Artikel lain dalam siri ini:
- Sejarah relay
- Sejarah komputer elektronik
- Sejarah transistor
- sejarah internet
В kami melihat bagaimana generasi pertama komputer digital dibina berdasarkan generasi pertama suis elektrik automatik - geganti elektromagnet. Tetapi pada masa komputer ini dicipta, terdapat satu lagi suis digital menunggu di belakang tabir. Geganti ialah peranti elektromagnet (menggunakan elektrik untuk mengendalikan suis mekanikal), dan kelas suis digital baharu adalah elektronik - berdasarkan pengetahuan baharu tentang elektron yang muncul pada awal abad ke-XNUMX. Sains ini menunjukkan bahawa pembawa daya elektrik bukanlah arus, bukan gelombang, bukan medan - tetapi zarah pepejal.
Peranti yang melahirkan era elektronik berasaskan fizik baharu ini dikenali sebagai tiub vakum. Sejarah penciptaannya melibatkan dua orang: seorang lelaki Inggeris dan Amerika . Pada hakikatnya, asal-usul elektronik adalah lebih kompleks, dengan banyak benang melintasi Eropah dan Atlantik, merentang kembali ke eksperimen awal dengan balang Leyden pada pertengahan abad ke-XNUMX.
Tetapi dalam rangka pembentangan kami adalah mudah untuk menutup (pun intended!) sejarah ini, bermula dengan Thomas Edison. Pada tahun 1880-an, Edison membuat penemuan yang menarik semasa mengusahakan pencahayaan elektrik—penemuan yang menetapkan pentas untuk cerita kami. Dari sinilah perkembangan selanjutnya tiub vakum, yang diperlukan untuk dua sistem teknologi: satu bentuk pemesejan wayarles baharu dan rangkaian telefon yang sentiasa berkembang.
Prolog: Edison
Edison biasanya dianggap sebagai pencipta mentol lampu. Ini memberi dia terlalu banyak dan terlalu sedikit kredit pada masa yang sama. Terlalu banyak, kerana Edison bukan satu-satunya yang mencipta lampu bercahaya. Sebagai tambahan kepada kumpulan pencipta yang mendahuluinya, yang ciptaannya tidak mencapai aplikasi komersial, kita boleh menyebut Joseph Swan dan Charles Stern dari Britain dan William Sawyer dari Amerika, yang membawa mentol lampu ke pasaran pada masa yang sama dengan Edison. [Kehormatan ciptaan itu juga dimiliki oleh pencipta Rusia . Lodygin adalah orang pertama yang meneka untuk mengepam udara keluar dari mentol lampu kaca, dan kemudian mencadangkan membuat filamen bukan dari arang atau gentian hangus, tetapi dari tungsten refraktori / lebih kurang. terjemahan]. Semua lampu terdiri daripada mentol kaca tertutup, di dalamnya terdapat filamen rintangan. Apabila lampu disambungkan ke litar, haba yang dihasilkan oleh rintangan filamen terhadap arus menyebabkan ia bersinar. Udara dipam keluar dari kelalang untuk mengelakkan filamen daripada terbakar. Lampu elektrik sudah dikenali di bandar-bandar besar dalam bentuk , digunakan untuk menerangi tempat awam yang besar. Kesemua pencipta ini sedang mencari cara untuk mengurangkan jumlah cahaya dengan mengambil zarah terang daripada arka yang terbakar, cukup kecil untuk digunakan di rumah bagi menggantikan lampu gas, dan menjadikan sumber cahaya lebih selamat, bersih dan lebih terang.
Dan apa yang Edison benar-benar lakukan - atau lebih tepat, apa yang dicipta oleh makmal perindustriannya - bukan sekadar mencipta sumber cahaya. Mereka membina keseluruhan sistem elektrik untuk rumah lampu - penjana, wayar untuk menghantar arus, transformer, dll. Daripada semua ini, mentol hanyalah komponen yang paling jelas dan boleh dilihat. Kehadiran nama Edison dalam syarikat kuasa elektriknya bukanlah satu penggambaran mudah kepada pencipta yang hebat, seperti yang berlaku dengan Bell Telephone. Edison menunjukkan dirinya bukan sahaja seorang pencipta, tetapi juga seorang arkitek sistem. Makmalnya terus berusaha untuk menambah baik pelbagai komponen lampu elektrik walaupun selepas kejayaan awal mereka.
Contoh lampu awal Edison
Semasa penyelidikan sekitar tahun 1883, Edison (dan mungkin salah seorang pekerjanya) memutuskan untuk memasukkan plat logam di dalam lampu bercahaya bersama dengan filamen. Sebab tindakan ini tidak jelas. Mungkin ini adalah percubaan untuk menghapuskan kegelapan lampu - bahagian dalam kaca mentol terkumpul bahan gelap misteri dari masa ke masa. Jurutera itu nampaknya berharap zarah hitam ini akan tertarik ke plat bertenaga. Yang mengejutkannya, dia mendapati bahawa apabila plat dimasukkan ke dalam litar bersama-sama dengan hujung positif filamen, jumlah arus yang mengalir melalui filamen adalah berkadar terus dengan keamatan cahaya filamen. Apabila menyambungkan plat ke hujung negatif benang, tiada apa-apa seperti ini diperhatikan.
Edison memutuskan bahawa kesan ini, kemudiannya dipanggil kesan Edison atau , boleh digunakan untuk mengukur atau mengawal "daya gerak elektrik," atau voltan, dalam sistem elektrik. Kerana kebiasaan, dia memohon paten untuk "penunjuk elektrik" ini, dan kemudian kembali kepada tugas yang lebih penting.
Tanpa wayar
Mari kita maju pantas 20 tahun ke hadapan, ke 1904. Pada masa ini di England, John Ambrose Fleming sedang bekerja atas arahan daripada Syarikat Marconi untuk menambah baik penerima gelombang radio.
Adalah penting untuk memahami radio itu dan bukan pada masa ini, baik dari segi instrumen mahupun amalan. Radio tidak dipanggil "radio" pada masa itu, ia dipanggil "wayarles". Istilah "radio" hanya menjadi lazim pada tahun 1910-an. Secara khusus, dia merujuk kepada telegrafi tanpa wayar - satu sistem untuk menghantar isyarat dalam bentuk titik dan sengkang daripada pengirim kepada penerima. Aplikasi utamanya ialah komunikasi antara kapal dan perkhidmatan pelabuhan, dan dalam pengertian ini ia menarik minat pihak berkuasa maritim di seluruh dunia.
Beberapa pencipta pada masa itu, khususnya, , bereksperimen dengan idea telefon radio - menghantar mesej suara melalui udara dalam bentuk gelombang berterusan. Tetapi penyiaran dalam erti kata moden tidak muncul sehingga 15 tahun kemudian: penghantaran berita, cerita, muzik dan program lain untuk penerimaan oleh khalayak yang luas. Sehingga itu, sifat omnidirectional isyarat radio dilihat sebagai masalah yang perlu diselesaikan dan bukannya ciri yang boleh dieksploitasi.
Peralatan radio yang wujud pada masa itu sangat sesuai untuk bekerja dengan kod Morse dan kurang sesuai untuk semua yang lain. Pemancar mencipta gelombang Hertzian dengan menghantar percikan merentasi celah dalam litar. Oleh itu, isyarat itu disertai dengan bunyi statik.
Penerima mengiktiraf isyarat ini melalui penghubung: pemfailan logam dalam tiub kaca, diketuk bersama di bawah pengaruh gelombang radio menjadi jisim berterusan, dan dengan itu melengkapkan litar. Kemudian kaca itu perlu diketuk supaya habuk papan akan hancur dan penerima akan bersedia untuk isyarat seterusnya - pada mulanya ini dilakukan secara manual, tetapi tidak lama kemudian peranti automatik muncul untuk ini.
Pada tahun 1905 mereka baru mula muncul , juga dikenali sebagai "misai kucing". Ternyata hanya dengan menyentuh kristal tertentu dengan wayar, contohnya, silikon, pirit besi atau , adalah mungkin untuk merampas isyarat radio daripada udara nipis. Penerima yang terhasil adalah murah, padat dan boleh diakses oleh semua orang. Mereka merangsang perkembangan radio amatur terutama di kalangan anak muda. Lonjakan mendadak dalam penghunian masa siaran yang timbul akibat daripada ini membawa kepada masalah kerana fakta bahawa masa siaran radio dibahagikan kepada semua pengguna. Perbualan tidak bersalah antara amatur secara tidak sengaja boleh bersilang dengan rundingan armada tentera laut, dan beberapa hooligan juga berjaya memberikan arahan palsu dan menghantar isyarat untuk mendapatkan bantuan. Negara tidak dapat tidak terpaksa campur tangan. Seperti yang ditulis oleh Ambrose Fleming sendiri, kemunculan pengesan kristal
serta-merta membawa kepada lonjakan radiotelegrafi yang tidak bertanggungjawab kerana telatah juruelektrik dan pelajar amatur yang tidak terkira banyaknya, yang memerlukan campur tangan kuat oleh pihak berkuasa kebangsaan dan antarabangsa untuk memastikan keadaan waras dan selamat.
Daripada sifat elektrik yang luar biasa bagi kristal ini, suis digital generasi ketiga akan muncul pada masa yang sesuai, berikutan geganti dan lampu - suis yang menguasai dunia kita. Tetapi semuanya ada masanya. Kami telah menerangkan adegan itu, sekarang mari kita kembalikan semua perhatian kepada pelakon yang baru sahaja muncul dalam perhatian: Ambrose Fleming, England, 1904.
Injap
Pada tahun 1904, Fleming adalah profesor kejuruteraan elektrik di University College London, dan perunding untuk Syarikat Marconi. Syarikat itu pada mulanya mengupahnya untuk menyediakan kepakaran dalam pembinaan loji kuasa, tetapi kemudian dia terlibat dalam tugas menambah baik penerima.
Fleming pada tahun 1890
Semua orang tahu bahawa koheren adalah penerima yang lemah dari segi kepekaan, dan pengesan magnet yang dibangunkan di Macroni tidak begitu baik. Untuk mencari pengganti, Fleming mula-mula memutuskan untuk membina litar sensitif untuk mengesan gelombang Hertzian. Peranti sedemikian, walaupun tanpa menjadi pengesan itu sendiri, akan berguna dalam penyelidikan masa depan.
Untuk melakukan ini, dia perlu menghasilkan cara untuk terus mengukur arus yang dihasilkan oleh gelombang masuk, bukannya menggunakan penghubung diskret (yang hanya ditunjukkan pada keadaan - di mana habuk papan melekat bersama - atau di luar keadaan). Tetapi peranti yang diketahui untuk mengukur kekuatan semasa - galvanometer - memerlukan pemalar, iaitu arus satu arah untuk operasi. Arus ulang alik yang digerakkan oleh gelombang radio bertukar arah dengan begitu cepat sehingga tiada pengukuran dapat dilakukan.
Fleming teringat bahawa dia mempunyai beberapa perkara menarik yang mengumpul habuk di dalam almarinya - lampu penunjuk Edison. Pada tahun 1880-an, beliau adalah seorang perunding untuk Syarikat Pencahayaan Edison Electric di London, dan bekerja pada masalah penghitaman lampu. Pada masa itu dia menerima beberapa salinan penunjuk, mungkin daripada William Preece, ketua jurutera elektrik Perkhidmatan Pos British, yang baru pulang dari pameran elektrik di Philadelphia. Pada masa itu, kawalan telegraf dan telefon adalah amalan biasa di luar Amerika Syarikat untuk perkhidmatan pos, jadi ia adalah pusat kepakaran elektrik.
Kemudian, pada tahun 1890-an, Fleming sendiri mengkaji kesan Edison menggunakan lampu yang diperoleh daripada Preece. Dia menunjukkan bahawa kesannya ialah arus mengalir dalam satu arah: potensi elektrik negatif boleh mengalir dari filamen panas ke elektrod sejuk, tetapi tidak sebaliknya. Tetapi hanya pada tahun 1904, apabila dia berhadapan dengan tugas mengesan gelombang radio, dia menyedari bahawa fakta ini boleh digunakan dalam amalan. Penunjuk Edison akan membenarkan hanya denyutan AC sehala untuk menyeberangi jurang antara filamen dan plat, menghasilkan aliran malar dan satu arah.
Fleming mengambil satu lampu, menyambungkannya secara bersiri dengan galvanometer dan menghidupkan pemancar percikan. Voila - cermin bertukar dan pancaran cahaya bergerak pada skala. Ianya berhasil. Ia boleh mengukur isyarat radio yang masuk dengan tepat.
Prototaip injap Fleming. Anod berada di tengah gelung filamen (katod panas)
Fleming menggelar ciptaannya sebagai "injap" kerana ia hanya membenarkan elektrik mengalir ke satu arah. Dalam istilah kejuruteraan elektrik yang lebih umum, ia adalah penerus - kaedah menukar arus ulang alik kepada arus terus. Kemudian ia dipanggil diod kerana ia mempunyai dua elektrod - katod panas (filamen) yang memancarkan elektrik, dan anod sejuk (plat) yang menerimanya. Fleming memperkenalkan beberapa penambahbaikan pada reka bentuk, tetapi pada dasarnya peranti itu tidak berbeza dengan lampu penunjuk yang dibuat oleh Edison. Peralihannya kepada kualiti baru berlaku akibat perubahan cara berfikir - kita telah melihat fenomena ini berkali-kali. Perubahan itu berlaku dalam dunia idea dalam kepala Fleming, bukan dalam dunia perkara di luarnya.
Injap Fleming itu sendiri berguna. Ia adalah peranti medan terbaik untuk mengukur isyarat radio, dan pengesan yang baik dengan cara tersendiri. Tetapi dia tidak menggoncang dunia. Pertumbuhan letupan elektronik bermula hanya selepas Lee de Forest menambah elektrod ketiga dan menukar injap menjadi geganti.
Mendengar
Lee de Forest mempunyai didikan yang luar biasa untuk seorang pelajar Yale. Bapanya, Reverend Henry de Forest, adalah seorang veteran Perang Saudara dari New York dan seorang pastor. , dan sangat percaya bahawa sebagai pendakwah dia harus menyebarkan cahaya ilahi pengetahuan dan keadilan. Mematuhi panggilan tugas, dia menerima jemputan untuk menjadi presiden Kolej Talladega di Alabama. Kolej ini diasaskan selepas Perang Saudara oleh Persatuan Mubaligh Amerika, yang berpangkalan di New York. Ia bertujuan untuk mendidik dan membimbing penduduk kulit hitam tempatan. Di sana Lee merasakan dirinya berada di antara batu dan tempat yang keras - orang kulit hitam tempatan memalukannya kerana kenaifan dan pengecutnya, dan orang kulit putih tempatan - kerana menjadi .
Namun, sebagai seorang lelaki muda, de Forest mengembangkan rasa keyakinan diri yang kuat. Dia menemui kegemaran untuk mekanik dan ciptaan - model skala lokomotifnya menjadi keajaiban tempatan. Sebagai seorang remaja, semasa belajar di Talladega, dia memutuskan untuk menumpukan hidupnya kepada ciptaan. Kemudian, sebagai seorang lelaki muda dan tinggal di bandar New Haven, anak lelaki paderi itu menolak kepercayaan agamanya yang terakhir. Mereka beransur-ansur pergi kerana mengenali Darwinisme, dan kemudian mereka diterbangkan seperti angin selepas kematian bapanya yang tidak lama lagi. Tetapi rasa takdirnya tidak meninggalkan de Forest - dia menganggap dirinya seorang genius dan berusaha untuk menjadi Nikola Tesla kedua, ahli sihir yang kaya, terkenal dan misteri era elektrik. Rakan sekelasnya di Yale menganggapnya sebagai beg angin yang sombong. Dia mungkin lelaki paling tidak popular yang pernah kami temui dalam sejarah kami.
de Forest, c.1900
Selepas menamatkan pengajian dari Universiti Yale pada tahun 1899, de Forest memilih untuk menguasai seni penghantaran isyarat wayarles yang baru muncul sebagai laluan kepada kekayaan dan kemasyhuran. Dalam dekad berikutnya, dia menyerbu jalan ini dengan keazaman dan keyakinan yang tinggi, dan tanpa sebarang keraguan. Semuanya bermula dengan kerjasama de Forest dan rakan kongsinya Ed Smythe di Chicago. Smythe mengekalkan perusahaan mereka dengan bayaran tetap, dan bersama-sama mereka membangunkan pengesan gelombang radio mereka sendiri, yang terdiri daripada dua plat logam yang disatukan oleh gam yang dipanggil oleh Forest "tampal" [goo]. Tetapi de Forest tidak boleh menunggu lama untuk ganjaran untuk kejeniusannya. Dia menyingkirkan Smythe dan bekerjasama dengan seorang pembiaya New York yang teduh bernama Abraham White [ironisnya menukar namanya daripada yang diberikan kepadanya semasa lahir, Schwartz, untuk menyembunyikan urusan gelapnya. Putih/Putih – (Inggeris) putih, Schwarz/Schwarz – (Jerman) hitam / lebih kurang. terjemahan], membuka Syarikat Telegraf Tanpa Wayar De Forest.
Aktiviti syarikat itu sendiri adalah kepentingan kedua untuk kedua-dua wira kami. Putih mengambil kesempatan atas kejahilan orang untuk melapik poketnya. Dia menipu berjuta-juta daripada pelabur yang bergelut untuk bersaing dengan ledakan radio yang dijangkakan. Dan de Forest, terima kasih kepada aliran dana yang banyak daripada "penyedut" ini, menumpukan pada membuktikan geniusnya melalui pembangunan sistem Amerika baru untuk penghantaran maklumat tanpa wayar (berbeza dengan sistem Eropah yang dibangunkan oleh Marconi dan lain-lain).
Malangnya untuk sistem Amerika, pengesan de Forest tidak berfungsi dengan baik. Dia menyelesaikan masalah ini untuk seketika dengan meminjam reka bentuk paten Reginald Fessenden untuk pengesan yang dipanggil "baretter cecair" - dua wayar platinum yang direndam dalam mandi asid sulfurik. Fessenden memfailkan tuntutan mahkamah atas pelanggaran paten - dan dia jelas akan memenangi tuntutan ini. De Forest tidak dapat berehat sehingga dia menghasilkan pengesan baru yang hanya miliknya. Pada musim gugur tahun 1906, beliau mengumumkan penciptaan pengesan sedemikian. Pada dua mesyuarat berasingan di Institut Kejuruteraan Elektrik Amerika, de Forest menerangkan pengesan wayarles baharunya, yang dipanggil Audion. Tetapi asal usulnya yang sebenar diragui.
Untuk seketika, percubaan de Forest untuk membina pengesan baharu berkisar pada arus yang mengalir melalui api , yang, pada pendapatnya, boleh menjadi konduktor tidak simetri. Idea itu, nampaknya, tidak dinobatkan dengan kejayaan. Pada satu ketika pada tahun 1905, dia mengetahui tentang injap Fleming. De Forest memahami bahawa injap ini dan peranti berasaskan penunu pada asasnya tidak berbeza - jika anda menggantikan benang panas dengan nyalaan, dan menutupnya dengan mentol kaca untuk mengekang gas, anda akan mendapat injap yang sama. Beliau membangunkan satu siri paten yang mengikuti sejarah ciptaan injap pra-Fleming menggunakan pengesan nyalaan gas. Dia nampaknya mahu memberi keutamaan kepada dirinya sendiri dalam ciptaan itu, memintas paten Fleming, kerana kerja dengan penunu Bunsen mendahului kerja Fleming (ia telah dijalankan sejak 1900).
Adalah mustahil untuk mengatakan sama ada ini menipu diri sendiri atau penipuan, tetapi hasilnya ialah paten de Forest Ogos 1906 untuk "bekas kaca kosong yang mengandungi dua elektrod berasingan, di antaranya wujud medium gas yang, apabila dipanaskan secukupnya, menjadi konduktor dan membentuk unsur penderiaan." Peralatan dan pengendalian peranti adalah disebabkan oleh Fleming, dan penjelasan operasinya adalah disebabkan oleh De Forest. De Forest akhirnya kalah dalam pertikaian paten, walaupun ia mengambil masa sepuluh tahun.
Pembaca yang tidak sabar-sabar mungkin sudah tertanya-tanya mengapa kita menghabiskan begitu banyak masa untuk lelaki ini yang mengaku geniusnya tetapi menganggap idea orang lain sebagai miliknya? Sebabnya terletak pada transformasi yang dilalui Audion dalam beberapa bulan terakhir tahun 1906.
Pada masa itu, de Forest tidak mempunyai pekerjaan. White dan rakan kongsinya mengelak liabiliti daripada tuntutan Fessenden dengan mewujudkan syarikat baharu, United Wireless, dan meminjamkannya aset American De Forest untuk $1. De Forest telah ditendang keluar dengan pampasan $1000 dan beberapa paten tidak berguna di tangannya, termasuk paten untuk Audion. Terbiasa dengan gaya hidup mewah, dia menghadapi masalah kewangan yang serius dan bermati-matian cuba menjadikan Audion sebagai kejayaan besar.
Untuk memahami apa yang berlaku seterusnya, adalah penting untuk mengetahui bahawa de Forest percaya dia telah mencipta geganti - berbeza dengan penerus Fleming. Dia membuat Audionnya dengan menyambungkan bateri ke plat injap sejuk, dan percaya bahawa isyarat dalam litar antena (disambungkan kepada filamen panas) memodulasi arus yang lebih tinggi dalam litar bateri. Dia salah: ini bukan dua litar, bateri hanya mengalihkan isyarat dari antena, dan bukannya menguatkannya.
Tetapi ralat ini menjadi kritikal, kerana ia membawa de Forest melakukan eksperimen dengan elektrod ketiga dalam kelalang, yang sepatutnya memutuskan sambungan kedua-dua litar "relay" ini. Pada mulanya dia menambah elektrod sejuk kedua di sebelah yang pertama, tetapi kemudian, mungkin dipengaruhi oleh mekanisme kawalan yang digunakan oleh ahli fizik untuk mengalihkan rasuk dalam peranti sinar katod, dia mengalihkan elektrod ke kedudukan antara filamen dan plat utama. Dia memutuskan bahawa kedudukan ini boleh mengganggu aliran elektrik, dan menukar bentuk elektrod ketiga dari plat kepada wayar bergelombang yang menyerupai serak - dan memanggilnya "grid".
1908 Audion triod. Benang (putus) di sebelah kiri adalah katod, wayar bergelombang adalah jaringan, plat logam bulat adalah anod. Ia masih mempunyai benang seperti mentol lampu biasa.
Dan ia benar-benar geganti. Arus yang lemah (seperti yang dihasilkan oleh antena radio) yang digunakan pada grid boleh mengawal arus yang lebih kuat antara filamen dan plat, menolak zarah bercas yang cuba melalui antaranya. Pengesan ini berfungsi lebih baik daripada injap kerana ia bukan sahaja membetulkan, tetapi juga menguatkan isyarat radio. Dan, seperti injap (dan tidak seperti penghubung), ia boleh menghasilkan isyarat yang berterusan, yang memungkinkan untuk mencipta bukan sahaja radiotelegraf, tetapi juga radiotelefon (dan kemudiannya - penghantaran suara dan muzik).
Dalam amalan ia tidak berfungsi dengan baik. Audio De Forest adalah cerewet, cepat habis, tidak konsisten dalam pengeluaran dan tidak berkesan sebagai penguat. Agar Audion tertentu berfungsi dengan betul, adalah perlu untuk melaraskan parameter elektrik litar kepadanya.
Namun begitu, de Forest percaya pada ciptaannya. Dia menubuhkan sebuah syarikat baru untuk mengiklankannya, Syarikat Telefon Radio De Forest, tetapi jualannya kurang. Kejayaan terbesar ialah penjualan peralatan kepada armada untuk telefon intra-armada semasa mengelilingi dunia "". Walau bagaimanapun, komander armada, tidak mempunyai masa untuk mendapatkan pemancar dan penerima de Forest bekerja dan melatih anak kapal dalam penggunaannya, mengarahkan mereka untuk dibungkus dan dibiarkan dalam simpanan. Lebih-lebih lagi, syarikat baru De Forest, yang diketuai oleh pengikut Abraham White, tidak lebih baik daripada yang sebelumnya. Untuk menambah malangnya, dia tidak lama kemudian mendapati dirinya dituduh melakukan penipuan.
Selama lima tahun, Audion tidak mencapai apa-apa. Sekali lagi, telefon akan memainkan peranan penting dalam pembangunan geganti digital, kali ini menyelamatkan teknologi yang menjanjikan tetapi belum teruji yang berada di ambang dilupakan.
Dan sekali lagi telefon
Rangkaian komunikasi jarak jauh ialah sistem saraf pusat AT&T. Ia mengikat bersama banyak syarikat tempatan dan memberikan kelebihan daya saing utama apabila paten Bell tamat tempoh. Dengan menyertai rangkaian AT&T, pelanggan baharu boleh, secara teori, menjangkau semua pelanggan lain beribu batu jauhnya—walaupun pada hakikatnya, panggilan jarak jauh jarang dibuat. Rangkaian itu juga merupakan asas material bagi ideologi menyeluruh syarikat iaitu "Satu Dasar, Satu Sistem, Perkhidmatan Sehenti."
Tetapi dengan permulaan dekad kedua abad kedua puluh, rangkaian ini mencapai maksimum fizikalnya. Semakin jauh wayar telefon diregangkan, semakin lemah dan bising isyarat yang melaluinya, dan akibatnya, pertuturan menjadi hampir tidak dapat didengari. Disebabkan ini, sebenarnya terdapat dua rangkaian AT&T di AS, dipisahkan oleh rabung benua.
Untuk rangkaian timur, New York adalah pasak, dan pengulang mekanikal dan – penambatan yang menentukan sejauh mana suara manusia boleh bergerak. Tetapi teknologi ini tidak maha kuasa. Gegelung mengubah sifat elektrik litar telefon, mengurangkan pengecilan frekuensi suara - tetapi mereka hanya boleh mengurangkannya, bukan menghapuskannya. Pengulang mekanikal (hanya pembesar suara telefon yang disambungkan ke mikrofon penguat) menambah bunyi dengan setiap ulangan. Talian 1911 dari New York ke Denver membawa tali pinggang ini ke panjang maksimumnya. Tidak ada perbincangan untuk meluaskan rangkaian di seluruh benua. Walau bagaimanapun, pada tahun 1909, John Carty, ketua jurutera AT&T, secara terbuka berjanji untuk melakukan perkara itu. Dia berjanji untuk melakukan ini dalam tempoh lima tahun - pada masa dia mula di San Francisco pada tahun 1915.
Orang pertama yang membuat usaha sedemikian mungkin dengan bantuan penguat telefon baharu bukanlah orang Amerika, tetapi pewaris keluarga Wina yang kaya dengan minat dalam sains. Menjadi muda Dengan bantuan ibu bapanya, dia membeli sebuah syarikat pembuatan telefon dan mula membuat penguat telefon. Menjelang tahun 1906, beliau telah membuat geganti berdasarkan tiub sinar katod, yang pada masa itu digunakan secara meluas dalam eksperimen fizik (dan kemudiannya menjadi asas untuk teknologi skrin video yang menguasai abad ke-XNUMX). Isyarat masuk yang lemah mengawal elektromagnet yang membengkokkan rasuk, memodulasi arus yang lebih kuat dalam litar utama.
Menjelang tahun 1910, von Lieben dan rakan-rakannya, Eugene Reise dan Sigmund Strauss, mengetahui tentang Audione de Forest dan menggantikan magnet dalam tiub dengan grid yang mengawal sinar katod - reka bentuk ini adalah yang paling cekap dan unggul daripada apa-apa yang dibuat di United. Negeri pada masa itu. Rangkaian telefon Jerman tidak lama lagi menggunakan penguat von Lieben. Pada tahun 1914, terima kasih kepadanya, komander Tentera Prusia Timur telah membuat panggilan telefon gugup ke ibu pejabat Jerman, yang terletak 1000 kilometer jauhnya, di Koblenz. Ini memaksa ketua kakitangan menghantar jeneral Hindenberg dan Ludendorff ke timur, menuju kemuliaan abadi dan dengan akibat yang mengerikan. Penguat yang serupa kemudiannya menghubungkan ibu pejabat Jerman dengan tentera darat di selatan dan timur sehingga Macedonia dan Romania.
Salinan geganti sinar katod von Lieben yang dipertingkatkan. Katod berada di bahagian bawah, anod adalah gegelung di bahagian atas, dan grid adalah kerajang logam bulat di tengah.
Walau bagaimanapun, halangan bahasa dan geografi, serta perang, bermakna reka bentuk ini tidak sampai ke Amerika Syarikat, dan peristiwa lain segera mengatasinya.
Sementara itu, de Forest meninggalkan Syarikat Telefon Radio yang gagal pada tahun 1911 dan melarikan diri ke California. Di sana dia mendapat pekerjaan di Syarikat Telegraf Persekutuan di Palo Alto, yang diasaskan oleh seorang graduan Stanford . Secara nominal, de Forest akan berfungsi pada penguat yang akan meningkatkan volum keluaran radio persekutuan. Malah, dia, Herbert van Ettan (jurutera telefon yang berpengalaman) dan Charles Logwood (pereka penerima) bercadang untuk mencipta penguat telefon supaya mereka bertiga boleh memenangi hadiah daripada AT&T, yang dikhabarkan bernilai $1 juta.
Untuk melakukan ini, de Forest mengambil Audion dari mezanin, dan pada tahun 1912 dia dan rakan-rakannya sudah mempunyai peranti yang sedia untuk demonstrasi di syarikat telefon. Ia terdiri daripada beberapa Audion yang disambungkan secara bersiri, mencipta penguatan dalam beberapa peringkat, dan beberapa lagi komponen tambahan. Peranti ini sebenarnya berfungsi—ia boleh meningkatkan isyarat cukup untuk anda mendengar sapu tangan jatuh atau jam poket berdetik. Tetapi hanya pada arus dan voltan yang terlalu rendah untuk digunakan dalam telefon. Apabila arus meningkat, Audion mula mengeluarkan cahaya biru, dan isyarat bertukar menjadi bunyi. Tetapi industri telefon cukup berminat untuk membawa peranti itu kepada jurutera mereka dan melihat apa yang boleh mereka lakukan dengannya. Kebetulan salah seorang daripada mereka, ahli fizik muda Harold Arnold, tahu dengan tepat cara membetulkan penguat dari Telegraf Persekutuan.
Sudah tiba masanya untuk membincangkan cara injap dan Audion berfungsi. Wawasan utama yang diperlukan untuk menjelaskan kerja mereka muncul dari Makmal Cavendish di Cambridge, sebuah badan pemikir untuk fizik elektron baharu. Pada tahun 1899 di sana, J. J. Thomson menunjukkan dalam eksperimen dengan tiub sinar katod bahawa zarah dengan jisim, yang kemudiannya dikenali sebagai elektron, membawa arus dari katod ke anod. Dalam beberapa tahun akan datang, Owen Richardson, rakan sekerja Thomson, membangunkan cadangan ini menjadi teori matematik pelepasan termionik.
Ambrose Fleming, seorang jurutera yang bekerja dengan menaiki kereta api singkat dari Cambridge, sudah biasa dengan kerja-kerja ini. Jelas kepadanya bahawa injapnya berfungsi kerana pelepasan termionik elektron dari filamen yang dipanaskan, melintasi jurang vakum ke anod sejuk. Tetapi vakum dalam lampu penunjuk tidak mendalam - ini tidak diperlukan untuk mentol lampu biasa. Ia cukup untuk mengepam oksigen yang mencukupi untuk mengelakkan benang daripada terbakar. Fleming menyedari bahawa untuk injap berfungsi dengan baik, ia perlu dikosongkan sebersih mungkin supaya gas yang tinggal tidak mengganggu aliran elektron.
De Forest tidak memahami perkara ini. Memandangkan dia datang ke injap dan Audion melalui eksperimen dengan penunu Bunsen, kepercayaannya adalah sebaliknya - bahawa gas terion panas adalah cecair kerja peranti, dan penyingkiran sepenuhnya akan membawa kepada pemberhentian operasi. Inilah sebab mengapa Audion sangat tidak stabil dan tidak memuaskan sebagai penerima radio, dan mengapa ia memancarkan cahaya biru.
Arnold di AT&T berada dalam kedudukan yang ideal untuk membetulkan kesilapan de Forest. Beliau adalah seorang ahli fizik yang pernah belajar di bawah Robert Millikan di Universiti Chicago dan telah diupah khusus untuk menggunakan pengetahuannya tentang fizik elektronik baharu kepada masalah membina rangkaian telefon pantai ke pantai. Dia tahu bahawa tiub Audion akan berfungsi paling baik dalam vakum yang hampir sempurna, dia tahu bahawa pam terkini boleh mencapai vakum sedemikian, dia tahu bahawa jenis filamen bersalut oksida baharu, bersama-sama dengan plat dan grid yang lebih besar, juga boleh meningkatkan aliran elektron. Pendek kata, dia menukar Audion menjadi tiub vakum, pekerja ajaib zaman elektronik.
AT&T mempunyai penguat berkuasa yang diperlukan untuk membina garisan rentas benua - ia tidak mempunyai hak untuk menggunakannya. Wakil syarikat berkelakuan tidak percaya semasa rundingan dengan de Forest, tetapi memulakan perbualan berasingan melalui peguam pihak ketiga, yang berjaya membeli hak untuk menggunakan Audion sebagai penguat telefon dengan harga $50 (kira-kira $000 juta pada dolar 1,25). Talian New York–San Francisco dibuka tepat pada masanya, tetapi lebih sebagai kejayaan kebijaksanaan teknikal dan pengiklanan korporat daripada sebagai alat komunikasi. Kos panggilan adalah sangat astronomi sehingga hampir tiada siapa yang boleh menggunakannya.
era elektronik
Tiub vakum sebenar telah menjadi punca pokok komponen elektronik yang sama sekali baru. Seperti geganti, tiub vakum terus mengembangkan aplikasinya apabila jurutera menemui cara baharu untuk menyesuaikan reka bentuknya untuk menyelesaikan masalah tertentu. Pertumbuhan suku "-od" tidak berakhir dengan diod dan triod. Ia diteruskan dengan , yang menambah grid tambahan yang menyokong penguatan dengan pertumbuhan unsur dalam litar. Seterusnya muncul , , dan juga . Thyratron yang dipenuhi dengan wap merkuri muncul, bercahaya dengan cahaya biru yang tidak menyenangkan. Lampu miniatur adalah sebesar jari kaki kelingking atau pun acorn. Lampu katod tidak langsung di mana dengung sumber AC tidak mengganggu isyarat. The Saga of the Vacuum Tube, yang mencatatkan pertumbuhan industri tiub sehingga 1930, menyenaraikan lebih 1000 model berbeza mengikut indeks - walaupun kebanyakannya adalah salinan haram daripada jenama yang tidak boleh dipercayai: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron, dan sebagainya.
Lebih penting daripada kepelbagaian bentuk ialah kepelbagaian aplikasi tiub vakum. Litar regeneratif menukar triod menjadi pemancar - mencipta gelombang sinus yang licin dan berterusan, tanpa percikan bising, mampu menghantar bunyi dengan sempurna. Dengan koheren dan percikan api pada tahun 1901, Marconi hampir tidak dapat menghantar sekeping kecil kod Morse merentasi Atlantik yang sempit. Pada tahun 1915, menggunakan tiub vakum sebagai pemancar dan penerima, AT&T boleh menghantar suara manusia dari Arlington, Virginia ke Honolulu—dua kali ganda jarak. Menjelang 1920-an, mereka menggabungkan telefon jarak jauh dengan penyiaran audio berkualiti tinggi untuk mencipta rangkaian radio pertama. Oleh itu, tidak lama lagi seluruh negara boleh mendengar suara yang sama di radio, sama ada Roosevelt atau Hitler.
Selain itu, keupayaan untuk mencipta pemancar yang ditala pada frekuensi yang tepat dan stabil membolehkan jurutera telekomunikasi merealisasikan impian pemultipleksan frekuensi yang telah lama dipegang yang menarik Alexander Bell, Edison dan selebihnya empat puluh tahun yang lalu. Menjelang tahun 1923, AT&T mempunyai saluran suara sepuluh saluran dari New York ke Pittsburgh. Keupayaan untuk menghantar berbilang suara melalui satu wayar tembaga secara radikal mengurangkan kos panggilan jarak jauh, yang, disebabkan kosnya yang tinggi, sentiasa mampu dimiliki hanya kepada orang terkaya dan perniagaan. Melihat perkara yang boleh dilakukan oleh tiub vakum, AT&T menghantar peguam mereka untuk membeli hak tambahan daripada de Forest untuk mendapatkan hak untuk menggunakan Audion dalam semua aplikasi yang tersedia. Secara keseluruhan, mereka membayarnya $390, yang dalam wang hari ini bersamaan dengan kira-kira $000 juta.
Dengan fleksibiliti sedemikian, mengapa tiub vakum tidak menguasai komputer generasi pertama seperti cara mereka menguasai radio dan peralatan telekomunikasi lain? Jelas sekali, triod itu boleh menjadi suis digital seperti geganti. Sangat jelas bahawa de Forest percaya bahawa dia telah mencipta geganti sebelum dia benar-benar menciptanya. Dan triod itu jauh lebih responsif daripada geganti elektromekanikal tradisional kerana ia tidak perlu menggerakkan angker secara fizikal. Geganti biasa memerlukan beberapa milisaat untuk bertukar, dan perubahan dalam fluks dari katod ke anod disebabkan oleh perubahan potensi elektrik pada grid adalah hampir serta-merta.
Tetapi lampu mempunyai kelemahan yang berbeza berbanding geganti: kecenderungannya, seperti pendahulunya, mentol lampu, untuk terbakar. Jangka hayat Audion de Forest yang asal adalah sangat singkat - kira-kira 100 jam - yang mengandungi filamen ganti dalam lampu, yang perlu disambungkan selepas yang pertama terbakar. Ini sangat buruk, tetapi walaupun selepas itu, lampu kualiti terbaik pun tidak boleh dijangka bertahan lebih daripada beberapa ribu jam. Untuk komputer dengan beribu-ribu lampu dan jam pengiraan, ini adalah masalah yang serius.
Relay, sebaliknya, "sangat boleh dipercayai," menurut George Stibitz. Sehinggakan dia mendakwa begitu
Jika satu set geganti berbentuk U bermula pada tahun pertama era kita dan menukar kenalan sekali setiap saat, ia masih akan berfungsi hari ini. Kegagalan pertama dalam hubungan boleh dijangka tidak lebih awal daripada seribu tahun kemudian, di suatu tempat pada tahun 3000.
Selain itu, tiada pengalaman dengan litar elektronik besar yang setanding dengan litar elektromekanikal jurutera telefon. Radio dan peralatan lain boleh mengandungi 5-10 lampu, tetapi bukan ratusan ribu. Tiada siapa yang tahu sama ada boleh membuat komputer dengan 5000 lampu berfungsi. Dengan memilih geganti dan bukannya tiub, pereka komputer membuat pilihan yang selamat dan konservatif.
Dalam bahagian seterusnya kita akan melihat bagaimana dan mengapa keraguan ini diatasi.
Sumber: www.habr.com