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В कहानी का पिछला भाग हमने जाना कि कैसे एक अमेरिकी वैज्ञानिक और शिक्षक जोसेफ हेनरी मैंने पहली बार यूरोप की यात्रा की। लंदन की यात्रा के दौरान, उन्होंने एक ऐसे व्यक्ति से विशेष मुलाकात की जिसका वे बहुत सम्मान करते थे, जो एक गणितज्ञ थे। चार्ल्स बैबेज को. हेनरी के साथ उनके मित्र अलेक्जेंडर बाख और उनके नए परिचित भी थे, जो टेलीग्राफी के क्षेत्र में प्रयोगकर्ता थे। चार्ल्स व्हीटस्टोन. बैबेज ने अपने मेहमानों से कहा कि वह जल्द ही संसद के एक सदस्य को अपनी गणना मशीन का प्रदर्शन करने जा रहे हैं, लेकिन वह एक नई मशीन के लिए अपने विचार को उनके साथ साझा करने में और भी अधिक प्रसन्न थे, "जो पहली मशीन की क्षमताओं से कहीं अधिक होगी।" हेनरी ने अपनी डायरी में योजना का सामान्य विवरण लिखा:

यह मशीन दो भागों में विभाजित है, जिनमें से एक को श्री बी. स्टोरहाउस कहते हैं, और दूसरे को मिल। भंडारण कक्ष में पहिए भरे हुए हैं जिन पर संख्याएं अंकित हैं। समय-समय पर लीवर उन्हें बाहर खींचते हैं और मिल में घुमाते हैं, जहां आवश्यक जोड़-तोड़ होती है। कार्य पूर्ण होने पर यह मशीन बीजगणितीय प्रकृति के किसी भी सूत्र को सारणीबद्ध करने में सक्षम हो जाएगी।

इतिहासकार मानव जीवन में ऐसे आकस्मिक मोड़ों को देखकर अपनी रीढ़ की हड्डी में सिहरन महसूस करने से खुद को नहीं रोक पाता। यहां कंप्यूटिंग इतिहास के दो सूत्र एक दूसरे से जुड़े, जिनमें से एक अपने अंत के करीब था, और दूसरा अभी शुरू ही हुआ था।

आखिरकार, हालांकि बैबेज की मशीन को अक्सर आधुनिक सामान्य प्रयोजन कंप्यूटरों के इतिहास की शुरुआत के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, लेकिन उनके बीच का संबंध काफी कमजोर है। उनकी मशीन (जिसे उन्होंने कभी नहीं बनाया) मैकेनिकल कंप्यूटिंग के सपने की परिणति थी। यह स्वप्न, जिसे सर्वप्रथम लीबनिज ने व्यक्त किया था, मध्य युग के अंत के बाद से शिल्पकारों द्वारा निर्मित घड़ी की जटिल होती हुई प्रणाली से प्रेरित था। लेकिन कोई भी सामान्य प्रयोजन वाला कंप्यूटर कभी भी विशुद्ध यांत्रिकी से नहीं बनाया गया है - यह कार्य बहुत कठिन है।

लेकिन हेनरी और अन्य लोगों द्वारा परिकल्पित विद्युत चुम्बकीय रिले को आसानी से कंप्यूटिंग सर्किट में शामिल किया जा सकता है, जिसकी जटिलता अन्यथा अकल्पनीय लगती है। हालाँकि, यह क्षण अभी दशकों दूर था, और हेनरी और उनके समकालीनों द्वारा इस तरह के विकास की कल्पना नहीं की जा सकती थी। यह अनगिनत ट्रांजिस्टरों का जनक बना, जिसने आज की डिजिटल दुनिया को संभव बनाया, जो हमारे आधुनिक जीवन के साथ बहुत गहराई से जुड़ी हुई है। रिले ने प्रारंभिक प्रोग्रामयोग्य कम्प्यूटरों में अपना स्थान बना लिया था, तथा कुछ समय तक ही इनका बोलबाला रहा, फिर बाद में इनका स्थान उनके पूर्णतः इलेक्ट्रॉनिक समकक्षों ने ले लिया।

1830 के दशक में रिले का कई बार स्वतंत्र रूप से आविष्कार किया गया। इसके उद्देश्य विविध थे (इसके पांच आविष्कारकों ने कम से कम तीन संभावित उपयोग सुझाए थे) - तथा इसके उपयोग के मामले भी विविध थे। लेकिन इसे दोहरे उपयोग वाले उपकरण के रूप में सोचना सुविधाजनक है। इसका उपयोग किसी अन्य विद्युत उपकरण (जिसमें, महत्वपूर्ण रूप से, अन्य रिले भी शामिल है) को नियंत्रित करने के लिए स्विच के रूप में किया जा सकता है, या किसी कमजोर सिग्नल को मजबूत सिग्नल में बदलने के लिए एम्प्लीफायर के रूप में किया जा सकता है।

स्विच

जोसेफ हेनरी ने एक ही व्यक्ति में प्राकृतिक दर्शन, यांत्रिकी का गहन ज्ञान और यांत्रिक टेलीग्राफ की समस्या में रुचि को समाहित कर लिया था। 1830 के दशक में, शायद केवल व्हीटस्टोन में ही ऐसी विशेषताएं थीं। 1831 तक उन्होंने 2,5 किमी लम्बा सर्किट बना लिया था जो सबसे शक्तिशाली चुम्बक का उपयोग करके घंटी चलाने में सक्षम था। शायद यदि उन्होंने टेलीग्राफ पर इतनी सक्रियता से काम करना जारी रखा होता, और मोर्स जैसी दृढ़ता दिखाई होती, तो उनका नाम पाठ्यपुस्तकों में लिखा गया होता।

लेकिन हेनरी, जो बाद में अल्बानी अकादमी और बाद में न्यू जर्सी कॉलेज (अब प्रिंसटन विश्वविद्यालय) में शिक्षक थे, ने अनुसंधान, शिक्षण और वैज्ञानिक प्रदर्शन के प्रयोजनों के लिए विद्युत उपकरणों का निर्माण और सुधार किया। वह एक शैक्षणिक उपकरण को संदेश प्रेषित करने की प्रणाली में बदलने में रुचि नहीं रखते थे।

1835 के आसपास उन्होंने दो सर्किटों का उपयोग करके एक विशेष रूप से चतुर प्रदर्शन तैयार किया। याद रखें कि हेनरी ने खोज की थी कि बिजली के दो आयाम हैं: तीव्रता और मात्रा (हम इन्हें वोल्टेज और करंट कहते हैं)। उन्होंने लंबी दूरी तक विद्युतचुंबकत्व संचारित करने के लिए गहन बैटरियों और चुम्बकों वाले सर्किट बनाए, तथा महान शक्ति के विद्युतचुंबकीय बलों का निर्माण करने के लिए मात्रात्मक बैटरियों और चुम्बकों वाले सर्किट बनाए।

उनकी नई इकाई में दोनों संपत्तियां सम्मिलित थीं। एक शक्तिशाली मात्रात्मक विद्युत-चुम्बक सैकड़ों किलोग्राम का भार उठा सकता है। एक लम्बे लूप के अंत में एक मजबूत चुम्बक का उपयोग करके एक छोटे धातु के तार को उठाया गया जिसे स्विच कहा गया। गहन सर्किट को बंद करने से चुंबक ने तार को ऊपर उठा दिया, जिससे स्विच और मात्रात्मक सर्किट खुल गया। इसके बाद मात्रात्मक विद्युत-चुम्बक अचानक एक भयंकर ध्वनि के साथ अपना भार गिरा देगा।

यह रिले - और यह वही भूमिका है जो तीव्र चुंबक और उसके तार द्वारा निभाई जाती है - विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में रूपान्तरण को प्रदर्शित करने के लिए आवश्यक थी, तथा यह भी प्रदर्शित करने के लिए कि कैसे एक छोटा बल एक बड़े बल को नियंत्रित कर सकता है। सर्किट को पूरा करने के लिए तार को हल्के से एसिड में डुबाने से एक छोटा स्विच थोड़ा सा हिल जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप इतनी धातु गिरेगी कि उसके नीचे खड़ा होने वाला कोई भी मूर्ख व्यक्ति कुचल जाएगा। हेनरी के लिए रिले वैज्ञानिक सिद्धांतों को प्रदर्शित करने का एक साधन था। यह एक विद्युत लीवर था।

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हेनरी संभवतः पहले व्यक्ति थे जिन्होंने दो सर्किटों को इस प्रकार जोड़ा - ताकि एक सर्किट के विद्युतचुम्बकत्व का उपयोग करके वे दूसरे को नियंत्रित कर सकें। जहां तक हम जानते हैं, दूसरा स्थान विलियम कुक और चार्ल्स व्हीटस्टोन का है, हालांकि उनके लक्ष्य पूरी तरह से अलग थे।

मार्च 1836 में, हेडेलबर्ग में सिग्नल प्रेषित करने के लिए गैल्वेनिक सुई का उपयोग करने वाले टेलीग्राफ के प्रदर्शन में भाग लेने के तुरंत बाद, कुक संगीत बॉक्स से प्रेरित हो गए। कुक का मानना था कि वास्तविक टेलीग्राफ में अक्षर-चिह्नित करने वाली सुइयों के प्रयोग के लिए कई सुइयों की आवश्यकता होगी, तथा इसके लिए कई सर्किटों की आवश्यकता होगी। कुक चाहते थे कि विद्युत-चुम्बक एक ऐसी प्रणाली को सक्रिय करे जो वांछित अक्षर को प्रदर्शित करने में उतनी ही जटिल हो सके जितनी कि वांछित हो।

उन्होंने एक ऐसी मशीन की कल्पना की जो संगीत बॉक्स जैसी थी, जिसमें एक बैरल था जो अनेक पिनों से घिरा हुआ था। बैरल के एक तरफ अक्षरों वाला एक गोलाकार पैमाना होना चाहिए। टेलीग्राफ लाइन के प्रत्येक छोर पर ऐसा एक बॉक्स होना चाहिए। बैरल को घुमाने के लिए स्प्रिंग को कॉक किया जाना चाहिए, लेकिन अधिकांश समय यह स्टॉपर द्वारा अपनी जगह पर रखा जाएगा। जब टेलीग्राफ कुंजी को दबाया जाता है, तो सर्किट बंद हो जाता है, जिससे विद्युत-चुम्बक सक्रिय हो जाते हैं, जो दोनों ताले खोल देते हैं, और दोनों मशीनें घूमने लगती हैं। जब वांछित अक्षर पैमाने पर दिखाया जाता है, तो चाबी छोड़ दी जाती है, ताले अपनी जगह पर आ जाते हैं और बैरल की गति रुक जाती है। कुक ने अनजाने में ही, टेलीग्राफ के रोनाल्ड के क्रोनोमेट्रिक मॉडल को पुनः निर्मित कर दिया, जिसका आविष्कार दो दशक पहले हुआ था, तथा चैप्पे बंधुओं ने टेलीग्राफ के साथ जो प्रारंभिक प्रयोग किया था (केवल इतना ही कि उन्होंने तराजू को समकालिक करने के लिए बिजली के बजाय ध्वनि का प्रयोग किया था)।

कुक को एहसास हुआ कि यही प्रणाली टेलीग्राफ से जुड़ी एक लम्बे समय से चली आ रही समस्या को सुलझाने में सहायक हो सकती है: नए संदेश की सूचना प्राप्तकर्ता पक्ष को देना। इस प्रयोजन के लिए, एक अन्य विद्युत-चुंबक के साथ एक दूसरे सर्किट का उपयोग किया जा सकता है, जो एक यांत्रिक घंटी को सक्रिय करेगा। सर्किट बंद करने से स्टॉपर अंदर खिंच जाएगा और घंटी बजने लगेगी।

मार्च 1837 में, कुक ने व्हीटस्टोन के साथ टेलीग्राफ पर काम करना शुरू किया और लगभग इसी समय उन्होंने दूसरे सर्किट की आवश्यकता पर विचार करना शुरू किया। चेतावनी संकेत के लिए एक स्वतंत्र सर्किट स्थापित करने (और मीलों तक अतिरिक्त तार चलाने) के बजाय, क्या संकेत को नियंत्रित करने के लिए मुख्य सर्किट का उपयोग करना आसान नहीं होगा?

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इस समय तक कुक और व्हीटस्टोन सुई के डिजाइन पर वापस आ चुके थे, और यह बिल्कुल स्पष्ट था कि तार का एक छोटा टुकड़ा सुई से जोड़ा जा सकता है ताकि जब इसका अंत एक विद्युत चुंबक द्वारा आकर्षित किया जाए, तो इसकी पूंछ एक दूसरा सर्किट पूरा करेगी। यह सर्किट सिग्नल को संचालित करेगा। एक निश्चित अंतराल के बाद, जिसके दौरान संदेश प्राप्तकर्ता को जागने, सिग्नल बंद करने और पेंसिल और कागज तैयार करने का समय मिल जाता है, सुई का उपयोग पहले से ही सामान्य तरीके से संदेश प्रेषित करने के लिए किया जा सकता है।

दो वर्षों के दौरान, दो महाद्वीपों पर, दो बार, दो अलग-अलग उद्देश्यों के लिए, लोगों को यह एहसास हुआ कि एक विद्युत-चुंबक का उपयोग किसी अन्य सर्किट को नियंत्रित करने के लिए स्विच के रूप में किया जा सकता है। लेकिन दोनों सर्किटों के बीच परस्पर क्रिया का एक बिल्कुल अलग तरीका भी सोचा जा सकता है।

एम्पलीफायर

1837 की शरद ऋतु तक सैमुएल मोर्स को विश्वास हो गया था कि विद्युत टेलीग्राफ का उनका विचार कार्यान्वित किया जा सकता है। एक शक्तिशाली बैटरी और हेनरी चुंबक का उपयोग करके, उन्होंने आधे किलोमीटर की दूरी तक संदेश भेजे। लेकिन कांग्रेस को यह साबित करने के लिए कि वह टेलीग्राफ द्वारा पूरे महाद्वीप में संदेश भेज सकते हैं, उन्हें और भी बहुत कुछ करने की जरूरत थी। यह स्पष्ट था कि बैटरियां चाहे कितनी भी शक्तिशाली क्यों न हों, किसी न किसी समय सर्किट इतना लंबा हो जाएगा कि दूसरे छोर तक स्पष्ट संकेत भेजना संभव नहीं होगा। लेकिन मोर्स को यह एहसास हुआ कि दूरी के साथ शक्ति में भारी गिरावट के बावजूद, विद्युत-चुंबक अपनी बैटरी द्वारा संचालित एक अन्य सर्किट को खोल और बंद कर सकता है, जो बदले में संकेत को आगे प्रेषित कर सकता है। इस प्रक्रिया को इच्छानुसार कई बार दोहराया जा सकता है और किसी भी लम्बाई की दूरी तय की जा सकती है। इसीलिए इन मध्यवर्ती चुम्बकों को "रिले" कहा जाता था - जैसे घोड़ों को बदलने के लिए पोस्ट स्टेशन। उन्होंने अपने कमजोर होते साथी से विद्युतीय संदेश लिया और उसे नई ताकत के साथ आगे बढ़ाया।

यह निर्धारित करना असंभव है कि यह विचार हेनरी के कार्य से प्रेरित था या नहीं, लेकिन मोर्स निश्चित रूप से ऐसे उद्देश्य के लिए रिले का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे। उनके लिए रिले एक स्विच नहीं था, बल्कि एक एम्प्लीफायर था जो कमजोर सिग्नल को मजबूत सिग्नल में बदलने में सक्षम था।

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लगभग उसी समय अटलांटिक के दूसरी ओर एडवर्ड डेवीलंदन के एक फार्मासिस्ट को भी ऐसा ही विचार सूझा। संभवतः 1835 के आसपास उनकी रुचि टेलीग्राफ में जागृत हुई। 1837 के प्रारम्भ में वे उत्तर-पश्चिम लंदन के रीजेंट पार्क में डेढ़ मील के क्षेत्र में नियमित रूप से प्रयोग कर रहे थे।

मार्च 1837 में कुक और व्हीटस्टोन की मुलाकात के तुरंत बाद, डेवी को प्रतिस्पर्धा का अहसास हुआ और उन्होंने एक व्यावहारिक प्रणाली बनाने के बारे में अधिक गंभीरता से सोचना शुरू कर दिया। उन्होंने देखा कि तार की लंबाई बढ़ने के साथ गैल्वेनिक सुई का विक्षेपण बल स्पष्ट रूप से कम हो गया। जैसा कि उन्होंने कई वर्षों बाद लिखा:

फिर मैंने सोचा कि सुई की थोड़ी सी भी हलचल, एक बाल की मोटाई, दो धातु सतहों को संपर्क में लाने के लिए पर्याप्त होगी, जिससे स्थानीय बैटरी पर निर्भर एक नया सर्किट बंद हो जाएगा; और यह हमेशा दोहराया जा सकता है.

डेवी ने कमजोर विद्युत संकेत को मजबूत संकेत में बदलने के इस विचार को "विद्युत नवीकरणकर्ता" कहा। लेकिन वह टेलीग्राफ से संबंधित इस या किसी अन्य विचार को लागू करने में असफल रहे। उन्होंने 1838 में कुक और व्हीटस्टोन से स्वतंत्र रूप से टेलीग्राफ के लिए पेटेंट प्राप्त किया। लेकिन 1839 में एक दुखी विवाह से बचने के लिए वे आस्ट्रेलिया चले गए और मैदान अपने प्रतिद्वंद्वियों के लिए छोड़ दिया। कुछ वर्ष बाद उनकी टेलीग्राफ कंपनी ने पेटेंट खरीद लिया।

दुनिया में रिले

प्रौद्योगिकी के इतिहास में, हम प्रणालियों पर तो बहुत ध्यान देते हैं, लेकिन अक्सर उनके घटकों को नजरअंदाज कर देते हैं। हम टेलीग्राफ, टेलीफोन, बिजली के प्रकाश के इतिहास का पता लगाते हैं, और उनके रचनाकारों को अपनी स्वीकृति की गर्म किरणों में नहलाते हैं। लेकिन ये प्रणालियां केवल उन विद्यमान तत्वों के संयोजन, पुनर्संयोजन और संशोधन के माध्यम से ही उभर सकती थीं, जो छाया में चुपचाप विकसित हो रहे थे।

रिले एक ऐसा ही तत्व है। 1840 और 1850 के दशक में टेलीग्राफ नेटवर्क के तेजी से बढ़ने के साथ ही इसका तेजी से विकास और विविधता हुई। अगली शताब्दी में, यह सभी प्रकार की विद्युत प्रणालियों में दिखाई देने लगा। सबसे पहला संशोधन यह था कि सर्किट को पूरा करने के लिए टेलीग्राफ सिग्नल की तरह एक कठोर धातु के एंकर का उपयोग किया गया। विद्युत-चुम्बक को बंद करने के बाद, एंकर को स्प्रिंग का उपयोग करके सर्किट से अलग कर दिया गया। यह तंत्र तार या सुई के टुकड़ों की तुलना में अधिक विश्वसनीय और टिकाऊ था। मूल डिफ़ॉल्ट रूप से खुले डिज़ाइन के अतिरिक्त, डिफ़ॉल्ट रूप से बंद मॉडल भी विकसित किए गए।

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19वीं सदी के उत्तरार्ध की विशिष्ट रिले. स्प्रिंग T आर्मेचर B को संपर्क C के संपर्क से दूर रखता है। जब विद्युत चुंबक M सक्रिय होता है, तो यह स्प्रिंग पर काबू पा लेता है और तार W और संपर्क C के बीच सर्किट को बंद कर देता है।

टेलीग्राफी के शुरुआती दिनों में रिले का उपयोग एम्पलीफायर या "अपग्रेडर" के रूप में शायद ही कभी किया जाता था, क्योंकि एक एकल सर्किट 150 किलोमीटर से अधिक तक फैला हुआ हो सकता था। लेकिन वे कम धारा वाली लम्बी लाइनों को स्थानीय उच्च वोल्टेज लाइनों से जोड़ने के लिए बहुत उपयोगी थे, जिनका उपयोग मोर्स रिकॉर्डर जैसी अन्य मशीनों को बिजली देने के लिए किया जा सकता था।

4वीं सदी के उत्तरार्ध में संयुक्त राज्य अमेरिका में दर्जनों पेटेंटों में नए प्रकार के रिले और उनके नए अनुप्रयोगों का वर्णन किया गया है। एक विभेदक रिले, जो कुंडली को इस प्रकार विभाजित करता है कि विद्युतचुंबकीय प्रभाव एक दिशा में निरस्त हो जाता है और दूसरी दिशा में प्रवर्धित हो जाता है, ने द्वैध टेलीग्राफ संचार का उपयोग करना संभव बना दिया: जिसमें एक ही तार पर विपरीत दिशाओं में जाने वाले दो संकेत शामिल हैं। थॉमस एडिसन ने एक ध्रुवीकृत (या पोलराइज्ड) रिले का उपयोग करके क्वाड्रुप्लेक्स बनाया, जो एक ही तार के माध्यम से एक साथ चार सिग्नल भेज सकता था: प्रत्येक दिशा में दो। ध्रुवीकृत रिले में, आर्मेचर स्वयं एक स्थायी चुंबक होता है जो बल के बजाय धारा की दिशा पर प्रतिक्रिया करता है। स्थायी चुम्बकों की बदौलत, स्विचिंग संपर्कों के साथ रिले बनाना संभव हो गया, जो स्विचिंग के बाद खुले या बंद रहते थे।

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ध्रुवीकृत रिले

टेलीग्राफ के अतिरिक्त, रेलवे सिग्नलिंग प्रणालियों में भी रिले का उपयोग किया जाने लगा। विद्युत संचरण नेटवर्क के आगमन के साथ, रिले का उपयोग इन प्रणालियों में भी किया जाने लगा, विशेष रूप से सुरक्षात्मक उपकरणों के रूप में।

लेकिन ये लंबे और जटिल नेटवर्क भी रिले से उससे अधिक की मांग नहीं करते थे, जितना वे प्रदान करने में सक्षम थे। टेलीग्राफ और रेलवे हर शहर तक पहुंच गए, लेकिन हर इमारत तक नहीं। उनके पास हजारों की संख्या में अंतिम बिंदु थे, लेकिन लाखों नहीं। विद्युत संचरण प्रणालियों को इसकी परवाह नहीं थी कि वे कहां समाप्त होती हैं - वे केवल स्थानीय सर्किट को विद्युत आपूर्ति करती थीं, और प्रत्येक घर और व्यवसाय अपनी आवश्यकतानुसार विद्युत ले सकता था।

टेलीफोनी एक बिल्कुल अलग मामला था। टेलीफोन को किसी भी घर या कार्यालय से किसी भी अन्य स्थान तक, बिंदु से बिंदु तक संचार करने की आवश्यकता थी, और इसलिए उन्हें अभूतपूर्व पैमाने पर नियंत्रण सर्किट की आवश्यकता थी। तारों के साथ कंपन के रूप में यात्रा करने वाली मानवीय आवाज एक समृद्ध लेकिन कमजोर संकेत थी। इसलिए, लंबी दूरी के टेलीफोन संचार के लिए बेहतर गुणवत्ता वाले एम्पलीफायरों की आवश्यकता थी। पता चला कि स्विच भी ऐसे एम्पलीफायरों के साथ काम कर सकते हैं। अब, किसी भी अन्य प्रणाली की तुलना में, टेलीफोन नेटवर्क ने स्विचों के विकास को अधिक बढ़ावा दिया।

क्या पढ़ें

• जेम्स बी. कैल्वर्ट, “इलेक्ट्रोमैग्नेटिक टेलीग्राफ़“
• फ्रैंकलिन लियोनार्ड पोप, “इलेक्ट्रिक टेलीग्राफ का आधुनिक अभ्यास” (1891)

स्रोत: www.habr.com