🥇릴레이의 역사: 전자 시대

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В 지난 번에 우리는 XNUMX세대 자동 전기 스위치인 전자기 릴레이를 기반으로 XNUMX세대 디지털 컴퓨터가 어떻게 구축되었는지 살펴보았습니다. 하지만 이 컴퓨터가 만들어질 무렵에는 그 배후에 또 다른 디지털 스위치가 기다리고 있었습니다. 릴레이는 전자기 장치(기계적 스위치를 작동하기 위해 전기를 사용)였으며, 새로운 종류의 디지털 스위치는 XNUMX세기 초에 등장한 전자에 대한 새로운 지식을 기반으로 한 전자식이었습니다. 이 과학은 전기력의 전달자가 전류, 파동, 장이 아니라 고체 입자임을 나타냅니다.

이 새로운 물리학을 바탕으로 전자공학 시대를 탄생시킨 장치가 진공관으로 알려지게 되었습니다. 창조의 역사에는 두 사람이 포함됩니다. 앰브로스 플레밍 그리고 미국인 리 드 포레스트. 실제로 전자제품의 기원은 더 복잡합니다. 많은 실이 유럽과 대서양을 건너 XNUMX세기 중반 라이덴 병을 사용한 초기 실험까지 거슬러 올라갑니다.

그러나 우리 프레젠테이션의 틀 내에서 Thomas Edison부터 시작하여 이 역사를 다루는 것이 편리할 것입니다. 1880년대에 에디슨은 전기 조명을 연구하면서 흥미로운 발견을 했습니다. 이 발견은 우리 이야기의 무대를 마련했습니다. 여기에서 새로운 형태의 무선 메시징과 끊임없이 확장되는 전화 네트워크라는 두 가지 기술 시스템에 필요한 진공관의 추가 개발이 이루어졌습니다.

프롤로그: 에디슨

일반적으로 에디슨은 전구의 발명자로 간주됩니다. 이것은 그에게 너무 많은 신용을 주면서도 동시에 너무 적은 신용을 줍니다. 너무 많습니다. 왜냐하면 에디슨만이 야광 램프를 발명한 유일한 사람이 아니었기 때문입니다. 그의 창조물이 상업적으로 적용되지 못한 수많은 발명가들 외에도 영국의 Joseph Swan과 Charles Stern, 그리고 Edison과 동시에 전구를 시장에 출시한 미국의 William Sawyer를 언급할 수 있습니다. [발명의 명예는 또한 러시아 발명가에게 속합니다 로디진 알렉산더 니콜라예비치. Lodygin은 유리 램프 전구에서 공기를 펌핑하는 것을 처음으로 추측 한 다음 석탄이나 탄화 섬유가 아닌 내화성 텅스텐 / 약으로 필라멘트를 만들 것을 제안했습니다. 번역]. 모든 램프는 밀봉된 유리 전구로 구성되었으며, 그 내부에는 저항성 필라멘트가 있었습니다. 램프가 회로에 연결되면 필라멘트의 전류 저항으로 인해 발생하는 열로 인해 램프가 빛납니다. 필라멘트에 불이 붙는 것을 방지하기 위해 플라스크 밖으로 공기를 펌핑했습니다. 전등은 이미 대도시에 다음과 같은 형태로 알려져 있었습니다. 아크 램프, 대규모 공공 장소를 조명하는 데 사용됩니다. 이 발명가들은 모두 가정에서 가스 램프를 교체하기 위해 사용할 수 있을 만큼 작은 불타는 아크에서 밝은 입자를 취하여 빛의 양을 줄이고 광원을 더 안전하고 깨끗하며 밝게 만드는 방법을 찾고 있었습니다.

그리고 에디슨이 실제로 한 일은, 아니 오히려 그의 산업 실험실에서 만든 일은 단지 광원을 만드는 것이 아니었습니다. 그들은 발전기, 전류 전송용 전선, 변압기 등 조명 주택을 위한 전체 전기 시스템을 구축했습니다. 이 중에서 전구는 가장 명확하고 눈에 보이는 구성 요소였습니다. 에디슨의 전력 회사에 이름이 들어간 것은 벨 전화(Bell Telephone)의 경우처럼 위대한 발명가에 대한 단순한 무릎 꿇는 일이 아니었습니다. 에디슨은 자신이 발명가일 뿐만 아니라 시스템 설계자임을 보여주었습니다. 그의 연구실은 초기 성공 이후에도 다양한 전기 조명 부품을 개선하는 작업을 계속했습니다.

에디슨의 초기 램프의 예

1883년경 연구 중에 에디슨(아마도 그의 직원 중 한 명)은 필라멘트와 함께 발광 램프 내부에 금속판을 넣기로 결정했습니다. 이 조치의 이유는 불분명합니다. 아마도 이것은 램프의 어두워짐을 제거하려는 시도였을 것입니다. 전구 유리 내부에는 시간이 지남에 따라 신비한 어두운 물질이 축적되었습니다. 엔지니어는 분명히 이 검은색 입자가 에너지가 공급된 판에 끌리길 바랐습니다. 놀랍게도 그는 필라멘트의 양극 끝과 함께 플레이트가 회로에 포함될 때 필라멘트를 통해 흐르는 전류의 양이 필라멘트의 빛의 강도에 정비례한다는 것을 발견했습니다. 플레이트를 나사산의 음극 끝에 연결할 때 이와 같은 것은 관찰되지 않았습니다.

에디슨은 나중에 에디슨 효과라고 불리는 이 효과를 결정했습니다. 열이온 방출, 전기 시스템에서 "기전력" 또는 전압을 측정하거나 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 습관적으로 그는 이 "전기 표시기"에 대한 특허를 신청한 후 더 중요한 작업으로 돌아갔습니다.

전선 없이

20년 후인 1904년으로 빠르게 가보겠습니다. 이때 영국에서 John Ambrose Fleming은 전파 수신기를 개선하기 위해 Marconi Company의 지시에 따라 작업하고 있었습니다.

장비와 실습 측면에서 당시 라디오가 무엇이고 무엇이 아니었는지 이해하는 것이 중요합니다. 당시에는 라디오를 '라디오'라고도 부르지 않고 '무선'이라고 불렀습니다. "라디오"라는 용어는 1910년대에야 널리 보급되었습니다. 특히 그는 발신자에서 수신자에게 점과 대시 형태로 신호를 전송하는 시스템인 무선 전신을 언급했습니다. 주요 응용 분야는 선박과 항만 서비스 간의 통신이었으며 이러한 의미에서 전 세계 해양 당국의 관심을 끌었습니다.

특히 당시의 몇몇 발명가들은 레지날드 페센덴, 연속파 형태로 음성 메시지를 공중으로 전송하는 무선 전화 아이디어를 실험했습니다. 그러나 현대적 의미의 방송은 15년이 지나서야 등장했습니다. 뉴스, 기사, 음악 및 기타 프로그램을 폭넓은 청중이 수용할 수 있도록 전송하는 것입니다. 그때까지는 무선 신호의 무지향성 특성이 활용 가능한 기능이라기보다는 해결해야 할 문제로 여겨졌습니다.

당시 존재했던 무선 장비는 모스 부호 작업에는 적합했지만 다른 모든 작업에는 적합하지 않았습니다. 송신기는 회로의 틈새에 스파크를 보내 헤르츠파를 생성했습니다. 따라서 신호에는 잡음이 동반되었습니다.

수신기는 코히러(coherer)를 통해 이 신호를 인식했습니다. 즉, 유리관에 있는 금속 파일을 전파의 영향으로 서로 두드려 연속적인 덩어리로 만들어 회로를 완성했습니다. 그런 다음 톱밥이 분해되고 수신기가 다음 신호를 받을 준비가 되도록 유리를 두드려야 했습니다. 처음에는 이 작업이 수동으로 수행되었지만 곧 이를 위한 자동 장치가 나타났습니다.

1905년에 그들은 막 나타나기 시작했습니다. 크리스탈 탐지기, "고양이 수염"이라고도 알려져 있습니다. 예를 들어 실리콘, 황철석 또는 황철석과 같은 와이어로 특정 결정을 만지면 간단히 알 수 있습니다. 방연광, 허공에서 무선 신호를 빼앗는 것이 가능했습니다. 그 결과 수신기는 저렴하고 컴팩트하며 모든 사람이 접근할 수 있었습니다. 그들은 특히 젊은이들 사이에서 아마추어 라디오의 발전을 자극했습니다. 이로 인해 발생한 방송 점유율의 급격한 급증은 무선 방송 시간을 모든 사용자에게 분배한다는 문제로 이어졌습니다. 아마추어 간의 무고한 대화가 우연히 해양 함대 협상과 교차할 수 있으며 일부 훌리건은 잘못된 명령을 내리고 도움을 요청하는 신호를 보내기도 했습니다. 국가는 필연적으로 개입할 수밖에 없었다. Ambrose Fleming 자신이 쓴 것처럼 수정 탐지기의 출현

수많은 아마추어 전기 기술자와 학생들의 장난으로 인해 무책임한 무선 전신이 즉시 급증했으며, 상황을 온전하고 안전하게 유지하기 위해 국가 및 국제 당국의 강력한 개입이 필요했습니다.

이 결정의 특이한 전기적 특성으로 인해 조만간 우리 세계를 지배하는 스위치인 릴레이와 램프에 이어 1904세대 디지털 스위치가 등장하게 될 것입니다. 그러나 모든 것에는 때가 있습니다. 우리는 장면을 설명했습니다. 이제 막 주목을 받은 배우인 XNUMX년 영국의 암브로스 플레밍(Ambrose Fleming)에게 모든 관심을 돌려보겠습니다.

판막

1904년에 Fleming은 University College London의 전기 공학 교수이자 Marconi Company의 컨설턴트였습니다. 회사는 처음에 발전소 건설에 대한 전문 지식을 제공하기 위해 그를 고용했지만 이후 그는 수신기 개선 작업에 참여하게 되었습니다.

1890년의 플레밍

코히러가 감도 측면에서 열악한 수신기라는 것은 누구나 알고 있었고, 마크로니에서 개발한 자기검출기는 특별히 나을 것도 없었다. 대체품을 찾기 위해 플레밍은 먼저 헤르츠파를 감지하는 민감한 회로를 구축하기로 결정했습니다. 이러한 장치는 자체적으로 검출기가 되지 않더라도 향후 연구에 유용할 것입니다.

이를 위해 그는 개별 코히러(톱밥이 서로 붙어 있는 상태 또는 꺼진 상태에서만 표시됨)를 사용하는 대신 들어오는 파동에 의해 생성된 전류를 지속적으로 측정하는 방법을 고안해야 했습니다. 그러나 전류 강도를 측정하는 알려진 장치(검류계)는 작동을 위해 일정한, 즉 단방향 전류가 필요했습니다. 전파에 의해 여기된 교류는 방향이 너무 빨리 바뀌어 측정이 불가능했습니다.

플레밍은 자신의 옷장에 먼지를 모으는 몇 가지 흥미로운 물건, 즉 에디슨 표시등이 있다는 것을 기억했습니다. 1880년대에 그는 런던의 Edison Electric Lighting Company에서 컨설턴트로 일하면서 램프 흑화 문제를 연구했습니다. 당시 그는 필라델피아에서 열린 전기 전시회를 마치고 막 돌아온 영국 우체국의 수석 전기 기술자인 윌리엄 프리스(William Preece)로부터 여러 개의 표시기 사본을 받았습니다. 그 당시 전신과 전화의 통제는 미국 이외의 지역에서 우편 서비스에 대한 일반적인 관행이었기 때문에 전기 전문 지식의 중심지였습니다.

그 후 1890년대에 플레밍은 프리스(Preece)에서 구입한 램프를 사용하여 에디슨 효과를 직접 연구했습니다. 그는 전류가 한 방향으로 흐르는 효과가 있음을 보여주었습니다. 음의 전위는 뜨거운 필라멘트에서 차가운 전극으로 흐를 수 있지만 그 반대의 경우는 불가능합니다. 그러나 그는 1904년에야 전파를 탐지하는 과제에 직면했을 때 이 사실이 실제로 사용될 수 있다는 것을 깨달았습니다. Edison 표시기는 필라멘트와 플레이트 사이의 간격을 통과하는 단방향 AC 펄스만 허용하므로 일정하고 단방향 흐름이 발생합니다.

플레밍은 램프 하나를 가져와 검류계와 직렬로 연결하고 스파크 송신기를 켰습니다. 짜잔 - 거울이 돌아가고 빛의 광선이 저울 위에서 움직였습니다. 효과가 있었습니다. 들어오는 무선 신호를 정확하게 측정할 수 있습니다.

플레밍 밸브 프로토타입. 양극은 필라멘트 루프의 중앙에 있습니다(열음극).

플레밍은 자신의 발명품을 "밸브"라고 불렀는데, 이는 전기가 한 방향으로만 흐르게 했기 때문입니다. 보다 일반적인 전기 공학 용어로 말하면 교류를 직류로 변환하는 방법 인 정류기였습니다. 그런 다음 전기를 방출하는 뜨거운 음극(필라멘트)과 전기를 받는 차가운 양극(플레이트)이라는 두 개의 전극이 있기 때문에 다이오드라고 불렸습니다. 플레밍은 디자인에 몇 가지 개선 사항을 도입했지만 본질적으로 장치는 에디슨이 만든 표시등과 다르지 않았습니다. 새로운 품질로의 전환은 사고 방식의 변화로 인해 발생했습니다. 우리는 이미 이 현상을 여러 번 보았습니다. 변화는 플레밍의 머릿속에 있는 아이디어의 세계에서 일어났지, 외부의 사물의 세계에서 일어나지 않았습니다.

플레밍 밸브 자체가 유용했습니다. 이는 무선 신호 측정을 위한 최고의 현장 장치이자 그 자체로도 훌륭한 탐지기였습니다. 그러나 그는 세상을 흔들지 않았습니다. 전자제품의 폭발적인 성장은 Lee de Forest가 세 번째 전극을 추가하고 밸브를 릴레이로 바꾼 후에야 시작되었습니다.

청취

Lee de Forest는 예일대 학생으로서 특이한 성장 과정을 겪었습니다. 그의 아버지 헨리 드 포레스트 목사는 뉴욕 출신의 남북전쟁 참전 용사이자 목사였습니다. 회중교회, 그리고 설교자로서 그는 지식과 정의의 신성한 빛을 전파해야 한다고 굳게 믿었습니다. 임무의 부름에 따라 그는 앨라배마에 있는 탈라데가 대학의 총장으로 초대를 받아들였습니다. 이 대학은 남북전쟁 이후 뉴욕에 본부를 둔 미국선교협회(American Missionary Association)에 의해 설립되었습니다. 지역 흑인 주민들을 교육하고 멘토링하기 위한 목적이었습니다. 그곳에서 Lee는 자신이 바위와 힘든 곳 사이에 있음을 느꼈습니다. 지역 흑인들은 그의 순진함과 비겁함 때문에 그를 모욕했고, 지역 백인들은 양키스.

그럼에도 불구하고 드 포레스트는 젊은 시절 강한 자신감을 키웠습니다. 그는 기계와 발명에 대한 관심을 발견했습니다. 그의 기관차 축소 모형은 지역의 기적이 되었습니다. XNUMX대 때 탈라데가에서 공부하는 동안 그는 발명에 평생을 바치기로 결심했습니다. 그러다가 청년으로서 뉴헤이븐 시에 살고 있던 목사의 아들은 자신의 마지막 종교적 신념을 버렸습니다. 그들은 다윈주의와의 친분으로 인해 점차 떠났고, 아버지의 갑작스런 죽음 이후 바람처럼 날아갔습니다. 그러나 그의 운명에 대한 감각은 de Forest를 떠나지 않았습니다. 그는 자신을 천재라고 생각하고 전기 시대의 부유하고 유명하며 신비한 마법사 인 두 번째 Nikola Tesla가되기 위해 노력했습니다. 그의 예일대 친구들은 그를 잘난 체하는 바람둥이로 여겼습니다. 그는 아마도 우리 역사상 만난 사람 중 가장 인기가 없는 사람일 것입니다.

드 포레스트, 1900년경

1899년 예일 대학교를 졸업한 후 드 포레스트는 부와 명성을 얻기 위해 새로운 무선 신호 전송 기술을 습득하기로 결정했습니다. 그 후 수십 년 동안 그는 큰 결단력과 자신감을 갖고 어떤 주저함도 없이 이 길을 달려왔습니다. 이 모든 것은 시카고의 de Forest와 그의 파트너 Ed Smythe의 협력으로 시작되었습니다. Smythe는 정기적인 지불을 통해 기업을 유지했으며, de Forest가 "페이스트"[goo]라고 부르는 접착제로 결합된 두 개의 금속판으로 구성된 자체 전파 탐지기를 함께 개발했습니다. 그러나 드 포레스트는 그의 천재성에 대한 보상을 오래 기다릴 수 없었습니다. 그는 Smythe를 제거하고 Abraham White라는 수상한 뉴욕 금융가와 팀을 이루었습니다.아이러니하게도 그의 어두운 일을 숨기기 위해 슈워츠라는 이름을 태어날 때 부여받은 이름에서 바꾸었습니다. 흰색/흰색 – (영어) 흰색, Schwarz/Schwarz – (독일어) 검정색 / 약. 번역], De Forest Wireless Telegraph Company를 설립했습니다.

회사의 활동 자체는 우리 두 영웅 모두에게 이차적으로 중요했습니다. 화이트는 사람들의 무지를 이용하여 주머니를 줄였습니다. 그는 예상되는 라디오 붐을 따라잡기 위해 고군분투하는 투자자들로부터 수백만 달러를 사기쳤습니다. 그리고 de Forest는 이러한 "빨판들"의 풍부한 자금 흐름 덕분에 무선 정보 전송을 위한 새로운 미국 시스템 개발을 통해 자신의 천재성을 입증하는 데 집중했습니다(Marconi 등이 개발한 유럽 시스템과 대조적).

불행하게도 미국 시스템에서는 de Forest 탐지기가 특별히 잘 작동하지 않았습니다. 그는 Reginald Fessenden의 특허받은 탐지기 설계인 "액체 바레터"(황산 욕조에 담긴 두 개의 백금 와이어)를 빌려 이 문제를 한동안 해결했습니다. Fessenden은 특허 침해에 대해 소송을 제기했습니다. 그리고 그는 분명히 이 소송에서 승리했을 것입니다. De Forest는 자신에게만 속한 새로운 탐지기가 나올 때까지 쉴 수 없었습니다. 1906년 가을에 그는 그러한 탐지기를 만들겠다고 발표했습니다. American Institute of Electrical Engineering에서 열린 두 차례의 회의에서 de Forest는 자신이 Audion이라고 부르는 새로운 무선 탐지기에 대해 설명했습니다. 그러나 그 실제 기원은 의심스럽다.

한동안 새로운 감지기를 구축하려는 de Forest의 시도는 전류를 화염에 통과시키는 것을 중심으로 이루어졌습니다. 분젠 버너, 그의 의견으로는 비대칭 도체가 될 수 있습니다. 분명히 그 아이디어는 성공하지 못했습니다. 1905년 어느 시점에서 그는 플레밍 밸브에 대해 알게 되었습니다. De Forest는 이 밸브와 버너 기반 장치가 근본적으로 다르지 않다는 사실을 머리에 새겼습니다. 뜨거운 실을 화염으로 교체하고 유리 전구로 덮어 가스를 가두면 동일한 밸브를 얻을 수 있습니다. 그는 가스 화염 감지기를 사용한 플레밍 이전 밸브 발명의 역사를 따라 일련의 특허를 개발했습니다. 그는 분명히 Fleming의 특허를 우회하여 발명에 우선권을 부여하고 싶었습니다. 왜냐하면 Bunsen 버너를 사용한 작업이 Fleming의 작업보다 선행했기 때문입니다(1900년부터 계속되어 왔습니다).

이것이 자기기만인지 사기인지는 말할 수 없지만 그 결과는 1906년 XNUMX월 드 포레스트가 "두 개의 분리된 전극을 포함하는 빈 유리 용기, 그 사이에 가스 매체가 존재하고 충분히 가열되면 도체가 되고 감지 요소를 형성합니다." 장치의 장비와 작동은 Fleming에 의한 것이며, 작동에 대한 설명은 De Forest에 의한 것입니다. De Forest는 비록 XNUMX년이 걸렸지만 결국 특허 분쟁에서 패소했습니다.

열성적인 독자라면 이미 다른 사람의 생각을 자기 생각인 것처럼 행세하며 천재라고 자칭하는 이 사람에게 우리가 왜 그토록 많은 시간을 들이고 있는지 궁금할 것입니다. 그 이유는 1906년 마지막 몇 달 동안 Audion이 겪은 변화에 있습니다.

그때까지 드 포레스트는 직업이 없었습니다. White와 그의 파트너는 새로운 회사인 United Wireless를 설립하고 American De Forest 자산을 1달러에 빌려줌으로써 Fessenden의 소송에서 책임을 피했습니다. De Forest는 보상금 1000달러와 Audion에 대한 특허를 포함하여 몇 가지 쓸모없는 특허를 손에 쥐고 쫓겨났습니다. 호화로운 생활 방식에 익숙한 그는 심각한 재정적 어려움에 직면했고 Audion을 큰 성공으로 만들기 위해 필사적으로 노력했습니다.

다음에 무슨 일이 일어났는지 이해하려면 드 포레스트가 플레밍 정류기와 달리 릴레이를 발명했다고 믿었다는 사실을 아는 것이 중요합니다. 그는 배터리를 차가운 밸브 플레이트에 연결하여 Audion을 만들었고, (뜨거운 필라멘트에 연결된) 안테나 회로의 신호가 배터리 회로의 더 높은 전류를 변조한다고 믿었습니다. 그는 틀렸습니다. 이것은 두 개의 회로가 아니었고 배터리는 신호를 증폭하는 것이 아니라 단순히 안테나의 신호를 이동시켰습니다.

그러나 이 오류로 인해 드 포레스트는 플라스크에 있는 세 번째 전극을 실험하게 되었고, 이 전극은 이 "릴레이"의 두 회로를 더 분리할 것으로 예상되었기 때문에 이 오류는 매우 중요해졌습니다. 처음에 그는 첫 번째 전극 옆에 두 번째 냉전극을 추가했지만, 아마도 물리학자들이 음극선 장치에서 빔의 방향을 바꾸기 위해 사용하는 제어 메커니즘의 영향을 받아 전극을 필라멘트와 기본 판 사이의 위치로 옮겼습니다. 그는 이 위치가 전기 흐름을 방해할 수 있다고 판단하고 세 번째 전극의 모양을 판에서 줄처럼 생긴 물결 모양의 와이어로 변경하고 이를 "그리드"라고 불렀습니다.

1908년 오디오온 삼극관. 왼쪽의 실(깨진 부분)은 음극, 물결 모양의 선은 메쉬, 둥근 금속판은 양극입니다. 여전히 일반 전구와 같은 실이 있습니다.

그리고 그것은 정말로 릴레이였습니다. 그리드에 적용된 약한 전류(예: 라디오 안테나에서 생성된 전류)는 필라멘트와 플레이트 사이를 통과하려는 대전 입자를 밀어내는 훨씬 더 강한 전류를 제어할 수 있습니다. 이 감지기는 무선 신호를 정류할 뿐만 아니라 증폭시키기 때문에 밸브보다 훨씬 더 잘 작동했습니다. 그리고 밸브와 마찬가지로 (코히러와는 달리) 일정한 신호를 생성할 수 있어 무선 전신뿐만 아니라 무선 전화(나중에 음성 및 음악 전송)도 생성할 수 있습니다.

실제로는 특별히 잘 작동하지 않았습니다. De Forest 오디오는 까다롭고 빨리 소진되었으며 생산의 일관성이 부족하고 증폭기로서 효과적이지 않았습니다. 특정 Audion이 올바르게 작동하려면 회로의 전기적 매개변수를 조정해야 했습니다.

그럼에도 불구하고 드 포레스트는 자신의 발명품을 믿었습니다. 그는 이를 광고하기 위해 De Forest Radio Telephone Company라는 새로운 회사를 설립했지만 매출이 부족했습니다. 가장 큰 성공은 세계 일주 동안 함대 내 전화 통신을 위해 장비를 함대에 판매한 것입니다."그레이트 화이트 함대". 그러나 함대 사령관은 de Forest의 송신기와 수신기를 작동시키고 승무원에게 사용법을 교육할 시간이 없어서 포장하여 보관하라고 명령했습니다. 더욱이 Abraham White의 추종자가 이끄는 De Forest의 새 회사는 이전 회사보다 더 좋지 않았습니다. 그의 불행에 더해, 그는 곧 사기 혐의로 기소되었다는 사실을 알게 되었습니다.

XNUMX년 동안 Audion은 아무것도 달성하지 못했습니다. 이번에도 전화는 디지털 중계 개발에 중요한 역할을 했으며, 이번에는 망각 직전에 있던 유망하지만 테스트되지 않은 기술을 구출했습니다.

그리고 또 전화

장거리 통신 네트워크는 AT&T의 중추신경계였습니다. 이는 많은 현지 회사를 하나로 묶어 Bell의 특허가 만료됨에 따라 주요 경쟁 우위를 제공했습니다. AT&T 네트워크에 가입함으로써 신규 고객은 이론적으로 수천 마일 떨어진 다른 모든 가입자에게 연락할 수 있지만 실제로는 장거리 전화가 거의 이루어지지 않았습니다. 네트워크는 또한 "하나의 정책, 하나의 시스템, 원스톱 서비스"라는 회사의 중요한 이념을 위한 물질적 기반이기도 했습니다.

그러나 XNUMX세기의 두 번째 XNUMX년이 시작되면서 이 네트워크는 물리적으로 최대치에 도달했습니다. 전화선이 늘어날수록 이를 통과하는 신호가 약해지고 시끄러워지며 결과적으로 음성이 거의 들리지 않게 됩니다. 이로 인해 실제로 미국에는 대륙 능선으로 분리된 두 개의 AT&T 네트워크가 있었습니다.

동부 네트워크의 경우 뉴욕이 페그였으며 기계식 중계기와 푸핀 코일 – 인간의 목소리가 얼마나 멀리 이동할 수 있는지를 결정하는 밧줄. 그러나 이러한 기술은 전능하지 않았습니다. 코일은 전화 회로의 전기적 특성을 변경하여 음성 주파수의 감쇠를 줄였습니다. 하지만 제거할 수는 없고 줄일 수만 있었습니다. 기계식 중계기(증폭 마이크에 연결된 전화 스피커)는 반복할 때마다 소음을 추가했습니다. 뉴욕에서 덴버까지의 1911 라인은 이 하네스를 최대 길이로 사용했습니다. 대륙 전체로 네트워크를 확장한다는 이야기는 없었습니다. 그러나 1909년 AT&T의 수석 엔지니어인 존 카티(John Carty)는 공개적으로 그렇게 하겠다고 약속했습니다. 그는 이 일을 XNUMX년 안에 하겠다고 약속했습니다. 파나마-태평양 국제 전시회 1915년 샌프란시스코에서.

새로운 전화 증폭기의 도움으로 그러한 사업을 가능하게 한 최초의 사람은 미국인이 아니라 과학에 관심이 있는 부유한 비엔나 가문의 상속자였습니다. 젊다 로버트 폰 리벤 부모님의 도움으로 그는 전화 제조 회사를 인수하고 전화 증폭기를 만들기 시작했습니다. 1906년까지 그는 음극선관을 기반으로 한 계전기를 만들었고, 이는 당시 물리학 실험에 널리 사용되었습니다(나중에 XNUMX세기를 지배한 비디오 스크린 기술의 기초가 되었습니다). 약한 수신 신호는 빔을 구부리는 전자석을 제어하여 주 회로의 더 강한 전류를 변조했습니다.

1910년에 von Lieben과 그의 동료인 Eugene Reise와 Sigmund Strauss는 de Forest의 Audione에 대해 배우고 튜브의 자석을 음극선을 제어하는 그리드로 교체했습니다. 이 디자인은 미국에서 만든 어떤 것보다 가장 효율적이고 우수했습니다. 당시 상태. 독일 전화 네트워크는 곧 von Lieben 증폭기를 채택했습니다. 1914년 그녀 덕분에 동프로이센군 사령관은 1000km 떨어진 코블렌츠에 있는 독일 본부로 긴장된 전화를 걸었습니다. 이로 인해 참모총장은 힌덴베르크와 루덴도르프 장군을 동쪽으로 보내 영원한 영광과 끔찍한 결과를 초래하게 되었습니다. 나중에 비슷한 증폭기가 독일 본부를 마케도니아와 루마니아까지 남쪽과 동쪽에 있는 야전군과 연결했습니다.

von Lieben의 개선된 음극선 계전기 사본. 음극은 아래쪽에 있고, 양극은 위쪽에 있는 코일이며, 그리드는 중앙에 있는 둥근 금속 호일입니다.

그러나 전쟁뿐만 아니라 언어와 지리적 장벽으로 인해 이 디자인은 미국에 도달하지 못했고 다른 사건이 곧 이를 따라잡았습니다.

한편 드 포레스트는 1911년에 망해가는 무선 전화 회사를 떠나 캘리포니아로 도망쳤습니다. 그곳에서 그는 스탠포드 졸업생이 설립한 팔로알토의 연방전신회사(Federal Telegraph Company)에 취직했습니다. 시릴 엘블(Ciril Elvel). 명목상 de Forest는 연방 라디오 출력의 볼륨을 높이는 증폭기 작업을 수행했습니다. 실제로 그와 Herbert van Ettan(경험이 풍부한 전화 엔지니어) 및 Charles Logwood(수신기 디자이너)는 AT&T로부터 상금 1만 달러를 받을 수 있도록 전화 증폭기를 만들기 시작했습니다.

이를 위해 de Forest는 중이층에서 Audion을 가져왔고 1912년에 그와 그의 동료들은 이미 전화 회사에서 시연할 장치를 준비했습니다. 이는 직렬로 연결된 여러 Audion과 여러 단계의 증폭을 생성하는 몇 가지 추가 구성 요소로 구성되었습니다. 이 장치는 실제로 작동했습니다. 손수건이 떨어지는 소리나 회중시계가 똑딱거리는 소리를 들을 수 있을 만큼 신호를 증폭시킬 수 있었습니다. 그러나 전류와 전압이 너무 낮아 전화 통신에 유용하지 않은 경우에만 가능합니다. 전류가 증가함에 따라 Audions는 파란색 빛을 방출하기 시작했고 신호는 잡음으로 변했습니다. 그러나 전화 업계에서는 이 장치를 엔지니어에게 가져가서 무엇을 할 수 있는지 알아보는 데 관심이 있었습니다. 우연히 그들 중 한 명인 젊은 물리학자 Harold Arnold는 Federal Telegraph에서 증폭기를 수리하는 방법을 정확히 알고 있었습니다.

이제 밸브와 Audion이 어떻게 작동하는지 논의할 시간입니다. 그들의 연구를 설명하는 데 필요한 핵심 통찰력은 새로운 전자 물리학의 싱크탱크인 케임브리지의 캐번디시 연구소에서 나왔습니다. 1899년에 J. J. 톰슨(J. J. Thomson)은 음극선관 실험에서 나중에 전자로 알려진 질량을 가진 입자가 음극에서 양극으로 전류를 전달한다는 것을 보여주었습니다. 그 후 몇 년 동안 Thomson의 동료인 Owen Richardson은 이 제안을 열이온 방출에 대한 수학적 이론으로 발전시켰습니다.

케임브리지에서 기차로 짧은 거리에서 일하는 엔지니어인 Ambrose Fleming은 이러한 작업에 대해 잘 알고 있었습니다. 그의 밸브는 가열된 필라멘트로부터 전자의 열이온 방출로 인해 작동하여 진공 간격을 거쳐 차가운 양극으로 이동한다는 것이 그에게 분명했습니다. 그러나 표시 등의 진공 상태는 깊지 않았습니다. 일반 전구에는 필요하지 않았습니다. 실에 불이 붙는 것을 막기에 충분한 산소를 펌핑하는 것만으로도 충분했습니다. 플레밍은 밸브가 가장 잘 작동하려면 남은 가스가 전자의 흐름을 방해하지 않도록 가능한 한 철저히 비워야 한다는 것을 깨달았습니다.

De Forest는 이것을 이해하지 못했습니다. 그는 분젠 버너 실험을 통해 밸브와 Audion에 왔기 때문에 그의 믿음은 정반대였습니다. 뜨거운 이온화 가스는 장치의 작동 유체이며 완전히 제거하면 작동이 중단된다는 것입니다. 오디온이 라디오 수신기로서 그토록 불안정하고 만족스럽지 못한 이유이자, 블루라이트를 발산하는 이유도 바로 이 때문이다.

AT&T의 Arnold는 de Forest의 실수를 바로잡을 수 있는 이상적인 위치에 있었습니다. 그는 시카고 대학교에서 로버트 밀리칸 밑에서 공부한 물리학자였으며, 새로운 전자 물리학에 대한 지식을 미국 전역의 전화 네트워크 구축 문제에 적용하기 위해 특별히 채용되었습니다. 그는 Audion 튜브가 거의 완벽한 진공에서 가장 잘 작동한다는 것을 알고 있었고, 최신 펌프가 이러한 진공을 달성할 수 있다는 것을 알고 있었으며, 더 큰 플레이트 및 그리드와 함께 새로운 유형의 산화물 코팅 필라멘트도 사용할 수 있다는 것을 알고 있었습니다. 전자의 흐름을 증가시킨다. 간단히 말해서, 그는 Audion을 전자 시대의 기적의 일꾼인 진공관으로 바꾸었습니다.

AT&T는 대륙 횡단 노선을 건설하는 데 필요한 강력한 증폭기를 갖고 있었지만 그것을 사용할 권리가 없었습니다. 회사 대표들은 de Forest와의 협상 중에 믿을 수 없을 만큼 행동했지만 제50자 변호사를 통해 별도의 대화를 시작했습니다. 변호사는 Audion을 전화 증폭기로 사용할 수 있는 권리를 000달러(1,25년 달러로 약 2017만 달러)에 구입했습니다. 뉴욕-샌프란시스코 노선은 적시에 개통되었지만 의사소통 수단이라기보다는 기술적 기교와 기업 광고의 승리에 더 가깝습니다. 통화 비용은 너무 천문학적이어서 거의 누구도 사용할 수 없었습니다.

전자 시대

실제 진공관은 완전히 새로운 전자 부품 트리의 뿌리가 되었습니다. 계전기와 마찬가지로 진공관은 엔지니어가 특정 문제를 해결하기 위해 설계를 맞춤화하는 새로운 방법을 발견함에 따라 지속적으로 응용 분야를 확장했습니다. "-od" 부족의 성장은 다이오드와 삼극관으로 끝나지 않았습니다. 그것은 계속되었다 사극, 회로의 요소 성장에 따른 증폭을 지원하는 추가 그리드를 추가했습니다. 다음 등장 오극관, 헵토데스, 심지어는 옥토드. 수은 증기로 가득 찬 사이라트론이 불길한 푸른 빛으로 빛나며 나타났습니다. 미니어처 램프는 작은 발가락이나 심지어 도토리 크기입니다. AC 소스의 윙윙거리는 소리가 신호를 방해하지 않는 간접 음극관 램프. 1930년까지 튜브 산업의 성장을 기록한 진공관 이야기에는 1000개 이상의 다양한 모델이 색인별로 나열되어 있습니다. 물론 그 중 상당수는 Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron 등 신뢰할 수 없는 브랜드의 불법 복제품이었습니다.

형태의 다양성보다 더 중요한 것은 진공관의 응용의 다양성이었습니다. 재생 회로는 1901극관을 송신기로 전환하여 시끄러운 스파크 없이 부드럽고 일정한 사인파를 생성하여 소리를 완벽하게 전송할 수 있습니다. 1915년에 코히러와 스파크를 사용하여 마르코니는 좁은 대서양을 건너 작은 모스 부호 조각을 간신히 전송할 수 있었습니다. 1920년에 AT&T는 진공관을 송신기와 수신기로 사용하여 버지니아주 알링턴에서 호놀룰루까지 두 배나 먼 거리인 사람의 목소리를 전송할 수 있었습니다. XNUMX년대에는 장거리 전화와 고품질 오디오 방송을 결합하여 최초의 라디오 네트워크를 만들었습니다. 따라서 머지않아 전 국민이 루즈벨트든 히틀러든 라디오를 통해 동일한 목소리를 들을 수 있게 되었습니다.

더욱이, 정확하고 안정적인 주파수에 맞춰 조정된 송신기를 만드는 능력을 통해 통신 엔지니어들은 1923년 전 알렉산더 벨(Alexander Bell), 에디슨(Edison) 및 나머지 사람들을 매료시켰던 주파수 다중화에 대한 오랜 꿈을 실현할 수 있었습니다. 390년까지 AT&T는 뉴욕에서 피츠버그까지 000개 채널의 음성 회선을 보유했습니다. 단일 구리선을 통해 여러 음성을 전송할 수 있는 기능은 높은 비용으로 인해 항상 가장 부유한 사람들과 기업에게만 저렴했던 장거리 전화 비용을 근본적으로 줄였습니다. 진공관이 무엇을 할 수 있는지 알아보고 AT&T는 사용 가능한 모든 응용 프로그램에서 Audion을 사용할 수 있는 권리를 확보하기 위해 de Forest로부터 추가 권리를 구입하도록 변호사를 보냈습니다. 전체적으로 그들은 그에게 7,5달러를 지불했는데, 이는 오늘날 돈으로 약 XNUMX만 달러에 해당합니다.

이러한 다재다능함에도 불구하고 진공관이 라디오 및 기타 통신 장비를 지배했던 것처럼 XNUMX세대 컴퓨터를 지배하지 못한 이유는 무엇일까요? 분명히 XNUMX극관은 계전기와 마찬가지로 디지털 스위치일 수 있습니다. 너무나 당연해서 드 포레스트는 릴레이를 실제로 만들기 전에 자신이 릴레이를 만들었다고 믿었습니다. 그리고 XNUMX극관은 뼈대를 물리적으로 움직일 필요가 없었기 때문에 전통적인 전기 기계 계전기보다 반응성이 훨씬 뛰어났습니다. 일반적인 계전기는 전환하는 데 몇 밀리초가 걸리며 그리드의 전위 변화로 인해 음극에서 양극으로의 자속 변화는 거의 즉각적이었습니다.

그러나 램프는 릴레이에 비해 뚜렷한 단점이 있었습니다. 즉, 이전 전구인 전구와 마찬가지로 꺼지는 경향이 있었습니다. 원래 Audion de Forest의 수명은 약 100시간으로 너무 짧아서 램프에 여분의 필라멘트가 포함되어 있었는데, 첫 번째 필라멘트가 소진된 후에 연결해야 했습니다. 이것은 매우 나빴지만 그 이후에도 최고 품질의 램프라도 수천 시간 이상 지속될 수는 없었습니다. 수천 개의 램프와 몇 시간의 계산을 수행하는 컴퓨터의 경우 이는 심각한 문제였습니다.

반면, George Stibitz에 따르면 릴레이는 “놀라울 정도로 안정적”이었습니다. 그 사람이 이렇게 주장할 정도로

U자형 릴레이 세트가 우리 시대의 첫해에 시작되어 3000초에 한 번씩 접점을 전환했다면 오늘날에도 여전히 작동할 것입니다. 첫 번째 접촉 실패는 빠르면 XNUMX년 후인 XNUMX년쯤으로 예상됩니다.

더욱이 전화 엔지니어의 전기 기계 회로에 필적하는 대규모 전자 회로에 대한 경험이 없었습니다. 라디오 및 기타 장비에는 5~10개의 램프가 포함될 수 있지만 수십만 개가 포함될 수는 없습니다. 5000개의 램프가 있는 컴퓨터를 작동시키는 것이 가능할지 아무도 몰랐습니다. 튜브 대신 릴레이를 선택함으로써 컴퓨터 설계자는 안전하고 보수적인 선택을 했습니다.

다음 부분에서는 이러한 의심이 어떻게 그리고 왜 극복되었는지 살펴보겠습니다.

출처 : habr.com

릴레이 역사: 전자 시대

프롤로그: 에디슨

전선 없이

판막

청취

그리고 또 전화

전자 시대

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