سایر مقالات این مجموعه:
- تاریخچه رله
- تاریخچه کامپیوترهای الکترونیکی
- تاریخچه ترانزیستور
- تاریخچه اینترنت
В ما دیدیم که چگونه اولین نسل کامپیوترهای دیجیتال بر اساس اولین نسل سوئیچ های الکتریکی اتوماتیک - رله های الکترومغناطیسی ساخته شد. اما در زمان ایجاد این کامپیوترها، سوئیچ دیجیتال دیگری در پشت صحنه منتظر بود. رله یک دستگاه الکترومغناطیسی بود (از الکتریسیته برای به کار انداختن یک کلید مکانیکی استفاده میکرد)، و کلاس جدید سوئیچهای دیجیتال الکترونیکی بود - بر اساس دانش جدید در مورد الکترون که در اوایل قرن بیستم پدیدار شد. این علم نشان داد که حامل نیروی الکتریکی نه یک جریان، نه موج، نه یک میدان - بلکه یک ذره جامد است.
دستگاهی که بر اساس این فیزیک جدید، عصر الکترونیک را به وجود آورد، به لوله خلاء معروف شد. تاریخچه ایجاد آن شامل دو نفر است: یک انگلیسی و آمریکایی . در حقیقت، خاستگاه الکترونیک پیچیدهتر است، با رشتههای بسیاری از اروپا و اقیانوس اطلس که به آزمایشهای اولیه با شیشههای لیدن در اواسط قرن هجدهم بازمیگردد.
اما در چارچوب ارائه ما، پوشش (جناسی در نظر گرفته شده!) این تاریخ، با شروع توماس ادیسون، راحت خواهد بود. در دهه 1880، ادیسون در حین کار بر روی روشنایی الکتریکی به کشف جالبی دست یافت - کشفی که زمینه را برای داستان ما فراهم می کند. از اینجا توسعه بیشتر لوله های خلاء، مورد نیاز برای دو سیستم تکنولوژیکی آغاز شد: شکل جدیدی از پیام رسانی بی سیم و شبکه های تلفنی که همیشه در حال گسترش هستند.
پیش درآمد: ادیسون
به طور کلی ادیسون را مخترع لامپ می دانند. این به او اعتبار زیادی و در عین حال کم می آورد. خیلی زیاد، زیرا ادیسون تنها کسی نبود که لامپ نورانی را اختراع کرد. علاوه بر انبوه مخترعانی که پیش از او بودند و آثارشان به کاربرد تجاری نرسید، می توان به جوزف سوان و چارلز استرن از بریتانیا و ویلیام سایر آمریکایی اشاره کرد که همزمان با ادیسون لامپ ها را به بازار آوردند. [افتخار اختراع نیز متعلق به مخترع روسی است . Lodygin اولین کسی بود که حدس زد هوا را از یک لامپ شیشه ای پمپ کند و سپس پیشنهاد کرد رشته را نه از زغال سنگ یا الیاف ذغالی، بلکه از تنگستن نسوز / تقریباً بسازد. ترجمه]. همه لامپ ها از یک لامپ شیشه ای مهر و موم شده تشکیل شده بودند که در داخل آن یک رشته مقاومتی وجود داشت. هنگامی که لامپ به مدار متصل شد، گرمای ایجاد شده توسط مقاومت رشته در برابر جریان باعث درخشش آن شد. هوا از فلاسک خارج شد تا از آتش گرفتن فیلامنت جلوگیری شود. نور الکتریکی قبلاً در شهرهای بزرگ به شکل شناخته شده بود ، برای روشنایی مکان های عمومی بزرگ استفاده می شود. همه این مخترعان به دنبال راهی برای کاهش مقدار نور با برداشتن یک ذره درخشان از یک قوس در حال سوختن بودند، به اندازه ای کوچک که در خانه ها برای جایگزینی لامپ های گازی استفاده شود و منبع نور را ایمن تر، تمیزتر و روشن تر کنند.
و کاری که ادیسون واقعا انجام داد - یا بهتر است بگوییم، آنچه آزمایشگاه صنعتی او ایجاد کرد - فقط ایجاد یک منبع نور نبود. آنها یک سیستم الکتریکی کامل برای روشنایی خانه ها - ژنراتورها، سیم برای انتقال جریان، ترانسفورماتورها و غیره ساختند. از بین همه اینها، لامپ تنها بارزترین و قابل مشاهده ترین جزء بود. حضور نام ادیسون در شرکتهای برق او، مانند تلفن بل، یک ابتکار ساده برای مخترع بزرگ نبود. ادیسون خود را نه تنها به عنوان یک مخترع، بلکه یک معمار سیستم نشان داد. آزمایشگاه او حتی پس از موفقیت اولیه به کار بر روی بهبود اجزای مختلف روشنایی الکتریکی ادامه داد.
نمونه ای از لامپ های اولیه ادیسون
در طول تحقیقات در حدود سال 1883، ادیسون (و احتمالاً یکی از کارمندانش) تصمیم گرفت یک صفحه فلزی را در داخل یک لامپ نورانی به همراه یک رشته محصور کند. دلایل این اقدام نامشخص است. شاید این تلاشی برای از بین بردن تیرگی لامپ بود - داخل شیشه لامپ با گذشت زمان یک ماده تاریک مرموز را جمع کرد. مهندس ظاهرا امیدوار بود که این ذرات سیاه به صفحه پر انرژی جذب شوند. او در کمال تعجب متوجه شد که وقتی صفحه همراه با انتهای مثبت رشته در مدار قرار میگیرد، مقدار جریانی که از فیلامنت میگذرد مستقیماً با شدت درخشش رشته متناسب است. هنگام اتصال صفحه به انتهای منفی نخ، چیزی شبیه به این مشاهده نشد.
ادیسون تصمیم گرفت که این اثر که بعداً اثر ادیسون یا ، می تواند برای اندازه گیری یا حتی کنترل "نیروی محرکه الکتریکی" یا ولتاژ در یک سیستم الکتریکی استفاده شود. از روی عادت، او برای ثبت اختراع این "نشانگر الکتریکی" درخواست داد و سپس به کارهای مهمتر بازگشت.
بدون سیم
بیایید 20 سال آینده به سمت 1904 حرکت کنیم. در این زمان در انگلستان، جان آمبروز فلمینگ بر روی دستورالعمل های شرکت مارکونی برای بهبود گیرنده امواج رادیویی کار می کرد.
مهم این است که بفهمیم رادیو در این زمان چه بود و چه نبود چه از نظر ساز و چه از نظر تمرین. رادیو در آن زمان حتی "رادیو" نامیده نمی شد، آن را "بی سیم" می نامیدند. اصطلاح «رادیو» تنها در دهه 1910 رایج شد. به طور خاص، او به تلگراف بی سیم اشاره می کرد - سیستمی برای انتقال سیگنال ها به شکل نقطه و خط تیره از فرستنده به گیرنده. کاربرد اصلی آن ارتباط بین کشتی ها و خدمات بندری بود و از این نظر مورد توجه مقامات دریایی در سراسر جهان بود.
برخی از مخترعان آن زمان، به ویژه، ، ایده تلفن رادیویی را آزمایش کرد - پیام های صوتی را از طریق هوا در قالب یک موج پیوسته منتقل می کند. اما پخش به معنای امروزی تا 15 سال بعد ظهور نکرد: انتقال اخبار، داستان ها، موسیقی و سایر برنامه ها برای استقبال مخاطبان گسترده. تا آن زمان، ماهیت همه جانبه سیگنالهای رادیویی بهعنوان یک مشکل قابل حل در نظر گرفته میشد تا یک ویژگی که میتوان از آن بهرهبرداری کرد.
تجهیزات رادیویی که در آن زمان وجود داشت برای کار با کد مورس مناسب بود و برای هر چیز دیگری مناسب نبود. فرستنده ها امواج هرتزی را با ارسال یک جرقه در یک شکاف در مدار ایجاد کردند. بنابراین، سیگنال با صدای ایستا همراه بود.
گیرندهها این سیگنال را از طریق یک منسجم تشخیص دادند: برادههای فلزی در یک لوله شیشهای که تحت تأثیر امواج رادیویی به یک جرم پیوسته به هم میکوبیدند و بنابراین مدار را کامل میکردند. سپس باید روی شیشه ضربه بزنید تا خاک اره متلاشی شود و گیرنده برای سیگنال بعدی آماده شود - در ابتدا این کار به صورت دستی انجام می شد ، اما به زودی دستگاه های خودکار برای این کار ظاهر شدند.
در سال 1905 آنها تازه ظاهر شدند ، همچنین به عنوان "سبیل گربه" شناخته می شود. معلوم شد که به سادگی با لمس یک کریستال خاص با سیم، به عنوان مثال، سیلیکون، پیریت آهن یا ، امکان ربودن سیگنال رادیویی از هوا وجود داشت. گیرنده های به دست آمده ارزان، فشرده و در دسترس همه بودند. آنها توسعه رادیو آماتور را به ویژه در بین جوانان تحریک کردند. افزایش ناگهانی اشغال زمان پخش که در نتیجه آن ایجاد شد، به دلیل تقسیم شدن زمان پخش رادیو بین همه کاربران، مشکلاتی را به همراه داشت. مکالمات بی گناه بین آماتورها ممکن است به طور تصادفی با مذاکرات ناوگان دریایی تلاقی پیدا کند و برخی از هولیگان ها حتی موفق به دادن دستورات نادرست و ارسال سیگنال برای کمک شدند. دولت ناگزیر باید مداخله می کرد. همانطور که خود آمبروز فلمینگ نوشت، ظهور آشکارسازهای کریستال
بلافاصله منجر به افزایش امواج رادیویی غیرمسئولانه به دلیل مزاحمتهای بیشمار برقکارها و دانشآموزان آماتور شد که نیاز به مداخله قوی مقامات ملی و بینالمللی برای حفظ سلامت و ایمن بودن همه چیز را داشت.
از خواص الکتریکی غیرمعمول این کریستال ها، نسل سوم سوئیچ های دیجیتال در زمان مناسب، به دنبال رله ها و لامپ ها - سوئیچ هایی که بر جهان ما تسلط دارند - ظهور خواهند کرد. اما هر چیزی زمان خودش را دارد. ما صحنه را توصیف کردهایم، حالا بیایید تمام توجهات را به بازیگری برگردانیم که به تازگی در کانون توجه ظاهر شده است: آمبروز فلمینگ، انگلستان، 1904.
شیر فلکه
در سال 1904، فلمینگ استاد مهندسی برق در دانشگاه کالج لندن و مشاور شرکت مارکونی بود. این شرکت در ابتدا او را برای ارائه تخصص در زمینه ساخت نیروگاه استخدام کرد، اما سپس او درگیر کار بهبود گیرنده شد.
فلمینگ در سال 1890
همه می دانستند که coherer از نظر حساسیت گیرنده ضعیفی است و آشکارساز مغناطیسی توسعه یافته در Macroni به خصوص بهتر نیست. فلمینگ برای یافتن جایگزینی ابتدا تصمیم گرفت مداری حساس برای تشخیص امواج هرتزی بسازد. چنین وسیله ای، حتی بدون تبدیل شدن به یک آشکارساز، در تحقیقات آینده مفید خواهد بود.
برای انجام این کار، او به جای استفاده از یک منسجم گسسته (که فقط در حالت ها - جایی که خاک اره به هم چسبیده است - یا حالت های خاموش نشان داده می شود) باید راهی برای اندازه گیری مداوم جریان ایجاد شده توسط امواج ورودی ارائه کند. اما دستگاه های شناخته شده برای اندازه گیری قدرت جریان - گالوانومترها - برای کار به جریان ثابت، یعنی یک جهته نیاز داشتند. جریان متناوب تحریک شده توسط امواج رادیویی چنان سریع تغییر جهت داد که هیچ اندازه گیری ممکن نبود.
فلمینگ به یاد آورد که چندین چیز جالب برای جمع آوری گرد و غبار در کمد خود داشت - لامپ های نشانگر ادیسون. در دهه 1880 او مشاور شرکت ادیسون الکتریک روشنایی لندن بود و روی مشکل سیاه شدن لامپ کار کرد. در آن زمان او چندین نسخه از نشانگر دریافت کرد، احتمالاً از ویلیام پریس، مهندس برق ارشد سرویس پست بریتانیا، که به تازگی از یک نمایشگاه برق در فیلادلفیا بازگشته بود. در آن زمان، کنترل تلگراف و تلفن در خارج از ایالات متحده برای خدمات پستی رایج بود، بنابراین آنها مراکز تخصصی برق بودند.
بعدها، در دهه 1890، فلمینگ خود اثر ادیسون را با استفاده از لامپ های به دست آمده از Preece مطالعه کرد. او نشان داد که اثر این است که جریان در یک جهت جریان مییابد: یک پتانسیل الکتریکی منفی میتواند از رشته داغ به الکترود سرد جریان یابد، اما نه برعکس. اما تنها در سال 1904، زمانی که او با وظیفه تشخیص امواج رادیویی مواجه شد، متوجه شد که این واقعیت می تواند در عمل مورد استفاده قرار گیرد. نشانگر ادیسون تنها به پالس های AC یک طرفه اجازه می دهد تا از شکاف بین رشته و صفحه عبور کنند و در نتیجه یک جریان ثابت و یک جهته ایجاد شود.
فلمینگ یک لامپ را گرفت، آن را به صورت سری با یک گالوانومتر وصل کرد و فرستنده جرقه را روشن کرد. Voila - آینه چرخید و پرتو نور روی ترازو حرکت کرد. کار کرد. این می تواند سیگنال رادیویی ورودی را به دقت اندازه گیری کند.
نمونه های اولیه شیر فلمینگ آند در وسط حلقه رشته (کاتد داغ) قرار دارد.
فلمینگ اختراع خود را "دریچه" نامید زیرا فقط اجازه می داد الکتریسیته در یک جهت جریان یابد. به عبارت کلی تر مهندسی برق، این یکسو کننده بود - روشی برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم. سپس دیود نامیده شد زیرا دارای دو الکترود بود - یک کاتد گرم (رشته) که الکتریسیته منتشر می کرد و یک آند سرد (صفحه) که آن را دریافت می کرد. فلمینگ چندین پیشرفت در طراحی ایجاد کرد، اما در اصل دستگاه هیچ تفاوتی با لامپ نشانگر ساخته شده توسط ادیسون نداشت. انتقال آن به کیفیت جدید در نتیجه تغییر در نحوه تفکر رخ داد - ما قبلاً بارها این پدیده را دیده ایم. تغییر در دنیای ایده ها در سر فلمینگ رخ داد، نه در دنیای چیزهای خارج از آن.
خود شیر فلمینگ مفید بود. این بهترین وسیله میدانی برای اندازه گیری سیگنال های رادیویی و در نوع خود یک آشکارساز خوب بود. اما او دنیا را تکان نداد. رشد انفجاری الکترونیک تنها پس از افزودن الکترود سوم توسط لی دو فارست و تبدیل شیر به رله آغاز شد.
استماع
لی دو فارست برای یک دانشجوی دانشگاه ییل تربیت غیرمعمولی داشت. پدرش، کشیش هنری دی فارست، کهنه سرباز جنگ داخلی از نیویورک و کشیش بود. و اعتقاد راسخ داشت که به عنوان یک مبلغ باید نور الهی علم و عدالت را گسترش دهد. او با اطاعت از ندای وظیفه، دعوت به ریاست کالج تالادگا در آلاباما را پذیرفت. این کالج پس از جنگ داخلی توسط انجمن مبلغان آمریکایی مستقر در نیویورک تاسیس شد. برای آموزش و راهنمایی ساکنان سیاهپوست محلی در نظر گرفته شده بود. در آنجا لی خود را بین یک صخره و یک مکان سخت احساس کرد - سیاهپوستان محلی او را به دلیل ساده لوحی و بزدلی اش تحقیر کردند و سفیدپوستان محلی - به دلیل وجود .
و با این حال، به عنوان یک مرد جوان، دو فارست یک حس قوی از اعتماد به نفس ایجاد کرد. او میل به مکانیک و اختراع را کشف کرد - مدل مقیاس او از یک لوکوموتیو به یک معجزه محلی تبدیل شد. در نوجوانی، در حین تحصیل در تالادگا، تصمیم گرفت زندگی خود را وقف اختراع کند. سپس، در جوانی و زندگی در شهر نیوهون، پسر کشیش آخرین اعتقادات مذهبی خود را کنار گذاشت. آنها به دلیل آشنایی با داروینیسم به تدریج رفتند و بعد از مرگ نابهنگام پدرش مانند باد به باد رفتند. اما حس سرنوشت او دو فارست را ترک نکرد - او خود را نابغه می دانست و تلاش کرد تا به نیکولا تسلا دوم تبدیل شود، یک جادوگر ثروتمند، مشهور و مرموز عصر برق. همکلاسی هایش در ییل او را یک کیسه بادی از خود راضی می دانستند. او ممکن است کم محبوب ترین مردی باشد که تا به حال در تاریخ خود دیده ایم.
د فارست، حدود 1900
پس از فارغ التحصیلی از دانشگاه ییل در سال 1899، دی فارست تصمیم گرفت که در هنر نوظهور انتقال سیگنال بی سیم به عنوان راهی به سوی ثروت و شهرت تسلط یابد. در دهه های بعد با عزم و اطمینان فراوان و بدون هیچ تردیدی در این راه هجوم آورد. همه چیز با همکاری دو فارست و شریکش اد اسمیت در شیکاگو شروع شد. اسمایث شرکت خود را با پرداختهای منظم سرپا نگه داشت، و با هم آشکارساز امواج رادیویی خود را ساختند که شامل دو صفحه فلزی بود که با چسب به هم چسبیده بودند که دو فارست آن را «خمیر» [goo] نامید. اما دو فارست نتوانست مدت زیادی منتظر پاداش برای نبوغ خود باشد. او از شر اسمیت خلاص شد و با یک سرمایه دار نیویورکی به نام آبراهام وایت همکاری کرد.به طور طعنه آمیزی نام خود را از نامی که در بدو تولد به او داده بودند، شوارتز، تغییر داد تا بتواند امور تاریک خود را پنهان کند. سفید/سفید – (انگلیسی) سفید، Schwarz/Schwarz – (آلمانی) سیاه / تقریبا. ترجمه]، افتتاح شرکت تلگراف بی سیم De Forest.
خود فعالیت های شرکت برای هر دو قهرمان ما در درجه دوم اهمیت قرار داشت. وایت از ناآگاهی مردم استفاده کرد و جیبش را خط زد. او میلیونها نفر را از سرمایهگذارانی که در تلاش بودند تا با رونق رادیویی مورد انتظار همراهی کنند کلاهبرداری کرد. و دی فارست، به لطف جریان فراوان سرمایه از سوی این "مکنده ها"، بر اثبات نبوغ خود از طریق توسعه یک سیستم جدید آمریکایی برای انتقال اطلاعات بی سیم (بر خلاف سیستم اروپایی توسعه یافته توسط مارکونی و دیگران) متمرکز شد.
متأسفانه برای سیستم آمریکایی، آشکارساز de Forest به خوبی کار نکرد. او این مشکل را برای مدتی با قرض گرفتن طرح ثبت اختراع رجینالد فسندن برای آشکارساز به نام "بارتر مایع" حل کرد - دو سیم پلاتین غوطهور در حمام اسید سولفوریک. فسندن شکایتی را در مورد نقض حق ثبت اختراع تنظیم کرد - و او بدیهی است که برنده این دعوا می شد. دی فارست نمی توانست استراحت کند تا زمانی که یک آشکارساز جدید که فقط به او تعلق داشت پیدا کرد. در پاییز 1906، او ایجاد چنین آشکارساز را اعلام کرد. در دو جلسه جداگانه در مؤسسه مهندسی برق آمریکا، دی فارست آشکارساز بیسیم جدید خود را که او Audion نامید، توصیف کرد. اما منشا واقعی آن در تردید است.
برای مدتی، تلاش های دی فارست برای ساخت یک آشکارساز جدید حول عبور جریان از یک شعله می چرخید. ، که به نظر او می تواند یک هادی نامتقارن باشد. ظاهراً این ایده با موفقیت همراه نبود. در مقطعی در سال 1905، او در مورد شیر فلمینگ آشنا شد. دی فارست متوجه شد که این دریچه و دستگاه مبتنی بر مشعل آن اساساً هیچ تفاوتی ندارند - اگر نخ داغ را با شعله جایگزین کنید و آن را با یک لامپ شیشه ای بپوشانید تا گاز را محدود کند، همان شیر را خواهید داشت. او یک سری پتنت ایجاد کرد که تاریخچه اختراعات شیرهای قبل از فلمینگ را با استفاده از آشکارسازهای شعله گاز دنبال می کرد. او ظاهراً میخواست در این اختراع به خود اولویت بدهد و حق ثبت اختراع فلمینگ را دور بزند، زیرا کار با مشعل Bunsen قبل از کار فلمینگ (از سال 1900 ادامه داشت).
نمی توان گفت که آیا این خودفریبی بود یا کلاهبرداری، اما نتیجه آن ثبت اختراع دوفورست در اوت 1906 برای "یک ظرف شیشه ای خالی حاوی دو الکترود مجزا بود، که بین آن یک محیط گازی وجود دارد که وقتی به اندازه کافی گرم شود، تبدیل به یک رسانا می شود. یک عنصر حسی را تشکیل می دهد." تجهیزات و کارکرد دستگاه مدیون فلمینگ و توضیح عملکرد آن به د فارست می باشد. دی فارست در نهایت اختلاف حق ثبت اختراع را باخت، اگرچه ده سال طول کشید.
خواننده مشتاق ممکن است از قبل تعجب کند که چرا ما این همه زمان را صرف این مرد می کنیم که نبوغ خودخوانده او ایده های دیگران را به عنوان ایده های خود منتقل می کند؟ دلیل آن در دگرگونی هایی است که آئودیون در چند ماه آخر سال 1906 متحمل شد.
تا آن زمان، دو فارست هیچ شغلی نداشت. وایت و شرکای او با ایجاد یک شرکت جدید به نام United Wireless و وام دادن دارایی American De Forest به آن به مبلغ 1 دلار، از مسئولیت در ارتباط با دعوی فسندن اجتناب کردند. دی فارست با 1000 دلار غرامت و چندین پتنت بی فایده در دستانش، از جمله حق اختراع آئودیون، اخراج شد. او که به یک سبک زندگی مجلل عادت کرده بود، با مشکلات مالی جدی مواجه شد و ناامیدانه سعی کرد آئودیون را به یک موفقیت بزرگ تبدیل کند.
برای درک آنچه بعداً اتفاق افتاد، مهم است بدانید که دو فارست معتقد بود که رله را اختراع کرده است - برخلاف یکسو کننده فلمینگ. او Audion خود را با اتصال باتری به صفحه شیر سرد ساخت و معتقد بود که سیگنال موجود در مدار آنتن (متصل به رشته داغ) جریان بالاتری را در مدار باتری تعدیل می کند. او اشتباه می کرد: این دو مدار نبودند، باتری به جای تقویت آن، به سادگی سیگنال را از آنتن جابجا می کرد.
اما این خطا بسیار مهم شد، زیرا دو فارست را به آزمایش الکترود سوم در فلاسک سوق داد، که قرار بود دو مدار این "رله" را بیشتر قطع کند. او ابتدا یک الکترود سرد دوم را در کنار الکترود اول اضافه کرد، اما پس از آن، شاید تحت تأثیر مکانیسمهای کنترلی که فیزیکدانان برای هدایت مجدد پرتوها در دستگاههای پرتو کاتدی استفاده میکردند، الکترود را در موقعیتی بین رشته و صفحه اولیه قرار داد. او تصمیم گرفت که این موقعیت می تواند جریان الکتریسیته را قطع کند، و شکل الکترود سوم را از یک صفحه به یک سیم مواج که شبیه یک سوهان بود تغییر داد - و آن را "شبکه" نامید.
تریود صوتی 1908. نخ (شکسته) در سمت چپ کاتد است، سیم موجدار مش است، صفحه فلزی گرد آند است. هنوز هم مانند یک لامپ معمولی نخ هایی دارد.
و واقعاً یک رله بود. یک جریان ضعیف (مانند جریان تولید شده توسط آنتن رادیویی) که به شبکه اعمال می شود می تواند جریان بسیار قوی تری را بین رشته و صفحه کنترل کند و ذرات باردار را که سعی در عبور از بین آنها دارند دفع کند. این آشکارساز بسیار بهتر از شیر کار می کرد زیرا نه تنها سیگنال رادیویی را اصلاح می کرد، بلکه تقویت می کرد. و مانند دریچه (و بر خلاف منسجم)، می تواند یک سیگنال ثابت تولید کند، که امکان ایجاد نه تنها رادیو تلگراف، بلکه یک تلفن رادیویی (و بعداً - انتقال صدا و موسیقی) را فراهم می کند.
در عمل به خصوص خوب کار نکرد. صداهای De Forest پیچیده بودند، به سرعت سوختند، فاقد ثبات در تولید بودند، و به عنوان تقویت کننده ناکارآمد بودند. برای اینکه یک Audion خاص به درستی کار کند، لازم بود پارامترهای الکتریکی مدار روی آن تنظیم شود.
با این وجود، دو فارست به اختراع خود اعتقاد داشت. او یک شرکت جدید برای تبلیغ آن تشکیل داد، شرکت تلفن رادیویی De Forest، اما فروش آن کم بود. بزرگترین موفقیت فروش تجهیزات به ناوگان برای تلفن درون ناوگان در طول دور زدن جهان بود.". با این حال، فرمانده ناوگان، چون زمانی برای کار کردن فرستندهها و گیرندههای د فارست و آموزش استفاده از آنها به خدمه نداشت، دستور داد آنها را بستهبندی کرده و در انبار رها کنند. علاوه بر این، شرکت جدید دی فارست، به رهبری یکی از پیروان آبراهام وایت، شایسته تر از شرکت قبلی نبود. برای افزودن به بدبختی هایش، خیلی زود خود را متهم به کلاهبرداری دید.
به مدت پنج سال، آدیون هیچ دستاوردی نداشت. یک بار دیگر، تلفن نقش کلیدی در توسعه رله دیجیتال ایفا می کند و این بار فناوری امیدوارکننده اما آزمایش نشده ای را که در آستانه فراموشی بود نجات می دهد.
و دوباره گوشی
شبکه ارتباطی از راه دور سیستم عصبی مرکزی AT&T بود. این شرکت بسیاری از شرکت های محلی را به هم پیوند داد و یک مزیت رقابتی کلیدی را به دلیل منقضی شدن حق ثبت اختراعات بل فراهم کرد. با پیوستن به شبکه AT&T، یک مشتری جدید، از نظر تئوری، میتواند به همه مشترکان دیگر که هزاران مایل دورتر هستند دسترسی داشته باشد - اگرچه در واقعیت، تماسهای از راه دور به ندرت برقرار میشد. این شبکه همچنین مبنای مادی ایدئولوژی فراگیر شرکت "یک سیاست، یک سیستم، خدمات یک مرحله ای" بود.
اما با آغاز دهه دوم قرن بیستم این شبکه به حداکثر فیزیکی خود رسید. هر چه سیمهای تلفن بیشتر کشیده میشد، سیگنال عبوری از آنها ضعیفتر و پر سر و صداتر میشد و در نتیجه، گفتار تقریباً نامفهوم میشد. به همین دلیل، در واقع دو شبکه AT&T در ایالات متحده وجود داشت که توسط یک خط الراس قاره ای از هم جدا شده بودند.
برای شبکه شرقی، نیویورک میخ و تکرار کننده های مکانیکی و - یک بند که تعیین می کرد صدای انسان چقدر می تواند طی کند. اما این فناوری ها همه کاره نبودند. سیمپیچها خواص الکتریکی مدار تلفن را تغییر دادند و کاهش فرکانسهای صوتی را کاهش دادند - اما آنها فقط میتوانستند آن را کاهش دهند، نه از بین بردن آن. تکرار کننده های مکانیکی (فقط یک بلندگوی تلفن متصل به یک میکروفون تقویت کننده) با هر تکرار نویز اضافه می کردند. خط 1911 از نیویورک تا دنور این مهار را به حداکثر طول خود رساند. هیچ صحبتی در مورد گسترش شبکه در سراسر قاره وجود نداشت. با این حال، در سال 1909، جان کارتی، مهندس ارشد AT&T، علناً قول داد که این کار را انجام دهد. او قول داد این کار را در پنج سال - تا زمانی که شروع کرد - انجام دهد در سانفرانسیسکو در سال 1915.
اولین کسی که چنین اقدامی را با کمک یک تقویت کننده تلفن جدید ممکن کرد، یک آمریکایی نبود، بلکه وارث یک خانواده ثروتمند وینی بود که به علم علاقه داشت. جوان بودن او با کمک والدینش یک شرکت تولید کننده تلفن خرید و به ساخت یک آمپلی فایر تلفن پرداخت. تا سال 1906، او یک رله بر اساس لوله های پرتو کاتدی ساخته بود، که در آن زمان به طور گسترده در آزمایش های فیزیک استفاده می شد (و بعداً پایه ای برای فناوری صفحه نمایش ویدیویی شد که در قرن بیستم تسلط یافت). سیگنال ورودی ضعیف، آهنربای الکتریکی را کنترل می کرد که پرتو را خم می کرد و جریان قوی تری را در مدار اصلی تعدیل می کرد.
در سال 1910، فون لیبن و همکارانش، یوجین ریس و زیگموند اشتراوس، درباره Audione د فارست یاد گرفتند و آهنربا را در لوله با شبکه ای جایگزین کردند که پرتوهای کاتدی را کنترل می کرد - این طرح کارآمدترین و برتر از هر چیزی بود که در ایالات متحده ساخته شد. ایالات در آن زمان. شبکه تلفن آلمان به زودی تقویت کننده فون لیبن را پذیرفت. در سال 1914، به لطف او، یک تماس تلفنی عصبی توسط فرمانده ارتش پروس شرقی با مقر آلمان، واقع در 1000 کیلومتری، در کوبلنتس برقرار شد. این امر رئیس ستاد ارتش را وادار کرد تا ژنرال های هیندنبرگ و لودندورف را به سمت شرق بفرستد تا شکوه ابدی و عواقب ناگواری داشته باشد. تقویتکنندههای مشابه بعداً مقر آلمان را با ارتشهای میدانی در جنوب و شرق تا مقدونیه و رومانی متصل کردند.
یک کپی از رله اشعه کاتدی بهبود یافته فون لیبن. کاتد در پایین، آند سیم پیچ در بالا، و شبکه فویل فلزی گرد در وسط است.
با این حال، موانع زبانی و جغرافیایی و همچنین جنگ باعث شد که این طرح به ایالات متحده نرسد و اتفاقات دیگر به زودی بر آن غلبه کرد.
در همین حال، دی فارست در سال 1911 شرکت رادیو تلفن را ترک کرد و به کالیفرنیا گریخت. در آنجا او در شرکت فدرال تلگراف در پالو آلتو که توسط یک فارغ التحصیل دانشگاه استنفورد تأسیس شده بود، شغلی پیدا کرد . به طور اسمی، د فارست روی تقویت کننده ای کار می کند که حجم خروجی رادیو فدرال را افزایش می دهد. در واقع، او، هربرت ون اتان (مهندس باتجربه تلفن) و چارلز لاگوود (طراح گیرنده) تصمیم گرفتند تا یک تقویت کننده تلفن بسازند تا هر سه نفر بتوانند جایزه ای از AT&T که شایعه شده بود یک میلیون دلار بود، برنده شوند.
برای انجام این کار، دی فارست آئودیون را از میزانسن برداشت و تا سال 1912 او و همکارانش دستگاهی را برای نمایش در شرکت تلفن آماده کردند. این شامل چندین Audion بود که به صورت سری به هم متصل می شدند و در چندین مرحله تقویت می شدند و چندین جزء کمکی دیگر. این دستگاه در واقع کار میکرد - میتوانست سیگنال را به اندازهای تقویت کند که صدای افتادن دستمال یا صدای تیک تاک ساعت جیبی را بشنوید. اما فقط در جریان ها و ولتاژهای بسیار کم که در تلفن مفید نیستند. با افزایش جریان، Audions شروع به انتشار یک درخشش آبی کرد و سیگنال به نویز تبدیل شد. اما صنعت تلفن به اندازه کافی علاقه مند بود که دستگاه را نزد مهندسان خود ببرد و ببیند که آنها با آن چه کاری می توانند انجام دهند. این اتفاق افتاد که یکی از آنها، فیزیکدان جوان، هارولد آرنولد، دقیقاً می دانست که چگونه تقویت کننده را از تلگراف فدرال تعمیر کند.
وقت آن است که در مورد نحوه عملکرد سوپاپ و Audion صحبت کنیم. بینش کلیدی مورد نیاز برای توضیح کار آنها از آزمایشگاه کاوندیش در کمبریج، یک اتاق فکر برای فیزیک الکترون جدید، پدیدار شد. در سال 1899، جی جی تامسون در آزمایشهایی با لولههای پرتو کاتدی نشان داد که ذرهای با جرم، که بعداً به عنوان الکترون شناخته شد، جریان را از کاتد به آند میبرد. در طی چند سال بعد، اوون ریچاردسون، یکی از همکاران تامسون، این پیشنهاد را به یک نظریه ریاضی از گسیل ترمیونی توسعه داد.
آمبروز فلمینگ، مهندسی که در یک قطار کوتاه از کمبریج کار می کرد، با این آثار آشنا بود. برای او واضح بود که دریچه او به دلیل گسیل گرمایی الکترون ها از رشته گرم شده کار می کند و از شکاف خلاء به آند سرد عبور می کند. اما خلاء در لامپ نشانگر عمیق نبود - این برای یک لامپ معمولی ضروری نبود. برای جلوگیری از آتش گرفتن نخ کافی بود تا اکسیژن کافی بیرون برود. فلمینگ متوجه شد که برای اینکه دریچه به بهترین نحو کار کند، باید تا حد امکان کاملاً تخلیه شود تا گاز باقیمانده در جریان الکترون ها اختلال ایجاد نکند.
دی فارست این را متوجه نشد. از آنجایی که او از طریق آزمایش با مشعل Bunsen به سوپاپ و Audion رسید، اعتقاد او برعکس بود - که گاز یونیزه داغ سیال کار دستگاه است و حذف کامل آن منجر به توقف کار می شود. به همین دلیل است که Audion به عنوان یک گیرنده رادیویی بسیار ناپایدار و رضایت بخش بود و چرا نور آبی از خود ساطع می کرد.
آرنولد در AT&T در موقعیت ایده آلی برای تصحیح اشتباه دی فارست قرار داشت. او فیزیکدانی بود که زیر نظر رابرت میلیکان در دانشگاه شیکاگو تحصیل کرده بود و به طور خاص استخدام شد تا دانش خود را از فیزیک الکترونیک جدید در مسئله ساخت شبکه تلفنی ساحل به ساحل به کار گیرد. او میدانست که لوله آئودیون در خلاء تقریباً کامل بهترین عملکرد را دارد، او میدانست که آخرین پمپها میتوانند چنین خلاء را به دست آورند، او میدانست که نوع جدیدی از رشتههای پوششدار اکسید همراه با صفحه و شبکه بزرگتر نیز میتواند افزایش جریان الکترون ها به طور خلاصه، او Audion را به یک لوله خلاء تبدیل کرد، معجزه گر عصر الکترونیک.
AT&T تقویت کننده قدرتمندی داشت که برای ساخت یک خط بین قاره ای لازم بود - فقط حق استفاده از آن را نداشت. نمایندگان این شرکت در جریان مذاکرات با د فارست رفتار ناباورانه ای داشتند، اما از طریق یک وکیل شخص ثالث که موفق شد حقوق استفاده از Audion به عنوان تقویت کننده تلفن را به قیمت 50 دلار (حدود 000 میلیون دلار در سال 1,25) خریداری کند، گفتگوی جداگانه ای را آغاز کردند. خط نیویورک - سانفرانسیسکو درست به موقع افتتاح شد، اما بیشتر به عنوان یک پیروزی از مهارت فنی و تبلیغات شرکتی بود تا به عنوان یک وسیله ارتباطی. هزینه مکالمات آنقدر نجومی بود که تقریباً هیچکس نمی توانست از آن استفاده کند.
دوران الکترونیک
لوله خلاء واقعی به ریشه درخت کاملاً جدیدی از قطعات الکترونیکی تبدیل شده است. مانند رله، لوله خلاء به طور مداوم کاربردهای خود را گسترش داد زیرا مهندسان راههای جدیدی برای طراحی آن برای حل مشکلات خاص پیدا کردند. رشد قبیله "-od" به دیودها و تریودها ختم نشد. با ادامه یافت ، که یک شبکه اضافی اضافه کرد که از تقویت با رشد عناصر در مدار پشتیبانی می کرد. بعدی ظاهر شد , ، و حتی . تیراترون های پر از بخار جیوه ظاهر شدند که با نور آبی شوم می درخشیدند. لامپ های مینیاتوری به اندازه یک انگشت کوچک پا یا حتی بلوط هستند. لامپ های کاتدی غیرمستقیم که در آنها صدای زمزمه منبع AC باعث اختلال در سیگنال نمی شود. حماسه لوله خلاء، که رشد صنعت لوله را تا سال 1930 نشان می دهد، بیش از 1000 مدل مختلف را بر اساس فهرست فهرست می کند - اگرچه بسیاری از آنها کپی غیرقانونی از مارک های غیرقابل اعتماد بودند: Ultron، Perfectron، Supertron، Voltron و غیره.
مهمتر از تنوع اشکال، تنوع کاربردهای لوله خلاء بود. مدارهای احیا کننده تریود را به یک فرستنده تبدیل کردند - امواج سینوسی صاف و ثابت را بدون جرقه های پر سر و صدا ایجاد کردند که قادر به انتقال صدا به طور کامل است. مارکونی با یک منسجم و جرقه در سال 1901 به سختی توانست قطعه کوچکی از کد مورس را در سراسر اقیانوس اطلس باریک منتقل کند. در سال 1915، با استفاده از یک لوله خلاء به عنوان فرستنده و گیرنده، AT&T توانست صدای انسان را از آرلینگتون، ویرجینیا به هونولولو منتقل کند - دو برابر فاصله. در دهه 1920، آنها تلفن از راه دور را با پخش صوتی با کیفیت بالا ترکیب کردند تا اولین شبکه های رادیویی را ایجاد کنند. بنابراین، به زودی تمام ملت می توانند به همان صدا از رادیو گوش دهند، چه روزولت و چه هیتلر.
علاوه بر این، توانایی ایجاد فرستنده های تنظیم شده بر روی یک فرکانس دقیق و پایدار به مهندسان مخابرات اجازه داد تا رویای دیرینه مالتی پلکس فرکانسی را که الکساندر بل، ادیسون و بقیه چهل سال پیش جذب خود کرده بود، تحقق بخشند. تا سال 1923، AT&T یک خط صوتی ده کاناله از نیویورک تا پیتسبورگ داشت. توانایی انتقال صداهای متعدد از طریق یک سیم مسی، هزینه مکالمات از راه دور را که به دلیل هزینه بالای آنها، همیشه فقط برای ثروتمندترین افراد و مشاغل مقرون به صرفه بود، به شدت کاهش داد. AT&T با دیدن آنچه که لولههای خلاء میتوانند انجام دهند، وکلای خود را برای خرید حقوق اضافی از de Forest فرستاد تا حقوق استفاده از Audion را در همه برنامههای موجود تضمین کند. در مجموع 390 دلار به او پرداخت کردند که با پول امروزی معادل 000 میلیون دلار است.
با چنین تطبیق پذیری، چرا لامپ های خلاء بر نسل اول رایانه ها به همان شکلی که بر رادیوها و سایر تجهیزات مخابراتی تسلط داشتند، تسلط نداشتند؟ بدیهی است که تریود می تواند یک سوئیچ دیجیتال درست مانند یک رله باشد. آنقدر واضح است که دو فارست حتی معتقد بود که رله را قبل از اینکه واقعاً آن را بسازد ساخته است. و تریود بسیار بیشتر از یک رله الکترومکانیکی سنتی پاسخگو بود زیرا نیازی به حرکت فیزیکی آرمیچر نداشت. یک رله معمولی به چند میلی ثانیه برای سوئیچ نیاز داشت و تغییر در شار از کاتد به آند به دلیل تغییر پتانسیل الکتریکی در شبکه تقریباً آنی بود.
اما لامپ ها یک نقطه ضعف مشخص نسبت به رله داشتند: تمایل آنها، مانند لامپ های قبلی خود، به سوختن. عمر Audion de Forest اصلی آنقدر کوتاه بود - حدود 100 ساعت - که لامپ حاوی یک رشته یدکی بود که باید پس از سوختن رشته اول وصل می شد. این بسیار بد بود، اما حتی پس از آن، حتی نمی توان انتظار داشت که بهترین لامپ ها بیش از چندین هزار ساعت دوام بیاورند. برای رایانه هایی با هزاران لامپ و ساعت ها محاسبه، این یک مشکل جدی بود.
از سوی دیگر، به گفته جورج استیبیتز، رله ها "به طرز خارق العاده ای قابل اعتماد" بودند. آنقدر که ادعا کرد
اگر مجموعهای از رلههای U شکل در سال اول عصر ما شروع به کار میکردند و هر ثانیه یک تماس را تغییر میدادند، امروز هم کار میکردند. اولین شکست در تماس را نمی توان زودتر از هزار سال بعد، در جایی در سال 3000 انتظار داشت.
علاوه بر این، هیچ تجربه ای با مدارهای الکترونیکی بزرگ قابل مقایسه با مدارهای الکترومکانیکی مهندسان تلفن وجود نداشت. رادیوها و سایر تجهیزات می توانند 5 تا 10 لامپ داشته باشند، اما نه صدها هزار لامپ. هیچ کس نمی دانست که آیا می توان رایانه ای با 5000 لامپ کار کرد یا خیر. با انتخاب رله به جای لوله، طراحان کامپیوتر انتخابی مطمئن و محافظه کارانه انجام دادند.
در قسمت بعدی خواهیم دید که چگونه و چرا این تردیدها برطرف شد.
منبع: www.habr.com
