant l'electromagnetisme d'un circuit, controlava l'altre. El segon lloc, pel que sabem, pertany a William Cook i Charles Wheatstone, tot i que tenien objectius completament diferents.
El març de 1836, poc després d'assistir a una demostració a Heidelberg d'un telègraf que utilitzava una agulla galvànica per transmetre senyals, Cook es va inspirar en una caixa de música. Cook creia que utilitzar agulles per representar lletres en un telègraf real requeriria diverses agulles, i aquestes requeririen diversos circuits. Cook volia que l'electroimant activés el mecanisme, que ja podia ser tan complex com es volgués per demostrar la lletra desitjada.
Va imaginar una màquina semblant a una caixa de música, amb un barril envoltat de molts agulles. A un costat del canó hi hauria d'haver una escala circular amb lletres. Hi hauria d'haver una caixa així a cada extrem de la línia telegràfica. La molla carregada hauria de fer que el canó giri, però la majoria de les vegades es bloquejarà al seu lloc pel tap. Quan es prem la tecla del telègraf, el circuit es tanca, la qual cosa activa electroimants que obren ambdós panys, i ambdues màquines giren. Quan es mostra la lletra desitjada a l'escala, s'allibera la clau, els panys es col·loquen al seu lloc i aturen el moviment dels barrils. Cook, sense saber-ho, va recrear el model cronomètric del telègraf de Ronald, inventat dues dècades abans, i els primers experiments dels germans Shapp amb el telègraf (només utilitzaven el so, no l'electricitat, per sincronitzar els dials).
Cook es va adonar que el mateix mecanisme podria ajudar a resoldre un problema de llarga data del telègraf: notificar a la part receptora un missatge nou. Per fer-ho, podeu utilitzar un segon circuit amb un altre electroimant, que activaria una campana mecànica. Tancar el circuit retrairia el tap i sonaria el timbre.
El març de 1837, Cook va començar a treballar amb Wheatstone al telègraf, i per aquesta època van començar a pensar en la necessitat d'un segon circuit. En lloc d'instal·lar un circuit independent per al senyal d'alarma (i córrer milles de cables addicionals), no seria més fàcil utilitzar el circuit principal per controlar el senyal?
En aquest moment Cook i Wheatstone havien tornat al disseny de l'agulla, i era bastant obvi que es podia connectar un petit tros de cable a una agulla de manera que, quan el seu extrem fos atret per un electroimant, la seva cua completés un segon circuit. Aquest circuit conduiria el senyal. Després d'un cert interval, durant el qual el destinatari del missatge podria tenir temps per despertar-se, apagar el senyal i preparar un llapis i un paper, ja es podria utilitzar l'agulla per transmetre el missatge com és habitual.
Al llarg de dos anys, en dos continents, dues vegades, amb dos propòsits diferents, la gent es va adonar que un electroimant es podia utilitzar com a interruptor per controlar un altre circuit. Però també era possible imaginar una manera completament diferent d'interacció entre els dos circuits.
Amplificador
A la tardor de 1837, Samuel Morse confiava que la seva idea per al telègraf elèctric podria funcionar. Utilitzant la bateria intensa i l'imant d'Henry, va enviar missatges a una distància de mig quilòmetre. Però per demostrar al Congrés que el seu telègraf podia transmetre missatges a tot el continent, necessitava molt més. Estava clar que per molt potents que fossin les bateries, en algun moment el circuit es faria massa llarg per transmetre un senyal intel·ligible a l'altre extrem. Però Morse es va adonar que, malgrat la forta caiguda de potència amb la distància, l'electroimant podia obrir i tancar un altre circuit, alimentat per la seva pròpia bateria, que al seu torn podria transmetre el senyal encara més. El procés es pot repetir tantes vegades com sigui necessari i cobrir distàncies de qualsevol longitud. És per això que aquests imants intermedis es van anomenar "relés", com les estacions postals per canviar els cavalls. Van rebre el missatge elèctric de la seva parella debilitada i el van portar més enllà amb un vigor renovat.
És impossible determinar si aquesta idea es va inspirar en l'obra d'Henry, però Morse va ser sens dubte el primer a utilitzar relés per a aquest propòsit. Per a ell, un relé no era un interruptor, sinó un amplificador, capaç de convertir un senyal feble en un de fort.
A l'altre costat de l'Atlàntic al mateix temps , un farmacèutic de Londres, va tenir una idea semblant. Probablement es va interessar pel telègraf cap al 1835. A principis de 1837 estava experimentant regularment amb un circuit d'un quilòmetre i mig a Regent's Park al nord-oest de Londres.
Poc després que Cook i Wheatstone es coneguessin el març de 1837, Davy va sentir la competència i va començar a pensar més seriosament en construir un sistema pràctic. Va notar que la força de deflexió de l'agulla galvànica va disminuir notablement a mesura que augmentava la longitud del cable. Com va escriure molts anys després:
Aleshores vaig pensar que fins i tot el més mínim moviment de l'agulla el gruix d'un pèl seria suficient per posar en contacte dues superfícies metàl·liques, completant un nou circuit dependent de la bateria local; i això es pot repetir per sempre.
Davey va anomenar aquesta idea de convertir un senyal elèctric feble en un de fort com a "renovació elèctrica". Però no es va adonar d'aquesta o cap altra idea sobre el telègraf. Va rebre una patent per al telègraf el 1838, independentment de Cook i Wheatstone. Però el 1839 va navegar cap a Austràlia, fugint d'un matrimoni infeliç, i va deixar el camp d'activitat als competidors. La seva companyia de telègrafs va comprar aquesta patent uns anys més tard.
Relleus al món
En la història de la tecnologia, prestem molta atenció als sistemes, però sovint ignorem els seus components. Resseguim la història del telègraf, el telèfon, la llum elèctrica i banyem els seus creadors amb els càlids raigs de la nostra aprovació. Però aquests sistemes només van poder sorgir a través de la combinació, recombinació i modificació d'elements existents que van créixer en silenci a l'ombra.
Un relleu és un d'aquests elements. Va evolucionar i es va diversificar ràpidament quan les xarxes de telègraf van començar a proliferar a les dècades de 1840 i 1850. Durant el segle següent, va aparèixer en sistemes elèctrics de diversos tipus. La modificació més antiga va ser l'ús d'una armadura metàl·lica rígida, com en un senyal de telègraf, per completar el circuit. Després d'apagar l'electroimant, l'induït es va desconnectar del circuit mitjançant una molla. Aquest mecanisme era més fiable i durador que els trossos de filferro o agulles. També es van desenvolupar models tancats per defecte, a més del disseny original obert per defecte.
Un relleu típic de finals del segle XIX. La molla T impedeix que l'induït B en contacte amb el terminal C. Quan s'activa l'electroimant M, supera la molla i completa el circuit entre el cable W i el terminal C.
En els primers anys de la telegrafia, els relés rarament s'utilitzaven com a amplificadors o "renovadors" ja que un únic circuit es podia estendre més de 150 km. Però eren molt útils per combinar línies llargues de baix corrent amb línies locals d'alta tensió que es podien utilitzar per alimentar altres màquines, per exemple, una gravadora Morse.
Desenes de patents als Estats Units durant la segona part del segle XIX descriuen nous tipus de relés i les seves noves aplicacions. Un relé diferencial, que dividia la bobina de manera que l'efecte electromagnètic es cancel·lés en una direcció i s'amplificava en l'altra, permetia l'ús de la telegrafia dúplex: dos senyals que viatjaven en direccions oposades en un cable. Thomas Edison va utilitzar un relé polaritzat (o polaritzat) per crear un quàdruplex capaç d'enviar 4 senyals simultàniament en un sol cable: dos en cada direcció. En un relé polaritzat, l'induït en si era un imant permanent que responia a la direcció del corrent en lloc de la força. Gràcies als imants permanents, es va poder fer relés amb contactes de commutació que romanien oberts o tancats després de la commutació.
Relleu polaritzat
A més del telègraf, es van començar a utilitzar relés en els sistemes de senyalització ferroviària. Amb l'aparició de les xarxes de transmissió d'energia, es van començar a utilitzar relés en aquests sistemes, especialment com a dispositius de protecció.
Però fins i tot aquestes xarxes extenses i complexes no requerien més dels relés del que eren capaços de proporcionar. El telègraf i el ferrocarril arribaven a totes les ciutats, però no a tots els edificis. Tenien desenes de milers de punts finals, però no milions. Els sistemes de transmissió elèctrica no els importava on acabessin: simplement subministraven corrent a un circuit local, i cada llar i negoci podia ocupar-ne la quantitat que necessitava.
La telefonia era una qüestió completament diferent. Els telèfons necessitaven per comunicar-se d'un punt a un altre, des de qualsevol llar o oficina a qualsevol altra, i per tant requerien circuits de control a una escala sense precedents. La veu humana que arribava en forma de vibracions al llarg dels cables era un senyal ric, però feble. Per tant, les comunicacions telefòniques de llarga distància necessitaven amplificadors de millor qualitat. Va resultar que els interruptors també poden funcionar amb aquests amplificadors. Ara les xarxes telefòniques, més que qualsevol altre sistema, controlaven l'evolució dels commutadors.
Què llegir
• James B. Calvert, "The Electromagnetic Telegraph"
• Franklin Leonard Pope, “Pràctica moderna del telègraf elèctric” (1891)
Font: www.habr.com
