Artikel lain dalam seri ini:
- Relai cerita
- Sejarah komputer elektronik
- Sejarah transistor
- sejarah internet
В kita melihat bagaimana komputer digital generasi pertama dibangun berdasarkan saklar listrik otomatis generasi pertama - relay elektromagnetik. Namun pada saat komputer ini diciptakan, ada saklar digital lain yang menunggu di balik layar. Relai adalah perangkat elektromagnetik (menggunakan listrik untuk mengoperasikan saklar mekanis), dan kelas baru saklar digital adalah elektronik - berdasarkan pengetahuan baru tentang elektron yang muncul pada awal abad ke-XNUMX. Ilmu pengetahuan ini menunjukkan bahwa pembawa gaya listrik bukanlah arus, bukan gelombang, bukan medan – melainkan partikel padat.
Alat yang melahirkan era elektronika berbasis fisika baru ini dikenal dengan nama tabung vakum. Sejarah penciptaannya melibatkan dua orang: seorang Inggris dan Amerika . Pada kenyataannya, asal muasal elektronik lebih kompleks, dengan banyaknya benang yang melintasi Eropa dan Atlantik, dimulai dari eksperimen awal dengan stoples Leyden pada pertengahan abad ke-XNUMX.
Namun dalam kerangka presentasi kami, akan lebih mudah untuk meliput (permainan kata-kata!) sejarah ini, dimulai dengan Thomas Edison. Pada tahun 1880-an, Edison membuat penemuan menarik saat mengerjakan penerangan listrik—sebuah penemuan yang menjadi landasan bagi kisah kita. Dari sinilah muncul pengembangan lebih lanjut dari tabung vakum, yang diperlukan untuk dua sistem teknologi: bentuk baru pesan nirkabel dan jaringan telepon yang terus berkembang.
Prolog: Edison
Edison umumnya dianggap sebagai penemu bola lampu. Hal ini memberinya terlalu banyak pujian dan terlalu sedikit pujian pada saat yang bersamaan. Terlalu banyak, karena bukan hanya Edison yang menemukan lampu bercahaya. Selain kumpulan penemu pendahulunya, yang ciptaannya tidak mencapai aplikasi komersial, kita dapat menyebutkan Joseph Swan dan Charles Stern dari Inggris dan William Sawyer dari Amerika, yang membawa bola lampu ke pasar bersamaan dengan Edison. [Kehormatan atas penemuan ini juga menjadi milik penemu Rusia . Lodygin adalah orang pertama yang menebak untuk memompa udara keluar dari bola lampu kaca, dan kemudian menyarankan untuk membuat filamen bukan dari batu bara atau serat hangus, tetapi dari tungsten tahan api / kira-kira. terjemahan]. Semua lampu terdiri dari bola kaca tertutup, di dalamnya terdapat filamen resistif. Ketika lampu dihubungkan ke sirkuit, panas yang dihasilkan oleh hambatan filamen terhadap arus menyebabkannya bersinar. Udara dipompa keluar dari labu untuk mencegah filamen terbakar. Lampu listrik pun sudah dikenal di kota-kota besar dalam bentuk , digunakan untuk menerangi tempat umum yang besar. Semua penemu ini mencari cara untuk mengurangi jumlah cahaya dengan mengambil partikel terang dari busur yang terbakar, cukup kecil untuk digunakan di rumah sebagai pengganti lampu gas, dan membuat sumber cahaya lebih aman, bersih, dan terang.
Dan apa yang sebenarnya dilakukan Edison - atau lebih tepatnya, apa yang diciptakan laboratorium industrinya - bukan sekadar menciptakan sumber cahaya. Mereka membangun seluruh sistem kelistrikan untuk penerangan rumah - generator, kabel untuk mentransmisikan arus, trafo, dll. Dari semua ini, bola lampu hanyalah komponen yang paling jelas dan terlihat. Kehadiran nama Edison di perusahaan-perusahaan tenaga listriknya bukanlah sebuah bentuk penghormatan sederhana bagi sang penemu hebat, seperti yang terjadi pada Bell Telephone. Edison menunjukkan dirinya tidak hanya sebagai seorang penemu, tetapi juga seorang arsitek sistem. Laboratoriumnya terus berupaya meningkatkan berbagai komponen penerangan listrik bahkan setelah kesuksesan awalnya.
Contoh lampu awal Edison
Selama penelitian sekitar tahun 1883, Edison (dan mungkin salah satu karyawannya) memutuskan untuk memasukkan pelat logam ke dalam lampu bercahaya bersama dengan filamen. Alasan tindakan ini tidak jelas. Mungkin ini adalah upaya untuk menghilangkan penggelapan lampu - zat gelap misterius menumpuk di dalam kaca bohlam seiring waktu. Insinyur tersebut rupanya berharap partikel hitam ini akan tertarik ke pelat berenergi. Yang mengejutkan, ia menemukan bahwa ketika pelat dimasukkan ke dalam rangkaian bersama dengan ujung positif filamen, jumlah arus yang mengalir melalui filamen berbanding lurus dengan intensitas cahaya filamen. Saat menghubungkan pelat ke ujung negatif benang, hal seperti ini tidak terlihat.
Edison memutuskan bahwa efek ini, yang kemudian disebut efek Edison atau , dapat digunakan untuk mengukur atau bahkan mengontrol "gaya gerak listrik", atau tegangan, dalam sistem kelistrikan. Karena kebiasaan, dia mengajukan paten untuk “indikator listrik” ini, dan kemudian kembali ke tugas yang lebih penting.
Tanpa kabel
Mari kita maju cepat 20 tahun ke depan, ke tahun 1904. Saat ini di Inggris, John Ambrose Fleming sedang mengerjakan instruksi dari Perusahaan Marconi untuk meningkatkan penerima gelombang radio.
Penting untuk memahami apa itu radio dan apa yang bukan radio saat ini, baik dari segi instrumen maupun praktiknya. Radio bahkan tidak disebut “radio” pada saat itu, melainkan disebut “nirkabel”. Istilah "radio" baru menjadi lazim pada tahun 1910-an. Secara khusus, yang dia maksud adalah telegrafi nirkabel - suatu sistem untuk mentransmisikan sinyal dalam bentuk titik dan garis dari pengirim ke penerima. Penerapan utamanya adalah komunikasi antara kapal dan layanan pelabuhan, dan dalam hal ini menjadi perhatian otoritas maritim di seluruh dunia.
Beberapa penemu pada masa itu, khususnya, , bereksperimen dengan gagasan telepon radio - mengirimkan pesan suara melalui udara dalam bentuk gelombang terus menerus. Namun penyiaran dalam pengertian modern baru muncul 15 tahun kemudian: transmisi berita, cerita, musik, dan program lainnya untuk diterima oleh khalayak luas. Sampai saat itu, sifat sinyal radio yang bersifat omni-direksional dipandang sebagai masalah yang harus dipecahkan daripada fitur yang dapat dieksploitasi.
Peralatan radio yang ada pada saat itu sangat cocok untuk bekerja dengan kode Morse dan kurang cocok untuk segala hal lainnya. Pemancar menciptakan gelombang Hertzian dengan mengirimkan percikan melintasi celah di sirkuit. Oleh karena itu, sinyal tersebut disertai dengan bunyi berderak statis.
Penerima mengenali sinyal ini melalui koherer: serbuk logam dalam tabung kaca, disatukan di bawah pengaruh gelombang radio menjadi massa yang berkesinambungan, dan dengan demikian melengkapi sirkuit. Kemudian kaca harus disadap agar serbuk gergaji hancur dan penerima siap menerima sinyal berikutnya - awalnya dilakukan secara manual, tetapi segera muncul perangkat otomatis untuk ini.
Pada tahun 1905 mereka baru mulai bermunculan , juga dikenal sebagai "kumis kucing". Ternyata hanya dengan menyentuh kristal tertentu dengan kawat, misalnya silikon, besi pirit atau , sinyal radio dapat diambil dari udara tipis. Receiver yang dihasilkan murah, ringkas, dan dapat diakses oleh semua orang. Mereka mendorong berkembangnya radio amatir, khususnya di kalangan anak muda. Lonjakan okupansi airtime yang tiba-tiba yang timbul akibat hal ini menimbulkan permasalahan karena jam tayang radio terbagi ke seluruh pengguna. Percakapan yang tidak bersalah antara para amatir dapat secara tidak sengaja bersinggungan dengan negosiasi armada angkatan laut, dan beberapa hooligan bahkan berhasil memberikan perintah palsu dan mengirimkan sinyal bantuan. Negara mau tidak mau harus melakukan intervensi. Seperti yang ditulis Ambrose Fleming sendiri, munculnya detektor kristal
segera menyebabkan lonjakan radiotelegrafi yang tidak bertanggung jawab karena kelakuan para tukang listrik dan pelajar amatir yang tak terhitung jumlahnya, sehingga memerlukan intervensi kuat dari otoritas nasional dan internasional untuk menjaga keadaan tetap waras dan aman.
Dari sifat listrik yang tidak biasa dari kristal ini, saklar digital generasi ketiga akan muncul pada waktunya, mengikuti relay dan lampu – saklar yang mendominasi dunia kita. Tapi semuanya ada waktunya. Adegannya sudah kita uraikan, sekarang mari kita kembalikan semua perhatian ke aktor yang baru saja menjadi sorotan: Ambrose Fleming, Inggris, 1904.
Katup
Pada tahun 1904, Fleming menjadi profesor teknik elektro di University College London, dan konsultan di Perusahaan Marconi. Perusahaan awalnya mempekerjakannya untuk memberikan keahlian dalam pembangunan pembangkit listrik, namun kemudian ia terlibat dalam tugas meningkatkan penerima.
Flemming pada tahun 1890
Semua orang tahu bahwa koherer adalah penerima yang buruk dalam hal sensitivitas, dan detektor magnetik yang dikembangkan di Macroni tidak terlalu baik. Untuk mencari penggantinya, Fleming pertama-tama memutuskan untuk membangun sirkuit sensitif untuk mendeteksi gelombang Hertzian. Perangkat seperti itu, bahkan tanpa menjadi detektor, akan berguna dalam penelitian masa depan.
Untuk melakukan hal ini, ia perlu menemukan cara untuk terus mengukur arus yang diciptakan oleh gelombang yang datang, alih-alih menggunakan koherer diskrit (yang hanya ditunjukkan di negara bagian – di mana serbuk gergaji saling menempel – atau di luar negara bagian). Tetapi perangkat yang dikenal untuk mengukur kekuatan arus - galvanometer - memerlukan arus konstan, yaitu arus searah untuk pengoperasiannya. Arus bolak-balik yang tereksitasi oleh gelombang radio berubah arah dengan sangat cepat sehingga tidak ada pengukuran yang dapat dilakukan.
Fleming ingat bahwa dia memiliki beberapa benda menarik yang mengumpulkan debu di lemarinya - lampu indikator Edison. Pada tahun 1880-an ia menjadi konsultan di Edison Electric Lighting Company di London, dan menangani masalah penggelapan lampu. Saat itu ia menerima beberapa salinan indikator tersebut, kemungkinan dari William Preece, kepala teknisi listrik di British Postal Service, yang baru saja kembali dari pameran kelistrikan di Philadelphia. Pada saat itu, penguasaan telegraf dan telepon merupakan praktik umum di luar Amerika Serikat untuk layanan pos, sehingga merupakan pusat keahlian kelistrikan.
Kemudian, pada tahun 1890-an, Fleming sendiri mempelajari efek Edison dengan menggunakan lampu yang diperoleh dari Preece. Ia menunjukkan bahwa efeknya adalah arus mengalir dalam satu arah: potensial listrik negatif dapat mengalir dari filamen panas ke elektroda dingin, namun tidak sebaliknya. Namun baru pada tahun 1904, ketika ia dihadapkan pada tugas mendeteksi gelombang radio, ia menyadari bahwa fakta ini dapat digunakan dalam praktik. Indikator Edison hanya akan mengizinkan pulsa AC satu arah melewati celah antara filamen dan pelat, sehingga menghasilkan aliran yang konstan dan searah.
Fleming mengambil satu lampu, menghubungkannya secara seri dengan galvanometer dan menyalakan pemancar percikan. Voila - cermin berputar dan berkas cahaya bergerak sesuai skala. Itu berhasil. Itu bisa secara akurat mengukur sinyal radio yang masuk.
Prototipe katup Fleming. Anoda berada di tengah-tengah loop filamen (katoda panas)
Fleming menyebut penemuannya sebagai “katup” karena hanya memungkinkan listrik mengalir dalam satu arah. Dalam istilah teknik kelistrikan yang lebih umum, itu adalah penyearah - metode mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Kemudian disebut dioda karena memiliki dua elektroda - katoda panas (filamen) yang memancarkan listrik, dan anoda (pelat) dingin yang menerimanya. Fleming melakukan beberapa perbaikan pada desainnya, namun pada intinya perangkat tersebut tidak berbeda dengan lampu indikator buatan Edison. Transisinya ke kualitas baru terjadi sebagai akibat dari perubahan cara berpikir - fenomena ini telah kita lihat berkali-kali. Perubahan terjadi di dunia gagasan di kepala Fleming, bukan di dunia di luarnya.
Katup Fleming sendiri berguna. Itu adalah perangkat lapangan terbaik untuk mengukur sinyal radio, dan merupakan detektor yang bagus. Tapi dia tidak mengguncang dunia. Pertumbuhan pesat elektronik dimulai hanya setelah Lee de Forest menambahkan elektroda ketiga dan mengubah katup menjadi relay.
Mendengarkan
Lee de Forest memiliki pola asuh yang tidak biasa bagi seorang siswa Yale. Ayahnya, Pendeta Henry de Forest, adalah seorang veteran Perang Saudara dari New York dan seorang pendeta. , dan sangat yakin bahwa sebagai seorang pengkhotbah ia harus menyebarkan cahaya ilahi pengetahuan dan keadilan. Mematuhi panggilan tugasnya, dia menerima undangan untuk menjadi presiden Talladega College di Alabama. Perguruan tinggi ini didirikan setelah Perang Saudara oleh American Missionary Association, yang berbasis di New York. Hal ini dimaksudkan untuk mendidik dan membimbing warga kulit hitam setempat. Di sana Lee merasa dirinya berada di antara batu dan tempat yang sulit - orang kulit hitam lokal mempermalukannya karena kenaifan dan pengecutnya, dan orang kulit putih lokal - karena sikapnya yang tidak sopan. .
Namun, saat masih muda, de Forest mengembangkan rasa percaya diri yang kuat. Dia menemukan kegemarannya pada mekanika dan penemuan - model lokomotif skalanya menjadi keajaiban lokal. Saat remaja, saat belajar di Talladega, dia memutuskan untuk mengabdikan hidupnya pada penemuan. Kemudian, sebagai seorang pemuda dan tinggal di kota New Haven, putra pendeta tersebut membuang keyakinan agama terakhirnya. Mereka berangsur-angsur pergi karena mengenal Darwinisme, dan kemudian mereka tertiup angin setelah kematian ayahnya yang terlalu dini. Namun perasaan akan takdirnya tidak meninggalkan de Forest - dia menganggap dirinya jenius dan berusaha menjadi Nikola Tesla kedua, seorang penyihir kaya, terkenal dan misterius di era kelistrikan. Teman-teman sekelasnya di Yale menganggapnya sebagai orang yang sombong. Dia mungkin pria paling tidak populer yang pernah kita temui sepanjang sejarah.
de Hutan, sekitar tahun 1900
Setelah lulus dari Universitas Yale pada tahun 1899, de Forest memilih untuk menguasai seni transmisi sinyal nirkabel yang sedang berkembang sebagai jalan menuju kekayaan dan ketenaran. Dalam dekade-dekade berikutnya, dia menempuh jalan ini dengan tekad dan keyakinan yang besar, dan tanpa keraguan sedikit pun. Semuanya dimulai dengan kolaborasi de Forest dan rekannya Ed Smythe di Chicago. Smythe mempertahankan usahanya dengan pembayaran rutin, dan bersama-sama mereka mengembangkan detektor gelombang radio mereka sendiri, yang terdiri dari dua pelat logam yang disatukan dengan lem yang oleh de Forest disebut "tempel" [goo]. Namun de Forest tidak bisa menunggu lama untuk mendapatkan imbalan atas kejeniusannya. Dia menyingkirkan Smythe dan bekerja sama dengan pemodal New York yang teduh bernama Abraham White [ironisnya mengubah namanya dari nama yang diberikan kepadanya saat lahir, Schwartz, untuk menyembunyikan urusan gelapnya. Putih/Putih – (Inggris) putih, Schwarz/Schwarz – (Jerman) hitam / kira-kira. terjemahan], membuka Perusahaan Telegraf Nirkabel De Forest.
Aktivitas perusahaan itu sendiri bukanlah hal yang penting bagi kedua pahlawan kita. White memanfaatkan ketidaktahuan masyarakat untuk mengisi kantongnya. Dia menipu jutaan investor yang berjuang untuk mengikuti booming radio yang diperkirakan. Dan de Forest, berkat aliran dana yang melimpah dari para “pengisap” ini, berkonsentrasi untuk membuktikan kejeniusannya melalui pengembangan sistem transmisi informasi nirkabel Amerika yang baru (berbeda dengan sistem Eropa yang dikembangkan oleh Marconi dan lainnya).
Sayangnya untuk sistem Amerika, detektor de Forest tidak bekerja dengan baik. Dia memecahkan masalah ini untuk sementara waktu dengan meminjam desain yang dipatenkan Reginald Fessenden untuk detektor yang disebut "bareter cair" - dua kabel platinum yang direndam dalam rendaman asam sulfat. Fessenden mengajukan gugatan atas pelanggaran paten - dan dia jelas akan memenangkan gugatan ini. De Forest tidak dapat beristirahat sampai dia menemukan detektor baru yang hanya miliknya. Pada musim gugur 1906, ia mengumumkan pembuatan detektor semacam itu. Pada dua pertemuan terpisah di Institut Teknik Elektro Amerika, de Forest menjelaskan detektor nirkabel barunya, yang disebutnya Audion. Namun asal usul sebenarnya masih diragukan.
Untuk sementara waktu, upaya de Forest untuk membangun detektor baru berkisar pada melewatkan arus melalui nyala api , yang menurutnya bisa menjadi konduktor asimetris. Idenya, rupanya, tidak berhasil. Suatu saat di tahun 1905, dia mengetahui tentang katup Fleming. De Forest menyadari bahwa katup ini dan perangkat berbasis pembakarnya pada dasarnya tidak berbeda - jika Anda mengganti benang panas dengan api, dan menutupinya dengan bola kaca untuk membatasi gas, Anda akan mendapatkan katup yang sama. Dia mengembangkan serangkaian paten yang mengikuti sejarah penemuan katup pra-Fleming menggunakan detektor api gas. Dia rupanya ingin mengutamakan dirinya sendiri dalam penemuan ini, melewati paten Fleming, karena pengerjaan dengan pembakar Bunsen mendahului pekerjaan Fleming (telah berlangsung sejak tahun 1900).
Tidak mungkin untuk mengatakan apakah ini penipuan diri sendiri atau penipuan, tetapi hasilnya adalah paten de Forest pada bulan Agustus 1906 untuk "sebuah bejana kaca kosong yang berisi dua elektroda terpisah, di antaranya terdapat media gas yang, jika dipanaskan secukupnya, menjadi konduktor dan membentuk elemen penginderaan." Peralatan dan pengoperasian perangkat ini adalah hak Fleming, dan penjelasan pengoperasiannya adalah tanggung jawab De Forest. De Forest akhirnya kalah dalam sengketa paten, meski memakan waktu sepuluh tahun.
Pembaca yang antusias mungkin sudah bertanya-tanya mengapa kita menghabiskan begitu banyak waktu untuk pria yang menyatakan dirinya jenius dan menganggap ide orang lain sebagai miliknya? Alasannya terletak pada transformasi yang dialami Audion dalam beberapa bulan terakhir tahun 1906.
Saat itu, de Forest sudah tidak punya pekerjaan. White dan mitranya menghindari tanggung jawab sehubungan dengan gugatan Fessenden dengan mendirikan perusahaan baru, United Wireless, dan meminjamkan aset American De Forest seharga $1. De Forest dikeluarkan dengan kompensasi $1000 dan beberapa paten tidak berguna di tangannya, termasuk paten untuk Audion. Terbiasa dengan gaya hidup mewah, dia menghadapi kesulitan keuangan yang serius dan berusaha mati-matian untuk mengubah Audion menjadi sukses besar.
Untuk memahami apa yang terjadi selanjutnya, penting untuk mengetahui bahwa de Forest yakin dialah yang menemukan relai - berbeda dengan penyearah Fleming. Dia membuat Audionnya dengan menghubungkan baterai ke pelat katup dingin, dan percaya bahwa sinyal di sirkuit antena (terhubung ke filamen panas) memodulasi arus yang lebih tinggi di sirkuit baterai. Dia salah: ini bukan dua sirkuit, baterai hanya menggeser sinyal dari antena, bukan memperkuatnya.
Namun kesalahan ini menjadi kritis, karena menyebabkan de Forest bereksperimen dengan elektroda ketiga di dalam labu, yang selanjutnya akan memutuskan kedua sirkuit "relai" ini. Mula-mula ia menambahkan elektroda dingin kedua di samping elektroda pertama, namun kemudian, mungkin dipengaruhi oleh mekanisme kontrol yang digunakan fisikawan untuk mengarahkan sinar pada perangkat sinar katoda, ia memindahkan elektroda tersebut ke posisinya di antara filamen dan pelat utama. Dia memutuskan bahwa posisi ini dapat mengganggu aliran listrik, dan mengubah bentuk elektroda ketiga dari pelat menjadi kawat bergelombang yang menyerupai serak - dan menyebutnya “kisi”.
Trioda Audion 1908. Benang (putus) di sebelah kiri adalah katoda, kawat bergelombang adalah jaringnya, pelat logam bulat adalah anoda. Masih ada benang seperti bola lampu biasa.
Dan itu benar-benar sebuah estafet. Arus lemah (seperti yang dihasilkan oleh antena radio) yang diterapkan pada jaringan listrik dapat mengendalikan arus yang jauh lebih kuat antara filamen dan pelat, sehingga menolak partikel bermuatan yang mencoba lewat di antara keduanya. Detektor ini bekerja jauh lebih baik daripada katup karena tidak hanya memperbaiki, tetapi juga memperkuat sinyal radio. Dan, seperti katup (dan tidak seperti koherer), ia dapat menghasilkan sinyal konstan, yang memungkinkan terciptanya tidak hanya telegraf radio, tetapi juga telepon radio (dan kemudian - transmisi suara dan musik).
Dalam praktiknya, hal ini tidak berjalan dengan baik. Audio De Forest rewel, cepat habis, kurang konsisten dalam produksi, dan tidak efektif sebagai amplifier. Agar Audion tertentu dapat berfungsi dengan benar, parameter kelistrikan rangkaian perlu disesuaikan.
Meski demikian, de Forest percaya pada penemuannya. Dia membentuk perusahaan baru untuk mengiklankannya, Perusahaan Telepon Radio De Forest, tetapi penjualannya sedikit. Keberhasilan terbesar adalah penjualan peralatan telepon intra-armada ke armada selama pelayaran keliling dunia"". Namun, komandan armada, karena tidak mempunyai waktu untuk membuat pemancar dan penerima de Forest berfungsi dan melatih awak dalam penggunaannya, memerintahkan agar pemancar dan penerima tersebut dikemas dan disimpan. Terlebih lagi, perusahaan baru De Forest yang dipimpin oleh salah satu pengikut Abraham White tidak lebih baik dari perusahaan sebelumnya. Yang lebih buruk lagi, dia segera dituduh melakukan penipuan.
Selama lima tahun, Audion tidak mencapai apa pun. Sekali lagi, telepon akan memainkan peran kunci dalam pengembangan relay digital, kali ini menyelamatkan teknologi yang menjanjikan namun belum teruji dan berada di ambang kepunahan.
Dan lagi telepon
Jaringan komunikasi jarak jauh adalah sistem saraf pusat AT&T. Hal ini menyatukan banyak perusahaan lokal dan memberikan keunggulan kompetitif utama ketika hak paten Bell telah habis masa berlakunya. Dengan bergabung dengan jaringan AT&T, pelanggan baru, secara teori, dapat menjangkau semua pelanggan lain yang jaraknya ribuan mil—walaupun pada kenyataannya, panggilan jarak jauh jarang dilakukan. Jaringan ini juga menjadi landasan bagi ideologi perusahaan yang menyeluruh, yaitu "Satu Kebijakan, Satu Sistem, Pelayanan Terpadu Satu Pintu".
Namun dengan dimulainya dekade kedua abad ke-XNUMX, jaringan ini mencapai puncak fisiknya. Semakin jauh kabel telepon direntangkan, semakin lemah dan berisik sinyal yang melewatinya, dan akibatnya, ucapan menjadi hampir tidak terdengar. Oleh karena itu, sebenarnya ada dua jaringan AT&T di AS, yang dipisahkan oleh punggungan benua.
Untuk jaringan timur, New York adalah pasaknya, dan repeater mekanis juga – tambatan yang menentukan seberapa jauh jangkauan suara manusia. Namun teknologi ini tidak mahakuasa. Kumparan mengubah sifat kelistrikan sirkuit telepon, mengurangi redaman frekuensi suara - tetapi kumparan hanya dapat menguranginya, bukan menghilangkannya. Repeater mekanis (hanya speaker telepon yang terhubung ke mikrofon penguat) menambah kebisingan pada setiap pengulangan. Jalur tahun 1911 dari New York ke Denver menggunakan tali pengaman ini hingga panjang maksimumnya. Tidak ada pembicaraan untuk memperluas jaringan ke seluruh benua. Namun, pada tahun 1909, John Carty, chief engineer AT&T, secara terbuka berjanji untuk melakukan hal tersebut. Dia berjanji untuk melakukan ini dalam lima tahun - pada saat dia memulainya di San Francisco pada tahun 1915.
Orang pertama yang mewujudkan upaya seperti itu dengan bantuan amplifier telepon baru bukanlah orang Amerika, melainkan pewaris keluarga kaya di Wina yang memiliki minat pada sains. Menjadi muda Dengan bantuan orang tuanya, dia membeli sebuah perusahaan manufaktur telepon dan mulai membuat amplifier telepon. Pada tahun 1906, ia telah membuat relai berdasarkan tabung sinar katoda, yang pada saat itu banyak digunakan dalam eksperimen fisika (dan kemudian menjadi dasar teknologi layar video yang mendominasi abad ke-XNUMX). Sinyal masuk yang lemah mengendalikan elektromagnet yang membengkokkan sinar, memodulasi arus yang lebih kuat di sirkuit utama.
Pada tahun 1910, von Lieben dan rekan-rekannya, Eugene Reise dan Sigmund Strauss, mempelajari tentang Audione de Forest dan mengganti magnet dalam tabung dengan kisi-kisi yang mengendalikan sinar katoda - desain ini adalah yang paling efisien dan unggul dari apa pun yang dibuat di Amerika. Serikat pada saat itu. Jaringan telepon Jerman segera mengadopsi amplifier von Lieben. Pada tahun 1914, berkat dia, panggilan telepon yang gugup dilakukan oleh komandan Tentara Prusia Timur ke markas besar Jerman, yang terletak 1000 kilometer jauhnya, di Koblenz. Hal ini memaksa kepala staf untuk mengirim jenderal Hindenberg dan Ludendorff ke timur, menuju kejayaan abadi dan dengan konsekuensi yang mengerikan. Penguat serupa kemudian menghubungkan markas besar Jerman dengan pasukan lapangan di selatan dan timur hingga Makedonia dan Rumania.
Salinan relai sinar katoda yang ditingkatkan dari von Lieben. Katoda ada di bagian bawah, anoda adalah kumparan di bagian atas, dan grid adalah lembaran logam bundar di tengah.
Namun, kendala bahasa dan geografis, serta perang, membuat desain ini tidak sampai ke Amerika Serikat, dan peristiwa lain segera menyusulnya.
Sementara itu, de Forest meninggalkan Perusahaan Telepon Radio yang bangkrut pada tahun 1911 dan melarikan diri ke California. Di sana ia mendapat pekerjaan di Federal Telegraph Company di Palo Alto, yang didirikan oleh lulusan Stanford . Secara nominal, de Forest akan mengerjakan amplifier yang akan meningkatkan volume keluaran radio federal. Faktanya, dia, Herbert van Ettan (seorang insinyur telepon berpengalaman) dan Charles Logwood (seorang desainer receiver) berangkat untuk membuat amplifier telepon sehingga ketiganya bisa memenangkan hadiah dari AT&T, yang dikabarkan sebesar $1 juta.
Untuk melakukan ini, de Forest mengambil Audion dari mezzanine, dan pada tahun 1912 dia dan rekan-rekannya sudah menyiapkan perangkat untuk didemonstrasikan di perusahaan telepon. Ini terdiri dari beberapa Audion yang dihubungkan secara seri, menciptakan amplifikasi dalam beberapa tahap, dan beberapa komponen tambahan lainnya. Perangkat tersebut benar-benar berfungsi—dapat meningkatkan sinyal hingga Anda dapat mendengar saputangan jatuh atau jam saku berdetak. Namun hanya pada arus dan tegangan yang terlalu rendah untuk berguna dalam telepon. Ketika arus meningkat, Audion mulai memancarkan cahaya biru, dan sinyal berubah menjadi noise. Namun industri telepon cukup tertarik untuk membawa perangkat tersebut ke teknisi mereka dan melihat apa yang dapat mereka lakukan dengannya. Kebetulan salah satu dari mereka, fisikawan muda Harold Arnold, tahu persis cara memperbaiki amplifier dari Federal Telegraph.
Saatnya membahas cara kerja katup dan Audion. Wawasan utama yang diperlukan untuk menjelaskan pekerjaan mereka muncul dari Laboratorium Cavendish di Cambridge, sebuah wadah pemikir untuk fisika elektron baru. Pada tahun 1899 di sana, J. J. Thomson menunjukkan dalam eksperimennya dengan tabung sinar katoda bahwa sebuah partikel bermassa, yang kemudian dikenal sebagai elektron, membawa arus dari katoda ke anoda. Selama beberapa tahun berikutnya, Owen Richardson, rekan Thomson, mengembangkan proposal ini menjadi teori matematika emisi termionik.
Ambrose Fleming, seorang insinyur yang bekerja dalam perjalanan kereta api singkat dari Cambridge, akrab dengan karya-karya ini. Jelas baginya bahwa katupnya bekerja karena emisi elektron termionik dari filamen yang dipanaskan, melintasi celah vakum ke anoda dingin. Namun ruang hampa pada lampu indikator tidak terlalu dalam - hal ini tidak diperlukan pada bola lampu biasa. Itu cukup untuk memompa cukup oksigen untuk mencegah benang terbakar. Fleming menyadari bahwa agar katup dapat bekerja dengan baik, katup harus dikosongkan selengkap mungkin agar sisa gas tidak mengganggu aliran elektron.
De Forest tidak memahami hal ini. Karena dia sampai pada katup dan Audion melalui eksperimen dengan pembakar Bunsen, keyakinannya adalah sebaliknya - bahwa gas terionisasi panas adalah fluida kerja perangkat, dan penghilangan seluruhnya akan menyebabkan penghentian operasi. Inilah sebabnya mengapa Audion sangat tidak stabil dan tidak memuaskan sebagai penerima radio, dan mengapa Audion memancarkan cahaya biru.
Arnold di AT&T berada dalam posisi ideal untuk memperbaiki kesalahan de Forest. Dia adalah seorang fisikawan yang pernah belajar di bawah bimbingan Robert Millikan di Universitas Chicago dan dipekerjakan secara khusus untuk menerapkan pengetahuannya tentang fisika elektronik baru pada masalah pembangunan jaringan telepon pantai-ke-pantai. Dia tahu bahwa tabung Audion akan bekerja paling baik dalam ruang hampa yang hampir sempurna, dia tahu bahwa pompa terbaru bisa mencapai ruang hampa seperti itu, dia tahu bahwa jenis filamen berlapis oksida baru, bersama dengan pelat dan kisi-kisi yang lebih besar, juga bisa meningkatkan aliran elektron. Singkatnya, dia mengubah Audion menjadi tabung vakum, pembuat keajaiban zaman elektronik.
AT&T memiliki amplifier kuat yang diperlukan untuk membangun jalur lintas benua - hanya saja AT&T tidak memiliki hak untuk menggunakannya. Perwakilan perusahaan berperilaku tidak percaya selama negosiasi dengan de Forest, tetapi memulai percakapan terpisah melalui pengacara pihak ketiga, yang berhasil membeli hak untuk menggunakan Audion sebagai amplifier telepon seharga $50 (sekitar $000 juta pada dolar tahun 1,25). Jalur New York–San Francisco dibuka tepat pada waktunya, namun lebih merupakan kemenangan keahlian teknis dan periklanan perusahaan dibandingkan sebagai sarana komunikasi. Biaya panggilan sangat besar sehingga hampir tidak ada yang bisa menggunakannya.
zaman elektronik
Tabung vakum sebenarnya telah menjadi akar dari pohon komponen elektronik yang benar-benar baru. Seperti halnya relai, tabung vakum terus memperluas penerapannya seiring para insinyur menemukan cara baru untuk menyesuaikan desainnya guna memecahkan masalah tertentu. Pertumbuhan suku “-od” tidak berhenti pada dioda dan trioda. Itu dilanjutkan dengan , yang menambahkan grid tambahan yang mendukung amplifikasi seiring dengan pertumbuhan elemen di sirkuit. Berikutnya muncul , , dan bahkan . Thyratron berisi uap merkuri muncul, bersinar dengan cahaya biru yang tidak menyenangkan. Lampu mini berukuran sebesar jari kelingking atau bahkan biji pohon ek. Lampu katoda tidak langsung dimana dengungan sumber AC tidak mengganggu sinyal. Saga of the Vacuum Tube, yang mencatat pertumbuhan industri tabung hingga tahun 1930, mencantumkan lebih dari 1000 model berbeda berdasarkan indeks - meskipun banyak di antaranya merupakan salinan ilegal dari merek yang tidak dapat dipercaya: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron, dan seterusnya.
Yang lebih penting daripada variasi bentuk adalah variasi penerapan tabung vakum. Sirkuit regeneratif mengubah triode menjadi pemancar - menciptakan gelombang sinus yang halus dan konstan, tanpa percikan api yang bising, mampu mentransmisikan suara dengan sempurna. Dengan koherer dan percikan api pada tahun 1901, Marconi hampir tidak dapat mengirimkan sepotong kecil kode Morse melintasi Atlantik yang sempit. Pada tahun 1915, dengan menggunakan tabung vakum sebagai pemancar dan penerima, AT&T dapat mengirimkan suara manusia dari Arlington, Virginia ke Honolulu—dua kali jaraknya. Pada tahun 1920-an, mereka menggabungkan telepon jarak jauh dengan siaran audio berkualitas tinggi untuk menciptakan jaringan radio pertama. Dengan demikian, seluruh bangsa akan segera dapat mendengarkan suara yang sama di radio, baik Roosevelt maupun Hitler.
Selain itu, kemampuan untuk membuat pemancar yang disetel ke frekuensi yang tepat dan stabil memungkinkan para insinyur telekomunikasi mewujudkan impian lama tentang multiplexing frekuensi yang menarik perhatian Alexander Bell, Edison, dan yang lainnya empat puluh tahun yang lalu. Pada tahun 1923, AT&T memiliki sepuluh saluran saluran suara dari New York hingga Pittsburgh. Kemampuan untuk mengirimkan banyak suara melalui satu kabel tembaga secara signifikan mengurangi biaya panggilan jarak jauh, yang karena biayanya yang tinggi, selama ini hanya terjangkau oleh orang-orang dan pebisnis terkaya. Melihat apa yang bisa dilakukan tabung vakum, AT&T mengirim pengacara mereka untuk membeli hak tambahan dari de Forest untuk mengamankan hak menggunakan Audion di semua aplikasi yang tersedia. Secara total, mereka membayarnya $390, yang dalam uang saat ini setara dengan sekitar $000 juta.
Dengan keserbagunaan seperti itu, mengapa tabung vakum tidak mendominasi komputer generasi pertama seperti halnya mendominasi radio dan peralatan telekomunikasi lainnya? Jelasnya, triode bisa menjadi saklar digital seperti halnya relay. Begitu jelasnya sehingga de Forest bahkan percaya bahwa dialah yang menciptakan estafet tersebut sebelum dia benar-benar menciptakannya. Dan triode jauh lebih responsif dibandingkan relai elektromekanis tradisional karena tidak perlu menggerakkan jangkar secara fisik. Relai tipikal memerlukan beberapa milidetik untuk beralih, dan perubahan fluks dari katoda ke anoda akibat perubahan potensial listrik pada jaringan terjadi hampir seketika.
Namun lampu mempunyai kelemahan dibandingkan relay: kecenderungannya, seperti pendahulunya, bola lampu, mudah terbakar. Masa pakai Audion de Forest yang asli sangat singkat - sekitar 100 jam - sehingga terdapat filamen cadangan di lampunya, yang harus disambungkan setelah yang pertama padam. Hal ini sangat buruk, namun bahkan setelah itu, bahkan lampu kualitas terbaik pun tidak dapat diharapkan bertahan lebih dari beberapa ribu jam. Untuk komputer dengan ribuan lampu dan jam perhitungan, ini merupakan masalah serius.
Sebaliknya, relai “sangat dapat diandalkan”, menurut George Stibitz. Sedemikian rupa sehingga dia mengklaim hal itu
Jika rangkaian relai berbentuk U dimulai pada tahun pertama zaman kita dan mengganti kontak setiap detik, maka relai tersebut masih akan berfungsi hingga saat ini. Kegagalan kontak pertama dapat diperkirakan terjadi paling cepat seribu tahun kemudian, sekitar tahun 3000.
Selain itu, tidak ada pengalaman dengan sirkuit elektronik besar yang sebanding dengan sirkuit elektromekanis para insinyur telepon. Radio dan peralatan lainnya bisa memuat 5-10 lampu, tapi tidak ratusan ribu. Tidak ada yang tahu apakah komputer dengan 5000 lampu dapat berfungsi. Dengan memilih relay daripada tabung, perancang komputer membuat pilihan yang aman dan konservatif.
Pada bagian selanjutnya kita akan melihat bagaimana dan mengapa keraguan ini diatasi.
Sumber: www.habr.com