A sorozat további cikkei:
- A váltó története
- Az elektronikus számítógépek története
- A tranzisztor története
- Internet történelem
В láttuk, hogyan épült fel a digitális számítógépek első generációja az első generációs automatikus elektromos kapcsolók - elektromágneses relék - alapján. De mire ezeket a számítógépeket létrehozták, egy másik digitális kapcsoló várakozott a színfalak mögött. A relé egy elektromágneses eszköz volt (a mechanikus kapcsoló működtetéséhez elektromosságot használtak), a digitális kapcsolók új osztálya pedig elektronikus volt - az elektronról a XNUMX. század elején megjelent új ismeretek alapján. Ez a tudomány azt jelezte, hogy az elektromos erő hordozója nem áram, nem hullám, nem mező – hanem egy szilárd részecske.
Az ezen az új fizikán alapuló elektronika korszakát megszülető készülék vákuumcső néven vált ismertté. Létrehozásának története két embert érint: egy angolt és amerikai . A valóságban az elektronika eredete összetettebb, számos szál keresztezi Európát és az Atlanti-óceánt, egészen a XNUMX. század közepén, a Leyden üvegekkel végzett kísérletekig.
De előadásunk keretein belül kényelmes lesz (szójátéknak szánt!) ezt a történetet áttekinteni, kezdve Thomas Edisonnal. Az 1880-as években Edison érdekes felfedezést tett, miközben elektromos világításon dolgozott – ez a felfedezés megalapozza a történetünket. Innen jött a vákuumcsövek továbbfejlesztése, amely két technológiai rendszerhez szükséges: a vezeték nélküli üzenetküldés új formájához és az egyre bővülő telefonhálózatokhoz.
Prológus: Edison
Edisont általában a villanykörte feltalálójának tartják. Ez túl sok és túl kevés hitelt tesz neki egyszerre. Túl sok, mert nem Edison volt az egyetlen, aki feltalálta a világító lámpát. Az őt megelőző feltalálók tömege mellett, akiknek alkotásai nem jutottak el kereskedelmi forgalomba, megemlíthető a brit Joseph Swan és Charles Stern, valamint az amerikai William Sawyer, aki Edisonnal egy időben hozta piacra az izzókat. [A találmány becsülete szintén az orosz feltalálót illeti . Lodygin volt az első, aki kitalálta, hogy levegőt pumpál ki egy üveg lámpaburából, majd azt javasolta, hogy az izzószálat ne szénből vagy elszenesedett szálakból készítsék, hanem tűzálló wolframból / kb. fordítás]. Minden lámpa zárt üvegburából állt, amelynek belsejében egy rezisztív izzószál volt. Amikor a lámpát csatlakoztatták az áramkörhöz, az izzószál árammal szembeni ellenállása által termelt hő izzott. A levegőt kiszivattyúzták a lombikból, hogy megakadályozzák az izzószál meggyulladását. Az elektromos fényt már a nagyvárosokban is ismerték formájában , nagy nyilvános helyek megvilágítására szolgál. Mindezek a feltalálók azt a módot keresték, hogy csökkentsék a fény mennyiségét azáltal, hogy egy égő ívből fényes részecskét vesznek ki, amely elég kicsi ahhoz, hogy az otthonokban gázlámpák cseréjére használják, és biztonságosabbá, tisztábbá és világosabbá tegyék a fényforrást.
És amit Edison valójában – vagy inkább az ipari laboratóriuma alkotott – az nem csupán egy fényforrás létrehozása volt. Kiépítettek egy teljes elektromos rendszert a házak világításához - generátorok, áramátviteli vezetékek, transzformátorok stb. Mindebből a villanykörte csak a legszembetűnőbb és legláthatóbb alkatrész volt. Edison nevének jelenléte a villamosenergia-ipari vállalataiban nem volt egyszerű jellemvonás a nagy feltaláló számára, mint a Bell Telephone esetében. Edison nemcsak feltalálónak, hanem rendszertervezőnek is bizonyult. Laboratóriuma a korai sikerek után is folytatta a különféle elektromos világítási alkatrészek tökéletesítését.
Példa Edison korai lámpáira
1883 körüli kutatások során Edison (és valószínűleg az egyik alkalmazottja) úgy döntött, hogy egy fémlemezt egy világító lámpába zárnak egy izzószálval együtt. Ennek az intézkedésnek az okai nem világosak. Talán ezzel próbálták kiküszöbölni a lámpa elsötétülését - az izzó üvegének belsejében idővel titokzatos sötét anyag halmozódott fel. A mérnök láthatóan abban reménykedett, hogy ezek a fekete részecskék vonzódni fognak az energiával ellátott lemezhez. Meglepetésére fedezte fel, hogy amikor a lemez az izzószál pozitív végével együtt az áramkörbe került, az izzószálon átfolyó áram nagysága egyenesen arányos az izzószál izzásának intenzitásával. Amikor a lemezt a menet negatív végéhez csatlakoztatta, semmi ilyesmit nem figyeltek meg.
Edison úgy döntött, hogy ez a hatás, amelyet később Edison-effektusnak, ill , használható az „elektromotoros erő” vagy feszültség mérésére vagy akár szabályozására egy elektromos rendszerben. Megszokásból szabadalmat kért erre az „elektromos indikátorra”, majd visszatért a fontosabb feladatokhoz.
Vezetékek nélkül
Tekerjünk előre 20 évet a jövőbe, 1904-be. Ebben az időben Angliában John Ambrose Fleming a Marconi Company utasításán dolgozott egy rádióhullám-vevő fejlesztésén.
Fontos megérteni, mi volt a rádió és mi nem volt ebben az időben, mind a hangszer, mind a gyakorlat szempontjából. A rádiót akkoriban nem is „rádiónak” hívták, hanem „vezeték nélkülinek”. A "rádió" kifejezés csak az 1910-es években vált elterjedtté. Konkrétan a vezeték nélküli távírásra utalt – egy olyan rendszerre, amely pontok és kötőjelek formájában továbbítja a jeleket a feladótól a címzettig. Fő alkalmazása a hajók és a kikötői szolgáltatások közötti kommunikáció volt, és ebben az értelemben világszerte érdekelte a tengerészeti hatóságokat.
Egyes akkori feltalálók, különösen , kísérletezett egy rádiótelefon ötletével - hangüzeneteket továbbít az éteren keresztül folyamatos hullám formájában. A mai értelemben vett műsorszórás azonban csak 15 évvel később jelent meg: hírek, történetek, zenék és egyéb műsorok közvetítése széles közönség számára. Addig a rádiójelek mindenirányú jellegét inkább megoldandó problémaként, mintsem kihasználható tulajdonságként tekintették.
Az akkoriban létező rádióberendezések kiválóan alkalmasak voltak a morze-kóddal való munkára, minden másra pedig gyengén. Az adók Hertzi-hullámokat hoztak létre úgy, hogy szikrát küldtek az áramkör résébe. Ezért a jelet statikus reccsenés kísérte.
A vevőegységek ezt a jelet egy koherensen keresztül ismerték fel: üvegcsőben fémreszelékek, amelyek rádióhullámok hatására folytonos tömeggé verték össze, és ezzel teljessé vált az áramkör. Ezután az üveget kellett ütögetni, hogy a fűrészpor szétessen, és a vevő készen álljon a következő jelzésre - eleinte ez manuálisan történt, de hamarosan megjelentek erre az automaták.
1905-ben kezdtek megjelenni , más néven "macskaszakáll". Kiderült, hogy egyszerűen megérintve egy bizonyos kristályt egy huzallal, például szilícium, vas pirit vagy , a levegőből lehetett rádiójelet kiragadni. Az így kapott vevőkészülékek olcsók, kompaktak és mindenki számára hozzáférhetőek voltak. Ösztönözték az amatőr rádiózás fejlődését, különösen a fiatalok körében. Az adásidő-kihasználtság ennek következtében fellépő hirtelen megugrása problémákhoz vezetett, mivel a rádió műsorideje minden felhasználó között megoszlott. Az amatőrök közötti ártatlan beszélgetések véletlenül keresztezhetik a tengeri flotta tárgyalásait, sőt néhány huligánnak sikerült hamis parancsokat adnia és segélyjelzéseket küldeni. Az államnak elkerülhetetlenül be kellett avatkoznia. Ahogy maga Ambrose Fleming írta, a kristálydetektorok megjelenése
számtalan amatőr villanyszerelő és diák bohóckodása miatt azonnal a felelőtlen rádiótávírás megugrásához vezetett, ami szükségessé tette a nemzeti és nemzetközi hatóságok erőteljes beavatkozását, hogy a dolgok józan és biztonságosak legyenek.
Ezeknek a kristályoknak a szokatlan elektromos tulajdonságaiból idővel a digitális kapcsolók harmadik generációja fog megjelenni, a relék és lámpák nyomán – a világunkban uralkodó kapcsolók után. De mindennek megvan a maga ideje. Leírtuk a jelenetet, most térjünk vissza minden figyelmünk a most reflektorfénybe került színészre: Ambrose Fleming, Anglia, 1904.
Szelep
1904-ben Fleming a University College London elektromérnöki professzora volt, és a Marconi Company tanácsadója. A cég eleinte felvette az erőmű építésére vonatkozó szakértelemmel, de aztán bekapcsolódott a vevőkészülék fejlesztésébe.
Fleming 1890-ben
Mindenki tudta, hogy a coherer érzékenység szempontjából gyenge vevő, és a Macroninál kifejlesztett mágneses detektor sem volt különösebben jobb. A helyettesítő megtalálása érdekében Fleming először úgy döntött, hogy érzékeny áramkört épít a Hertzi-hullámok észlelésére. Egy ilyen eszköz, még anélkül is, hogy önmagában detektorrá válna, hasznos lenne a jövőbeli kutatásokban.
Ehhez ki kellett találnia egy módszert a bejövő hullámok által keltett áram folyamatos mérésére, ahelyett, hogy diszkrét koherenst használna (ami csak azokon az állapotokon mutatott - ahol a fűrészpor összetapadt - vagy kikapcsolt állapotokon). De az áramerősség mérésére ismert eszközök - galvanométerek - állandó, azaz egyirányú áramot igényeltek a működéshez. A rádióhullámok által gerjesztett váltakozó áram olyan gyorsan változtatta az irányt, hogy mérésre nem lett volna lehetőség.
Flemingnek eszébe jutott, hogy számos érdekes dolog gyűjtötte a port a szekrényében – Edison jelzőlámpái. Az 1880-as években a londoni Edison Electric Lighting Company tanácsadója volt, és a lámpa elfeketedésének problémájával foglalkozott. Ekkor több példányban is megkapta az indikátort, valószínűleg William Preece-től, a brit postaszolgálat vezető villamosmérnökétől, aki éppen egy philadelphiai elektromos kiállításról tért vissza. Abban az időben a távíró és a telefon irányítása általános gyakorlat volt az Egyesült Államokon kívül a postai szolgáltatásoknál, így ezek az elektromos szakértelem központjai voltak.
Később, az 1890-es években maga Fleming is tanulmányozta az Edison-effektust Preece-től származó lámpák segítségével. Megmutatta, hogy a hatás az, hogy az áram egy irányba folyik: negatív elektromos potenciál áramolhat a forró izzószálról a hideg elektródára, de fordítva nem. De csak 1904-ben, amikor a rádióhullámok észlelésének feladatával szembesült, rájött, hogy ez a tény a gyakorlatban is használható. Az Edison indikátor csak egyirányú váltakozó áramú impulzusokat enged át az izzószál és a lemez közötti résen, ami állandó és egyirányú áramlást eredményez.
Fleming vett egy lámpát, sorba kapcsolta egy galvanométerrel, és bekapcsolta a szikraadót. Voila - a tükör megfordult, és a fénysugár megmozdult a skálán. Működött. Pontosan tudta mérni a bejövő rádiójelet.
Fleming szelep prototípusok. Az anód az izzószál hurok közepén van (forró katód)
Fleming "szelepnek" nevezte találmányát, mert az csak egy irányba engedte áramolni az elektromosságot. Általánosabb elektrotechnikai szempontból ez egy egyenirányító volt - a váltakozó áram egyenárammá alakításának módszere. Aztán diódának hívták, mert két elektródája volt - egy forró katód (izzószál), amely elektromosságot bocsátott ki, és egy hideg anód (lemez), amely fogadta. Fleming több fejlesztést is bevezetett a dizájnba, de lényegében a készülék nem különbözött az Edison által gyártott jelzőlámpától. Új minőségbe való átmenete a gondolkodásmód változásának eredményeként következett be - ezt a jelenséget már sokszor láthattuk. A változás Fleming fejében az eszmék világában ment végbe, nem az azon kívüli dolgok világában.
Maga a Fleming-szelep hasznos volt. Ez volt a legjobb terepi eszköz a rádiójelek mérésére, és önmagában is jó detektor. De nem rázta meg a világot. Az elektronika robbanásszerű növekedése csak azután kezdődött, hogy Lee de Forest hozzáadott egy harmadik elektródát, és a szelepet relévé alakította.
Hallgatás
Lee de Forest szokatlan nevelésben részesült egy Yale-i diák számára. Apja, Henry de Forest tiszteletes New York-i polgárháborús veterán és lelkész volt. , és szilárdan hitt abban, hogy prédikátorként a tudás és az igazságosság isteni fényét kell terjesztenie. A kötelességnek engedelmeskedve elfogadta a felkérést, hogy legyen az alabamai Talladega College elnöke. A főiskolát a polgárháború után alapította a New York-i székhelyű American Missionary Association. Célja a helyi fekete lakosok oktatása és mentorálása volt. Ott Lee egy szikla és egy kemény hely között érezte magát – a helyi feketék megalázták naivsága és gyávasága miatt, a helyi fehérek pedig azért, mert .
Fiatalként azonban de Forestben erős önbizalom alakult ki. Felfedezte a mechanika és a találmányok iránti vonzalmat – a mozdony méretarányú modellje helyi csoda lett. Tinédzserként, miközben a Talladegában tanult, úgy döntött, hogy életét a találmányoknak szenteli. Aztán fiatalon, New Haven városában élt, a lelkész fia elvetette utolsó vallási meggyőződését. A darwinizmussal való megismerkedésük miatt fokozatosan eltávoztak, majd apja korai halála után elfújták őket, mint a szél. De Forest sorsának tudata nem hagyta el - zseninek tartotta magát, és arra törekedett, hogy a második Nikola Tesla legyen, az elektromosság korszakának gazdag, híres és titokzatos varázslója. Yale-i osztálytársai önelégült szélzsáknak tartották. Talán ő a legkevésbé népszerű ember, akivel valaha is találkoztunk történelmünk során.
de Forest, 1900 körül
Miután 1899-ben diplomázott a Yale Egyetemen, de Forest úgy döntött, hogy elsajátítja a vezeték nélküli jelátvitel feltörekvő művészetét, amely a gazdagság és a hírnév útja. A következő évtizedekben nagy elszántsággal és magabiztosan, minden habozás nélkül rohamozta meg ezt az utat. Az egész de Forest és partnere, Ed Smythe chicagói együttműködésével kezdődött. Smythe rendszeres kifizetésekkel tartotta életben a vállalkozását, és közösen kifejlesztették saját rádióhullám-detektorukat, amely két fémlemezből állt, amelyet ragasztó tartott össze, amelyet De Forest "pasztának" [goo] nevezett. De Forest nem sokáig várhatott a jutalmakra zsenialitásáért. Megvált Smythe-től, és összeállt egy Abraham White nevű árnyas New York-i pénzemberrel [Ironikus módon megváltoztatta a nevét a születéskor kapott Schwartzról, hogy elrejtse sötét ügyeit. White/White – (angol) fehér, Schwarz/Schwarz – (német) fekete / kb. fordítás], megnyitva a De Forest Wireless Telegraph Company-t.
Maga a társulat tevékenysége mindkét hősünk számára másodlagos jelentőségű volt. White kihasználta az emberek tudatlanságát, hogy kibélelje a zsebeit. Milliókat csalt ki a várható rádiós fellendülésért küzdő befektetőktől. De Forest pedig az ezektől a „balekoktól” származó források bőséges áramlásának köszönhetően arra koncentrált, hogy bebizonyítsa zsenialitását egy új amerikai vezeték nélküli információátviteli rendszer kifejlesztésével (ellentétben a Marconi és mások által kifejlesztett európai rendszerrel).
Sajnos az amerikai rendszer számára a de Forest detektor nem működött különösebben jól. Ezt a problémát egy időre úgy oldotta meg, hogy kölcsönvette Reginald Fessenden szabadalmaztatott tervét egy „folyadékárusítónak” nevezett detektorhoz – két platinahuzalt, melyeket kénsavfürdőbe merítettek. Fessenden pert indított szabadalombitorlás miatt – és ezt a pert nyilván megnyerte volna. De Forest nem tudott nyugodni, amíg nem talált ki egy új detektort, amely csak az övé volt. 1906 őszén bejelentette egy ilyen detektor létrehozását. Az Amerikai Villamosmérnöki Intézetben tartott két külön találkozón de Forest leírta új vezeték nélküli detektorát, amelyet Audionnak nevezett. De valódi eredete kétséges.
Egy ideig de Forest új detektor építésére tett kísérlete az áram lángon való átvezetése körül forgott. , amely szerinte aszimmetrikus vezető lehet. Az ötletet láthatóan nem koronázta siker. 1905-ben valamikor megismerte a Fleming-szelepet. De Forest a fejébe vette, hogy ez a szelep és az égőre épülő szerkezete alapvetően nem különbözik egymástól – ha a forró menetet lángra cserélné, és üvegburával letakarná, hogy visszafogja a gázt, ugyanazt a szelepet kapja. Egy sor szabadalmat dolgozott ki, amelyek követték a Fleming előtti, gázlángdetektorokat használó szeleptalálmányok történetét. Nyilvánvalóan saját magának akart elsőbbséget adni a találmányban, megkerülve Fleming szabadalmát, mivel a Bunsen-égővel végzett munka megelőzte Fleming munkáját (1900 óta folytak).
Nem lehet megmondani, hogy ez önámítás vagy csalás volt, de az eredmény De Forest 1906 augusztusában kiadott szabadalma volt "egy üres üvegedényre, amely két különálló elektródát tartalmaz, amelyek között egy gáznemű közeg található, amely kellően felmelegítve vezetővé válik és érzékelő elemet képez." A készülék felszereltsége és működése Flemingnek, működésének magyarázata De Forestnek köszönhető. De Forest végül elvesztette a szabadalmi vitát, bár tíz évig tartott.
A lelkes olvasó már talán azon töprenghet, hogy miért töltünk annyi időt erre az emberre, akinek zsenialitásának önjelöltje mások gondolatait sajátjaként adta át? Az ok azokban az átalakulásokban rejlik, amelyeken az Audion 1906 utolsó néhány hónapjában ment keresztül.
Addigra de Forestnek nem volt munkája. White és partnerei elkerülték a felelősséget Fessenden perével kapcsolatban azzal, hogy létrehoztak egy új céget, a United Wireless-t, és 1 dollárért kölcsönadták neki az American De Forest eszközeit. De Forest 1000 dollár kártérítéssel és több haszontalan szabadalommal a kezében rúgták ki, köztük az Audion szabadalmát. A pazar életstílushoz szokva komoly anyagi nehézségekbe ütközött, és kétségbeesetten próbálta nagy sikert aratni az Audiont.
Ahhoz, hogy megértsük, mi történt ezután, fontos tudni, hogy de Forest azt hitte, ő találta fel a relét – ellentétben a Fleming egyenirányítóval. Úgy készítette az Audion-ját, hogy egy akkumulátort csatlakoztatott egy hideg szeleplemezhez, és úgy vélte, hogy az antenna áramkörében (a forró izzószálhoz csatlakoztatva) lévő jel nagyobb áramot modulál az akkumulátor áramkörében. Tévedett: ez nem két áramkör volt, az akkumulátor egyszerűen eltolta a jelet az antennától, nem pedig felerősítette.
De ez a hiba kritikussá vált, mivel de Forest kísérletekhez vezetett egy harmadik elektródával a lombikban, aminek az volt a célja, hogy tovább lekapcsolja ennek a „relének” a két áramkörét. Eleinte egy második hidegelektródát is hozzáadott az első mellé, de aztán, talán a fizikusok által a katódsugár-eszközökben a sugarak átirányítására használt vezérlőmechanizmusok hatására, az elektródát az izzószál és a primer lemez közé helyezte. Úgy döntött, hogy ez a pozíció megszakíthatja az elektromos áram áramlását, és a harmadik elektróda formáját lemezről hullámos huzallá változtatta, amely reszelőhöz hasonlított - és „rácsnak” nevezte.
1908 Audion trióda. A bal oldali menet (elszakadt) a katód, a hullámos huzal a háló, a lekerekített fémlemez az anód. Még mindig vannak rajta menetek, mint egy hagyományos izzón.
És tényleg váltó volt. A rácsra alkalmazott gyenge áram (például egy rádióantenna által termelt) sokkal erősebb áramot tud szabályozni az izzószál és a lemez között, és taszítja a közöttük átjutni próbáló töltött részecskéket. Ez az érzékelő sokkal jobban működött, mint a szelep, mert nem csak egyenirányította, hanem fel is erősítette a rádiójelet. És a szelephez hasonlóan (és a koherenstől eltérően) állandó jelet tudott produkálni, ami lehetővé tette nemcsak rádiótávíró, hanem rádiótelefon (és később hang- és zeneátvitel) létrehozását is.
A gyakorlatban nem működött különösebben jól. A De Forest hanganyagai finomak voltak, gyorsan kiégtek, hiányzott a konzisztencia a gyártás során, és nem voltak hatékonyak erősítőkként. Annak érdekében, hogy egy adott Audion megfelelően működjön, az áramkör elektromos paramétereit hozzá kellett igazítani.
Ennek ellenére de Forest hitt találmányában. Új céget alapított a reklámozására, a De Forest Radio Telephone Company-t, de az eladások csekélyek voltak. A legnagyobb siker a flottának a flottán belüli telefonáláshoz szükséges felszerelések eladása volt a világ körülhajózása során.". A flottaparancsnok azonban, mivel nem volt ideje működésbe hozni a de Forest adó- és vevőkészülékeit, és betanítani a legénységet a használatukra, elrendelte, hogy csomagolják össze és hagyják raktárban. Ráadásul De Forest új cége, amelyet Abraham White egyik követője vezetett, semmivel sem volt tisztességesebb az előzőnél. Szerencsétlenségén csak fokozta, hogy hamarosan csalással vádolták.
Öt évig Audion semmit sem ért el. A digitális relé fejlesztésében ezúttal is kulcsszerepet kapna a telefon, amely ezúttal egy ígéretes, de még nem tesztelt technológiát ment meg, amely a feledés szélén állt.
És megint a telefon
A távolsági kommunikációs hálózat az AT&T központi idegrendszere volt. Számos helyi vállalatot összekötött, és kulcsfontosságú versenyelőnyt biztosított, mivel Bell szabadalma lejárt. Ha csatlakozik az AT&T hálózathoz, egy új ügyfél elméletileg elérheti az összes többi előfizetőt több ezer mérföld távolságban – bár a valóságban ritkán kezdeményeztek távolsági hívásokat. A hálózat egyben az anyagi alapja volt a vállalat átfogó ideológiájának, az "Egy politika, egy rendszer, egyablakos szolgáltatás".
De a huszadik század második évtizedének elejével ez a hálózat elérte fizikai maximumát. Minél tovább nyúltak a telefonvezetékek, annál gyengébb és zajosabb lett a rajtuk áthaladó jel, és ennek következtében a beszéd szinte hallhatatlanná vált. Emiatt valójában két AT&T hálózat volt az Egyesült Államokban, amelyeket egy kontinentális gerinc választott el egymástól.
A keleti hálózatnál New York volt a peg, és a mechanikus átjátszók és – egy kötél, amely meghatározta, milyen messzire juthat el egy emberi hang. De ezek a technológiák nem voltak mindenhatóak. A tekercsek megváltoztatták a telefonáramkör elektromos tulajdonságait, csökkentve a hangfrekvenciák csillapítását – de azt csak csökkenteni tudták, megszüntetni nem. A mechanikus átjátszók (csak egy erősítő mikrofonhoz csatlakoztatott telefonhangszóró) minden ismétlésnél zajt adtak. Az 1911-es New York-Denver vonal ezt a hevedert a maximális hosszra vitte. Szó sem volt arról, hogy a hálózatot kiterjesszék az egész kontinensre. 1909-ben azonban John Carty, az AT&T főmérnöke nyilvánosan megígérte, hogy ezt teszi. Megígérte, hogy ezt öt év múlva – mire elkezdte – megteszi San Franciscóban 1915-ben.
Nem amerikai, hanem egy gazdag, tudomány iránt érdeklődő bécsi család örököse volt az első, aki egy új telefonerősítő segítségével egy ilyen vállalkozást lehetővé tett. Fiatalnak lenni Szülei segítségével vásárolt egy telefongyártó céget, és telefonerősítő gyártásába kezdett. 1906-ra elkészítette a katódsugárcsövekre épülő relét, amelyet addigra már széles körben alkalmaztak a fizikai kísérletekben (és később a XX. században uralkodó videoképernyő-technológia alapja lett). A gyenge bejövő jel egy elektromágnest vezérelt, amely meghajlította a sugarat, és erősebb áramot modulált a fő áramkörben.
1910-re von Lieben és kollégái, Eugene Reise és Sigmund Strauss megismerték de Forest Audione-ját, és a csőben lévő mágnest egy rácsra cserélték, amely szabályozza a katódsugarakat – ez volt a leghatékonyabb és jobb az Egyesült Államokban gyártott termékeknél. államok akkoriban. A német telefonhálózat hamarosan átvette a von Lieben erősítőt. 1914-ben neki köszönhetően ideges telefonhívást kezdeményezett a kelet-porosz hadsereg parancsnoka az 1000 kilométerre, Koblenzben található német főhadiszállásra. Ez arra kényszerítette a vezérkari főnököt, hogy Hindenberg és Ludendorff tábornokot küldje keletre, az örök dicsőségbe, és súlyos következményekkel járjon. Hasonló erősítők kötötték össze később a német főhadiszállást délen és keleten, egészen Macedóniáig és Romániáig.
Von Lieben továbbfejlesztett katódsugárrelének másolata. A katód alul, az anód a tekercs felül, a rács pedig a kerek fémfólia középen.
A nyelvi és földrajzi korlátok, valamint a háború azonban azt eredményezte, hogy ez a terv nem jutott el az Egyesült Államokba, és hamarosan más események is utolérték.
Eközben de Forest 1911-ben elhagyta a csődbe menő Radio Telephone Company-t, és Kaliforniába menekült. Ott kapott állást a Palo Alto-i Szövetségi Távírótársaságnál, amelyet egy Stanford-diplomás alapított . Névlegesen de Forest olyan erősítőn dolgozna, amely növelné a szövetségi rádiókimenet hangerejét. Valójában ő, Herbert van Ettan (tapasztalt telefonmérnök) és Charles Logwood (vevőkészülék-tervező) egy telefonerősítő létrehozását tűzték ki célul, hogy ők hárman nyerhessenek egy díjat az AT&T-től, ami a pletykák szerint 1 millió dollár volt.
Ehhez de Forest a félemeletről elvette az Audiont, és 1912-ben kollégáival már készen állt egy készülék a telefontársaságnál a bemutatóra. Több sorba kapcsolt audionból állt, amelyek több fokozatban hozták létre az erősítést, és számos további segédkomponensből. Az eszköz valóban működött – annyira felerősítheti a jelet, hogy meghallja a zsebkendő leesését vagy a zsebóra ketyegését. De csak túl alacsony áram és feszültség esetén ahhoz, hogy a telefonálásban hasznos legyen. Ahogy nőtt az áramerősség, az Audionok kék fényt kezdtek kibocsátani, és a jel zajba fordult. A telefonipar azonban eléggé érdeklődött ahhoz, hogy elvigyék a készüléket a mérnökeikhez, és megtudják, mit tehetnek vele. Történt, hogy egyikük, a fiatal fizikus, Harold Arnold pontosan tudta, hogyan kell megjavítani az erősítőt a Federal Telegraph-tól.
Ideje megvitatni, hogyan működött a szelep és az Audion. A munkájuk magyarázatához szükséges kulcsfontosságú ismereteket a cambridge-i Cavendish Laboratory, az új elektronfizika agytrösztje adta. 1899-ben ott J. J. Thomson katódsugárcsövekkel végzett kísérletei során kimutatta, hogy egy tömegű részecske, amely később elektronként vált ismertté, áramot visz a katódról az anódra. A következő néhány évben Owen Richardson, Thomson munkatársa ezt a javaslatot a termionikus emisszió matematikai elméletévé fejlesztette.
Ambrose Fleming, a Cambridge-től rövid vonatútra dolgozó mérnök ismerte ezeket a munkákat. Világos volt számára, hogy a szelepe a fűtött izzószálból származó elektronok termikus kibocsátása miatt működik, áthaladva a vákuumrésen a hideg anódig. De a vákuum a jelzőlámpában nem volt mély - ez nem volt szükséges egy közönséges izzóhoz. Elég volt annyi oxigént kiszivattyúzni, hogy a cérna meggyulladjon. Fleming rájött, hogy ahhoz, hogy a szelep a legjobban működjön, azt a lehető legapróbb módon ki kell üríteni, hogy a maradék gáz ne zavarja az elektronok áramlását.
De Forest ezt nem értette. Mivel a Bunsen-égővel végzett kísérleteken keresztül jutott el a szelephez és az Audionhoz, az ellenkezője volt a meggyőződése - hogy a forró ionizált gáz a készülék munkaközege, és annak teljes eltávolítása a működés leállításához vezet. Ezért volt az Audion olyan instabil és nem kielégítő rádióvevőként, és ezért bocsátott ki kék fényt.
Arnold az AT&T-nél ideális helyzetben volt ahhoz, hogy kijavítsa de Forest hibáját. Fizikus volt, aki Robert Millikan irányítása alatt tanult a Chicagói Egyetemen, és kifejezetten azért bérelték fel, hogy az új elektronikus fizika ismereteit a partoktól a tengerpartig terjedő telefonhálózat kiépítésének problémájára alkalmazza. Tudta, hogy az Audion cső csaknem tökéletes vákuumban működik a legjobban, tudta, hogy a legújabb szivattyúkkal ilyen vákuumot lehet elérni, tudta, hogy egy új típusú oxid bevonatú izzószál egy nagyobb lemezzel és ráccsal együtt növeli az elektronok áramlását. Röviden, vákuumcsővé változtatta az Audiont, az elektronikai kor csodatevőjévé.
Az AT&T-nek volt egy nagy teljesítményű erősítője a transzkontinentális vonal kiépítéséhez – egyszerűen nem volt jogosultsága a használatára. A cég képviselői hitetlenül viselkedtek a de Foresttel folytatott tárgyalások során, de külön beszélgetésbe kezdtek egy harmadik fél ügyvéden keresztül, akinek sikerült megvásárolnia az Audion telefonerősítőként való használatának jogát 50 000 dollárért (1,25-ben körülbelül 2017 millió dollár). A New York–San Francisco vonal éppen időben nyílt meg, de inkább a technikai virtuozitás és a vállalati reklám diadalaként, semmint kommunikációs eszközként. A hívások ára olyan csillagászati volt, hogy szinte senki sem tudta használni.
elektronikus korszak
Az igazi vákuumcső az elektronikus alkatrészek egy teljesen új fájának gyökere lett. A reléhez hasonlóan a vákuumcső is folyamatosan bővítette alkalmazásait, ahogy a mérnökök új módszereket találtak arra, hogy egyedi problémák megoldására szabják a kialakítást. Az "-od" törzs növekedése nem ért véget a diódákkal és a triódákkal. -vel folytatódott , amely hozzáadott egy további rácsot, amely támogatta az erősítést az áramkör elemeinek növekedésével. Következő jelent meg , , sőt még . Higanygőzzel teli tiratronok jelentek meg, amelyek baljós kék fénnyel izzottak. A miniatűr lámpák akkorák, mint egy kis lábujj vagy akár egy makk. Közvetett katódlámpák, amelyekben az AC forrás zümmögése nem zavarta a jelet. A Saga of the Vacuum Tube, amely a csőipar növekedését mutatja be 1930-ig, több mint 1000 különböző modellt sorol fel indexenként – bár sok közülük nem megbízható márkák illegális másolata volt: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron és így tovább.
A formák változatosságánál fontosabb volt a vákuumcső alkalmazási területeinek változatossága. A regeneráló áramkörök jeladóvá változtatták a triódát – sima és állandó szinuszhullámokat hozva létre, zajos szikrák nélkül, és tökéletes hangátvitelre képesek. Marconi 1901-ben egy koherensszel és szikrákkal alig tudta továbbítani a Morse-kód egy kis darabját a keskeny Atlanti-óceánon. 1915-ben vákuumcsövet használva adóként és vevőként is, az AT&T képes volt továbbítani az emberi hangot a virginiai Arlingtonból Honoluluba – kétszer akkora távolságra. Az 1920-as évekre ötvözték a távolsági telefonálást a kiváló minőségű hangsugárzással, hogy létrehozzák az első rádióhálózatokat. Így hamarosan az egész nemzet ugyanazt a hangot hallgathatja a rádióban, legyen az Roosevelt vagy Hitler.
Ráadásul a precíz és stabil frekvenciára hangolt adók létrehozásának képessége lehetővé tette a távközlési mérnökök számára, hogy megvalósítsák a frekvencia multiplexelés régóta dédelgetett álmát, amely negyven évvel ezelőtt vonzotta Alexander Bellt, Edisont és a többieket. 1923-ra az AT&T tízcsatornás hangvonallal rendelkezett New Yorktól Pittsburgh-ig. A több hang egyetlen rézvezetéken keresztüli továbbításának lehetősége radikálisan csökkentette a távolsági hívások költségeit, amelyek magas költségeik miatt mindig is csak a leggazdagabb emberek és vállalkozások számára voltak megfizethetőek. Látva, hogy a vákuumcsövek mire képesek, az AT&T elküldte ügyvédeiket, hogy vásároljanak további jogokat a de Foresttől, hogy biztosítsák az Audion használatának jogát az összes elérhető alkalmazásban. Összesen 390 000 dollárt fizettek neki, ami mai pénzben körülbelül 7,5 millió dollárnak felel meg.
Ilyen sokoldalúság mellett miért nem a vákuumcsövek uralták a számítógépek első generációját úgy, ahogy a rádiókat és más távközlési berendezéseket uralták? Nyilvánvalóan a trióda lehet egy digitális kapcsoló, akár egy relé. Annyira nyilvánvaló, hogy de Forest még azt hitte, hogy ő készítette a relét, mielőtt ténylegesen létrehozta. A trióda pedig sokkal érzékenyebb volt, mint egy hagyományos elektromechanikus relé, mert nem kellett fizikailag mozgatnia az armatúrát. Egy tipikus relé kapcsolásához néhány ezredmásodperc kellett, és a fluxus változása a katódról az anódra a hálózat elektromos potenciáljának változása miatt szinte azonnali volt.
A lámpáknak azonban egy határozott hátrányuk volt a relékhez képest: hajlamosak kiégni, akárcsak elődeik, az izzók. Az eredeti Audion de Forest élettartama olyan rövid volt - körülbelül 100 óra -, hogy a lámpában volt egy tartalék izzószál, amelyet az első kiégése után kellett csatlakoztatni. Ez nagyon rossz volt, de ezek után sem lehetett számítani a legjobb minőségű lámpáknak több ezer óránál tovább. A több ezer lámpával és többórás számítással rendelkező számítógépeknél ez komoly problémát jelentett.
George Stibitz szerint a relék ezzel szemben „fantasztikusan megbízhatóak” voltak. Olyannyira, hogy ezt állította
Ha az U-alakú relék korszakunk első évében indulnának, és másodpercenként egyszer kapcsolnának érintkezőt, ma is működnének. Az első érintkezési hiba legkorábban ezer évvel később, valahol a 3000. évben várható.
Ráadásul a telefonmérnökök elektromechanikus áramköreihez hasonló nagyméretű elektronikus áramkörökről nem volt tapasztalat. A rádiók és egyéb berendezések 5-10 lámpát tartalmazhatnak, de százezreket nem. Senki sem tudta, hogy sikerül-e működőképessé tenni egy 5000 lámpás számítógépet. A számítógép-tervezők biztonságos és konzervatív döntést hoztak azzal, hogy a csövek helyett reléket választottak.
A következő részben meglátjuk, hogyan és miért sikerült legyőzni ezeket a kételyeket.
Forrás: will.com