Og að lokum, boðhlaupið

Aðrar greinar í seríunni:

• Saga gengisins
  • Aðferð við "hraðflutning upplýsinga", eða uppruna gengisins
  • Farskrifari
  • Galvanismi
  • Kaupsýslumenn
  • Og að lokum, boðhlaupið
  • talandi símskeyti
  • Tengdu bara
  • Gleymda kynslóð gengistölva
  • rafræn tímabil
• Saga rafrænna tölva
  • Prologue
  • Colossus
  • ENIAC
  • Rafræn bylting
• Saga smárisins
  • Á leiðinni að snerta mig í myrkrinu
  • Úr deiglu stríðsins
  • Margvísleg enduruppfinning
• Internet saga
  • Viðmiðunarnet
  • Decay, hluti 1
  • Decay, hluti 2
  • Að uppgötva gagnvirkni
  • Auka gagnvirkni
  • ARPANET - fæðingin
  • ARPANET - pakki
  • ARPANET - undirnet
  • Tölva sem samskiptatæki
  • Saga internetsins: Samvinna

В síðasta hluta sögunnar við lærðum hvernig bandarískur vísindamaður og kennari Jósef Hinrik Ég ferðaðist um Evrópu í fyrsta skipti. Þegar hann heimsótti London fór hann í sérstaka heimsókn til manns sem hann bar mikla virðingu fyrir, stærðfræðingi Charles Babbage. Ásamt Henry var vinur hans, Alexander Bach, og nýr kunningi hans, einnig tilraunamaður á sviði símarita, Charles Wheatstone. Babbage sagði gestum að hann ætlaði brátt að sýna þingmanninum reiknivél sína, en með enn meiri ánægju deildi hann með þeim hugmyndinni að nýju vélinni sinni, „sem mun fara umfram getu þeirrar fyrstu. Henry skráði almennar upplýsingar um þessa áætlun í dagbók sína:

Þessi vél skiptist í tvo hluta, einn þeirra kallar herra B. forðabúr, en hinn kvörn. Geymslan er full af hjólum með númerum máluð á. Reglulega draga stangir þær út og færa þær í mylluna, þar sem nauðsynlegar meðhöndlun á sér stað. Þegar henni er lokið mun þessi vél geta sett upp hvaða formúlu sem er af algebrulegum toga.

Sagnfræðingurinn getur ekki annað en fundið fyrir hrolli renna niður hrygginn frá svo tilviljunarkenndum gatnamótum í lífi mannanna. Hér skerast tveir þræðir í sögu tölvuvéla, annar þeirra var að nálgast endalok og hinn rétt að byrja.

Þegar öllu er á botninn hvolft, þó að vél Babbage sé oft sett fram sem upphaf sögu nútíma alhliða tölva, eru tengslin á milli þeirra frekar veik. Vélin hans (sem hann smíðaði aldrei) var hápunktur draumsins um vélræna tölvuvinnslu. Þessi draumur, fyrst röddaður af Leibniz, var innblásinn af sífellt flóknari úrabúnaði sem iðnaðarmenn hafa búið til frá lokum miðalda. En engin almenn tölva hefur verið byggð á hreinni vélfræði - verkefnið er of erfitt.

En rafsegulliðið, sem Henry og fleiri hafa hugsað sér, er auðvelt að útfæra í tölvurásum, en flókið þeirra virðist ólýsanlegt án þess. Þetta atriði var þó enn áratugum í burtu og Henry og samtímamenn hans gátu ekki séð fyrir slíka þróun. Það varð forfaðir ótal smára sem gerðu stafrænan heim nútímans mögulegan, svo samtvinnuðan nútíma lífi okkar. Relay fylltu innra með snemma forritanlegum tölvum og réðu stuttlega áður en þeim var skipt út fyrir eingöngu rafrænar frændur þeirra.

Relays voru fundin upp nokkrum sinnum sjálfstætt á 1830. Markmið þess voru margvísleg (fimm uppfinningamenn komu með að minnsta kosti þrjár umsóknir) - eins og dæmin um notkun þess. En það er þægilegt að hugsa um það sem tvínota tæki. Það er hægt að nota sem rofa sem stjórnar öðru rafmagnstæki (þar á meðal, sem er mikilvægt, annað gengi), eða sem magnara sem breytir veikt merki í sterkt.

Skipta

Joseph Henry sameinaði í einni persónu djúpa þekkingu á náttúruheimspeki, vélfræði og áhuga á vandamáli vélrænna símskeytisins. Á 1830 var kannski aðeins Wheatstone með slíka eiginleika. Árið 1831 hafði hann byggt 2,5 km langa hringrás sem gat stjórnað bjöllu með því að nota öflugasta segul sem byggður hefur verið. Ef hann hefði haldið áfram að vinna svo ötullega að símskeyti og sýnt sömu þrautseigju og Morse sýndi, þá hefði nafn hans verið sett í kennslubækur.

En Henry, kennari við háskólann í Albany og síðar við háskólann í New Jersey (nú Princeton University), smíðaði og endurbætti rafmagnstæki í þeim tilgangi að rannsaka, kenna og sýna fram á vísindi. Hann hafði ekki áhuga á að breyta kennslufræðilegu tæki í skilaboðakerfi.

Um 1835 kom hann með sérlega sniðuga sýnikennslu með því að nota tvær hringrásir. Mundu að Henry uppgötvaði tvær víddir rafmagns - styrkleiki og magn (við köllum þær spennu og straum). Hann bjó til rafrásir með öflugum rafhlöðum og seglum til að senda rafsegulmagn yfir langar vegalengdir og rafrásir með magn rafhlöðum og seglum til að búa til rafsegulkrafta með miklum krafti.

Nýja einingin hans sameinaði báðar eignirnar. Öflugur magn rafsegull gæti lyft hundruðum kílóa byrði. Ákafur segull í lok langrar lykkju var notaður til að lyfta litlum málmvír: rofa. Lokun á öflugri hringrás olli því að segullinn lyfti vírnum, sem opnaði rofann og magnrásina. Magn rafsegullinn féll svo skyndilega úr hleðslu sinni með heyrnarlausu braki.

Þetta gengi - og þetta er hlutverkið sem sterkur segull og vír hans gegnir - var nauðsynlegt til að sýna fram á umbreytingu raforku í vélræna orku, sem og hvernig lítill kraftur getur stjórnað stórum. Að dýfa vírnum létt í sýruna til að klára hringrásina myndi valda því að litli rofinn hreyfðist aðeins, sem leiðir til hörmungar að falla nógu mikið úr málmi til að mylja einhvern sem er nógu vitlaus til að standa undir honum. Fyrir Henry var gengið tæki til að sýna fram á vísindalegar grundvallarreglur. Þetta var rafmagnsstöng.

Henry var líklega sá fyrsti til að tengja tvær rafrásir á þennan hátt - þannig að hann stjórnaði hinni með rafsegulmagni annarar hringrásarinnar. Annað sætið, eftir því sem við best vitum, eiga þeir William Cook og Charles Wheatstone, þó þeir hafi haft allt önnur markmið.

Í mars 1836, skömmu eftir að hafa verið viðstaddur sýnikennslu í Heidelberg á símariti sem notaði galvaníska nál til að senda merki, varð Cook innblásinn af spiladós. Cook taldi að það þyrfti nokkrar nálar að nota nálar til að tákna bókstafi í alvöru símariti, og þær myndu þurfa nokkrar hringrásir. Cook vildi að rafsegullinn virkaði vélbúnaðinn, sem gæti nú þegar verið eins flókinn og óskað er eftir til að sýna fram á æskilegan staf.

Hann sá fyrir sér vél sem líkist spiladós, með tunnu umkringd mörgum nælum. Á annarri hlið tunnunnar á að vera hringlaga kvarði með stöfum. Það ætti að vera svona kassi á hvorum enda símlínunnar. Hlaðinn gormur ætti að valda því að tunnan snýst, en oftast verður hún læst á sínum stað með tappanum. Þegar ýtt er á símatakkann lokast hringrásin sem virkjar rafsegul sem opna báða læsinga og báðar vélarnar snúast. Þegar stafurinn sem óskað er eftir er sýndur á kvarðanum er lyklinum sleppt, læsingarnar smella á sinn stað og stöðva hreyfingu tunnanna. Cook endurskapaði óafvitandi tímatalslíkan Ronalds af símskeyti, sem fundið var upp tveimur áratugum fyrr, og fyrstu tilraunir Shapp-bræðra með símskeyti (aðeins þeir notuðu hljóð, ekki rafmagn, til að samstilla skífur).

Cook áttaði sig á því að sama kerfi gæti hjálpað til við að leysa langvarandi vandamál símans - að tilkynna viðtökuaðilanum um ný skilaboð. Til að gera þetta geturðu notað aðra hringrás með öðrum rafsegul, sem myndi virkja vélræna bjöllu. Lokun hringrásarinnar myndi draga tappann inn og bjallan hringdi.

Í mars 1837 byrjaði Cook að vinna með Wheatstone við símskeyti og um þetta leyti fóru þeir að íhuga þörfina fyrir aðra hringrás. Í stað þess að setja upp sjálfstæða hringrás fyrir viðvörunarmerkið (og keyra kílómetra af aukavírum), væri ekki auðveldara að nota aðalrásina til að stjórna merkinu?

Á þessum tíma höfðu Cook og Wheatstone snúið aftur til nálarhönnunarinnar og það var alveg augljóst að hægt væri að tengja lítið vírstykki við nál þannig að þegar rafsegul dregur að sér enda hennar myndi skottið klára aðra hringrás. Þessi hringrás myndi keyra merkið. Eftir ákveðið hlé, þar sem viðtakandi skilaboðanna gat haft tíma til að vakna, slökkva á merkinu og útbúa blýant og blað, var hægt að nota nálina til að senda skilaboðin eins og venjulega.

Á tveimur árum, í tveimur heimsálfum, tvisvar, í tveimur mismunandi tilgangi, áttaði fólk sig á því að hægt væri að nota rafsegul sem rofa til að stjórna annarri hringrás. En það var líka hægt að ímynda sér allt aðra leið til samspils milli rásanna tveggja.

Magnari

Haustið 1837 var Samuel Morse fullviss um að hægt væri að láta hugmynd hans að rafsímtækinu virka. Með því að nota sterka rafhlöðu og segul Henry sendi hann skilaboð yfir hálfan kílómetra vegalengd. En til að sanna fyrir þinginu að símskeyti hans gæti sent skilaboð um alla álfuna þurfti hann miklu meira. Það var ljóst að sama hversu kraftmikil rafhlöðurnar voru, á einhverjum tímapunkti myndi hringrásin verða of löng til að senda skiljanlegt merki á hinn endann. En Morse áttaði sig á því að þrátt fyrir mikið fall í krafti með fjarlægð gæti rafsegullinn opnað og lokað annarri hringrás, knúin af sinni eigin rafhlöðu, sem aftur gæti sent merkið áfram. Ferlið má endurtaka eins oft og þarf og ná yfir vegalengdir af hvaða lengd sem er. Þess vegna voru þessir milliseglar kallaðir „relays“ - eins og póststöðvar til að skipta um hest. Þeir fengu rafboðin frá veikburða maka sínum og báru þau áfram af endurnýjuðum krafti.

Ómögulegt er að ákveða hvort þessi hugmynd hafi verið innblásin af verkum Henry, en Morse var vissulega sá fyrsti sem notaði gengi í slíkum tilgangi. Fyrir honum var gengi ekki rofi, heldur magnari, sem getur breytt veiku merki í sterkt.

Hinum megin Atlantshafsins um svipað leyti Edward Davey, lyfjafræðingur í London, kom með svipaða hugmynd. Hann fékk líklega áhuga á símaritinu um 1835. Snemma árs 1837 var hann reglulega að gera tilraunir með eins og hálfs kílómetra hringrás í Regent's Park í norðvesturhluta London.

Fljótlega eftir að Cook og Wheatstone hittust í mars 1837 fann Davy fyrir samkeppninni og fór að hugsa alvarlega um að byggja upp hagnýtt kerfi. Hann tók eftir því að sveigjukraftur galvanísku nálarinnar minnkaði verulega eftir því sem lengd vírsins stækkaði. Eins og hann skrifaði mörgum árum síðar:

Þá hélt ég að jafnvel minnsta hreyfing á nálinni, þykkt hárs, myndi nægja til að koma tveimur málmflötum í snertingu og klára nýja hringrás sem er háð rafhlöðunni á staðnum; og þetta er hægt að endurtaka að eilífu.

Davey kallaði þessa hugmynd um að breyta veikburða rafmerki í sterkt „rafmagnshressingu“. En honum tókst ekki að átta sig á þessari eða neinni annarri hugmynd um símskeyti. Hann fékk einkaleyfi fyrir símskeyti árið 1838, óháð Cook og Wheatstone. En árið 1839 sigldi hann til Ástralíu á flótta undan óhamingjusamu hjónabandi og yfirgaf keppinauta starfsemina. Símafyrirtækið þeirra keypti þetta einkaleyfi nokkrum árum síðar.

Relays í heiminum

Í tæknisögunni leggjum við mikla áherslu á kerfi, en hunsum oft íhluti þeirra. Við rekjum sögu símans, símans, rafljóssins og böðum skapara þeirra í hlýjum geislum velþóknunar okkar. En þessi kerfi gátu aðeins komið fram með samsetningu, endursamsetningu og breytingum á núverandi þáttum sem óx hljóðlega í skugganum.

Relay er einn slíkur þáttur. Það þróaðist fljótt og varð fjölbreytilegt þegar símtækjakerfi fóru að fjölga sér á fjórða og fimmta áratugnum. Á næstu öld kom það fram í rafkerfum af ýmsu tagi. Fyrsta breytingin var að nota stífan málmbúnað, eins og á símskeyti, til að ljúka hringrásinni. Eftir að hafa slökkt á rafsegulnum var armaturen aftengd frá hringrásinni með því að nota gorm. Þessi vélbúnaður var áreiðanlegri og varanlegri en vírstykki eða nálar. Einnig voru þróuð lokuð sjálfgefin módel, til viðbótar við upprunalegu opna sjálfgefnu hönnunina.

Dæmigert boðhlaup frá seint á XNUMX. öld. Fjaðrið T kemur í veg fyrir að armbúnaður B snerti klemmu C. Þegar rafsegullinn M er virkjaður sigrar hann gorminn og klárar hringrásina milli vírs W og klemmu C.

Á fyrstu árum símritunar voru liða sjaldan notuð sem magnari eða "endurnýjarar" þar sem hægt var að lengja eina hringrás yfir 150 km. En þær voru mjög gagnlegar til að sameina lágstraums langar línur og staðbundnar háspennulínur sem hægt var að nota til að knýja aðrar vélar, til dæmis Morse upptökutæki.

Tugir einkaleyfa í Bandaríkjunum á seinni hluta 4. aldar lýstu nýjum tegundum liða og nýrri notkun þeirra. Mismunadrifsgengi, sem skipti spólunni þannig að rafseguláhrifin voru hætt í aðra áttina og magnuð í hina, gerði kleift að nota tvíhliða símritun: tvö merki sem ferðast í gagnstæða átt á einum vír. Thomas Edison notaði skautað (eða skautað) gengi til að búa til quadruplex sem getur sent XNUMX merki samtímis á einum vír: tvö í hvora átt. Í skautuðu gengi var armaturen sjálft varanleg segull sem brást frekar við stefnu straumsins en kraftinum. Þökk sé varanlegum seglum var hægt að búa til liða með skiptitengi sem héldust opin eða lokuð eftir skiptingu.

Skautað gengi

Til viðbótar við símskeyti var farið að nota liða í merkjakerfi járnbrauta. Með tilkomu raforkuflutningsneta var farið að nota liða í þessi kerfi, sérstaklega sem verndartæki.

En jafnvel þessi umfangsmiklu og flóknu net kröfðust ekki meira af liðunum en þau voru fær um að veita. Síminn og járnbrautin náðu til allra borga, en ekki allra bygginga. Þeir höfðu tugþúsundir endapunkta, en ekki milljónir. Rafmagnsflutningskerfum var alveg sama hvar þau enduðu - þau gáfu einfaldlega straum til staðbundinnar rafrásar og hvert heimili og fyrirtæki gat tekið eins mikið af honum og þau þurftu.

Símamál voru allt annað mál. Símar þurftu að hafa samskipti frá stað til stað, frá hvaða heimili eða skrifstofu sem er til hvers annars, og þess vegna þurftu þeir stjórnrásir á áður óþekktum mælikvarða. Mannsröddin sem kom í formi titrings meðfram vírunum var ríkt merki, en veikt. Þess vegna þurftu langlínusamskipti magnara af betri gæðum. Í ljós kom að rofarnir geta líka virkað með slíkum mögnurum. Nú stýrðu símakerfi, meira en nokkurt annað kerfi, þróun rofa.

Hvað á að lesa

• James B. Calvert, „The Electromagnetic Telegraph“
• Franklin Leonard Pope, „Modern Practice of the Electric Telegraph“ (1891)

Heimild: www.habr.com