ProHoster > Blogs > Administrācija > Stafetes vēsture: Elektronikas laikmets

Stafetes vēsture: Elektronikas laikmets

Stafetes vēsture: Elektronikas laikmets

Citi sērijas raksti:

Š’ pēdējo reizi redzējām, kā uz pirmās paaudzes automātisko elektrisko slēdžu ā€“ elektromagnētisko releju ā€“ bāzes tika uzbÅ«vēti pirmās paaudzes digitālie datori. Bet laikā, kad Å”ie datori tika izveidoti, aizkulisēs gaidÄ«ja vēl viens digitālais slēdzis. Relejs bija elektromagnētiska ierÄ«ce (izmantojot elektrÄ«bu mehāniska slēdža darbināŔanai), un jaunā ciparu slēdžu klase bija elektroniska ā€“ balstÄ«ta uz jaunām zināŔanām par elektronu, kas radās XNUMX. gadsimta sākumā. Å Ä« zinātne norādÄ«ja, ka elektriskā spēka nesējs nebija strāva, nevis vilnis, nevis lauks, bet gan cieta daļiņa.

IerÄ«ce, kas radÄ«ja elektronikas laikmetu, pamatojoties uz Å”o jauno fiziku, kļuva pazÄ«stama kā vakuuma caurule. Tās izveides vēsturē ir iesaistÄ«ti divi cilvēki: anglis Ambrozijs Flemings un amerikāņu LÄ« de Forests. PatiesÄ«bā elektronikas pirmsākumi ir sarežģītāki, un daudzi pavedieni Ŕķērso Eiropu un Atlantijas okeānu, kas stiepjas lÄ«dz agrÄ«najiem eksperimentiem ar Leidenas burkām XNUMX. gadsimta vidÅ«.

Bet mÅ«su prezentācijas ietvaros bÅ«s ērti aptvert (nozÄ«mēts!) Å”o vēsturi, sākot ar Tomasu Edisonu. 1880. gados Edisons, strādājot pie elektriskā apgaismojuma, izdarÄ«ja interesantu atklājumu ā€” atklājumu, kas nosaka mÅ«su stāsta pamatu. No Å”ejienes sākās vakuuma lampu tālāka attÄ«stÄ«ba, kas bija nepiecieÅ”amas divām tehnoloÄ£iskām sistēmām: jaunam bezvadu ziņojumapmaiņas veidam un arvien plaŔākiem tālruņu tÄ«kliem.

Prologs: Edisons

Edisons parasti tiek uzskatÄ«ts par spuldzes izgudrotāju. Tas viņam vienlaikus padara pārāk daudz un pārāk maz kredÄ«tu. Pārāk daudz, jo Edisons nebija vienÄ«gais, kurÅ” izgudroja gaismas lampu. Papildus pirms viņa izgudrotāju pÅ«lim, kuru darbi nesasniedza komerciālu pielietojumu, var minēt Džozefu Svonu un Čārlzu Stērnu no Lielbritānijas un amerikāni Viljamu Sojeru, kurÅ” spuldzes tirgÅ« ieveda vienlaikus ar Edisonu. [Izgudrojuma gods pienākas arÄ« krievu izgudrotājam Lodigins Aleksandrs Nikolajevičs. Lodigins bija pirmais, kurÅ” uzminēja izsÅ«knēt gaisu no stikla lampas spuldzes, un pēc tam ieteica izgatavot kvēldiegu nevis no oglēm vai pārogļotām Ŕķiedrām, bet gan no ugunsizturÄ«ga volframa / apm. tulkojums]. Visas lampas sastāvēja no noslēgtas stikla spuldzes, kuras iekÅ”pusē bija pretestÄ«gs kvēldiegs. Kad lampa tika pievienota ķēdei, siltums, ko radÄ«ja kvēldiega pretestÄ«ba pret strāvu, izraisÄ«ja tā spÄ«dumu. Gaiss tika izsÅ«knēts no kolbas, lai novērstu kvēldiega aizdegÅ”anos. Elektriskā gaisma formā jau bija zināma lielajās pilsētās loka lampas, ko izmanto lielu sabiedrisko vietu apgaismoÅ”anai. Visi Å”ie izgudrotāji meklēja veidu, kā samazināt gaismas daudzumu, no degoÅ”a loka paņemot spilgtu daļiņu, kas ir pietiekami maza, lai to izmantotu mājās, lai aizstātu gāzes lampas, un padarÄ«tu gaismas avotu droŔāku, tÄ«rāku un gaiŔāku.

Un tas, ko Edisons patieŔām darÄ«ja - vai drÄ«zāk, ko radÄ«ja viņa rÅ«pnieciskā laboratorija - nebija tikai gaismas avota radÄ«Å”ana. Viņi uzbÅ«vēja veselu elektrisko sistēmu māju apgaismoÅ”anai - Ä£eneratorus, vadus strāvas pārvadÄ«Å”anai, transformatorus utt. No visa Ŕī spuldze bija tikai visredzamākā un redzamākā sastāvdaļa. Edisona vārda klātbÅ«tne viņa elektroenerÄ£ijas uzņēmumos nebija vienkārÅ”a izgudrotāja izpausme, kā tas bija Bell Telephone gadÄ«jumā. Edisons parādÄ«ja sevi ne tikai kā izgudrotāju, bet arÄ« kā sistēmu arhitektu. Viņa laboratorija turpināja darbu pie dažādu elektriskā apgaismojuma komponentu uzlaboÅ”anas pat pēc to agrÄ«najiem panākumiem.

Stafetes vēsture: Elektronikas laikmets
Edisona agrīno lampu piemērs

Veicot pētÄ«jumus ap 1883. gadu, Edisons (un, iespējams, arÄ« viens no viņa darbiniekiem) nolēma gaismas lampas iekÅ”pusē ievietot metāla plāksni kopā ar kvēldiegu. Å Ä«s darbÄ«bas iemesli nav skaidri. Iespējams, tas bija mēģinājums novērst lampas aptumÅ”oÅ”anu - spuldzes stikla iekÅ”pusē laika gaitā uzkrājās noslēpumaina tumÅ”a viela. Inženieris acÄ«mredzot cerēja, ka Ŕīs melnās daļiņas tiks piesaistÄ«tas spriegumaktÄ«vajai plāksnei. Viņam par pārsteigumu viņŔ atklāja, ka tad, kad plāksne tika iekļauta ķēdē kopā ar kvēldiega pozitÄ«vo galu, strāvas daudzums, kas plÅ«st caur kvēldiegu, bija tieÅ”i proporcionāls kvēldiega mirdzuma intensitātei. Savienojot plāksni ar vÄ«tnes negatÄ«vo galu, nekas tāds netika novērots.

Edisons nolēma, ka Å”is efekts, vēlāk saukts par Edisona efektu vai termiskā emisija, var izmantot, lai izmērÄ«tu vai pat kontrolētu ā€œelektromotÄ«ves spēkuā€ jeb spriegumu elektriskajā sistēmā. Aiz ieraduma viņŔ pieteicās patentam Å”im ā€œelektriskajam indikatoramā€ un pēc tam atgriezās pie svarÄ«gākiem uzdevumiem.

Bez vadiem

PagriezÄ«simies 20 gadus uz priekÅ”u nākotnē, lÄ«dz 1904. gadam. Å ajā laikā Anglijā Džons Ambroze Flemings strādāja pie Marconi Company norādÄ«jumiem, lai uzlabotu radioviļņu uztvērēju.

Ir svarÄ«gi saprast, kas Å”ajā laikā bija un nebija radio gan instrumenta, gan prakses ziņā. Toreiz radio pat nesauca par ā€œradioā€, to sauca par ā€œbezvaduā€. Termins "radio" kļuva izplatÄ«ts tikai 1910. gados. Konkrēti, viņŔ atsaucās uz bezvadu telegrāfiju - sistēmu signālu pārraidÄ«Å”anai punktu un domuzÄ«mju veidā no sÅ«tÄ«tāja lÄ«dz adresātam. Tās galvenais pielietojums bija saziņa starp kuÄ£iem un ostas pakalpojumiem, un Å”ajā ziņā tas interesēja jÅ«rniecÄ«bas iestādes visā pasaulē.

Daži tā laika izgudrotāji, jo Ä«paÅ”i, Reginalds Fesendens, eksperimentēja ar ideju par radiotelefonu - balss ziņojumu pārraidÄ«Å”anu pa gaisu nepārtraukta viļņa veidā. Taču apraide mÅ«sdienu izpratnē radās tikai 15 gadus vēlāk: ziņu, stāstu, mÅ«zikas un citu programmu pārraidÄ«Å”ana plaÅ”ai auditorijai. LÄ«dz tam radiosignālu daudzvirzienu raksturs tika uzskatÄ«ts par problēmu, kas jāatrisina, nevis par funkciju, ko varētu izmantot.

Tolaik pastāvoŔā radioaparatÅ«ra bija labi piemērota darbam ar Morzes ābeci un slikti piemērota visam pārējam. RaidÄ«tāji radÄ«ja Herca viļņus, raidot dzirksteli pāri ķēdes spraugai. Tāpēc signālu pavadÄ«ja statiskā krakŔķēŔana.

Uztvērēji atpazina Å”o signālu caur koherera palÄ«dzÄ«bu: metāla Ŕķembām stikla caurulē, kas radioviļņu ietekmē sasita kopā nepārtrauktā masā un tādējādi pabeidza ķēdi. Pēc tam bija jāpiesit stikls, lai zāģskaidas izjuktu un uztvērējs bÅ«tu gatavs nākamajam signālam - sākumā tas tika darÄ«ts manuāli, bet drÄ«z vien tam parādÄ«jās automātiskās ierÄ«ces.

1905. gadā viņi tikko sāka parādÄ«ties kristāla detektori, kas pazÄ«stams arÄ« kā "kaÄ·a Å«sas". IzrādÄ«jās, ka vienkārÅ”i pieskaroties noteiktam kristālam ar stiepli, piemēram, silÄ«ciju, dzelzs pirÄ«tu vai galena, bija iespēja izvilkt radiosignālu no zila gaisa. IegÅ«tie uztvērēji bija lēti, kompakti un pieejami ikvienam. Tie stimulēja radioamatieru attÄ«stÄ«bu, Ä«paÅ”i jaunieÅ”u vidÅ«. Tā rezultātā radās pēkŔņais raidlaika noslogojums, kas radÄ«ja problēmas, jo radio raidlaiks tika sadalÄ«ts starp visiem lietotājiem. NevainÄ«gas amatieru sarunas varēja nejauÅ”i krustoties ar jÅ«ras flotes sarunām, un dažiem huligāniem pat izdevās dot nepatiesas pavēles un sÅ«tÄ«t signālus pēc palÄ«dzÄ«bas. Valstij neizbēgami bija jāiejaucas. Kā rakstÄ«ja pats Ambrose Fleming, kristāla detektoru parādÄ«Å”anās

nekavējoties izraisÄ«ja bezatbildÄ«gas radiotelegrāfijas pieaugumu neskaitāmo amatieru elektriÄ·u un studentu dēku dēļ, tādēļ bija nepiecieÅ”ama spēcÄ«ga valsts un starptautisko iestāžu iejaukÅ”anās, lai lietas bÅ«tu saprātÄ«gas un droÅ”as.

No Å”o kristālu neparastajām elektriskām Ä«paŔībām noteiktā laikā parādÄ«sies treŔā digitālo slēdžu paaudze, kas sekos relejiem un lampām - slēdžiem, kas dominē mÅ«su pasaulē. Bet visam savs laiks. Mēs esam aprakstÄ«juÅ”i ainu, tagad visu uzmanÄ«bu pievērsÄ«sim aktierim, kurÅ” tikko parādÄ«jās uzmanÄ«bas centrā: Ambrose Fleming, Anglija, 1904.

Vārsts

1904. gadā Flemings bija elektrotehnikas profesors Londonas Universitātes koledžā un Marconi Company konsultants. Uzņēmums sākotnēji viņu nolÄ«ga, lai sniegtu ekspertÄ«zes elektrostacijas bÅ«vniecÄ«bā, bet pēc tam viņŔ iesaistÄ«jās uztvērēja uzlaboÅ”anas uzdevumā.

Stafetes vēsture: Elektronikas laikmets
Flemings 1890. gadā

Ikviens zināja, ka koheers ir slikts uztvērējs jutÄ«bas ziņā, un Makroni izstrādātais magnētiskais detektors nebija Ä«paÅ”i labāks. Lai atrastu aizstājēju, Flemings vispirms nolēma izveidot jutÄ«gu ķēdi Herca viļņu noteikÅ”anai. Šāda ierÄ«ce, pat pati par sevi nekļūstot par detektoru, noderētu turpmākajos pētÄ«jumos.

Lai to izdarÄ«tu, viņam bija jāizdomā veids, kā nepārtraukti izmērÄ«t ienākoÅ”o viļņu radÄ«to strāvu, nevis izmantot diskrētu koheeru (kas rādÄ«ja tikai stāvokļos, kur zāģu skaidas ir salipuÅ”as kopā, vai izslēgtos stāvokļos). Bet zināmajām ierÄ«cēm strāvas stipruma mērÄ«Å”anai - galvanometriem - darbam bija nepiecieÅ”ama pastāvÄ«ga, tas ir, vienvirziena strāva. Radioviļņu ierosinātā maiņstrāva mainÄ«ja virzienu tik ātri, ka mērÄ«jumi nebÅ«tu bijuÅ”i iespējami.

Flemings atcerējās, ka viņa skapÄ« bija vairākas interesantas lietas, kas savāca putekļus - Edisona indikatorlampas. 1880. gados viņŔ bija Londonas Edison Electric Lighting Company konsultants un strādāja pie lampu melnÄ“Å”anas problēmas. Toreiz viņŔ saņēma vairākas indikatora kopijas, iespējams, no Lielbritānijas pasta dienesta galvenā elektroinženiera Viljama PrÄ«sa, kurÅ” tikko bija atgriezies no elektrÄ«bas izstādes Filadelfijā. Tolaik telegrāfa un telefona kontrole bija izplatÄ«ta pasta pakalpojumu prakse ārpus ASV, tāpēc tie bija elektrisko zināŔanu centri.

Vēlāk, 1890. gados, pats Flemings pētÄ«ja Edisona efektu, izmantojot lampas, kas iegÅ«tas no Preece. ViņŔ parādÄ«ja, ka efekts ir tāds, ka strāva plÅ«st vienā virzienā: no karstā kvēldiega uz auksto elektrodu varēja plÅ«st negatÄ«vs elektriskais potenciāls, bet ne otrādi. Bet tikai 1904. gadā, kad viņŔ saskārās ar uzdevumu noteikt radioviļņus, viņŔ saprata, ka Å”o faktu var izmantot praksē. Edisona indikators ļaus tikai vienvirziena maiņstrāvas impulsiem Ŕķērsot atstarpi starp kvēldiegu un plāksni, radot nemainÄ«gu un vienvirziena plÅ«smu.

Flemings paņēma vienu lampu, savienoja to virknē ar galvanometru un ieslēdza dzirksteļu raidÄ«tāju. Voila - spogulis pagriezās un gaismas stars pārvietojās uz skalas. Tas izdevās. Tas varētu precÄ«zi izmērÄ«t ienākoÅ”o radio signālu.

Stafetes vēsture: Elektronikas laikmets
Fleminga vārstu prototipi. Anods atrodas kvēldiega cilpas vidū (karstais katods)

Flemings savu izgudrojumu nosauca par "vārstu", jo tas ļāva elektrÄ«bai plÅ«st tikai vienā virzienā. VispārÄ«gākā elektrotehnikas izteiksmē tas bija taisngriezis - maiņstrāvas pārvērÅ”anas lÄ«dzstrāva metode. Tad to sauca par diodi, jo tai bija divi elektrodi ā€“ karstais katods (kvēldiegs), kas izstaro elektrÄ«bu, un aukstais anods (plāksne), kas to saņēma. Flemings ieviesa vairākus dizaina uzlabojumus, taču pēc bÅ«tÄ«bas ierÄ«ce ne ar ko neatŔķīrās no Edisona ražotās indikatorlampas. Tās pāreja uz jaunu kvalitāti notika domāŔanas veida izmaiņu rezultātā - mēs jau esam redzējuÅ”i Å”o parādÄ«bu daudzkārt. Pārmaiņas notika ideju pasaulē Fleminga galvā, nevis lietu pasaulē ārpus tās.

Pats Fleminga vārsts bija noderÄ«gs. Tā bija labākā lauka ierÄ«ce radio signālu mērÄ«Å”anai un labs detektors pats par sevi. Bet viņŔ pasauli nesatricināja. Elektronikas eksplozÄ«vā izaugsme sākās tikai pēc tam, kad LÄ« de Forests pievienoja treÅ”o elektrodu un pārvērta vārstu par releju.

KlausīŔanās

LÄ« de Forests bija neparasti audzināts Jēlas studentam. Viņa tēvs godājamais Henrijs de Forests bija pilsoņu kara veterāns no Ņujorkas un mācÄ«tājs. draudzes baznÄ«ca, un stingri ticēja, ka viņam kā sludinātājam vajadzētu izplatÄ«t zināŔanu un taisnÄ«bas dieviŔķo gaismu. Paklausot dienesta aicinājumam, viņŔ pieņēma uzaicinājumu kļūt par Talladegas koledžas prezidentu Alabamā. Koledžu pēc pilsoņu kara dibināja Amerikas Misionāru asociācija, kas atrodas Ņujorkā. Tas bija paredzēts vietējo melnādaino iedzÄ«votāju izglÄ«toÅ”anai un mentorÄ“Å”anai. Tur LÄ« jutās starp akmeni un cietu vietu ā€“ vietējie melnādainie pazemoja viņu par viņa naivumu un gļēvulÄ«bu, bet vietējie baltie ā€“ par bÅ«Å”anu. jakas.

Un tomēr, bÅ«dams jauns vÄ«rietis, de Forests attÄ«stÄ«ja spēcÄ«gu paÅ”apziņas sajÅ«tu. ViņŔ atklāja tieksmi uz mehāniku un izgudrojumu ā€“ viņa lokomotÄ«ves mēroga modelis kļuva par vietējo brÄ«numu. Pusaudža gados, mācoties Talladegā, viņŔ nolēma savu dzÄ«vi veltÄ«t izgudrojumiem. Tad, bÅ«dams jauns vÄ«rietis un dzÄ«vodams Ņūheivenas pilsētā, mācÄ«tāja dēls atmeta savus pēdējos reliÄ£iskos uzskatus. Viņi pamazām aizgāja, pateicoties darvinisma iepazÄ«Å”anai, un pēc tēva priekÅ”laicÄ«gas nāves tika aizpÅ«sti kā vējÅ”. Taču viņa likteņa apziņa de Forestu nepameta ā€“ viņŔ uzskatÄ«ja sevi par ģēniju un centās kļūt par otro Nikola Teslu, bagāto, slaveno un noslēpumaino elektrÄ«bas laikmeta burvi. Jēlas klasesbiedri viņu uzskatÄ«ja par paÅ”apmierinātu vēja maisu. ViņŔ, iespējams, ir vismazāk populārs cilvēks, kādu mēs jebkad esam satikuÅ”i mÅ«su vēsturē.

Stafetes vēsture: Elektronikas laikmets
de Forest, ap 1900. gadu

Pēc Jēlas universitātes absolvÄ“Å”anas 1899. gadā de Forests izvēlējās apgÅ«t jauno bezvadu signālu pārraides mākslu kā ceļu uz bagātÄ«bu un slavu. Turpmākajās desmitgadēs viņŔ ar lielu apņēmÄ«bu un pārliecÄ«bu, bez jebkādas vilcināŔanās, uzbruka pa Å”o ceļu. Viss sākās ar de Foresta un viņa partnera Ed Smythe sadarbÄ«bu Čikāgā. Smythe uzturēja savu uzņēmumu virs Å«dens, veicot regulārus maksājumus, un kopā viņi izstrādāja savu radioviļņu detektoru, kas sastāv no divām metāla plāksnēm, kuras kopā turēja lÄ«me, ko de Forests sauca par "paste" [goo]. Bet de Forests nevarēja ilgi gaidÄ«t, lai saņemtu atlÄ«dzÄ«bu par savu ģēniju. ViņŔ atbrÄ«vojās no Smita un sadarbojās ar ēnainu Ņujorkas finansistu, vārdā Abrahamu Vaitu [ironiski mainÄ«ja savu vārdu no tā, kas viņam tika dots dzimÅ”anas brÄ«dÄ«, Å varcs, lai slēptu savas tumŔās lietas. White/White ā€“ (angļu val.) balts, Schwarz/Schwarz ā€“ (vācu) melns / apm. tulkojums], atverot bezvadu telegrāfa uzņēmumu De Forest.

Pati uzņēmuma darbÄ«ba abiem mÅ«su varoņiem bija otrŔķirÄ«ga. Vaits izmantoja cilvēku nezināŔanu, lai izkārtotu savas kabatas. ViņŔ izkrāpa miljonus no investoriem, kuri cÄ«nÄ«jās, lai neatpaliktu no gaidāmā radio uzplaukuma. Un de Forests, pateicoties Å”o ā€œsÅ«cējuā€ bagātÄ«gajai lÄ«dzekļu plÅ«smai, koncentrējās uz sava ģēnija apliecināŔanu, izstrādājot jaunu amerikāņu sistēmu bezvadu informācijas pārraidei (atŔķirÄ«bā no Markoni un citu izstrādātās Eiropas sistēmas).

Diemžēl amerikāņu sistēmai de Forest detektors nedarbojās Ä«paÅ”i labi. Å o problēmu viņŔ kādu laiku atrisināja, aizņemoties Reginalda Fesendena patentēto detektora dizainu, ko sauc par "Ŕķidruma bareteru" ā€” divus platÄ«na vadus, kas iegremdēti sērskābes vannā. Fesendens iesniedza prasÄ«bu tiesā par patenta pārkāpumu - un viņŔ acÄ«mredzot bÅ«tu uzvarējis Å”ajā prāvā. De Forests nevarēja atpÅ«sties, lÄ«dz viņŔ nāca klajā ar jaunu detektoru, kas piederēja tikai viņam. 1906. gada rudenÄ« viņŔ paziņoja par Ŕāda detektora izveidi. Divās atseviŔķās sanāksmēs Amerikas Elektrotehnikas institÅ«tā de Forests aprakstÄ«ja savu jauno bezvadu detektoru, ko viņŔ nosauca par Audion. Bet tā patiesā izcelsme ir apÅ”aubāma.

Kādu laiku de Foresta mēģinājumi izveidot jaunu detektoru grozÄ«jās ap strāvas novadÄ«Å”anu caur liesmu Bunsena degļi, kas, viņaprāt, varētu bÅ«t asimetrisks vadÄ«tājs. Ideja acÄ«mredzot nebija vainagojusies ar panākumiem. Kādā brÄ«dÄ« 1905. gadā viņŔ uzzināja par Fleminga vārstu. De Forestam ieŔāvās prātā, ka Å”is vārsts un uz tā degli balstÄ«ta ierÄ«ce bÅ«tÄ«bā neatŔķiras ā€“ ja karsto vÄ«tni aizstātu ar liesmu un pārklātu ar stikla spuldzi, lai ierobežotu gāzi, jÅ«s iegÅ«tu tādu paÅ”u vārstu. ViņŔ izstrādāja virkni patentu, kas sekoja pirms Fleminga vārstu izgudrojumu vēsturei, izmantojot gāzes liesmas detektorus. AcÄ«mredzot viņŔ vēlējās pieŔķirt sev prioritāti izgudrojumā, apejot Fleminga patentu, jo darbs ar Bunsena degli bija pirms Fleminga darba (tie turpinājās kopÅ” 1900. gada).

Nav iespējams pateikt, vai tā bija paÅ”apmāns vai krāpÅ”ana, taču rezultāts bija de Foresta 1906. gada augusta patents par "tukÅ”u stikla trauku, kurā ir divi atseviŔķi elektrodi, starp kuriem atrodas gāzveida vide, kas, pietiekami uzkarsējot, kļūst par vadÄ«tāju un veido jutÄ«gu elementu." Iekārtas aprÄ«kojums un darbÄ«ba ir Fleminga dēļ, un tās darbÄ«bas skaidrojums ir De Foresta dēļ. De Forest beidzot zaudēja strÄ«du par patentu, lai gan tas prasÄ«ja desmit gadus.

Jautrajam lasÄ«tājam varbÅ«t rodas jautājums, kāpēc mēs tik daudz laika veltām Å”im cilvēkam, kura paÅ”pasludinātais ģēnijs nodeva citu idejas kā savas? Iemesls slēpjas pārvērtÄ«bās, ko Audion piedzÄ«voja 1906. gada pēdējos mēneÅ”os.

LÄ«dz tam de Forestam nebija darba. Vaits un viņa partneri izvairÄ«jās no atbildÄ«bas saistÄ«bā ar Fesendena tiesvedÄ«bu, izveidojot jaunu uzņēmumu United Wireless un aizdodot tai American De Forest aktÄ«vus par USD 1. De Forests tika izmests ar 1000 USD kompensāciju un vairākiem bezjēdzÄ«giem patentiem, tostarp patentu par Audion. Pieradis pie greznā dzÄ«vesveida, viņŔ saskārās ar nopietnām finansiālām grÅ«tÄ«bām un izmisÄ«gi centās pārvērst Audionu par lielu panākumu.

Lai saprastu, kas notika tālāk, ir svarÄ«gi zināt, ka de Forests uzskatÄ«ja, ka viņŔ ir izgudrojis releju ā€“ atŔķirÄ«bā no Fleminga taisngrieža. ViņŔ izgatavoja savu Audion, pievienojot akumulatoru aukstā vārsta plāksnei, un uzskatÄ«ja, ka signāls antenas ķēdē (savienots ar karsto kvēldiegu) modulē lielāku strāvu akumulatora ķēdē. ViņŔ kļūdÄ«jās: tās nebija divas ķēdes, akumulators vienkārÅ”i novirzÄ«ja signālu no antenas, nevis pastiprināja to.

Bet Ŕī kļūda kļuva kritiska, jo tā lika de Forestam eksperimentēt ar treÅ”o elektrodu kolbā, kam vajadzēja vēl vairāk atvienot abas Ŕī ā€œrelejaā€ ķēdes. Sākumā viņŔ pievienoja otru auksto elektrodu blakus pirmajam, bet pēc tam, iespējams, ietekmējot vadÄ«bas mehānismus, ko fiziÄ·i izmantoja, lai novirzÄ«tu starus katodstaru ierÄ«cēs, viņŔ pārvietoja elektrodu pozÄ«cijā starp kvēldiegu un primāro plāksni. ViņŔ nolēma, ka Ŕī pozÄ«cija var pārtraukt elektrÄ«bas plÅ«smu, un mainÄ«ja treŔā elektroda formu no plāksnes uz viļņainu stiepli, kas atgādināja raspu, un nosauca to par ā€œrežģiā€.

Stafetes vēsture: Elektronikas laikmets
1908 Audion triode. Vītne (pārlauzta) kreisajā pusē ir katods, viļņotā stieple ir sieta, noapaļotā metāla plāksne ir anods. Tam joprojām ir tādi pavedieni kā parastajai spuldzei.

Un tā tieŔām bija stafete. Vāja strāva (piemēram, radio antenas radÄ«tā), kas pievadÄ«ta režģim, varētu kontrolēt daudz spēcÄ«gāku strāvu starp kvēldiegu un plāksni, atvairot lādētās daļiņas, kas mēģināja iziet starp tām. Å is detektors darbojās daudz labāk nekā vārsts, jo tas ne tikai laboja, bet arÄ« pastiprināja radio signālu. Un, tāpat kā vārsts (un atŔķirÄ«bā no koherera), tas varēja radÄ«t pastāvÄ«gu signālu, kas ļāva izveidot ne tikai radiotelegrāfu, bet arÄ« radiotelefonu (un vēlāk - balss un mÅ«zikas pārraidi).

Praksē tas nedarbojās Ä«paÅ”i labi. De Forest audio ieraksti bija smalki, ātri izdeguÅ”i, ražoÅ”anā trÅ«ka konsekvences, un tie bija neefektÄ«vi kā pastiprinātāji. Lai konkrēts Audion darbotos pareizi, bija nepiecieÅ”ams tam pielāgot ķēdes elektriskos parametrus.

Tomēr de Forests ticēja savam izgudrojumam. ViņŔ izveidoja jaunu uzņēmumu, lai to reklamētu, De Forest Radio Telephone Company, taču pārdoÅ”anas apjoms bija neliels. Lielākais panākums bija aprÄ«kojuma pārdoÅ”ana flotes iekŔējai telefonijai pasaules apceļoÅ”anas laikā.Lielā baltā flote". Tomēr flotes komandieris, kam nebija laika de Foresta raidÄ«tājus un uztvērējus dabÅ«t darbā un apmācÄ«t apkalpi to lietoÅ”anā, lika tos iesaiņot un atstāt noliktavā. Turklāt De Forest jaunais uzņēmums, kuru vadÄ«ja Ābrahama Vaita sekotājs, nebija pieklājÄ«gāks par iepriekŔējo. Lai palielinātu savas nelaimes, viņŔ drÄ«z vien tika apsÅ«dzēts krāpÅ”anā.

Piecus gadus Audions neko nesasniedza. Telefonam atkal bÅ«tu galvenā loma digitālā releja izstrādē, Å”oreiz glābjot daudzsoloÅ”u, bet nepārbaudÄ«tu tehnoloÄ£iju, kas bija uz aizmirstÄ«bas robežas.

Un atkal telefons

Tālsatiksmes sakaru tÄ«kls bija AT&T centrālā nervu sistēma. Tas sasaistÄ«ja daudzus vietējos uzņēmumus un nodroÅ”ināja galveno konkurences priekÅ”rocÄ«bu, kad Bela patentu termiņŔ beidzās. Pievienojoties AT&T tÄ«klam, jauns klients teorētiski varētu sasniegt visus citus abonentus tÅ«kstoÅ”iem jÅ«džu attālumā, lai gan patiesÄ«bā tālsarunas tika veiktas reti. TÄ«kls bija arÄ« materiālais pamats uzņēmuma visaptveroÅ”ajai ideoloÄ£ijai "Viena politika, viena sistēma, vienas pieturas pakalpojums".

Bet ar divdesmitā gadsimta otrās desmitgades sākumu Å”is tÄ«kls sasniedza savu fizisko maksimumu. Jo tālāk stiepās telefona vadi, jo caur tiem ejoÅ”ais signāls kļuva vājāks un skaļāks, un rezultātā runa kļuva gandrÄ«z nedzirdama. Å Ä« iemesla dēļ ASV faktiski bija divi AT&T tÄ«kli, kurus atdala kontinentālā grēda.

Austrumu tÄ«klam Ņujorka bija piesaiste, un mehāniskie atkārtotāji un Pupin spoles ā€“ saite, kas noteica, cik tālu var aizceļot cilvēka balss. Taču Ŕīs tehnoloÄ£ijas nebija visvarenas. Spoles mainÄ«ja telefona ķēdes elektriskās Ä«paŔības, samazinot balss frekvenču vājināŔanos ā€“ taču tās varēja to tikai samazināt, nevis novērst. Mehāniskie atkārtotāji (tikai tālruņa skaļrunis, kas savienots ar pastiprinoÅ”o mikrofonu) pievienoja troksni ar katru atkārtojumu. 1911. gada lÄ«nija no Ņujorkas lÄ«dz Denverai palielināja Å”o uzkabi lÄ«dz maksimālajam garumam. Nebija runas par tÄ«kla paplaÅ”ināŔanu visā kontinentā. Tomēr 1909. gadā Džons Kārtijs, AT&T galvenais inženieris, publiski apsolÄ«ja to darÄ«t. ViņŔ solÄ«ja to izdarÄ«t piecu gadu laikā ā€“ lÄ«dz brÄ«dim, kad viņŔ sāka Panamas-Klusā okeāna starptautiskā izstāde Sanfrancisko 1915. gadā.

Pirmais, kurÅ” ar jauna telefona pastiprinātāja palÄ«dzÄ«bu padarÄ«ja iespējamu Ŕādu apņemÅ”anos, bija nevis amerikānis, bet gan bagātas VÄ«nes Ä£imenes mantinieks, kam bija interese par zinātni. BÅ«dams jauns Roberts fon LÄ«bens Ar vecāku palÄ«dzÄ«bu viņŔ iegādājās telefonu ražoÅ”anas uzņēmumu un ķērās pie telefona pastiprinātāja izgatavoÅ”anas. LÄ«dz 1906. gadam viņŔ bija izveidojis releju, pamatojoties uz katodstaru lampām, kuras lÄ«dz tam laikam tika plaÅ”i izmantotas fizikas eksperimentos (un vēlāk kļuva par pamatu video ekrāna tehnoloÄ£ijai, kas dominēja XNUMX. gadsimtā). VājÅ” ienākoÅ”ais signāls kontrolēja elektromagnētu, kas salieca staru, modulējot spēcÄ«gāku strāvu galvenajā ķēdē.

LÄ«dz 1910. gadam fon LÄ«bens un viņa kolēģi JÅ«džins RÄ«ss un Zigmunds Å trauss uzzināja par de Foresta Audione un nomainÄ«ja magnētu caurulē ar režģi, kas kontrolēja katodstarus ā€” Å”is dizains bija visefektÄ«vākais un pārāks par visu, kas ražots Amerikas Savienotajās ValstÄ«s. valstis tajā laikā. Vācijas telefonu tÄ«kls drÄ«z pārņēma fon Lieben pastiprinātāju. 1914. gadā, pateicoties viņai, tika veikts nervozs telefona zvans no AustrumprÅ«sijas armijas komandiera uz Vācijas Å”tābu, kas atrodas 1000 kilometrus tālāk, Koblencā. Tas piespieda Å”tāba priekÅ”nieku nosÅ«tÄ«t Ä£enerāļus Hindenbergu un Ludendorfu uz austrumiem mūžīgā slavā un ar bēdÄ«gām sekām. LÄ«dzÄ«gi pastiprinātāji vēlāk savienoja Vācijas Å”tābu ar lauka armijām dienvidos un austrumos lÄ«dz pat MaÄ·edonijai un Rumānijai.

Stafetes vēsture: Elektronikas laikmets
Fon LÄ«bena uzlabotā katodstaru releja kopija. Katods atrodas apakŔā, anods ir spole augÅ”pusē, un režģis ir apaļa metāla folija vidÅ«.

Tomēr valodas un Ä£eogrāfiskās barjeras, kā arÄ« karÅ” nozÄ«mēja, ka Å”is dizains nesasniedza ASV, un drÄ«z vien citi notikumi to pārņēma.

Tikmēr de Forests 1911. gadā pameta neveiksmÄ«go Radio Telephone Company un aizbēga uz Kaliforniju. Tur viņŔ ieguva darbu federālajā telegrāfa uzņēmumā Palo Alto, kuru dibināja kāds Stenfordas absolvents autors Sirils Elvels. Nomināli de Forest strādātu pie pastiprinātāja, kas palielinātu federālās radio izejas skaļumu. PatiesÄ«bā viņŔ, Herberts van Etans (pieredzējis telefonu inženieris) un Čārlzs Logvuds (uztvērēja dizainers) nolēma izveidot telefona pastiprinātāju, lai viņi trÄ«s varētu iegÅ«t balvu no AT&T, par kuru tika baumots 1 miljons dolāru.

Lai to izdarÄ«tu, de Forests paņēma Audion no starpstāvu, un 1912. gadā viņam un viņa kolēģiem jau bija ierÄ«ce, kas bija gatava demonstrÄ“Å”anai telefona kompānijā. Tas sastāvēja no vairākiem virknē savienotiem audioniem, radot pastiprinājumu vairākos posmos, un vēl vairākiem palÄ«gkomponentiem. IerÄ«ce faktiski darbojās ā€” tā varēja pietiekami pastiprināt signālu, lai jÅ«s dzirdētu kabatlakatiņa nokriÅ”anu vai kabatas pulksteņa tikŔķus. Bet tikai ar strāvu un spriegumu, kas ir pārāk zems, lai tas bÅ«tu noderÄ«gs telefonijā. Palielinoties strāvai, Audions sāka izstarot zilu mirdzumu, un signāls pārvērtās par troksni. Taču tālruņu industrija bija pietiekami ieinteresēta, lai nodotu ierÄ«ci saviem inženieriem un noskaidrotu, ko viņi ar to var darÄ«t. Tā notika, ka viens no viņiem, jaunais fiziÄ·is Harolds Arnolds, precÄ«zi zināja, kā salabot pastiprinātāju no federālā telegrāfa.

Ir pienācis laiks apspriest, kā vārsts un Audion darbojās. Galvenais ieskats, kas nepiecieÅ”ams, lai izskaidrotu viņu darbu, radās Cavendish laboratorijā Kembridžā, jaunas elektronu fizikas ideju laboratorijā. 1899. gadā tur J. J. Tomsons eksperimentos ar katodstaru lampām parādÄ«ja, ka daļiņa ar masu, kas vēlāk kļuva pazÄ«stama kā elektrons, nes strāvu no katoda uz anodu. Dažu nākamo gadu laikā Ouens Ričardsons, Tomsona kolēģis, attÄ«stÄ«ja Å”o priekÅ”likumu par termiskās emisijas matemātisko teoriju.

Ambrose Fleming, inženieris, kurÅ” strādāja Ä«sa vilciena brauciena attālumā no Kembridžas, bija pazÄ«stams ar Å”iem darbiem. Viņam bija skaidrs, ka viņa vārsts darbojās elektronu termiskās emisijas dēļ no uzkarsētā kvēldiega, Ŕķērsojot vakuuma spraugu uz auksto anodu. Bet indikatora lampā vakuums nebija dziļŔ - parastai spuldzei tas nebija vajadzÄ«gs. Pietika izsÅ«knēt pietiekami daudz skābekļa, lai pavediens neaizdegtos. Flemings saprata, ka, lai vārsts darbotos vislabāk, tas ir pēc iespējas rÅ«pÄ«gāk jāiztukÅ”o, lai atlikuŔā gāze netraucētu elektronu plÅ«smai.

De Forests to nesaprata. Tā kā viņŔ nonāca pie vārsta un Audion, veicot eksperimentus ar Bunsena degli, viņa pārliecÄ«ba bija pretēja - ka karstā jonizētā gāze ir ierÄ«ces darba Ŕķidrums un ka tās pilnÄ«ga noņemÅ”ana novedÄ«s pie darbÄ«bas pārtraukÅ”anas. Tāpēc Audion bija tik nestabils un neapmierinoÅ”s kā radio uztvērējs, un tāpēc tas izstaroja zilu gaismu.

Arnolds no AT&T atradās ideālā pozÄ«cijā, lai labotu de Foresta kļūdu. ViņŔ bija fiziÄ·is, kurÅ” bija mācÄ«jies pie Roberta Millikana Čikāgas universitātē un tika Ä«paÅ”i nolÄ«gts, lai pielietotu savas zināŔanas par jauno elektronisko fiziku telefona tÄ«kla no krasta lÄ«dz piekrastei izveides problēmai. ViņŔ zināja, ka Audion caurule vislabāk darbosies gandrÄ«z ideālā vakuumā, viņŔ zināja, ka jaunākie sÅ«kņi var sasniegt Ŕādu vakuumu, viņŔ zināja, ka jauna veida kvēldiegs, kas pārklāts ar oksÄ«du, kopā ar lielāku plāksni un režģi palielināt elektronu plÅ«smu. ÄŖsāk sakot, viņŔ pārvērta Audion par vakuuma cauruli, elektroniskā laikmeta brÄ«numdari.

AT&T bija jaudÄ«gs pastiprinātājs, kas bija nepiecieÅ”ams, lai izveidotu transkontinentālo lÄ«niju ā€“ tam vienkārÅ”i nebija tiesÄ«bu to izmantot. Uzņēmuma pārstāvji sarunās ar de Forestu uzvedās neticÄ«gi, taču atseviŔķu sarunu uzsāka ar treŔās puses jurista starpniecÄ«bu, kuram par 50 000 dolāru (1,25. gada dolāros ā€“ aptuveni 2017 miljoni dolāru) izdevās iegādāties tiesÄ«bas izmantot Audion kā telefona pastiprinātāju. LÄ«nija Ņujorkaā€“Sanfrancisko atklājās tieÅ”i laikā, taču vairāk kā tehniskās virtuozitātes un korporatÄ«vās reklāmas triumfs, nevis kā saziņas lÄ«dzeklis. Zvanu izmaksas bija tik astronomiskas, ka gandrÄ«z neviens to nevarēja izmantot.

Elektronikas laikmets

ÄŖstā vakuuma caurule ir kļuvusi par sakni pilnÄ«gi jaunam elektronisko komponentu kokam. Tāpat kā relejs, arÄ« vakuuma caurule nepārtraukti paplaÅ”ināja pielietojumu, jo inženieri atrada jaunus veidus, kā pielāgot tās dizainu specifisku problēmu risināŔanai. "-od" cilts izaugsme nebeidzās ar diodēm un triodēm. Tas turpinājās ar tetrode, kas pievienoja papildu režģi, kas atbalstÄ«ja pastiprināŔanu, palielinoties elementiem ķēdē. Nākamais parādÄ«jās pentodes, heptodes, un pat oktodes. ParādÄ«jās tiratroni, kas piepildÄ«ti ar dzÄ«vsudraba tvaikiem, kvēlojot draudÄ«gi zilā gaismā. MiniatÅ«ras lampas ir mazā pirkstiņa vai pat zÄ«les lielumā. NetieŔā katoda lampas, kurās maiņstrāvas avota dÅ«koņa netraucēja signālu. Vacuum Tube sāgā, kurā ir aprakstÄ«ta cauruļu nozares izaugsme lÄ«dz 1930. gadam, pēc indeksa ir uzskaitÄ«ti vairāk nekā 1000 dažādi modeļi, lai gan daudzi no tiem bija nelikumÄ«gi izgatavoti no neuzticamiem zÄ«moliem: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron un tā tālāk.

Stafetes vēsture: Elektronikas laikmets

Daudz svarÄ«gāka par formu daudzveidÄ«bu bija vakuuma caurules pielietojuma dažādÄ«ba. ReÄ£eneratÄ«vās shēmas pārvērta triodi par raidÄ«tāju - radot vienmērÄ«gus un nemainÄ«gus sinusoidālos viļņus, bez trokŔņainām dzirkstelēm, kas spēj perfekti pārraidÄ«t skaņu. Markoni 1901. gadā ar koherera un dzirksteles palÄ«dzÄ«bu tik tikko spēja pārraidÄ«t nelielu Morzes ābeces fragmentu pāri Å”aurajai Atlantijas okeānam. 1915. gadā, izmantojot vakuuma cauruli gan kā raidÄ«tāju, gan uztvērēju, AT&T varēja pārraidÄ«t cilvēka balsi no Ārlingtonas, Virdžīnijas Å”tatā uz Honolulu ā€” divreiz tālāk. LÄ«dz 1920. gadsimta XNUMX. gadiem viņi apvienoja tālsatiksmes telefoniju ar augstas kvalitātes audio apraidi, lai izveidotu pirmos radio tÄ«klus. Tādējādi drÄ«z visa tauta varēs klausÄ«ties vienu un to paÅ”u balsi radio, vai tas bÅ«tu RÅ«zvelts vai Hitlers.

Turklāt spēja radÄ«t raidÄ«tājus, kas pielāgoti precÄ«zai un stabilai frekvencei, ļāva telekomunikāciju inženieriem Ä«stenot sen sapni par frekvenču multipleksÄ“Å”anu, kas pirms četrdesmit gadiem piesaistÄ«ja Aleksandru Belu, Edisonu un pārējos. LÄ«dz 1923. gadam AT&T bija desmit kanālu balss lÄ«nija no Ņujorkas lÄ«dz Pitsburgai. Iespēja pārraidÄ«t vairākas balsis pa vienu vara vadu radikāli samazināja tālsarunu izmaksas, kas to augsto izmaksu dēļ vienmēr bija pieejamas tikai bagātākajiem cilvēkiem un uzņēmumiem. Redzot, ko var darÄ«t vakuuma lampas, AT&T nosÅ«tÄ«ja savus juristus iegādāties papildu tiesÄ«bas no de Forest, lai nodroÅ”inātu tiesÄ«bas izmantot Audion visās pieejamajās lietojumprogrammās. Kopumā viņi viņam samaksāja 390 000 USD, kas mÅ«sdienu naudā ir lÄ«dzvērtÄ«gi aptuveni 7,5 miljoniem USD.

Ar Ŕādu daudzpusÄ«bu kāpēc vakuuma lampas nedominēja pirmās paaudzes datoros tā, kā tās dominēja radio un citās telekomunikāciju iekārtās? AcÄ«mredzot triode varētu bÅ«t digitālais slēdzis tāpat kā relejs. Tik acÄ«mredzami, ka de Forests pat uzskatÄ«ja, ka viņŔ ir izveidojis stafeti, pirms viņŔ to faktiski izveidoja. Un triode bija daudz atsaucÄ«gāka nekā tradicionālais elektromehāniskais relejs, jo tai nebija fiziski jāpārvieto armatÅ«ra. Tipiskam relejam bija nepiecieÅ”amas dažas milisekundes, lai pārslēgtos, un plÅ«smas izmaiņas no katoda uz anodu, ko izraisÄ«ja elektriskā potenciāla izmaiņas režģī, bija gandrÄ«z momentānas.

Taču lampām bija izteikts trÅ«kums salÄ«dzinājumā ar relejiem: to tendence, tāpat kā to priekÅ”gājējiem, spuldzēm, izdeg. OriÄ£inālā Audiona de Foresta kalpoÅ”anas laiks bija tik Ä«ss - apmēram 100 stundas -, ka tajā bija rezerves kvēldiegs lampā, kas bija jāpievieno pēc pirmās izdegÅ”anas. Tas bija ļoti slikti, taču pat pēc tam nevarēja gaidÄ«t, ka pat vislabākās kvalitātes lampas kalpos vairāk par vairākiem tÅ«kstoÅ”iem stundu. Datoriem ar tÅ«kstoÅ”iem lampu un stundu aprēķiniem tā bija nopietna problēma.

No otras puses, stafetes bija "fantastiski uzticamas", norāda Džordžs Stibics. Tik daudz, ka viņŔ to apgalvoja

Ja U-veida releju komplekts sāktu darboties mÅ«su ēras pirmajā gadā un reizi sekundē pārslēgtu kontaktu, tie darbotos arÄ« Å”odien. Pirmo neveiksmi kontaktā varēja sagaidÄ«t ne agrāk kā tÅ«kstoÅ” gadus vēlāk, kaut kur 3000. gadā.

Turklāt nebija pieredzes ar lielām elektroniskām shēmām, kas bÅ«tu salÄ«dzināmas ar telefona inženieru elektromehāniskajām shēmām. Radioaparātos un citās iekārtās varētu bÅ«t 5-10 lampas, bet ne simtiem tÅ«kstoÅ”u. Neviens nezināja, vai bÅ«s iespējams likt darboties datoram ar 5000 lampām. Izvēloties relejus, nevis lampas, datoru dizaineri izdarÄ«ja droÅ”u un konservatÄ«vu izvēli.

Nākamajā daļā redzēsim, kā un kāpēc Ŕīs Å”aubas tika pārvarētas.

Avots: www.habr.com

Pievieno komentāru