Altres articles de la sèrie:
- Història del relleu
- Història dels ordinadors electrònics
- Història del transistor
- Història d'Internet
В vam veure com es va construir la primera generació d'ordinadors digitals a partir de la primera generació d'interruptors elèctrics automàtics: relés electromagnètics. Però quan es van crear aquests ordinadors, hi havia un altre interruptor digital esperant darrere de les escenes. El relé era un dispositiu electromagnètic (utilitzava electricitat per accionar un interruptor mecànic) i la nova classe d'interruptors digitals era electrònica, basada en els nous coneixements sobre l'electró que van sorgir a principis del segle XX. Aquesta ciència va indicar que el portador de la força elèctrica no era un corrent, ni una ona, ni un camp, sinó una partícula sòlida.
El dispositiu que va donar origen a l'era de l'electrònica basada en aquesta nova física va passar a ser conegut com el tub de buit. La història de la seva creació implica dues persones: un anglès i americà . En realitat, els orígens de l'electrònica són més complexos, amb molts fils que travessen Europa i l'Atlàntic, que es remunten als primers experiments amb pots de Leyden a mitjans del segle XVIII.
Però en el marc de la nostra presentació serà convenient cobrir (jeu de paraules!) aquesta història, començant per Thomas Edison. A la dècada de 1880, Edison va fer un descobriment interessant mentre treballava en il·luminació elèctrica, un descobriment que estableix l'escenari per a la nostra història. D'aquí va sorgir el desenvolupament dels tubs de buit, necessaris per a dos sistemes tecnològics: una nova forma de missatgeria sense fil i les xarxes telefòniques en constant expansió.
Pròleg: Edison
Edison es considera generalment l'inventor de la bombeta. Això li fa massa i massa poc crèdit alhora. Massa, perquè Edison no va ser l'únic que va inventar el llum lluminós. A més de la multitud d'inventors que el van precedir, les creacions dels quals no van arribar a l'aplicació comercial, podem esmentar els britànics Joseph Swan i Charles Stern i el nord-americà William Sawyer, que va portar bombetes al mercat al mateix temps que Edison. [L'honor de la invenció també pertany a l'inventor rus . Lodygin va ser el primer que va endevinar bombar aire d'una bombeta de vidre i després va suggerir fer el filament no amb carbó o fibres carbonitzades, sinó amb tungstè refractari / aprox. traducció]. Totes les làmpades consistien en una bombeta de vidre segellada, dins de la qual hi havia un filament resistent. Quan la làmpada estava connectada al circuit, la calor generada per la resistència del filament al corrent va fer que brillés. L'aire es va bombejar fora del matràs per evitar que el filament s'encén. La llum elèctrica ja era coneguda a les grans ciutats en forma , utilitzat per il·luminar grans espais públics. Tots aquests inventors buscaven una manera de reduir la quantitat de llum agafant una partícula brillant d'un arc en flames, prou petita per ser utilitzada a les llars per substituir les làmpades de gas i fer que la font de llum sigui més segura, més neta i més brillant.
I el que realment va fer Edison, o millor dit, el que va crear el seu laboratori industrial, no va ser només crear una font de llum. Van construir tot un sistema elèctric per il·luminar les cases: generadors, cables per transmetre corrent, transformadors, etc. De tot això, la bombeta només era el component més evident i visible. La presència del nom d'Edison a les seves companyies d'energia elèctrica no va ser una simple genuflexió per al gran inventor, com va ser el cas de Bell Telephone. Edison es va mostrar no només un inventor, sinó també un arquitecte de sistemes. El seu laboratori va continuar treballant per millorar diversos components d'il·luminació elèctrica fins i tot després del seu primer èxit.
Un exemple de les primeres llums d'Edison
Durant la investigació cap al 1883, Edison (i possiblement un dels seus empleats) va decidir tancar una placa metàl·lica dins d'una làmpada lluminosa juntament amb un filament. Els motius d'aquesta acció no estan clars. Potser va ser un intent d'eliminar l'enfosquiment de la làmpada: l'interior del vidre de la bombeta va acumular una misteriosa substància fosca al llarg del temps. Aparentment, l'enginyer esperava que aquestes partícules negres fossin atretes per la placa energitzada. Per a la seva sorpresa, va descobrir que quan la placa s'incloïa al circuit juntament amb l'extrem positiu del filament, la quantitat de corrent que fluïa pel filament era directament proporcional a la intensitat de la resplendor del filament. En connectar la placa a l'extrem negatiu del fil, no es va observar res semblant.
Edison va decidir que aquest efecte, més tard anomenat efecte Edison o , es pot utilitzar per mesurar o fins i tot controlar la "força electromotriu" o tensió en un sistema elèctric. Per costum, va sol·licitar una patent per a aquest "indicador elèctric", i després va tornar a tasques més importants.
Sense cables
Avancem ràpidament 20 anys cap al futur, fins al 1904. En aquest moment a Anglaterra, John Ambrose Fleming estava treballant en instruccions de la Marconi Company per millorar un receptor d'ones de ràdio.
És important entendre què era i què no era la ràdio en aquest moment, tant a nivell d'instrument com de pràctica. Aleshores, la ràdio ni tan sols es deia "ràdio", sinó que es deia "sense fil". El terme "ràdio" només es va imposar als anys 1910. Concretament, es referia a la telegrafia sense fil, un sistema per transmetre senyals en forma de punts i guions des de l'emissor al destinatari. La seva aplicació principal era la comunicació entre vaixells i serveis portuaris, i en aquest sentit era d'interès per a les autoritats marítimes d'arreu del món.
Alguns inventors d'aquella època, en particular, , va experimentar amb la idea d'un radiotelèfon, que transmetia missatges de veu per l'aire en forma d'ona contínua. Però l'emissió en el sentit modern no va sorgir fins 15 anys més tard: la transmissió de notícies, contes, música i altres programes per a la recepció d'un públic ampli. Fins aleshores, la naturalesa omnidireccional dels senyals de ràdio era vista com un problema a resoldre més que com una característica que es podia explotar.
L'equip de ràdio que existia en aquell moment era molt adequat per treballar amb codi Morse i poc adequat per a tota la resta. Els transmissors van crear ones hertzianes enviant una espurna a través d'un buit del circuit. Per tant, el senyal va anar acompanyat d'un crepitjo d'estàtica.
Els receptors van reconèixer aquest senyal a través d'un coherer: llimadures metàl·liques en un tub de vidre, xocades sota la influència de les ones de ràdio en una massa contínua, i així completant el circuit. Aleshores s'havia de tocar el vidre perquè la serradures es desintegris i el receptor estigués preparat per al següent senyal; al principi es feia manualment, però aviat van aparèixer dispositius automàtics per a això.
L'any 1905 tot just van començar a aparèixer , també conegut com "bigotis de gat". Va resultar que simplement tocant un cert cristall amb un cable, per exemple, silici, pirita de ferro o , era possible arrabassar un senyal de ràdio de l'aire. Els receptors resultants eren barats, compactes i accessibles per a tothom. Van estimular el desenvolupament de la ràdio amateur, especialment entre els joves. L'augment sobtat de l'ocupació del temps d'aire que va sorgir com a conseqüència d'això va provocar problemes a causa del fet que el temps d'aire de la ràdio estava dividit entre tots els usuaris. Les converses innocents entre aficionats podien creuar-se accidentalment amb les negociacions de la flota marina, i alguns hooligans fins i tot van aconseguir donar ordres falses i enviar senyals d'ajuda. L'estat va haver d'intervenir inevitablement. Com va escriure el mateix Ambrose Fleming, l'arribada dels detectors de cristalls
immediatament va provocar un augment de la radiotelegrafia irresponsable a causa de les travessias d'innombrables electricistes i estudiants aficionats, la qual cosa va requerir una forta intervenció de les autoritats nacionals i internacionals per mantenir les coses sanes i segures.
A partir de les inusuals propietats elèctriques d'aquests cristalls, en sortirà la tercera generació d'interruptors digitals, després de relés i llums, els interruptors que dominen el nostre món. Però tot té el seu temps. Hem descrit l'escena, ara tornem tota l'atenció a l'actor que acaba d'aparèixer en el punt de mira: Ambrose Fleming, Anglaterra, 1904.
Vàlvula
El 1904, Fleming va ser professor d'enginyeria elèctrica a la University College de Londres i consultor de la Marconi Company. L'empresa el va contractar inicialment per aportar experiència en la construcció de la central elèctrica, però després es va implicar en la tasca de millora del receptor.
Fleming el 1890
Tothom sabia que el coherer era un receptor pobre en termes de sensibilitat, i el detector magnètic desenvolupat a Macroni no era especialment millor. Per trobar un reemplaçament, Fleming primer va decidir construir un circuit sensible per detectar ones hertzianes. Aquest dispositiu, fins i tot sense convertir-se en un detector en si mateix, seria útil en futures investigacions.
Per fer-ho, necessitava trobar una manera de mesurar contínuament el corrent creat per les ones entrants, en lloc d'utilitzar un coherer discret (que només es mostrava en estats -on la serradures s'enganxaven- o estats fora). Però els dispositius coneguts per mesurar la intensitat del corrent - els galvanòmetres - requerien un corrent constant, és a dir, unidireccional per al funcionament. El corrent altern excitat per les ones de ràdio va canviar de direcció tan ràpidament que no hauria estat possible cap mesura.
Fleming va recordar que tenia diverses coses interessants recollint pols al seu armari: llums indicadores d'Edison. A la dècada de 1880 va ser consultor de l'Edison Electric Lighting Company a Londres i va treballar en el problema de l'ennegriment dels llums. En aquell moment va rebre diverses còpies de l'indicador, possiblement de William Preece, l'enginyer elèctric en cap del servei postal britànic, que acabava de tornar d'una exposició elèctrica a Filadèlfia. En aquella època, el control del telègraf i el telèfon era una pràctica habitual fora dels Estats Units per als serveis postals, per la qual cosa eren centres d'expertesa elèctrica.
Més tard, a la dècada de 1890, el mateix Fleming va estudiar l'efecte Edison utilitzant làmpades obtingudes de Preece. Va demostrar que l'efecte era que el corrent fluïa en una direcció: un potencial elèctric negatiu podria fluir del filament calent a l'elèctrode fred, però no a l'inrevés. Però només l'any 1904, quan es va enfrontar a la tasca de detectar ones de ràdio, es va adonar que aquest fet es podia utilitzar a la pràctica. L'indicador Edison permetrà que només els polsos de CA unidireccionals travessin el buit entre el filament i la placa, donant lloc a un flux constant i unidireccional.
Fleming va agafar un llum, el va connectar en sèrie amb un galvanòmetre i va encendre el transmissor d'espurnes. Voila: el mirall es va girar i el feix de llum es va moure a l'escala. Ha funcionat. Podria mesurar amb precisió el senyal de ràdio entrant.
Prototips de vàlvules Fleming. L'ànode es troba al mig del bucle de filament (càtode calent)
Fleming va anomenar el seu invent una "vàlvula" perquè només permetia que l'electricitat fluís en una direcció. En termes més generals d'enginyeria elèctrica, era un rectificador, un mètode per convertir el corrent altern en corrent continu. Aleshores es deia díode perquè tenia dos elèctrodes: un càtode calent (filament) que emetia electricitat i un ànode (placa) fred que el rebia. Fleming va introduir diverses millores al disseny, però en essència el dispositiu no era diferent del llum indicador fabricat per Edison. La seva transició a una nova qualitat es va produir com a conseqüència d'un canvi en la manera de pensar -ja hem vist aquest fenomen moltes vegades-. El canvi es va produir en el món de les idees al cap de Fleming, no en el món de les coses fora d'ell.
La pròpia vàlvula Fleming va ser útil. Era el millor dispositiu de camp per mesurar senyals de ràdio i un bon detector per dret propi. Però no va sacsejar el món. El creixement explosiu de l'electrònica va començar només després que Lee de Forest va afegir un tercer elèctrode i va convertir la vàlvula en un relé.
Escoltant
Lee de Forest va tenir una educació inusual per a un estudiant de Yale. El seu pare, el reverend Henry de Forest, era un veterà de la Guerra Civil de Nova York i pastor. , i creia fermament que com a predicador havia de difondre la llum divina del coneixement i la justícia. Obeint la crida del deure, va acceptar una invitació per convertir-se en president del Talladega College d'Alabama. La universitat va ser fundada després de la Guerra Civil per l'American Missionary Association, amb seu a Nova York. Tenia la intenció d'educar i orientar els residents negres locals. Allà Lee es va sentir entre una roca i un lloc dur -els negres locals el van humiliar per la seva ingenuïtat i covardia, i els blancs locals- per ser .
No obstant això, de jove, de Forest va desenvolupar un fort sentiment d'autoconfiança. Va descobrir una inclinació per la mecànica i la invenció: la seva maqueta d'una locomotora es va convertir en un miracle local. Quan era adolescent, mentre estudiava a Talladega, va decidir dedicar la seva vida a la invenció. Aleshores, de jove i vivint a la ciutat de New Haven, el fill del pastor va abandonar les seves últimes creences religioses. A poc a poc van marxar a causa del seu coneixement del darwinisme, i després es van emportar com el vent després de la prematura mort del seu pare. Però el sentit del seu destí no va deixar de Forest: es considerava un geni i es va esforçar per convertir-se en el segon Nikola Tesla, un mag ric, famós i misteriós de l'era de l'electricitat. Els seus companys de classe de Yale el consideraven una bossa de vent satisfet. Potser és l'home menys popular que hem conegut a la nostra història.
de Forest, c.1900
Després de graduar-se a la Universitat de Yale el 1899, de Forest va optar per dominar l'art emergent de la transmissió de senyals sense fil com un camí cap a la riquesa i la fama. En les dècades següents, va assaltar aquest camí amb molta determinació i confiança, i sense cap mena de dubte. Tot va començar amb la col·laboració de de Forest i el seu company Ed Smythe a Chicago. Smythe va mantenir la seva empresa a flote amb pagaments regulars, i junts van desenvolupar el seu propi detector d'ones de ràdio, que constava de dues plaques metàl·liques unides per cola que de Forest va anomenar "pasta" [goo]. Però de Forest no va poder esperar gaire per rebre recompenses pel seu geni. Es va desfer de Smythe i es va unir amb un financer de Nova York que es deia Abraham White.irònicament va canviar el seu nom del que li van donar al néixer, Schwartz, per amagar els seus assumptes foscos. Blanc/Blanc – (anglès) blanc, Schwarz/Schwarz – (alemany) negre / aprox. traducció], obrint la De Forest Wireless Telegraph Company.
Les activitats de la companyia en si eren d'importància secundària per als dos nostres herois. Les blanques van aprofitar la ignorància de la gent per folrar-se les butxaques. Va estafar milions d'inversors que lluiten per mantenir-se al dia amb l'esperat boom de la ràdio. I de Forest, gràcies a l'abundant flux de fons d'aquests "xocs", es va concentrar a demostrar el seu geni mitjançant el desenvolupament d'un nou sistema americà per a la transmissió d'informació sense fil (en contrast amb l'europeu desenvolupat per Marconi i altres).
Malauradament per al sistema americà, el detector de Forest no va funcionar especialment bé. Va resoldre aquest problema durant un temps agafant en préstec el disseny patentat de Reginald Fessenden per a un detector anomenat "baretter líquid": dos cables de platí immersos en un bany d'àcid sulfúric. Fessenden va presentar una demanda per infracció de patents, i òbviament hauria guanyat aquesta demanda. De Forest no va poder descansar fins que va inventar un nou detector que només li pertanyia. A la tardor de 1906, va anunciar la creació d'aquest detector. En dues reunions separades a l'Institut Americà d'Enginyeria Elèctrica, de Forest va descriure el seu nou detector sense fil, que va anomenar Audion. Però el seu origen real està en dubte.
Durant un temps, els intents de de Forest de construir un nou detector van girar al voltant del pas de corrent a través d'una flama. , que, al seu parer, podria ser un conductor asimètric. La idea, pel que sembla, no va ser coronada amb èxit. En algun moment del 1905, va conèixer la vàlvula de Fleming. De Forest es va posar al cap que aquesta vàlvula i el seu dispositiu basat en cremador no eren fonamentalment diferents: si substituïs el fil calent per una flama i el cobrissis amb una bombeta de vidre per limitar el gas, obtindries la mateixa vàlvula. Va desenvolupar una sèrie de patents que van seguir la història de les invencions de vàlvules anteriors a Fleming utilitzant detectors de flama de gas. Pel que sembla, va voler donar-se prioritat en la invenció, obviant la patent de Fleming, ja que el treball amb el cremador Bunsen va precedir el treball de Fleming (des de 1900).
És impossible dir si es tractava d'un autoengany o d'un frau, però el resultat va ser la patent de de Forest l'agost de 1906 per a "un recipient de vidre buit que conté dos elèctrodes separats, entre els quals hi ha un medi gasós que, quan s'escalfa prou, es converteix en conductor i forma un element sensorial". L'equipament i el funcionament del dispositiu es deuen a Fleming, i l'explicació del seu funcionament es deu a De Forest. De Forest finalment va perdre la disputa de patents, tot i que va trigar deu anys.
Potser el lector impacient ja es preguntarà per què dediquem tant de temps a aquest home, el geni autoproclamat del qual passava per pròpies les idees dels altres? El motiu rau en les transformacions que va patir Audion els darrers mesos de 1906.
Aleshores, de Forest no tenia feina. White i els seus socis van evitar la responsabilitat en relació amb la demanda de Fessenden creant una nova empresa, United Wireless, i cedint-li els actius d'American De Forest per 1 $. De Forest va ser expulsat amb 1000 dòlars en compensació i diverses patents inútils a les seves mans, inclosa la patent d'Audion. Acostumat a un estil de vida fastuós, es va enfrontar a greus dificultats financeres i va intentar desesperadament convertir Audion en un gran èxit.
Per entendre què va passar després, és important saber que de Forest creia que havia inventat el relé, en contrast amb el rectificador Fleming. Va fer el seu Audion connectant una bateria a una placa de vàlvula freda i va creure que el senyal del circuit de l'antena (connectat al filament calent) modulava un corrent més alt al circuit de la bateria. S'equivocava: no eren dos circuits, la bateria simplement desplaçava el senyal de l'antena, en lloc d'amplificar-lo.
Però aquest error es va convertir en crític, ja que va portar a de Forest a experimentar amb un tercer elèctrode al matràs, que se suposava que desconnectaria encara més els dos circuits d'aquest "relé". Al principi va afegir un segon elèctrode fred al costat del primer, però després, potser influenciat pels mecanismes de control utilitzats pels físics per redirigir els feixos en dispositius de raigs catòdics, va moure l'elèctrode en posició entre el filament i la placa primària. Va decidir que aquesta posició podria interrompre el flux d'electricitat i va canviar la forma del tercer elèctrode d'una placa a un filferro ondulat que s'assemblava a una raspa, i ho va anomenar "quadrícula".
1908 Triode d'Audion. El fil (trencat) de l'esquerra és el càtode, el cable ondulat és la malla, la placa metàl·lica arrodonida és l'ànode. Encara té fils com una bombeta normal.
I realment va ser un relleu. Un corrent feble (com el produït per una antena de ràdio) aplicat a la xarxa podria controlar un corrent molt més fort entre el filament i la placa, repel·lent les partícules carregades que intentaven passar entre elles. Aquest detector va funcionar molt millor que la vàlvula perquè no només rectificava, sinó que també amplificava el senyal de ràdio. I, com la vàlvula (i a diferència del coherer), podia produir un senyal constant, que va permetre crear no només un radiotelègraf, sinó també un radiotelèfon (i més tard - la transmissió de veu i música).
A la pràctica no va funcionar especialment bé. Els àudios de De Forest eren delicats, es van cremar ràpidament, no tenien consistència en la producció i eren ineficaços com a amplificadors. Perquè un Audion en particular funcionés correctament, calia ajustar-hi els paràmetres elèctrics del circuit.
No obstant això, de Forest creia en el seu invent. Va formar una nova empresa per anunciar-lo, la De Forest Radio Telephone Company, però les vendes eren escasses. El major èxit va ser la venda d'equips a la flota per a la telefonia intraflota durant la circumnavegació del món ".". No obstant això, el comandant de la flota, no tenint temps per fer funcionar els transmissors i receptors de De Forest i entrenar a la tripulació en el seu ús, va ordenar que s'empaqueguessin i es deixés en magatzem. A més, la nova empresa de De Forest, dirigida per un seguidor d'Abraham White, no era més decent que l'anterior. Per afegir a les seves desgràcies, aviat es va trobar acusat de frau.
Durant cinc anys, Audion no va aconseguir res. Un cop més, el telèfon tindria un paper clau en el desenvolupament del relé digital, rescatant aquesta vegada una tecnologia prometedora però no provada que estava a punt de l'oblit.
I de nou el telèfon
La xarxa de comunicacions de llarga distància era el sistema nerviós central d'AT&T. Va unir moltes empreses locals i va proporcionar un avantatge competitiu clau a mesura que les patents de Bell van caducar. En unir-se a la xarxa AT&T, un nou client podria, en teoria, arribar a tots els altres subscriptors a milers de quilòmetres de distància, tot i que, en realitat, poques vegades es feien trucades de llarga distància. La xarxa també va ser la base material de la ideologia general de l'empresa de "Una política, un sistema, un servei únic".
Però amb l'inici de la segona dècada del segle XX, aquesta xarxa va assolir el seu màxim físic. Com més s'estiraven els cables telefònics, més feble i sorollós es feia el senyal que els passava, i com a resultat, la parla es feia gairebé inaudible. Per això, en realitat hi havia dues xarxes AT&T als EUA, separades per una dorsal continental.
Per a la xarxa de l'est, Nova York va ser la clavilla, i els repetidors i mecànics - una lliga que determinava fins a on podia viatjar una veu humana. Però aquestes tecnologies no eren omnipotents. Les bobines van canviar les propietats elèctriques del circuit telefònic, reduint l'atenuació de les freqüències de la veu, però només podien reduir-la, no eliminar-la. Els repetidors mecànics (només un altaveu del telèfon connectat a un micròfon amplificador) van afegir soroll amb cada repetició. La línia de 1911 de Nova York a Denver va portar aquest arnès a la seva longitud màxima. No es va parlar d'estendre la xarxa per tot el continent. No obstant això, el 1909, John Carty, l'enginyer en cap d'AT&T, va prometre públicament fer-ho. Va prometre fer-ho en cinc anys, quan va començar a San Francisco el 1915.
La primera persona que va fer possible aquesta empresa amb l'ajuda d'un nou amplificador de telèfon no va ser un nord-americà, sinó l'hereu d'una família benestant vienesa amb interès per la ciència. Ser jove Amb l'ajuda dels seus pares, va comprar una empresa de fabricació de telèfons i es va proposar fer un amplificador de telèfon. El 1906, havia fabricat un relé basat en tubs de raigs catòdics, que en aquell moment s'utilitzaven àmpliament en experiments de física (i més tard es van convertir en la base de la tecnologia de la pantalla de vídeo que va dominar el segle XX). El feble senyal d'entrada controlava un electroimant que doblegava el feix, modulant un corrent més fort al circuit principal.
El 1910, von Lieben i els seus col·legues, Eugene Reise i Sigmund Strauss, van conèixer l'Audione de De Forest i van substituir l'imant del tub per una reixeta que controlava els raigs catòdics; aquest disseny era el més eficient i superior a qualsevol cosa feta als Estats Units. Estats en aquell moment. La xarxa telefònica alemanya va adoptar aviat l'amplificador von Lieben. L'any 1914, gràcies a ella, el comandant de l'exèrcit de Prússia Oriental va fer una trucada telefònica nerviosa al quarter general alemany, situat a 1000 quilòmetres de distància, a Coblenz. Això va obligar el cap d'estat major a enviar els generals Hindenberg i Ludendorff a l'est, a la glòria eterna i amb nefastes conseqüències. Amplificadors similars van connectar més tard el quarter general alemany amb exèrcits de camp al sud ia l'est fins a Macedònia i Romania.
Una còpia del relé de raigs catòdics millorat de von Lieben. El càtode es troba a la part inferior, l'ànode és la bobina a la part superior i la graella és la làmina metàl·lica rodona al mig.
Tanmateix, les barreres lingüístiques i geogràfiques, així com la guerra, van fer que aquest disseny no arribés als Estats Units, i altres esdeveniments aviat el van superar.
Mentrestant, de Forest va abandonar la fallida Radio Telephone Company el 1911 i va fugir a Califòrnia. Allà va aconseguir una feina a la Federal Telegraph Company de Palo Alto, fundada per un graduat de Stanford . Nominalment, de Forest treballaria en un amplificador que augmentaria el volum de la sortida de ràdio federal. De fet, ell, Herbert van Ettan (un experimentat enginyer de telefonia) i Charles Logwood (un dissenyador de receptors) es van proposar crear un amplificador de telèfon perquè tots tres poguessin guanyar un premi d'AT&T, que es rumorejava que era d'un milió de dòlars.
Per fer-ho, de Forest va agafar l'Audion de l'entresòl, i el 1912 ell i els seus companys ja tenien un aparell preparat per a la demostració a la companyia telefònica. Constava de diversos audions connectats en sèrie, creant amplificació en diverses etapes, i diversos components auxiliars més. El dispositiu va funcionar realment: podria augmentar el senyal prou perquè sentiu caure un mocador o un rellotge de butxaca. Però només a corrents i tensions massa baixes per ser útils en telefonia. A mesura que augmentava el corrent, els Audions van començar a emetre un resplendor blau i el senyal es va convertir en soroll. Però la indústria telefònica estava prou interessada per portar el dispositiu als seus enginyers i veure què hi podien fer. Va passar que un d'ells, el jove físic Harold Arnold, va saber exactament com arreglar l'amplificador del Federal Telegraph.
És hora de parlar de com funcionaven la vàlvula i l'Audion. La informació clau necessària per explicar el seu treball va sorgir del Laboratori Cavendish de Cambridge, un grup de reflexió per a la nova física electrònica. El 1899 allà, J. J. Thomson va demostrar en experiments amb tubs de raigs catòdics que una partícula amb massa, que més tard es coneixia com a electró, transporta corrent des del càtode fins a l'ànode. Durant els anys següents, Owen Richardson, un col·lega de Thomson, va desenvolupar aquesta proposta en una teoria matemàtica de l'emissió termoiònica.
Ambrose Fleming, un enginyer que treballava a un curt viatge en tren des de Cambridge, estava familiaritzat amb aquestes obres. Tenia clar que la seva vàlvula funcionava a causa de l'emissió termoiònica d'electrons del filament escalfat, travessant l'espai de buit fins a l'ànode fred. Però el buit del llum indicador no era profund; això no era necessari per a una bombeta normal. N'hi havia prou amb bombejar prou oxigen per evitar que el fil s'encén. Fleming es va adonar que perquè la vàlvula funcionés millor, s'havia de buidar el més a fons possible perquè el gas restant no interferís amb el flux d'electrons.
De Forest no ho va entendre. Des que va arribar a la vàlvula i a l'Audion mitjançant experiments amb el cremador Bunsen, la seva creença era el contrari: que el gas ionitzat calent era el fluid de treball del dispositiu i que la seva eliminació completa portaria a un cessament de funcionament. Per això Audion era tan inestable i insatisfactori com a receptor de ràdio, i per això emetia llum blava.
Arnold a AT&T estava en una posició ideal per corregir l'error de De Forest. Era un físic que havia estudiat amb Robert Millikan a la Universitat de Chicago i va ser contractat específicament per aplicar els seus coneixements de la nova física electrònica al problema de la construcció d'una xarxa telefònica de costa a costa. Sabia que el tub Audion funcionaria millor en un buit gairebé perfecte, sabia que les últimes bombes podien aconseguir aquest buit, sabia que un nou tipus de filament recobert d'òxid, juntament amb una placa i una reixeta més grans, també podria augmentar el flux d'electrons. En resum, va convertir l'Audion en un tub de buit, el miracle de l'era electrònica.
AT&T tenia un potent amplificador necessari per construir una línia transcontinental; simplement no tenia els drets per utilitzar-lo. Els representants de l'empresa es van comportar incrèduls durant les negociacions amb de Forest, però van iniciar una conversa separada a través d'un advocat de tercers, que va aconseguir adquirir els drets per utilitzar Audion com a amplificador de telèfon per 50 dòlars (uns 000 milions de dòlars el 1,25). La línia Nova York-San Francisco es va obrir just a temps, però més com un triomf del virtuosisme tècnic i la publicitat corporativa que com a mitjà de comunicació. El cost de les trucades era tan astronòmic que gairebé ningú podia utilitzar-lo.
era electrònica
El tub de buit real s'ha convertit en l'arrel d'un arbre completament nou de components electrònics. Igual que el relé, el tub de buit va ampliar contínuament les seves aplicacions a mesura que els enginyers van trobar noves maneres d'adaptar el seu disseny per resoldre problemes específics. El creixement de la tribu "-od" no va acabar amb díodes i triodes. Va continuar amb , que va afegir una graella addicional que va donar suport a l'amplificació amb el creixement d'elements al circuit. A continuació va aparèixer , , i fins i tot . Van aparèixer tiratrons plens de vapor de mercuri, brillants amb una llum blava nefasta. Les làmpades en miniatura tenen la mida d'un dit petit o fins i tot d'una gla. Làmpades de càtode indirectes en què el brunzit de la font de CA no pertorbava el senyal. The Saga of the Vacuum Tube, que narra el creixement de la indústria del tub fins al 1930, enumera més de 1000 models diferents per índex, encara que molts eren còpies il·legals de marques poc fiables: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron, etc.
Més important que la varietat de formes va ser la varietat d'aplicacions del tub de buit. Els circuits regeneratius van convertir el triode en un transmissor, creant ones sinusoïdals suaus i constants, sense espurnes sorolloses, capaços de transmetre el so perfectament. Amb un coherer i espurnes el 1901, Marconi amb prou feines podia transmetre un petit tros de codi Morse a través de l'estret Atlàntic. El 1915, utilitzant un tub de buit com a transmissor i receptor, AT&T va poder transmetre la veu humana des d'Arlington, Virgínia fins a Honolulu, el doble de distància. A la dècada de 1920, van combinar la telefonia de llarga distància amb la difusió d'àudio d'alta qualitat per crear les primeres xarxes de ràdio. Així, aviat tota la nació podria escoltar la mateixa veu a la ràdio, ja fos Roosevelt o Hitler.
A més, la capacitat de crear transmissors sintonitzats a una freqüència precisa i estable va permetre als enginyers de telecomunicacions fer realitat el somni de la multiplexació de freqüència que va atreure Alexander Bell, Edison i la resta fa quaranta anys. El 1923, AT&T tenia una línia de veu de deu canals des de Nova York fins a Pittsburgh. La capacitat de transmetre diverses veus a través d'un sol cable de coure va reduir radicalment el cost de les trucades de llarga distància, que, pel seu alt cost, sempre havien estat assequibles només per a les persones i les empreses més riques. Veient què podrien fer els tubs de buit, AT&T va enviar als seus advocats a comprar drets addicionals a de Forest per tal d'assegurar els drets d'utilitzar Audion en totes les aplicacions disponibles. En total, li van pagar 390 dòlars, que en els diners actuals equivalen a uns 000 milions de dòlars.
Amb tanta versatilitat, per què els tubs de buit no van dominar la primera generació d'ordinadors com dominaven les ràdios i altres equips de telecomunicacions? Òbviament, el triode podria ser un interruptor digital igual que un relé. Tan obvi que de Forest fins i tot va creure que havia creat el relleu abans de crear-lo. I el triode era molt més sensible que un relé electromecànic tradicional perquè no havia de moure físicament l'armadura. Un relé típic requeria uns quants mil·lisegons per canviar, i el canvi de flux del càtode a l'ànode a causa del canvi de potencial elèctric a la xarxa va ser gairebé instantani.
Però les làmpades tenien un desavantatge clar respecte als relés: la seva tendència, com les seves predecessores, les bombetes, a cremar-se. La vida de l'Audion de Forest original va ser tan curta -unes 100 hores- que contenia un filament de recanvi a la làmpada, que s'havia de connectar després que el primer s'hagués cremat. Això va ser molt dolent, però fins i tot després d'això, ni tan sols es podia esperar que les làmpades de millor qualitat durin més de milers d'hores. Per als ordinadors amb milers de llums i hores de càlculs, aquest era un problema greu.
Els relés, d'altra banda, eren "fantàsticament fiables", segons George Stibitz. Tant és així que ho afirmava
Si un conjunt de relés en forma d'U comencés el primer any de la nostra era i canviés un contacte una vegada per segon, encara funcionarien avui dia. El primer fracàs en el contacte es podia esperar no abans de mil anys després, en algun lloc de l'any 3000.
A més, no hi havia experiència amb grans circuits electrònics comparables als circuits electromecànics dels enginyers telefònics. Les ràdios i altres equips podrien contenir entre 5 i 10 llums, però no centenars de milers. Ningú sabia si seria possible fer funcionar un ordinador amb 5000 làmpades. En triar relés en lloc de tubs, els dissenyadors d'ordinadors van fer una elecció segura i conservadora.
A la següent part veurem com i per què es van superar aquests dubtes.
Font: www.habr.com