Други статии во серијата:
- Историја на релето
- Историја на електронските компјутери
- Историја на транзистор
- Интернет историја
В видовме како првата генерација на дигитални компјутери е изградена врз основа на првата генерација на автоматски електрични прекинувачи - електромагнетни релеи. Но, до моментот кога беа создадени овие компјутери, имаше уште еден дигитален прекинувач кој чекаше зад сцената. Релето беше електромагнетен уред (користеше електрична енергија за ракување со механички прекинувач), а новата класа на дигитални прекинувачи беше електронска - заснована на новото знаење за електронот што се појави на почетокот на 20 век. Оваа наука покажа дека носителот на електричната сила не е струја, не бран, не поле - туку цврста честичка.
Уредот што ја роди ерата на електрониката врз основа на оваа нова физика стана познат како вакуумска цевка. Историјата на неговото создавање вклучува две лица: Англичанец и американски . Во реалноста, потеклото на електрониката е посложени, со многу нишки кои ја преминаа Европа и Атлантикот, што се протегаше до раните експерименти со тегли Лајден во средината на 18 век.
Но, во рамките на нашата презентација, ќе биде погодно да се покрие (игра на зборови!) оваа историја, почнувајќи од Томас Едисон. Во 1880-тите, Едисон направи интересно откритие додека работеше на електричното осветлување - откритие што ја поставува сцената за нашата приказна. Оттука дојде до понатамошниот развој на вакуум цевки, потребни за два технолошки системи: нова форма на безжични пораки и постојано проширување на телефонските мрежи.
Пролог: Едисон
Едисон генерално се смета за пронаоѓач на сијалицата. Ова му прави премногу и премалку кредит во исто време. Премногу, бидејќи Едисон не бил единствениот кој ја измислил светлечката светилка. Покрај толпата пронаоѓачи кои му претходеа, чии креации не достигнаа комерцијална примена, може да ги споменеме Џозеф Сван и Чарлс Стерн од Британија и Американецот Вилијам Соер, кој во исто време со Едисон донесе светилки на пазарот. [Честа на пронајдокот му припаѓа и на рускиот пронаоѓач . Лодигин беше првиот што погоди да испумпа воздух од сијалица од стаклена ламба, а потоа предложи да го направи филаментот не од јаглен или јагленосани влакна, туку од огноотпорен волфрам / прибл. превод]. Сите светилки се состоеле од запечатена стаклена сијалица, внатре во која имало отпорно влакно. Кога светилката била поврзана со колото, топлината генерирана од отпорноста на филаментот на струјата предизвикала да свети. Воздухот беше испумпан од колбата за да се спречи пожарот на влакното. Електричната светлина веќе беше позната во големите градови во форма , се користи за осветлување на големи јавни места. Сите овие пронаоѓачи бараа начин да ја намалат количината на светлина со земање светла честичка од запалениот лак, доволно мала за да се користи во домовите за да ги замени гасните светилки и да го направи изворот на светлина побезбеден, почист и посветол.
А она што навистина го направи Едисон - поточно, она што го создаде неговата индустриска лабораторија - не беше само создавање на извор на светлина. Изградија цел електричен систем за осветлување на куќите - генератори, жици за пренос на струја, трансформатори итн. Од сето ова, сијалицата беше само најочигледната и највидливата компонента. Присуството на името на Едисон во неговите електроенергетски компании не беше едноставно генуфлексија за големиот пронаоѓач, како што беше случајот со Bell Telephone. Едисон се покажа не само како пронаоѓач, туку и како системски архитект. Неговата лабораторија продолжи да работи на подобрување на различни компоненти за електрично осветлување дури и по нивниот ран успех.
Пример за раните светилки на Едисон
За време на истражувањето околу 1883 година, Едисон (а можеби и еден од неговите вработени) одлучил да затвори метална плоча во светлечка светилка заедно со влакно. Причините за оваа акција се нејасни. Можеби ова беше обид да се елиминира затемнувањето на светилката - внатрешноста на стаклото на сијалицата со текот на времето акумулираше мистериозна темна супстанција. Инженерот очигледно се надевал дека овие црни честички ќе бидат привлечени од плочата со енергија. На негово изненадување, тој открил дека кога плочата била вклучена во колото заедно со позитивниот крај на филаментот, количината на струја што тече низ влакното е директно пропорционална на интензитетот на сјајот на влакното. При поврзување на плочата со негативниот крај на конецот, ништо слично не беше забележано.
Едисон одлучи дека овој ефект, подоцна наречен Едисон ефект или , може да се користи за мерење или дури и контрола на „електромоторната сила“ или напонот во електричниот систем. По навика, тој аплицираше за патент за овој „електричен индикатор“, а потоа се врати на поважни задачи.
Без жици
Ајде брзо напред 20 години во иднината, до 1904 година. Во тоа време во Англија, Џон Амброуз Флеминг работеше на инструкции од компанијата Маркони за подобрување на приемникот за радио бранови.
Важно е да се разбере што беше и што не беше радио во овој момент, и во однос на инструментот и практиката. Радиото тогаш не се викаше ни „радио“, туку „безжичен“. Терминот „радио“ стана распространет дури во 1910-тите. Поточно, тој мислеше на безжичната телеграфија - систем за пренос на сигнали во форма на точки и цртички од испраќачот до примачот. Неговата главна примена беше комуникацијата помеѓу бродовите и пристанишните услуги и во оваа смисла беше од интерес за поморските власти ширум светот.
Некои пронаоѓачи од тоа време, особено, , експериментирал со идејата за радиотелефон - пренесување гласовни пораки преку воздухот во форма на континуиран бран. Но, емитувањето во модерна смисла се појави дури 15 години подоцна: пренос на вести, приказни, музика и други програми за прием од широка публика. Дотогаш, сестраната природа на радио сигналите се сметаше за проблем што треба да се реши, а не како карактеристика што може да се искористи.
Радио опремата што постоеше во тоа време беше добро прилагодена за работа со Морзеова код и слабо прилагодена за сè друго. Предавачите создадоа херциски бранови со испраќање искра низ празнината во колото. Затоа, сигналот беше придружен со пукање на статика.
Приемниците го препознаваа овој сигнал преку кохерент: метални филови во стаклена цевка, кои под влијание на радио брановите се спојуваат во континуирана маса и на тој начин го комплетираа колото. Тогаш стаклото требаше да се допре, така што струготини ќе се распадне и приемникот ќе биде подготвен за следниот сигнал - на почетокот тоа беше направено рачно, но наскоро се појавија автоматски уреди за ова.
Во 1905 година тие штотуку почнаа да се појавуваат , познат и како „мачкин мустак“. Се покажа дека едноставно со допирање на одреден кристал со жица, на пример, силикон, железен пирит или , беше можно да се одземе радио сигнал од редок воздух. Добиените приемници беа евтини, компактни и достапни за секого. Тие го поттикнаа развојот на аматерското радио, особено кај младите. Ненадејниот пораст на зафатеноста на времето што настана како резултат на тоа доведе до проблеми поради фактот што времето на радио емитување беше поделено меѓу сите корисници. Невините разговори меѓу аматерите може случајно да се вкрстат со преговорите на поморската флота, а некои хулигани дури успеаја да дадат лажни наредби и да испратат сигнали за помош. Државата неминовно мораше да интервенира. Како што напиша самиот Амброз Флеминг, појавата на детектори за кристали
веднаш доведе до наплив на неодговорна радиотелеграфија поради лудоријата на безброј електричари и студенти-аматери, поради што беше потребна силна интервенција од националните и меѓународните власти за да се одржат работите здрави и безбедни.
Од необичните електрични својства на овие кристали, во догледно време ќе се појави третата генерација на дигитални прекинувачи, следејќи ги релеите и светилките - прекинувачите кои доминираат во нашиот свет. Но, сè има свое време. Ја опишавме сцената, сега да го вратиме целото внимание на актерот кој штотуку се појави во центарот на вниманието: Амброуз Флеминг, Англија, 1904 година.
Вентил
Во 1904 година, Флеминг бил професор по електротехника на Универзитетскиот колеџ во Лондон и консултант за компанијата Маркони. Компанијата првично го ангажирала да дава експертиза за изградбата на електраната, но потоа тој се вклучил во задачата за подобрување на ресиверот.
Флеминг во 1890 година
Сите знаеја дека кохерерот е лош приемник во однос на чувствителноста, а магнетниот детектор развиен кај Макрони не е особено подобар. За да најде замена, Флеминг прво одлучил да изгради чувствително коло за откривање на херциските бранови. Таков уред, дури и без да стане детектор сам по себе, би бил корисен во идните истражувања.
За да го направи ова, тој требаше да смисли начин за континуирано мерење на струјата создадена од дојдовните бранови, наместо да користи дискретен кохерент (кој се покажува само на состојбите - каде што пилевината се залепи - или исклучените состојби). Но, познатите уреди за мерење на јачината на струјата - галванометри - бараа константна, односно еднонасочна струја за работа. Наизменичната струја возбудена од радио брановите толку брзо го промени правецот што немаше да биде возможно никакво мерење.
Флеминг се сетил дека има неколку интересни работи кои собираат прашина во неговиот плакар - индикаторски светилки Едисон. Во 1880-тите бил консултант за компанијата Edison Electric Lighting во Лондон и работел на проблемот со оцрнување на светилките. Во тоа време тој добил неколку копии од индикаторот, веројатно од Вилијам Прис, главниот електроинженер на Британската поштенска служба, кој штотуку се вратил од електро изложба во Филаделфија. Во тоа време, контролата на телеграфот и телефонот беше вообичаена практика надвор од Соединетите Американски Држави за поштенски услуги, така што тие беа центри за електрична експертиза.
Подоцна, во 1890-тите, самиот Флеминг го проучувал ефектот на Едисон со помош на светилки добиени од Preece. Тој покажа дека ефектот е дека струјата тече во една насока: негативен електричен потенцијал може да тече од топлата нишка до ладната електрода, но не и обратно. Но, дури во 1904 година, кога се соочил со задачата да детектира радио бранови, сфатил дека овој факт може да се искористи во пракса. Едисон индикаторот ќе дозволи само еднонасочните AC импулси да ја преминат јазот помеѓу влакното и плочата, што резултира со постојан и еднонасочен проток.
Флеминг зеде една светилка, ја поврза во серија со галванометар и го вклучи предавателот на искра. Voila - огледалото се сврте и зракот светлина се движеше на вагата. Успеа. Може точно да го измери дојдовниот радиосигнал.
Прототипови на вентилот Флеминг. Анодата е во средината на јамката на филаментот (жешка катода)
Флеминг својот изум го нарекол „вентил“ бидејќи дозволувал струјата да тече само во една насока. Во поопшта електротехничка смисла, тоа беше исправувач - метод за претворање на наизменична струја во директна струја. Тогаш беше наречена диода бидејќи имаше две електроди - топла катода (филамент) што емитуваше струја и ладна анода (плоча) што ја примаше. Флеминг воведе неколку подобрувања во дизајнот, но во суштина уредот не се разликуваше од индикаторската светилка направена од Едисон. Нејзината транзиција кон нов квалитет се случи како резултат на промената на начинот на размислување - овој феномен веќе сме го виделе многу пати. Промената се случи во светот на идеите во главата на Флеминг, а не во светот на нештата надвор од него.
Самиот вентил Флеминг беше корисен. Тоа беше најдобриот теренски уред за мерење радио сигнали и добар детектор сам по себе. Но, тој не го потресе светот. Експлозивниот раст на електрониката започна дури откако Ли де Форест додаде трета електрода и го претвори вентилот во реле.
Слушање
Ли де Форест имал необично воспитување за студент од Јеил. Неговиот татко, пречесниот Хенри де Форест, бил ветеран од Граѓанската војна од Њујорк и свештеник. , и цврсто веруваше дека како проповедник треба да ја шири божествената светлина на знаењето и правдата. Почитувајќи го повикот на должноста, тој ја прифати поканата да стане претседател на колеџот Таладега во Алабама. Колеџот е основан по Граѓанската војна од страна на Американското мисионерско здружение, со седиште во Њујорк. Тој беше наменет да ги едуцира и менторираат локалните црни жители. Таму Ли се чувствуваше меѓу карпа и тешко место - локалните црнци го понижуваа поради неговата наивност и кукавичлук, а локалните белци - затоа што се .
А сепак, како млад човек, Де Форест разви силно чувство на самодоверба. Тој откри склоност кон механиката и пронајдокот - неговиот модел на локомотива стана локално чудо. Како тинејџер, додека студирал во Таладега, решил да го посвети својот живот на пронајдокот. Потоа, како млад човек и живеел во градот Њу Хевен, синот на свештеникот ги отфрлил своите последни религиозни верувања. Постепено си заминаа поради запознавањето со дарвинизмот, а потоа беа однесени како ветер по прераната смрт на неговиот татко. Но, чувството за неговата судбина не го напушти Де Форест - тој се сметаше себеси за гениј и се стремеше да стане вториот Никола Тесла, богат, познат и мистериозен волшебник од ерата на електричната енергија. Неговите соученици од Јеил го сметаа за самодоволен ветар. Можеби е најмалку популарниот човек што сме го сретнале во нашата историја.
де Форест, околу 1900 година
По дипломирањето на Универзитетот Јеил во 1899 година, Де Форест избра да ја совлада уметноста на безжичен пренос на сигнал како пат до богатство и слава. Во децениите што следеа, тој со голема решителност и самодоверба и без никакво двоумење навлегуваше на овој пат. Се започна со соработката на де Форест и неговиот партнер Ед Смит во Чикаго. Смит го одржуваше своето претпријатие со редовни плаќања и заедно развија свој детектор за радио бранови, составен од две метални плочи кои се држат заедно со лепак што Де Форест го нарече „паста“ [goo]. Но, де Форест не можеше да чека долго за награди за неговиот гениј. Тој се ослободи од Смајт и се здружи со засенчениот њујоршки финансиер по име Абрахам Вајт [иронично го смени своето име од она што му беше дадено при раѓањето, Шварц, за да ги скрие своите мрачни афери. Бело/Бело – (англиски) бело, Шварц/Шварц – (германски) црно / прибл. превод], отворајќи ја компанијата De Forest Wireless Telegraph.
Самите активности на компанијата беа од второстепено значење за двајцата наши херои. Вајт го искористи незнаењето на луѓето за да си ги обложи џебовите. Тој измами милиони од инвеститорите кои се борат да го следат очекуваниот радио бум. И де Форест, благодарение на обилниот проток на средства од овие „пијавки“, се концентрираше на докажување на својата генијалност преку развојот на нов американски систем за безжичен пренос на информации (за разлика од европскиот развиен од Маркони и други).
За жал за американскиот систем, детекторот Де Форест не работеше особено добро. Тој го реши овој проблем одредено време со позајмување на патентираниот дизајн на Реџиналд Фесенден за детектор наречен „течен баретер“ - две платински жици потопени во бања со сулфурна киселина. Фесенден поднесе тужба за прекршување на патент - и тој очигледно ќе ја добиеше оваа тужба. Де Форест не можел да мирува додека не смислил нов детектор кој му припаѓал само нему. Во есента 1906 година, тој најави создавање на таков детектор. На два одделни состаноци во Американскиот институт за електротехника, де Форест го опиша својот нов безжичен детектор, кој го нарече Аудион. Но, неговото вистинско потекло е доведено во прашање.
Извесно време, обидите на Де Форест да изгради нов детектор се вртеа околу минување струја низ пламен , кој, според него, би можел да биде асиметричен проводник. Идејата, очигледно, не беше крунисана со успех. Во одреден момент во 1905 година, тој дознал за вентилот Флеминг. Де Форест сфати дека овој вентил и неговиот уред базиран на горилник фундаментално не се разликуваат - ако ја замените топлата нишка со пламен и ја покриете со стаклена сијалица за да го затворите гасот, ќе го добиете истиот вентил. Тој разви серија патенти кои ја следеа историјата на пронајдоците на вентилите пред Флеминг користејќи детектори за пламен на гас. Тој очигледно сакаше да си даде приоритет во пронајдокот, заобиколувајќи го патентот на Флеминг, бидејќи работата со горилникот во Бунзен претходеше на работата на Флеминг (тие траеја од 1900 година).
Невозможно е да се каже дали ова беше самоизмама или измама, но резултатот беше патентот на Де Форест од август 1906 година за „празен стаклен сад кој содржи две посебни електроди, меѓу кои постои гасовита средина која, кога доволно ќе се загрее, станува спроводник и формира сензорен елемент“. Опремата и работата на апаратот се должи на Флеминг, а објаснувањето за неговата работа е на Де Форест. Де Форест на крајот го загуби спорот за патентот, иако траеше десет години.
Нестрпливиот читател можеби веќе се прашува зошто трошиме толку многу време на овој човек чиј самопрогласен гениј ги пренесува туѓите идеи како свои? Причината лежи во трансформациите што ги претрпе Аудион во последните неколку месеци од 1906 година.
Дотогаш, Де Форест немаше работа. Вајт и неговите партнери избегнаа одговорност во врска со тужбата на Фесенден со тоа што создадоа нова компанија, United Wireless, и ѝ позајмија средства на American De Forest за 1 долар. Де Форест беше исфрлен со 1000 долари како компензација и неколку бескорисни патенти во рацете, вклучувајќи го и патентот за Аудион. Навикнат на раскошен начин на живот, тој се соочи со сериозни финансиски тешкотии и очајно се обидуваше да го претвори Audion во голем успех.
За да се разбере што се случило потоа, важно е да се знае дека де Форест верувал дека тој го измислил релето - за разлика од флеманскиот исправувач. Тој го направил своето Audion со поврзување на батеријата со плоча на ладен вентил и верувал дека сигналот во колото на антената (поврзан со топла влакно) модулира поголема струја во колото на батеријата. Тој згреши: тоа не беа две кола, батеријата едноставно го префрли сигналот од антената, наместо да го засилува.
Но, оваа грешка стана критична, бидејќи го доведе Де Форест на експерименти со трета електрода во колбата, која требаше дополнително да ги исклучи двете кола на ова „реле“. Најпрво додаде втора ладна електрода до првата, но потоа, можеби под влијание на контролните механизми што ги користат физичарите за пренасочување на зраците во уредите со катодни зраци, тој ја премести електродата во позиција помеѓу влакното и примарната плоча. Тој одлучи дека оваа позиција може да го прекине протокот на електрична енергија и го смени обликот на третата електрода од плоча во брановидна жица што личи на рапа - и ја нарече „мрежа“.
Аудио триод од 1908 година. Конецот (скршен) лево е катодата, брановидната жица е мрежата, заоблената метална плоча е анодата. Сè уште има нишки како обична сијалица.
И навистина беше штафета. Слабата струја (како онаа што ја произведува радио антената) применета на мрежата може да контролира многу посилна струја помеѓу влакното и плочата, одбивајќи ги наелектризираните честички кои се обидуваат да поминат меѓу нив. Овој детектор работеше многу подобро од вентилот бидејќи не само што го исправи, туку и го засилуваше радио сигналот. И, како вентилот (и за разлика од кохерентот), може да произведе постојан сигнал, што овозможи да се создаде не само радиотелеграф, туку и радиотелефон (а подоцна - пренос на глас и музика).
Во пракса тоа не функционираше особено добро. Аудиите на Де Форест беа префинети, брзо изгореа, немаа конзистентност во производството и беа неефикасни како засилувачи. За да може одредено аудио да работи правилно, неопходно беше да се прилагодат електричните параметри на колото на него.
Сепак, де Форест верувал во неговиот изум. Тој формираше нова компанија за да го рекламира, Де Форест радио телефонска компанија, но продажбата беше слаба. Најголемиот успех беше продажбата на опрема на флотата за внатрешна флота телефонија за време на обиколувањето на светот "“. Меѓутоа, командантот на флотата, немајќи време да ги натера предавателите и приемниците на Де Форест да работат и да го обучи екипажот во нивната употреба, наредил да се спакуваат и да се остават во складиште. Згора на тоа, новата компанија на Де Форест, предводена од следбеник на Абрахам Вајт, не беше попристојна од претходната. За да ги зголеми своите несреќи, набрзо се најде обвинет за измама.
За пет години Аудион не постигна ништо. Повторно, телефонот ќе одигра клучна улога во развојот на дигиталното реле, овојпат спасувајќи ја ветувачката, но непроверена технологија која беше на работ на заборав.
И повторно телефонот
Мрежата за комуникација на долги растојанија беше централниот нервен систем на AT&T. Поврза многу локални компании и обезбеди клучна конкурентска предност бидејќи патентите на Bell истечеа. Со приклучување на мрежата AT&T, нов клиент, теоретски, може да стигне до сите други претплатници оддалечени илјадници милји - иако во реалноста, повиците на долги релации ретко се остваруваа. Мрежата, исто така, беше материјална основа за сеопфатната идеологија на компанијата „Една политика, еден систем, услуга на едно место“.
Но, со почетокот на втората деценија на дваесеттиот век, оваа мрежа го достигна својот физички максимум. Колку повеќе се протегаа телефонските жици, сигналот што минуваше низ нив стануваше послаб и побучен, а како резултат на тоа, говорот стана речиси нечуен. Поради ова, всушност постоеле две AT&T мрежи во САД, разделени со континентален гребен.
За источната мрежа, Њујорк беше колче, и механички повторувачи и – врзување што одредуваше колку далеку може да патува човечкиот глас. Но, овие технологии не беа семоќни. Намотките ги променија електричните својства на телефонското коло, намалувајќи го слабеењето на гласовните фреквенции - но тие можеа само да го намалат, а не да го елиминираат. Механичките повторувачи (само телефонски звучник поврзан со микрофон за засилување) додадоа шум со секое повторување. Линијата од 1911 година од Њујорк до Денвер ја однесе оваа запрега до нејзината максимална должина. Не се зборуваше за проширување на мрежата низ целиот континент. Меѓутоа, во 1909 година, Џон Карти, главниот инженер на AT&T, јавно вети дека ќе го стори токму тоа. Тој вети дека ќе го направи тоа за пет години - додека да започне во Сан Франциско во 1915 година.
Првиот човек што овозможил ваков потфат со помош на нов телефонски засилувач не бил Американец, туку наследник на богато виенско семејство со интерес за наука. Да се биде млад Со помош на родителите купил компанија за производство на телефони и тргнал да прави телефонски засилувач. До 1906 година, тој направил реле засновано на цевки со катодни зраци, кои во тоа време биле широко користени во физичките експерименти (а подоцна станале основа за технологијата на видео екранот што доминирала во XNUMX век). Слабиот дојдовен сигнал контролирал електромагнет кој го свиткал зракот, модулирајќи посилна струја во главното коло.
До 1910 година, фон Либен и неговите колеги, Јуџин Рајс и Зигмунд Штраус, дознале за Audione на де Форест и го замениле магнетот во цевката со мрежа што ги контролирала катодните зраци - овој дизајн бил најефикасен и супериорен во однос на сè што е направено во Соединетите држави. држави во тоа време. Германската телефонска мрежа наскоро го усвои засилувачот von Lieben. Во 1914 година, благодарение на неа, командантот на Источнопруската армија упати нервозен телефонски повик до германскиот штаб, кој се наоѓа на 1000 километри, во Кобленц. Ова го принуди началникот на Генералштабот да ги испрати генералите Хинденберг и Лудендорф на исток, во вечна слава и со страшни последици. Слични засилувачи подоцна го поврзаа германскиот штаб со теренски војски на југ и исток до Македонија и Романија.
Копија од подобреното реле на катодните зраци на фон Либен. Катодата е на дното, анодата е серпентина на врвот, а решетката е тркалезната метална фолија во средината.
Сепак, јазичните и географските бариери, како и војната, значеа дека овој дизајн не стигна до Соединетите држави, а други настани наскоро го надминаа.
Во меѓувреме, де Форест ја напуштил пропаднатата радиотелефонска компанија во 1911 година и побегнал во Калифорнија. Таму се вработил во Федералната телеграфска компанија во Пало Алто, основана од дипломец од Стенфорд . Номинално, де Форест би работел на засилувач кој би ја зголемил јачината на федералниот радио излез. Всушност, тој, Херберт ван Етан (искусен телефонски инженер) и Чарлс Логвуд (дизајнер на приемници) тргнале да создадат телефонски засилувач за да можат тројцата да добијат награда од AT&T, за која се шпекулираше дека изнесува 1 милион долари.
За да го направи ова, де Форест го зеде Audion од мезанинот, а до 1912 година тој и неговите колеги веќе имаа уред подготвен за демонстрација во телефонската компанија. Се состоеше од неколку аудиони поврзани во серија, создавајќи засилување во неколку фази и уште неколку помошни компоненти. Уредот всушност работеше - можеше да го засили сигналот доволно за да слушнете како паѓа шамиче или отчукува џебен часовник. Но, само при прениски струи и напон за да бидат корисни во телефонијата. Како што се зголемуваше струјата, Audions почнаа да испуштаат син сјај, а сигналот се претвори во шум. Но, телефонската индустрија беше доволно заинтересирана да го однесе уредот кај нивните инженери и да видат што би можеле да направат со него. Така се случи еден од нив, младиот физичар Харолд Арнолд, точно да знае како да го поправи засилувачот од Федералниот Телеграф.
Време е да разговараме за тоа како функционирале вентилот и Audion. Клучниот увид потребен за објаснување на нивната работа произлезе од лабораторијата Кевендиш во Кембриџ, тинк-тенк за нова физика на електрони. Таму во 1899 година, Џ. Во текот на следните неколку години, Овен Ричардсон, колега на Томсон, го разви овој предлог во математичка теорија на термионска емисија.
Амброуз Флеминг, инженер кој работел на кратко возење со воз од Кембриџ, бил запознаен со овие дела. Му беше јасно дека неговиот вентил работи поради термионската емисија на електрони од загреаниот филамент, преминувајќи ја вакуумската празнина до студената анода. Но, вакуумот во индикаторската светилка не беше длабок - ова не беше неопходно за обична сијалица. Доволно беше да се испумпува доволно кислород за да не се запали конецот. Флеминг сфатил дека за вентилот да работи најдобро, мора да се испразни што е можно потемелно, така што преостанатиот гас не го попречува протокот на електроните.
Де Форест не го разбра ова. Откако дошол до вентилот и Аудион преку експерименти со Бунсен горилникот, неговото верување било спротивно - дека врелиот јонизиран гас е работната течност на уредот и дека неговото целосно отстранување ќе доведе до прекин на работата. Ова е причината зошто Audion беше толку нестабилен и незадоволителен како радио приемник, и зошто емитуваше сина светлина.
Арнолд во AT&T беше во идеална позиција да ја поправи грешката на Де Форест. Тој беше физичар кој студирал под Роберт Миликан на Универзитетот во Чикаго и бил ангажиран специјално да го примени своето знаење за новата електронска физика на проблемот со изградбата на телефонска мрежа од брег до брег. Знаеше дека цевката Audion најдобро ќе работи во речиси совршен вакуум, знаеше дека најновите пумпи можат да постигнат таков вакуум, знаеше дека нов тип на влакно обложена со оксид, заедно со поголема плоча и решетка, исто така може да зголемување на протокот на електрони. Накратко, тој го претвори Audion во вакуумска цевка, чудотворецот на електронската ера.
AT&T имаше моќен засилувач потребен за изградба на трансконтинентална линија - едноставно немаше права да го користи. Претставниците на компанијата се однесувале недоверливо за време на преговорите со Де Форест, но започнале посебен разговор преку трет адвокат, кој успеал да ги купи правата за користење на Audion како телефонски засилувач за 50 долари (околу 000 милиони долари во 1,25 година). Линијата Њујорк-Сан Франциско се отвори токму на време, но повеќе како триумф на техничката виртуозност и корпоративното рекламирање отколку како средство за комуникација. Цената на повиците беше толку астрономска што речиси никој не можеше да ја искористи.
електронска ера
Вистинската вакуумска цевка стана корен на целосно ново дрво на електронски компоненти. Како и релето, вакуумската цевка постојано ги прошируваше своите апликации бидејќи инженерите наоѓаа нови начини да го приспособат неговиот дизајн за да решаваат конкретни проблеми. Растот на племето „-од“ не заврши со диоди и триоди. Се продолжи со , кој додаде дополнителна мрежа која поддржува засилување со растот на елементите во колото. Следно се појави , , и дури . Се појавија тиратрони исполнети со жива пареа, блескајќи со застрашувачка сина светлина. Минијатурни светилки се со големина на мал прст или дури и желад. Индиректни катодни светилки во кои зуењето на изворот на наизменична струја не го нарушува сигналот. Сагата за вакуумската цевка, која го прикажува растот на индустријата за цевки до 1930 година, наведува преку 1000 различни модели по индекс - иако многумина беа нелегални копии од недоверливи брендови: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron итн.
Поважно од разновидноста на формите беше разновидноста на апликациите на вакуумската цевка. Регенеративните кола ја претворија триодот во предавател - создавајќи мазни и постојани синусни бранови, без бучни искри, способни совршено да пренесуваат звук. Со кохерент и искри во 1901 година, Маркони едвај можеше да пренесе мало парче Морзеова шифра преку тесниот Атлантик. Во 1915 година, користејќи вакуумска цевка и како предавател и како приемник, AT&T можеше да го пренесе човечкиот глас од Арлингтон, Вирџинија до Хонолулу - двојно повеќе од растојанието. До 1920-тите, тие ја комбинираа телефонијата на далечина со висококвалитетно аудио емитување за да ги создадат првите радио мрежи. Така, наскоро целата нација би можела да го слуша истиот глас на радио, било да е тоа Рузвелт или Хитлер.
Покрај тоа, способноста да се создадат предаватели прилагодени на прецизна и стабилна фреквенција им овозможи на телекомуникациските инженери да го остварат долгогодишниот сон за мултиплексирање на фреквенцијата што ги привлече Александар Бел, Едисон и останатите пред четириесет години. До 1923 година, AT&T имаше десетканална гласовна линија од Њујорк до Питсбург. Способноста за пренос на повеќе гласови преку една бакарна жица радикално ги намали трошоците за разговори на долги релации, кои, поради нивната висока цена, отсекогаш биле достапни само за најбогатите луѓе и бизниси. Гледајќи што можат да направат вакуумските цевки, AT&T ги испрати своите адвокати да купат дополнителни права од de Forest со цел да ги обезбедат правата за користење Audion во сите достапни апликации. Вкупно му платиле 390 долари, што во денешни пари е еквивалентно на околу 000 милиони долари.
Со таква разноврсност, зошто вакуумските цевки не доминираа со првата генерација на компјутери како што доминираа со радија и друга телекомуникациска опрема? Очигледно, триодот може да биде дигитален прекинувач исто како реле. Толку очигледно што де Форест дури и веруваше дека тој го создал штафетата пред да ја создаде. И триодот беше многу поодговорен од традиционалното електромеханичко реле бидејќи не мораше физички да ја поместува арматурата. За типично реле потребни се неколку милисекунди за да се префрли, а промената на флуксот од катодата кон анодата поради промената на електричниот потенцијал на мрежата беше речиси моментална.
Но, светилките имаа изразен недостаток во однос на релеите: нивната тенденција, како и нивните претходници, светилките, да изгорат. Животот на оригиналниот Audion de Forest бил толку краток - околу 100 часа - што содржел резервна влакно во светилката, која морала да се поврзе откако првата изгорела. Ова беше многу лошо, но и после тоа не можеше да се очекува дека ни најквалитетните светилки ќе траат повеќе од неколку илјади часа. За компјутерите со илјадници светилки и часови пресметки, ова беше сериозен проблем.
Релеите, од друга страна, биле „фантастично сигурни“, според Џорџ Стибиц. Толку многу што тој го тврдеше тоа
Ако збир на релеи во форма на буквата У започне во првата година од нашата ера и менуваа контакт еднаш во секунда, тие сè уште ќе работат денес. Првиот неуспех во контакт може да се очекува не порано од илјада години подоцна, некаде во 3000 година.
Покрај тоа, немаше искуство со големи електронски кола споредливи со електромеханичките кола на телефонските инженери. Радијата и другата опрема може да содржат 5-10 светилки, но не и стотици илјади. Никој не знаеше дали ќе биде возможно да функционира компјутер со 5000 светилки. Со избирање на релеи наместо цевки, компјутерските дизајнери направија сигурен и конзервативен избор.
Во следниот дел ќе видиме како и зошто се надминаа овие сомнежи.
Извор: www.habr.com