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В Vimos cómo se construyó la primera generación de computadoras digitales sobre la base de la primera generación de interruptores eléctricos automáticos: los relés electromagnéticos. Pero cuando se crearon estas computadoras, había otro interruptor digital esperando detrás de escena. El relé era un dispositivo electromagnético (que utilizaba electricidad para accionar un interruptor mecánico), y la nueva clase de interruptores digitales era electrónica, basada en nuevos conocimientos sobre el electrón que surgieron a principios del siglo XX. Esta ciencia indicó que el portador de la fuerza eléctrica no era una corriente, ni una onda, ni un campo, sino una partícula sólida.
El dispositivo que dio origen a la era de la electrónica basada en esta nueva física pasó a ser conocido como tubo de vacío. La historia de su creación involucra a dos personas: un inglés y americano . En realidad, los orígenes de la electrónica son más complejos, con muchos hilos que cruzan Europa y el Atlántico y se remontan a los primeros experimentos con jarras de Leyden a mediados del siglo XVIII.
Pero en el marco de nuestra presentación será conveniente recorrer (¡nunca mejor dicho!) esta historia, empezando por Thomas Edison. En la década de 1880, Edison hizo un descubrimiento interesante mientras trabajaba en iluminación eléctrica, un descubrimiento que sienta las bases de nuestra historia. De ahí surgió el desarrollo de los tubos de vacío, necesarios para dos sistemas tecnológicos: una nueva forma de mensajería inalámbrica y las redes telefónicas en constante expansión.
Prólogo: Edison
Generalmente se considera a Edison el inventor de la bombilla. Esto le otorga demasiado y muy poco crédito al mismo tiempo. Demasiados, porque Edison no fue el único que inventó la lámpara luminosa. Además de la multitud de inventores que lo precedieron, cuyas creaciones no alcanzaron una aplicación comercial, podemos mencionar a Joseph Swan y Charles Stern de Gran Bretaña y al estadounidense William Sawyer, que introdujo bombillas en el mercado al mismo tiempo que Edison. [El honor de la invención también pertenece al inventor ruso. . Lodygin fue el primero en adivinar cómo bombear aire desde una bombilla de vidrio y luego sugirió hacer el filamento no con carbón o fibras carbonizadas, sino con tungsteno refractario / aprox. traducción]. Todas las lámparas consistían en una bombilla de vidrio sellada, dentro de la cual se encontraba un filamento resistivo. Cuando la lámpara se conectó al circuito, el calor generado por la resistencia del filamento a la corriente hizo que brillara. Se bombeó el aire del matraz para evitar que el filamento se incendiara. La luz eléctrica ya era conocida en las grandes ciudades en forma , utilizado para iluminar grandes lugares públicos. Todos estos inventores buscaban una manera de reducir la cantidad de luz tomando una partícula brillante de un arco ardiente, lo suficientemente pequeña como para usarse en los hogares para reemplazar las lámparas de gas, y hacer que la fuente de luz sea más segura, limpia y brillante.
Y lo que realmente hizo Edison -o mejor dicho, lo que creó su laboratorio industrial- no fue simplemente crear una fuente de luz. Construyeron un sistema eléctrico completo para iluminar las casas: generadores, cables para transmitir corriente, transformadores, etc. De todo esto, la bombilla era sólo el componente más obvio y visible. La presencia del nombre de Edison en sus compañías de energía eléctrica no fue una simple genuflexión ante el gran inventor, como fue el caso de Bell Telephone. Edison demostró no sólo ser un inventor, sino también un arquitecto de sistemas. Su laboratorio continuó trabajando para mejorar varios componentes de iluminación eléctrica incluso después de su éxito inicial.
Un ejemplo de las primeras lámparas de Edison.
Durante una investigación alrededor de 1883, Edison (y posiblemente uno de sus empleados) decidió encerrar una placa de metal dentro de una lámpara luminosa junto con un filamento. Los motivos de esta acción no están claros. Quizás esto fue un intento de eliminar el oscurecimiento de la lámpara: con el tiempo, una misteriosa sustancia oscura se acumuló en el interior del vidrio de la bombilla. Al parecer, el ingeniero esperaba que estas partículas negras fueran atraídas por la placa energizada. Para su sorpresa, descubrió que cuando la placa se incluía en el circuito junto con el extremo positivo del filamento, la cantidad de corriente que fluía a través del filamento era directamente proporcional a la intensidad del brillo del filamento. Al conectar la placa al extremo negativo del hilo, no se observó nada de esto.
Edison decidió que este efecto, más tarde llamado efecto Edison o , se puede utilizar para medir o incluso controlar la "fuerza electromotriz" o voltaje en un sistema eléctrico. Por costumbre, solicitó una patente para este “indicador eléctrico” y luego volvió a ocuparse de tareas más importantes.
sin cables
Avancemos 20 años hacia el futuro, hasta 1904. En ese momento, en Inglaterra, John Ambrose Fleming estaba trabajando siguiendo instrucciones de la Compañía Marconi para mejorar un receptor de ondas de radio.
Es importante entender qué era y qué no era la radio en esta época, tanto en términos de instrumento como de práctica. En aquel entonces la radio ni siquiera se llamaba “radio”, se llamaba “inalámbrica”. El término "radio" sólo se volvió frecuente en la década de 1910. En concreto, se refería a la telegrafía inalámbrica, un sistema para transmitir señales en forma de puntos y rayas del remitente al destinatario. Su principal aplicación fue la comunicación entre barcos y servicios portuarios, y en este sentido resultó de interés para las autoridades marítimas de todo el mundo.
Algunos inventores de esa época, en particular, , experimentó con la idea de un radioteléfono: transmitir mensajes de voz por aire en forma de onda continua. Pero la radiodifusión en el sentido moderno no surgió hasta 15 años después: la transmisión de noticias, historias, música y otros programas para su recepción por una amplia audiencia. Hasta entonces, la naturaleza omnidireccional de las señales de radio se consideraba un problema que debía resolverse más que una característica que podía explotarse.
Los equipos de radio que existían en aquella época eran muy adecuados para trabajar con código Morse y no para todo lo demás. Los transmisores crearon ondas hertzianas enviando una chispa a través de un espacio en el circuito. Por tanto, la señal iba acompañada de un crujido de estática.
Los receptores reconocieron esta señal a través de un cohesor: limaduras de metal en un tubo de vidrio, que se juntan bajo la influencia de ondas de radio hasta formar una masa continua, completando así el circuito. Luego había que golpear el vidrio para que el aserrín se desintegrara y el receptor estuviera listo para la siguiente señal; al principio esto se hacía manualmente, pero pronto aparecieron dispositivos automáticos para esto.
En 1905 recién comenzaron a aparecer. , también conocido como "bigotes de gato". Resultó que simplemente tocando un determinado cristal con un alambre, por ejemplo, silicio, pirita de hierro o , fue posible captar una señal de radio de la nada. Los receptores resultantes eran baratos, compactos y accesibles para todos. Estimularon el desarrollo de la radioafición, especialmente entre los jóvenes. El repentino aumento en la ocupación del tiempo aire que surgió como resultado de esto generó problemas debido a que el tiempo aire de la radio se dividió entre todos los usuarios. Las conversaciones inocentes entre aficionados podrían cruzarse accidentalmente con las negociaciones de la flota marina, y algunos hooligans incluso lograron dar órdenes falsas y enviar señales de ayuda. El Estado tuvo que intervenir inevitablemente. Como escribió el propio Ambrose Fleming, la llegada de los detectores de cristal
Inmediatamente provocó un aumento de la radiotelegrafía irresponsable debido a las travesuras de innumerables electricistas y estudiantes aficionados, lo que requirió una fuerte intervención de las autoridades nacionales e internacionales para mantener las cosas sanas y seguras.
De las inusuales propiedades eléctricas de estos cristales surgirá con el tiempo la tercera generación de interruptores digitales, después de los relés y las lámparas, los interruptores que dominan nuestro mundo. Pero todo tiene su tiempo. Hemos descrito la escena, ahora volvamos toda la atención al actor que acaba de aparecer en el centro de atención: Ambrose Fleming, Inglaterra, 1904.
Válvula
En 1904, Fleming era profesor de ingeniería eléctrica en el University College de Londres y consultor de la Marconi Company. Inicialmente, la empresa lo contrató para que aportara su experiencia en la construcción de la central eléctrica, pero luego se involucró en la tarea de mejorar el receptor.
Flamenco en 1890
Todo el mundo sabía que el cohesor era un receptor pobre en términos de sensibilidad y que el detector magnético desarrollado por Macroni no era particularmente mejor. Para encontrar un reemplazo, Fleming primero decidió construir un circuito sensible para detectar ondas hertzianas. Un dispositivo de este tipo, incluso sin convertirse en un detector en sí mismo, sería útil en futuras investigaciones.
Para hacer esto, necesitaba encontrar una manera de medir continuamente la corriente creada por las ondas entrantes, en lugar de usar un cohesor discreto (que solo se mostraba en los estados, donde el aserrín se pegaba, o fuera de los estados). Pero los dispositivos conocidos para medir la intensidad de la corriente, los galvanómetros, requerían una corriente constante, es decir, unidireccional, para su funcionamiento. La corriente alterna excitada por ondas de radio cambió de dirección tan rápidamente que no habría sido posible realizar mediciones.
Fleming recordó que tenía varias cosas interesantes acumulando polvo en su armario: lámparas indicadoras Edison. En la década de 1880 fue consultor de la Edison Electric Lighting Company de Londres y trabajó en el problema del ennegrecimiento de las lámparas. En ese momento recibió varias copias del indicador, posiblemente de William Preece, el ingeniero eléctrico jefe del Servicio Postal Británico, que acababa de regresar de una exposición eléctrica en Filadelfia. En ese momento, el control del telégrafo y el teléfono era una práctica común fuera de los Estados Unidos para los servicios postales, por lo que eran centros de experiencia eléctrica.
Posteriormente, en la década de 1890, el propio Fleming estudió el efecto Edison utilizando lámparas obtenidas de Preece. Demostró que el efecto era que la corriente fluía en una dirección: un potencial eléctrico negativo podía fluir desde el filamento caliente al electrodo frío, pero no al revés. Pero no fue hasta 1904, cuando se enfrentó a la tarea de detectar ondas de radio, que se dio cuenta de que este hecho podía utilizarse en la práctica. El indicador Edison permitirá que solo pulsos de CA unidireccionales crucen el espacio entre el filamento y la placa, lo que dará como resultado un flujo constante y unidireccional.
Fleming tomó una lámpara, la conectó en serie con un galvanómetro y encendió el transmisor de chispa. Listo, el espejo giró y el rayo de luz se movió en la balanza. Funcionó. Podría medir con precisión la señal de radio entrante.
Prototipos de válvulas Fleming. El ánodo está en el medio del bucle del filamento (cátodo caliente).
Fleming llamó a su invento "válvula" porque sólo permitía que la electricidad fluyera en una dirección. En términos más generales de ingeniería eléctrica, era un rectificador, un método para convertir corriente alterna en corriente continua. Luego se le llamó diodo porque tenía dos electrodos: un cátodo caliente (filamento) que emitía electricidad y un ánodo frío (placa) que la recibía. Fleming introdujo varias mejoras en el diseño, pero en esencia el dispositivo no se diferenciaba de la lámpara indicadora fabricada por Edison. Su transición a una nueva cualidad se produjo como resultado de un cambio en la forma de pensar; ya hemos visto este fenómeno muchas veces. El cambio tuvo lugar en el mundo de las ideas en la cabeza de Fleming, no en el mundo de las cosas fuera de ella.
La válvula Fleming en sí fue útil. Era el mejor dispositivo de campo para medir señales de radio y un buen detector por derecho propio. Pero no sacudió al mundo. El crecimiento explosivo de la electrónica comenzó sólo después de que Lee de Forest añadió un tercer electrodo y convirtió la válvula en un relé.
Escuchando
Lee de Forest tuvo una educación inusual para un estudiante de Yale. Su padre, el reverendo Henry de Forest, era pastor y veterano de la Guerra Civil de Nueva York. , y creía firmemente que como predicador debía difundir la luz divina del conocimiento y la justicia. Obedeciendo el llamado del deber, aceptó una invitación para convertirse en presidente del Talladega College en Alabama. La universidad fue fundada después de la Guerra Civil por la Asociación Misionera Estadounidense, con sede en Nueva York. Su objetivo era educar y orientar a los residentes negros locales. Allí Lee se sintió entre la espada y la pared: los negros locales lo humillaron por su ingenuidad y cobardía, y los blancos locales, por ser .
Y, sin embargo, cuando era joven, De Forest desarrolló un fuerte sentido de confianza en sí mismo. Descubrió su inclinación por la mecánica y la invención: su modelo a escala de una locomotora se convirtió en un milagro local. Cuando era adolescente, mientras estudiaba en Talladega, decidió dedicar su vida a la invención. Luego, siendo joven y viviendo en la ciudad de New Haven, el hijo del pastor abandonó sus últimas creencias religiosas. Poco a poco se fueron debido a su conocimiento del darwinismo, y luego se los llevó como el viento tras la prematura muerte de su padre. Pero el sentido de su destino no abandonó a De Forest: se consideraba un genio y se esforzaba por convertirse en el segundo Nikola Tesla, un mago rico, famoso y misterioso de la era de la electricidad. Sus compañeros de clase de Yale lo consideraban un charlatán engreído. Quizás sea el hombre menos popular que hayamos conocido en nuestra historia.
de Forest, c.1900
Después de graduarse de la Universidad de Yale en 1899, de Forest decidió dominar el arte emergente de la transmisión de señales inalámbricas como camino hacia la riqueza y la fama. En las décadas siguientes, emprendió este camino con gran determinación y confianza, y sin dudarlo. Todo empezó con la colaboración de De Forest y su socio Ed Smythe en Chicago. Smythe mantuvo su empresa a flote con pagos regulares y juntos desarrollaron su propio detector de ondas de radio, que consta de dos placas de metal unidas por un pegamento que De Forest llamó "pasta" [goo]. Pero De Forest no pudo esperar mucho para recibir recompensas por su genio. Se deshizo de Smythe y se asoció con un turbio financiero de Nueva York llamado Abraham White.Irónicamente cambió su nombre del que le dieron al nacer, Schwartz, para ocultar sus oscuros asuntos. Blanco/Blanco – (inglés) blanco, Schwarz/Schwarz – (alemán) negro / aprox. traducción], abriendo la De Forest Wireless Telegraph Company.
Las actividades de la empresa en sí mismas eran de importancia secundaria para nuestros dos héroes. White aprovechó la ignorancia de la gente para llenarse los bolsillos. Estafó millones a inversores que luchaban por mantenerse al día con el esperado auge de la radio. Y De Forest, gracias al abundante flujo de fondos de estos "tontos", se concentró en demostrar su genio mediante el desarrollo de un nuevo sistema estadounidense para la transmisión inalámbrica de información (en contraste con el europeo desarrollado por Marconi y otros).
Desgraciadamente para el sistema americano, el detector de Forest no funcionó especialmente bien. Resolvió este problema por un tiempo tomando prestado el diseño patentado de Reginald Fessenden para un detector llamado "baretter líquido": dos cables de platino sumergidos en un baño de ácido sulfúrico. Fessenden presentó una demanda por infracción de patente y obviamente habría ganado esta demanda. De Forest no pudo descansar hasta que se le ocurrió un nuevo detector que sólo le pertenecía a él. En el otoño de 1906 anunció la creación de dicho detector. En dos reuniones distintas en el Instituto Americano de Ingeniería Eléctrica, de Forest describió su nuevo detector inalámbrico, al que llamó Audion. Pero su origen real está en duda.
Durante un tiempo, los intentos de De Forest de construir un nuevo detector giraban en torno al paso de corriente a través de una llama. , que, en su opinión, podría ser un conductor asimétrico. La idea, aparentemente, no tuvo éxito. En algún momento de 1905, conoció la válvula Fleming. A De Forest se le metió en la cabeza que esta válvula y su dispositivo basado en un quemador no eran fundamentalmente diferentes: si reemplazabas el hilo caliente con una llama y lo cubrías con una bombilla de vidrio para confinar el gas, obtenías la misma válvula. Desarrolló una serie de patentes que siguieron la historia de las invenciones de válvulas anteriores a Fleming que utilizaban detectores de llama de gas. Al parecer, quiso darse prioridad en la invención, evitando la patente de Fleming, ya que el trabajo con el mechero Bunsen precedió al de Fleming (se llevaban a cabo desde 1900).
Es imposible decir si esto fue autoengaño o fraude, pero el resultado fue la patente de De Forest en agosto de 1906 para "un recipiente de vidrio vacío que contiene dos electrodos separados, entre los cuales existe un medio gaseoso que, cuando se calienta lo suficiente, se convierte en un conductor y forma un elemento sensor." El equipamiento y funcionamiento del dispositivo se debe a Fleming, y la explicación de su funcionamiento se debe a De Forest. De Forest finalmente perdió la disputa sobre la patente, aunque tardó diez años.
Es posible que el lector ansioso ya se esté preguntando por qué dedicamos tanto tiempo a este hombre cuyo genio autoproclamado hacía pasar las ideas de otras personas como propias. La razón está en las transformaciones que sufrió Audion en los últimos meses de 1906.
Para entonces, De Forest no tenía trabajo. White y sus socios evitaron la responsabilidad en relación con la demanda de Fessenden creando una nueva empresa, United Wireless, y prestándole activos de American De Forest por 1 dólar. De Forest fue expulsado con 1000 dólares de compensación y varias patentes inútiles en sus manos, incluida la patente de Audion. Acostumbrado a un estilo de vida lujoso, enfrentó serias dificultades financieras y trató desesperadamente de convertir a Audion en un gran éxito.
Para entender lo que pasó después, es importante saber que De Forest creía haber inventado el relé, a diferencia del rectificador Fleming. Hizo su Audion conectando una batería a una placa de válvula fría y creía que la señal en el circuito de la antena (conectada al filamento caliente) modulaba una corriente más alta en el circuito de la batería. Se equivocó: no se trataba de dos circuitos, la batería simplemente desplazó la señal de la antena, en lugar de amplificarla.
Pero este error se volvió crítico, ya que llevó a De Forest a experimentar con un tercer electrodo en el matraz, que debía desconectar aún más los dos circuitos de este "relé". Al principio añadió un segundo electrodo frío al lado del primero, pero luego, tal vez influenciado por los mecanismos de control utilizados por los físicos para redirigir los haces en los dispositivos de rayos catódicos, movió el electrodo a su posición entre el filamento y la placa primaria. Decidió que esta posición podría interrumpir el flujo de electricidad y cambió la forma del tercer electrodo de una placa a un alambre ondulado que parecía una escofina, y lo llamó "rejilla".
1908 Triodo Audion. El hilo (roto) de la izquierda es el cátodo, el alambre ondulado es la malla, la placa de metal redondeada es el ánodo. Todavía tiene hilos como una bombilla normal.
Y realmente fue un relevo. Una corriente débil (como la producida por una antena de radio) aplicada a la rejilla podría controlar una corriente mucho más fuerte entre el filamento y la placa, repeliendo las partículas cargadas que intentaran pasar entre ellos. Este detector funcionó mucho mejor que la válvula porque no solo rectificaba, sino que también amplificaba la señal de radio. Y, al igual que la válvula (y a diferencia del cohesor), podía producir una señal constante, lo que permitió crear no solo un radiotelégrafo, sino también un radioteléfono (y más tarde, la transmisión de voz y música).
En la práctica no funcionó particularmente bien. Los audios de De Forest eran quisquillosos, se quemaban rápidamente, carecían de consistencia en la producción y eran ineficaces como amplificadores. Para que un Audion en particular funcionara correctamente, era necesario ajustarle los parámetros eléctricos del circuito.
Sin embargo, De Forest creyó en su invento. Formó una nueva empresa para publicitarlo, De Forest Radio Telephone Company, pero las ventas fueron escasas. El mayor éxito fue la venta de equipos a la flota para telefonía intraflota durante la vuelta al mundo "". Sin embargo, el comandante de la flota, al no tener tiempo para hacer funcionar los transmisores y receptores de De Forest y entrenar a la tripulación en su uso, ordenó que los empacaran y los dejaran almacenados. Además, la nueva empresa de De Forest, dirigida por un seguidor de Abraham White, no era más decente que la anterior. Para colmo de desgracias, pronto se vio acusado de fraude.
Durante cinco años Audion no logró nada. Una vez más, el teléfono jugaría un papel clave en el desarrollo del relé digital, rescatando esta vez una tecnología prometedora pero no probada que estaba al borde del olvido.
Y de nuevo el telefono
La red de comunicaciones de larga distancia era el sistema nervioso central de AT&T. Vinculó a muchas empresas locales y proporcionó una ventaja competitiva clave cuando las patentes de Bell expiraron. Al unirse a la red de AT&T, un nuevo cliente podría, en teoría, comunicarse con todos los demás suscriptores que se encontraban a miles de kilómetros de distancia, aunque en realidad rara vez se hacían llamadas de larga distancia. La red también fue la base material de la ideología general de la empresa de "Una política, un sistema, un servicio integral".
Pero con el comienzo de la segunda década del siglo XX, esta red alcanzó su máximo físico. Cuanto más se estiraban los cables telefónicos, más débil y ruidosa se volvía la señal que pasaba a través de ellos y, como resultado, el habla se volvía casi inaudible. Debido a esto, en realidad había dos redes de AT&T en EE. UU., separadas por una cresta continental.
Para la red del este, Nueva York era la clavija, y los repetidores mecánicos y – una atadura que determinaba hasta dónde podía viajar una voz humana. Pero estas tecnologías no eran omnipotentes. Las bobinas cambiaron las propiedades eléctricas del circuito telefónico, reduciendo la atenuación de las frecuencias de voz, pero sólo pudieron reducirla, no eliminarla. Los repetidores mecánicos (solo un altavoz de teléfono conectado a un micrófono amplificador) agregaban ruido con cada repetición. La línea de 1911 de Nueva York a Denver llevó este arnés a su longitud máxima. No se habló de extender la red a todo el continente. Sin embargo, en 1909, John Carty, ingeniero jefe de AT&T, prometió públicamente hacer precisamente eso. Prometió hacerlo en cinco años; cuando empezó en San Francisco en 1915.
La primera persona que hizo posible tal empresa con la ayuda de un nuevo amplificador telefónico no fue un estadounidense, sino el heredero de una rica familia vienesa interesada en la ciencia. Siendo joven Con la ayuda de sus padres, compró una empresa de fabricación de teléfonos y se propuso fabricar un amplificador de teléfono. En 1906, había fabricado un relé basado en tubos de rayos catódicos, que en aquella época se utilizaban ampliamente en experimentos de física (y más tarde se convirtieron en la base de la tecnología de pantallas de vídeo que dominó el siglo XX). La débil señal entrante controlaba un electroimán que doblaba el haz, modulando una corriente más fuerte en el circuito principal.
En 1910, von Lieben y sus colegas, Eugene Reise y Sigmund Strauss, conocieron el Audione de De Forest y reemplazaron el imán en el tubo con una rejilla que controlaba los rayos catódicos; este diseño era el más eficiente y superior a cualquier cosa fabricada en los Estados Unidos. Estados en ese momento. La red telefónica alemana pronto adoptó el amplificador von Lieben. En 1914, gracias a ella, el comandante del ejército de Prusia Oriental realizó una nerviosa llamada telefónica al cuartel general alemán, situado a 1000 kilómetros de distancia, en Koblenz. Esto obligó al jefe de Estado Mayor a enviar a los generales Hindenberg y Ludendorff al este, a la gloria eterna y con funestas consecuencias. Amplificadores similares conectaron posteriormente el cuartel general alemán con ejércitos de campaña en el sur y el este hasta Macedonia y Rumania.
Una copia del relé de rayos catódicos mejorado de von Lieben. El cátodo está en la parte inferior, el ánodo es la bobina en la parte superior y la rejilla es la lámina metálica redonda en el medio.
Sin embargo, las barreras lingüísticas y geográficas, así como la guerra, hicieron que este diseño no llegara a Estados Unidos, y pronto otros acontecimientos lo superaron.
Mientras tanto, de Forest abandonó la fallida Radio Telephone Company en 1911 y huyó a California. Allí consiguió un trabajo en la Federal Telegraph Company de Palo Alto, fundada por un graduado de Stanford. . Nominalmente, De Forest trabajaría en un amplificador que aumentaría el volumen de la salida de radio federal. De hecho, él, Herbert van Ettan (un ingeniero telefónico experimentado) y Charles Logwood (diseñador de receptores) se propusieron crear un amplificador telefónico para que los tres pudieran ganar un premio de AT&T, que se rumoreaba que era de 1 millón de dólares.
Para ello, De Forest tomó el Audion del entresuelo y en 1912 él y sus colegas ya tenían un dispositivo listo para una demostración en la compañía telefónica. Constaba de varios Audions conectados en serie, creando amplificación en varias etapas, y varios componentes auxiliares más. El dispositivo realmente funcionó: podía aumentar la señal lo suficiente como para oír caer un pañuelo o el tictac de un reloj de bolsillo. Pero sólo a corrientes y voltajes demasiado bajos para ser útiles en telefonía. A medida que la corriente aumentó, los Audions comenzaron a emitir un brillo azul y la señal se convirtió en ruido. Pero la industria telefónica estaba lo suficientemente interesada como para llevar el dispositivo a sus ingenieros y ver qué podían hacer con él. Dio la casualidad de que uno de ellos, el joven físico Harold Arnold, sabía exactamente cómo reparar el amplificador del Federal Telegraph.
Es hora de discutir cómo funcionaron la válvula y Audion. La idea clave necesaria para explicar su trabajo surgió del Laboratorio Cavendish de Cambridge, un grupo de expertos sobre la nueva física de los electrones. Allí, en 1899, J. J. Thomson demostró en experimentos con tubos de rayos catódicos que una partícula con masa, que más tarde se conoció como electrón, transporta corriente desde el cátodo al ánodo. Durante los años siguientes, Owen Richardson, un colega de Thomson, desarrolló esta propuesta hasta convertirla en una teoría matemática de la emisión termoiónica.
Ambrose Fleming, un ingeniero que trabajaba a poca distancia en tren desde Cambridge, estaba familiarizado con estos trabajos. Para él estaba claro que su válvula funcionaba debido a la emisión termoiónica de electrones del filamento calentado, cruzando la brecha de vacío hasta el ánodo frío. Pero el vacío en la lámpara indicadora no era profundo; esto no era necesario para una bombilla normal. Fue suficiente bombear suficiente oxígeno para evitar que el hilo se incendiara. Fleming se dio cuenta de que para que la válvula funcionara mejor, debía vaciarse lo más a fondo posible para que el gas restante no interfiriera con el flujo de electrones.
De Forest no entendió esto. Desde que llegó a la válvula y al Audion a través de experimentos con el mechero Bunsen, su creencia era la contraria: que el gas ionizado caliente era el fluido de trabajo del dispositivo y que su eliminación completa provocaría el cese de su funcionamiento. Por eso Audion era tan inestable e insatisfactorio como receptor de radio, y por eso emitía luz azul.
Arnold de AT&T estaba en una posición ideal para corregir el error de De Forest. Era un físico que había estudiado con Robert Millikan en la Universidad de Chicago y fue contratado específicamente para aplicar sus conocimientos de la nueva física electrónica al problema de construir una red telefónica de costa a costa. Sabía que el tubo Audion funcionaría mejor en un vacío casi perfecto, sabía que las últimas bombas podían alcanzar ese vacío, sabía que un nuevo tipo de filamento recubierto de óxido, junto con una placa y una rejilla más grandes, también podría aumentar el flujo de electrones. En resumen, convirtió el Audion en un tubo de vacío, el hacedor de milagros de la era electrónica.
AT&T necesitaba un potente amplificador para construir una línea transcontinental, pero simplemente no tenía los derechos para utilizarlo. Los representantes de la empresa se comportaron con incredulidad durante las negociaciones con De Forest, pero iniciaron una conversación por separado a través de un abogado externo, que logró comprar los derechos para utilizar Audion como amplificador telefónico por 50 dólares (alrededor de 000 millones de dólares en 1,25). La línea Nueva York-San Francisco se abrió justo a tiempo, pero más como un triunfo del virtuosismo técnico y la publicidad corporativa que como un medio de comunicación. El coste de las llamadas era tan astronómico que casi nadie podía utilizarlo.
era electronica
El tubo de vacío real se ha convertido en la raíz de un árbol de componentes electrónicos completamente nuevo. Al igual que el relé, el tubo de vacío amplió continuamente sus aplicaciones a medida que los ingenieros encontraron nuevas formas de adaptar su diseño para resolver problemas específicos. El crecimiento de la tribu "-od" no terminó con diodos y triodos. Continuó con , que agregó una cuadrícula adicional que admitió la amplificación con el crecimiento de elementos en el circuito. Apareció el siguiente , , e incluso . Aparecieron tiratrones llenos de vapor de mercurio, brillando con una siniestra luz azul. Las lámparas en miniatura son del tamaño de un dedo meñique o incluso de una bellota. Lámparas de cátodo indirecto en las que el zumbido de la fuente de CA no perturbaba la señal. La saga del tubo de vacío, que narra el crecimiento de la industria de los tubos hasta 1930, enumera más de 1000 modelos diferentes por índice, aunque muchos eran copias ilegales de marcas no confiables: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron, etc.
Más importante que la variedad de formas fue la variedad de aplicaciones del tubo de vacío. Los circuitos regenerativos convirtieron el triodo en un transmisor, creando ondas sinusoidales suaves y constantes, sin chispas ruidosas, capaces de transmitir el sonido perfectamente. Con un cohesor y chispas en 1901, Marconi apenas podía transmitir un pequeño fragmento de código Morse a través del estrecho Atlántico. En 1915, utilizando un tubo de vacío como transmisor y receptor, AT&T pudo transmitir la voz humana desde Arlington, Virginia, hasta Honolulu, el doble de distancia. En la década de 1920, combinaron la telefonía de larga distancia con la transmisión de audio de alta calidad para crear las primeras redes de radio. Así, pronto toda la nación podría escuchar la misma voz en la radio, ya fuera Roosevelt o Hitler.
Además, la capacidad de crear transmisores sintonizados a una frecuencia precisa y estable permitió a los ingenieros de telecomunicaciones hacer realidad el viejo sueño de la multiplexación de frecuencias que atrajo a Alexander Bell, Edison y el resto hace cuarenta años. En 1923, AT&T tenía una línea de voz de diez canales desde Nueva York a Pittsburgh. La capacidad de transmitir múltiples voces a través de un solo cable de cobre redujo radicalmente el costo de las llamadas de larga distancia, que, debido a su alto costo, siempre habían sido asequibles sólo para las personas y empresas más ricas. Al ver lo que podían hacer los tubos de vacío, AT&T envió a sus abogados a comprar derechos adicionales de De Forest para asegurarse los derechos de uso de Audion en todas las aplicaciones disponibles. En total le pagaron 390 dólares, lo que en dinero actual equivale a unos 000 millones de dólares.
Con tal versatilidad, ¿por qué los tubos de vacío no dominaron la primera generación de computadoras de la misma manera que dominaron las radios y otros equipos de telecomunicaciones? Obviamente, el triodo podría ser un interruptor digital como un relé. Tan obvio que De Forest incluso creyó que había creado el relevo antes de crearlo. Y el triodo respondía mucho más que un relé electromecánico tradicional porque no tenía que mover físicamente la armadura. Un relé típico requirió unos pocos milisegundos para cambiar, y el cambio de flujo del cátodo al ánodo debido al cambio de potencial eléctrico en la red fue casi instantáneo.
Pero las lámparas tenían una clara desventaja sobre los relés: su tendencia, como sus predecesoras, las bombillas, a quemarse. La vida útil del Audion de Forest original era tan corta (unas 100 horas) que la lámpara contenía un filamento de repuesto, que tuvo que ser conectado después de que el primero se quemara. Esto fue muy malo, pero incluso después de eso, no se podía esperar que ni siquiera las lámparas de mejor calidad duraran más de varios miles de horas. Para ordenadores con miles de lámparas y horas de cálculo, esto suponía un problema grave.
Los relés, por otra parte, eran “fantásticamente fiables”, según George Stibitz. Tanto es así que afirmó que
Si un conjunto de relés en forma de U comenzara en el primer año de nuestra era y cambiara un contacto una vez por segundo, todavía funcionarían hoy. La primera falla en el contacto podría esperarse no antes de mil años después, en algún momento del año 3000.
Además, no se disponía de experiencia con grandes circuitos electrónicos comparables a los circuitos electromecánicos de los ingenieros telefónicos. Las radios y otros equipos pueden contener entre 5 y 10 lámparas, pero no cientos de miles. Nadie sabía si sería posible hacer funcionar un ordenador con 5000 lámparas. Al elegir relés en lugar de tubos, los diseñadores de computadoras tomaron una decisión segura y conservadora.
En la siguiente parte veremos cómo y por qué se superaron estas dudas.
Fuente: habr.com