Alte articole din serie:
- Istoria ștafetei
- Istoria calculatoarelor electronice
- Istoria tranzistorului
- Istoricul internetului
В am văzut cum a fost construită prima generație de calculatoare digitale pe baza primei generații de întrerupătoare electrice automate - relee electromagnetice. Însă, în momentul în care aceste computere au fost create, mai era un comutator digital care aștepta în culise. Releul era un dispozitiv electromagnetic (folosind electricitatea pentru a acționa un comutator mecanic), iar noua clasă de comutatoare digitale era electronică - bazată pe noile cunoștințe despre electron care au apărut la începutul secolului al XX-lea. Această știință a indicat că purtătorul de forță electrică nu era un curent, nu o undă, nu un câmp - ci o particulă solidă.
Dispozitivul care a dat naștere erei electronicii bazate pe această nouă fizică a devenit cunoscut sub numele de tub cu vid. Istoria creării sale implică doi oameni: un englez si american . În realitate, originile electronicii sunt mai complexe, cu multe fire care traversează Europa și Atlanticul, întinzându-se până la primele experimente cu borcanele Leyden de la mijlocul secolului al XVIII-lea.
Dar, în cadrul prezentării noastre, va fi convenabil să acoperim (în sensul jocului de cuvinte!) această istorie, începând cu Thomas Edison. În anii 1880, Edison a făcut o descoperire interesantă în timp ce lucra la iluminatul electric - o descoperire care creează scena pentru povestea noastră. De aici a venit dezvoltarea în continuare a tuburilor de vid, necesare pentru două sisteme tehnologice: o nouă formă de mesagerie fără fir și rețelele de telefonie în continuă expansiune.
Prolog: Edison
Edison este în general considerat inventatorul becului. Acest lucru îi aduce prea mult și prea puțin credit în același timp. Prea multe, pentru că Edison nu a fost singurul care a inventat lampa luminoasă. Pe lângă mulțimea de inventatori care l-au precedat, ale căror creații nu au ajuns la aplicare comercială, mai putem aminti pe Joseph Swan și Charles Stern din Marea Britanie și pe americanul William Sawyer, care au adus pe piață becurile în același timp cu Edison. [Onoarea invenției îi aparține și inventatorului rus . Lodygin a fost primul care a ghicit să pompeze aer dintr-un bec de sticlă și apoi a sugerat să facă filamentul nu din cărbune sau fibre carbonizate, ci din wolfram refractar / aprox. traducere]. Toate lămpile constau dintr-un bec de sticlă sigilat, în interiorul căruia se afla un filament rezistiv. Când lampa a fost conectată la circuit, căldura generată de rezistența filamentului la curent a făcut-o să strălucească. Aerul a fost pompat din balon pentru a împiedica filamentul să ia foc. Lumina electrică era deja cunoscută în orașele mari sub formă , folosit pentru a ilumina locuri publice mari. Toți acești inventatori căutau o modalitate de a reduce cantitatea de lumină prin luarea unei particule strălucitoare dintr-un arc care arde, suficient de mică pentru a fi folosită în case pentru a înlocui lămpile cu gaz și pentru a face sursa de lumină mai sigură, mai curată și mai luminoasă.
Și ceea ce a făcut Edison cu adevărat - sau mai degrabă, ceea ce a creat laboratorul său industrial - nu a fost doar crearea unei surse de lumină. Au construit un întreg sistem electric pentru iluminatul caselor - generatoare, fire pentru transmiterea curentului, transformatoare etc. Dintre toate acestea, becul a fost doar componenta cea mai evidentă și vizibilă. Prezența numelui lui Edison în companiile sale de energie electrică nu a fost o simplă genuflexie pentru marele inventator, așa cum a fost cazul Bell Telephone. Edison s-a arătat nu numai a fi un inventator, ci și un arhitect de sisteme. Laboratorul său a continuat să lucreze la îmbunătățirea diferitelor componente de iluminat electric chiar și după succesul lor timpuriu.
Un exemplu de lămpi timpurii ale lui Edison
În timpul cercetărilor din jurul anului 1883, Edison (și posibil unul dintre angajații săi) a decis să înglobeze o placă de metal într-o lampă luminoasă împreună cu un filament. Motivele acestei acțiuni sunt neclare. Poate că aceasta a fost o încercare de a elimina întunecarea lămpii - interiorul sticlei becului a acumulat o substanță întunecată misterioasă de-a lungul timpului. Se pare că inginerul a sperat că aceste particule negre vor fi atrase de placa energizată. Spre surprinderea sa, el a descoperit că atunci când placa era inclusă în circuit împreună cu capătul pozitiv al filamentului, cantitatea de curent care trecea prin filament era direct proporțională cu intensitatea strălucirii filamentului. La conectarea plăcii la capătul negativ al filetului, nu s-a observat nimic de genul acesta.
Edison a decis că acest efect, numit mai târziu efectul Edison sau , poate fi folosit pentru a măsura sau chiar controla „forța electromotoare” sau tensiunea într-un sistem electric. Din obișnuință, a cerut un brevet pentru acest „indicator electric”, apoi a revenit la sarcini mai importante.
Fara fire
Să avansăm rapid cu 20 de ani în viitor, până în 1904. În acest moment, în Anglia, John Ambrose Fleming lucra la instrucțiuni de la Compania Marconi pentru a îmbunătăți un receptor de unde radio.
Este important să înțelegem ce era și ce nu era radioul în acest moment, atât din punct de vedere al instrumentului, cât și al practicii. Radioul nici măcar nu se numea „radio” pe atunci, ci „wireless”. Termenul „radio” a devenit răspândit abia în anii 1910. Mai exact, el se referea la telegrafie fără fir - un sistem de transmitere a semnalelor sub formă de puncte și liniuțe de la expeditor la destinatar. Principala sa aplicație a fost comunicarea între nave și serviciile portuare, iar în acest sens a fost de interes pentru autoritățile maritime din întreaga lume.
Unii inventatori ai vremii, în special, , a experimentat ideea unui radiotelefon - transmiterea mesajelor vocale prin aer sub forma unei unde continue. Dar difuzarea în sens modern nu a apărut decât 15 ani mai târziu: transmiterea de știri, povești, muzică și alte programe pentru recepție de către un public larg. Până atunci, natura omnidirecțională a semnalelor radio era văzută mai degrabă ca o problemă de rezolvat decât ca o caracteristică care ar putea fi exploatată.
Echipamentul radio care exista la acea vreme era bine potrivit pentru lucrul cu codul Morse și prost potrivit pentru orice altceva. Emițătoarele au creat unde hertziene trimițând o scânteie printr-un gol din circuit. Prin urmare, semnalul a fost însoțit de un trosnet de statică.
Receptoarele au recunoscut acest semnal printr-un coerer: pilitură de metal într-un tub de sticlă, lovite împreună sub influența undelor radio într-o masă continuă, completând astfel circuitul. Apoi, sticla a trebuit să fie bătută pentru ca rumegușul să se dezintegreze și receptorul să fie pregătit pentru următorul semnal - la început acest lucru se făcea manual, dar în curând au apărut dispozitive automate pentru asta.
În 1905 tocmai au început să apară , cunoscut și sub denumirea de „mustața pisicii”. S-a dovedit că prin simpla atingere a unui anumit cristal cu un fir, de exemplu, siliciu, pirita de fier sau , a fost posibil să smulg un semnal radio din aer. Receptoarele rezultate au fost ieftine, compacte și accesibile tuturor. Au stimulat dezvoltarea radioamatorilor, în special în rândul tinerilor. Creșterea bruscă a gradului de ocupare a timpului de antenă care a apărut ca urmare a acestui fapt a dus la probleme din cauza faptului că timpul de antenă radio a fost împărțit între toți utilizatorii. Conversații nevinovate între amatori s-ar putea intersecta accidental cu negocierile flotei maritime, iar unii huligani au reușit chiar să dea ordine false și să trimită semnale de ajutor. Statul a trebuit inevitabil să intervină. După cum a scris însuși Ambrose Fleming, apariția detectorilor de cristale
a condus imediat la o creștere a radiotelegrafiei iresponsabile din cauza nenumăraților electricieni și studenți amatori, necesitând intervenția puternică a autorităților naționale și internaționale pentru a menține lucrurile sănătoase și în siguranță.
Din proprietățile electrice neobișnuite ale acestor cristale, a treia generație de comutatoare digitale va apărea în timp util, după relee și lămpi - întrerupătoarele care domină lumea noastră. Dar totul are timpul lui. Am descris scena, acum să revenim toată atenția asupra actorului care tocmai a apărut în lumina reflectoarelor: Ambrose Fleming, Anglia, 1904.
Supapă
În 1904, Fleming a fost profesor de inginerie electrică la University College London și consultant pentru compania Marconi. Compania l-a angajat inițial să ofere expertiză la construcția centralei, dar apoi s-a implicat în sarcina de îmbunătățire a receptorului.
Fleming în 1890
Toată lumea știa că cohererul era un receptor slab din punct de vedere al sensibilității, iar detectorul magnetic dezvoltat la Macroni nu era deosebit de bun. Pentru a găsi un înlocuitor, Fleming a decis mai întâi să construiască un circuit sensibil pentru a detecta undele hertziene. Un astfel de dispozitiv, chiar și fără a deveni un detector în sine, ar fi util în cercetările viitoare.
Pentru a face acest lucru, trebuia să găsească o modalitate de a măsura în mod continuu curentul creat de undele de intrare, în loc să folosească un coerer discret (care se arăta doar în stările - în care rumegușul s-a lipit împreună - sau stările oprite). Dar dispozitivele cunoscute pentru măsurarea intensității curentului - galvanometre - au necesitat un curent constant, adică unidirecțional pentru funcționare. Curentul alternativ excitat de undele radio și-a schimbat direcția atât de repede încât nicio măsurătoare nu ar fi fost posibilă.
Fleming și-a amintit că avea mai multe lucruri interesante care strângeau praf în dulapul său - lămpi indicatoare Edison. În anii 1880 a fost consultant pentru Edison Electric Lighting Company din Londra și a lucrat la problema înnegririi lămpii. În acel moment, a primit mai multe copii ale indicatorului, posibil de la William Preece, inginerul electric șef al Serviciului Poștal Britanic, care tocmai se întorsese de la o expoziție de electricitate din Philadelphia. La acea vreme, controlul telegrafului și al telefonului era o practică obișnuită în afara Statelor Unite pentru serviciile poștale, deci erau centre de expertiză electrică.
Mai târziu, în anii 1890, însuși Fleming a studiat efectul Edison folosind lămpi obținute de la Preece. El a arătat că efectul a fost că curentul curge într-o singură direcție: un potențial electric negativ poate curge de la filamentul fierbinte la electrodul rece, dar nu invers. Dar abia în 1904, când s-a confruntat cu sarcina de a detecta undele radio, și-a dat seama că acest fapt poate fi folosit în practică. Indicatorul Edison va permite doar impulsurilor AC unidirecționale să traverseze spațiul dintre filament și placă, rezultând un flux constant și unidirecțional.
Fleming a luat o lampă, a conectat-o în serie cu un galvanometru și a pornit emițătorul de scânteie. Voila - oglinda s-a întors și fasciculul de lumină s-a deplasat pe cântar. A mers. Ar putea măsura cu precizie semnalul radio de intrare.
Prototipuri de supape Fleming. Anodul se află în mijlocul buclei de filament (catod fierbinte)
Fleming și-a numit invenția o „supapă”, deoarece permitea curentului electric să curgă doar într-o singură direcție. În termeni mai generali de inginerie electrică, era un redresor - o metodă de conversie a curentului alternativ în curent continuu. Apoi a fost numită diodă pentru că avea doi electrozi - un catod fierbinte (filament) care emite electricitate și un anod (placă) rece care îl primea. Fleming a introdus mai multe îmbunătățiri în design, dar, în esență, dispozitivul nu a fost diferit de lampa indicatoare realizată de Edison. Trecerea sa la o nouă calitate s-a produs ca urmare a unei schimbări a modului de gândire - am văzut deja acest fenomen de multe ori. Schimbarea a avut loc în lumea ideilor din capul lui Fleming, nu în lumea lucrurilor din afara ei.
Supapa Fleming în sine a fost utilă. Era cel mai bun dispozitiv de câmp pentru măsurarea semnalelor radio și un detector bun în sine. Dar el nu a zguduit lumea. Creșterea explozivă a electronicii a început abia după ce Lee de Forest a adăugat un al treilea electrod și a transformat supapa într-un releu.
Ascultare
Lee de Forest a avut o educație neobișnuită pentru un student de la Yale. Tatăl său, reverendul Henry de Forest, a fost un veteran al războiului civil din New York și un pastor. , și credea cu fermitate că, ca predicator, ar trebui să răspândească lumina divină a cunoașterii și a dreptății. Ascultând chemarea datoriei, a acceptat o invitație de a deveni președinte al Colegiului Talladega din Alabama. Colegiul a fost fondat după Războiul Civil de către Asociația Misionară Americană, cu sediul la New York. Acesta a fost destinat să educe și să îndrume locuitorii de culoare locale. Acolo, Lee s-a simțit între o stâncă și un loc greu - negrii locali l-au umilit pentru naivitatea și lașitatea sa, iar albii locali - pentru că era .
Și totuși, de tânăr, de Forest și-a dezvoltat un puternic sentiment de încredere în sine. A descoperit o înclinație pentru mecanică și invenție - macheta sa la scară a unei locomotive a devenit un miracol local. În adolescență, în timp ce studia la Talladega, a decis să-și dedice viața invenției. Apoi, când era tânăr și locuia în orașul New Haven, fiul pastorului a renunțat la ultimele sale credințe religioase. Au plecat treptat din cauza cunoștințelor lor cu darwinismul, iar apoi au fost zdrobiți ca vântul după moartea prematură a tatălui său. Dar simțul destinului său nu l-a părăsit pe de Forest - el se considera un geniu și s-a străduit să devină al doilea Nikola Tesla, un vrăjitor bogat, faimos și misterios al erei electricității. Colegii săi de la Yale l-au considerat un sac de vânt îngâmfat. Poate fi cel mai puțin popular bărbat pe care l-am întâlnit vreodată în istoria noastră.
de Forest, c.1900
După ce a absolvit Universitatea Yale în 1899, de Forest a ales să stăpânească arta în curs de dezvoltare a transmisiei de semnal fără fir ca o cale către bogăție și faimă. În deceniile care au urmat, el a năvălit pe această cale cu mare hotărâre și încredere și fără nicio ezitare. Totul a început cu colaborarea lui de Forest și a partenerului său Ed Smythe din Chicago. Smythe și-a menținut întreprinderea pe linia de plutire cu plăți regulate și, împreună, și-au dezvoltat propriul detector de unde radio, constând din două plăci metalice ținute împreună cu lipici pe care de Forest l-a numit „pastă” [goo]. Dar de Forest nu putea aștepta mult pentru recompense pentru geniul său. A scăpat de Smythe și a făcut echipă cu un finanțator din New York pe nume Abraham White [și-a schimbat în mod ironic numele din cel care i s-a dat la naștere, Schwartz, pentru a-și ascunde afacerile întunecate. Alb/Alb – (engleză) alb, Schwarz/Schwarz – (germană) negru / aprox. traducere], deschizând Compania De Forest Wireless Telegraph.
Activitățile companiei în sine au avut o importanță secundară pentru ambii eroi noștri. White a profitat de ignoranța oamenilor pentru a-și căptuși buzunarele. El a escrocat milioane de investitori care se luptă să țină pasul cu boom-ul radio așteptat. Iar de Forest, datorită fluxului abundent de fonduri de la acești „tuși”, s-a concentrat să-și dovedească geniul prin dezvoltarea unui nou sistem american de transmitere a informațiilor fără fir (spre deosebire de cel european dezvoltat de Marconi și alții).
Din păcate pentru sistemul american, detectorul de Forest nu a funcționat deosebit de bine. El a rezolvat această problemă pentru o vreme împrumutând designul patentat al lui Reginald Fessenden pentru un detector numit „baretter lichid” - două fire de platină scufundate într-o baie de acid sulfuric. Fessenden a intentat un proces pentru încălcarea brevetelor - și, evident, ar fi câștigat acest proces. De Forest nu s-a putut odihni până nu a venit cu un nou detector care îi aparținea doar lui. În toamna anului 1906, el a anunțat crearea unui astfel de detector. La două întâlniri separate de la Institutul American de Inginerie Electrică, de Forest a descris noul său detector fără fir, pe care l-a numit Audion. Dar originea sa reală este pusă la îndoială.
Pentru o vreme, încercările lui de Forest de a construi un nou detector s-au învârtit în jurul trecerii curentului printr-o flacără. , care, în opinia sa, ar putea fi un dirijor asimetric. Ideea, se pare, nu a fost încununată de succes. La un moment dat, în 1905, a aflat despre supapa Fleming. De Forest și-a băgat în cap că această supapă și dispozitivul său bazat pe arzător nu diferă fundamental - dacă ai înlocui firul fierbinte cu o flacără și ai acoperi cu un bec de sticlă pentru a limita gazul, ai obține aceeași supapă. El a dezvoltat o serie de brevete care au urmărit istoria invențiilor supapelor pre-Fleming folosind detectoare de flacără cu gaz. Se pare că a vrut să-și acorde prioritate în invenție, ocolind brevetul lui Fleming, deoarece lucrul cu arzătorul Bunsen a precedat munca lui Fleming (au început din 1900).
Este imposibil de spus dacă aceasta a fost auto-înșelăciune sau fraudă, dar rezultatul a fost brevetul lui de Forest din august 1906 pentru „un vas de sticlă gol care conține doi electrozi separați, între care există un mediu gazos care, atunci când este suficient de încălzit, devine conductor și formează un element sensibil.” Echipamentul și funcționarea dispozitivului se datorează lui Fleming, iar explicația funcționării acestuia se datorează lui De Forest. De Forest a pierdut în cele din urmă disputa privind brevetele, deși a durat zece ani.
Cititorul nerăbdător s-ar putea să se întrebe deja de ce petrecem atât de mult timp cu acest om al cărui geniu auto-proclamat era să transmită ideile altora drept ale sale? Motivul constă în transformările pe care le-a suferit Audion în ultimele luni ale anului 1906.
Până atunci, de Forest nu avea nicio slujbă. White și partenerii săi au evitat răspunderea în legătură cu procesul lui Fessenden, creând o nouă companie, United Wireless, și împrumutându-i activele American De Forest pentru 1 USD. De Forest a fost dat afară cu o compensație de 1000 de dolari și mai multe brevete inutile în mâinile sale, inclusiv brevetul pentru Audion. Obișnuit cu un stil de viață generos, s-a confruntat cu serioase dificultăți financiare și a încercat cu disperare să transforme Audionul într-un mare succes.
Pentru a înțelege ce s-a întâmplat în continuare, este important să știm că de Forest credea că a inventat releul - spre deosebire de redresorul Fleming. Și-a făcut Audionul conectând o baterie la o placă de supapă rece și a crezut că semnalul din circuitul antenei (conectat la filamentul fierbinte) modulează un curent mai mare în circuitul bateriei. S-a înșelat: acestea nu erau două circuite, bateria pur și simplu a mutat semnalul de la antenă, în loc să-l amplifice.
Dar această eroare a devenit critică, deoarece l-a determinat pe de Forest să experimenteze cu un al treilea electrod în balon, care trebuia să deconecteze în continuare cele două circuite ale acestui „releu”. La început a adăugat un al doilea electrod rece lângă primul, dar apoi, influențat poate de mecanismele de control folosite de fizicieni pentru a redirecționa fasciculele în dispozitivele cu raze catodice, a mutat electrodul în poziție între filament și placa primară. El a decis că această poziție ar putea întrerupe fluxul de electricitate și a schimbat forma celui de-al treilea electrod dintr-o placă într-un fir ondulat care seamănă cu o râșlă - și a numit-o „rețea”.
1908 Trioda Audion. Firul (rupt) din stânga este catodul, firul ondulat este plasa, placa metalică rotunjită este anodul. Are încă fire ca un bec obișnuit.
Și chiar a fost o ștafetă. Un curent slab (cum ar fi cel produs de o antenă radio) aplicat rețelei ar putea controla un curent mult mai puternic între filament și placă, respingând particulele încărcate care au încercat să treacă între ele. Acest detector a funcționat mult mai bine decât supapa pentru că nu numai că rectifica, dar și amplifica semnalul radio. Și, la fel ca supapa (și spre deosebire de coherer), ar putea produce un semnal constant, ceea ce a făcut posibilă crearea nu numai a unui radiotelegraf, ci și a unui radiotelefon (și mai târziu - transmiterea vocii și a muzicii).
În practică, nu a funcționat foarte bine. Audiourile De Forest au fost capricioase, s-au consumat rapid, nu au fost consistente în producție și au fost ineficiente ca amplificatoare. Pentru ca un anumit Audion să funcționeze corect, a fost necesar să se ajusteze parametrii electrici ai circuitului la acesta.
Cu toate acestea, de Forest a crezut în invenția sa. A înființat o nouă companie pentru a-i face publicitate, De Forest Radio Telephone Company, dar vânzările au fost puține. Cel mai mare succes a fost vânzarea de echipamente către flotă pentru telefonie intra-flotă în timpul circumnavigării lumii "". Cu toate acestea, comandantul flotei, neavând timp să pună în funcțiune emițătoarele și receptoarele lui de Forest și să instruiască echipajul în utilizarea lor, a ordonat să fie împachetate și lăsate în depozit. Mai mult, noua companie a lui De Forest, condusă de un adept al lui Abraham White, nu era mai decentă decât cea anterioară. Pentru a adăuga la nenorocirile sale, el s-a trezit curând acuzat de fraudă.
Timp de cinci ani, Audion nu a realizat nimic. Încă o dată, telefonul avea să joace un rol cheie în dezvoltarea releului digital, de data aceasta salvând o tehnologie promițătoare, dar netestată, care a fost în pragul uitării.
Și din nou telefonul
Rețeaua de comunicații la distanță lungă era sistemul nervos central al AT&T. A legat multe companii locale și a oferit un avantaj competitiv cheie pe măsură ce brevetele Bell au expirat. Prin alăturarea rețelei AT&T, un nou client ar putea, teoretic, să ajungă la toți ceilalți abonați la mii de mile distanță – deși, în realitate, apelurile la distanță lungă erau rareori efectuate. Rețeaua a fost, de asemenea, baza materială pentru ideologia generală a companiei „O singură politică, un sistem, serviciu unic”.
Dar odată cu începutul celui de-al doilea deceniu al secolului XX, această rețea a atins maximul fizic. Cu cât firele telefonice se întindeau mai mult, cu atât semnalul care trecea prin ele devenea mai slab și mai zgomotos și, ca urmare, vorbirea deveni aproape inaudibilă. Din această cauză, existau de fapt două rețele AT&T în SUA, separate de o creastă continentală.
Pentru rețeaua de est, New York a fost pilonul, iar repetoarele mecanice și – o legătură care determina cât de departe poate călători o voce umană. Dar aceste tehnologii nu erau atotputernice. Bobinele au schimbat proprietățile electrice ale circuitului telefonic, reducând atenuarea frecvențelor vocii - dar nu puteau decât să o reducă, nu să o elimine. Repetoarele mecanice (doar un difuzor de telefon conectat la un microfon de amplificare) au adăugat zgomot la fiecare repetare. Linia din 1911 de la New York la Denver a dus acest ham la lungimea maximă. Nu s-a vorbit despre extinderea rețelei pe întreg continentul. Cu toate acestea, în 1909, John Carty, inginer șef al AT&T, a promis public că va face exact asta. El a promis că va face asta în cinci ani - până când a început în San Francisco în 1915.
Prima persoană care a făcut posibilă o astfel de întreprindere cu ajutorul unui nou amplificator de telefon nu a fost un american, ci moștenitorul unei familii bogate vieneze, cu un interes pentru știință. Fiind tânăr Cu ajutorul părinților, a cumpărat o firmă de producție de telefoane și și-a propus să realizeze un amplificator de telefon. Până în 1906, el a realizat un releu bazat pe tuburi cu raze catodice, care până atunci erau utilizate pe scară largă în experimentele de fizică (și mai târziu au devenit baza pentru tehnologia ecranelor video care a dominat secolul al XX-lea). Semnalul slab de intrare a controlat un electromagnet care a îndoit fasciculul, modulând un curent mai puternic în circuitul principal.
Până în 1910, von Lieben și colegii săi, Eugene Reise și Sigmund Strauss, au aflat despre Audione al lui de Forest și au înlocuit magnetul din tub cu o rețea care controla razele catodice - acest design era cel mai eficient și mai bun decât orice produs în Statele Unite. State la acea vreme. Rețeaua de telefonie germană a adoptat curând amplificatorul von Lieben. În 1914, datorită ei, comandantul Armatei Prusiei de Est a dat un telefon nervos la sediul german, aflat la 1000 de kilometri, în Koblenz. Acest lucru l-a forțat pe șeful de stat major să-i trimită pe generalii Hindenberg și Ludendorff spre est, spre gloria eternă și cu consecințe groaznice. Amplificatoare similare au conectat mai târziu cartierul general german cu armatele de câmp din sud și est până în Macedonia și România.
O copie a releului catodic îmbunătățit al lui von Lieben. Catodul este în partea de jos, anodul este bobina în partea de sus, iar grila este folia rotundă de metal în mijloc.
Cu toate acestea, barierele lingvistice și geografice, precum și războiul, au făcut ca acest design să nu ajungă în Statele Unite, iar alte evenimente l-au depășit curând.
Între timp, de Forest a părăsit Compania Radio Telephone în 1911 și a fugit în California. Acolo s-a angajat la Federal Telegraph Company din Palo Alto, fondată de un absolvent de la Stanford . În mod nominal, de Forest ar lucra la un amplificator care ar crește volumul ieșirii radio federale. De fapt, el, Herbert van Ettan (un inginer de telefonie cu experiență) și Charles Logwood (un designer de receptor) și-au propus să creeze un amplificator de telefon, astfel încât cei trei să poată câștiga un premiu de la AT&T, despre care se zvonește că va fi de 1 milion de dolari.
Pentru a face acest lucru, de Forest a luat Audion-ul de la mezanin, iar până în 1912 el și colegii săi aveau deja un dispozitiv pregătit pentru demonstrație la compania de telefonie. Acesta a constat din mai mulți audioni conectați în serie, creând amplificarea în mai multe etape și mai multe componente auxiliare. Dispozitivul a funcționat de fapt — ar putea spori suficient semnalul pentru a putea auzi o batistă căzând sau un ceas de buzunar ticând. Dar numai la curenți și tensiuni prea mici pentru a fi utile în telefonie. Pe măsură ce curentul creștea, Audionii au început să emită o strălucire albastră, iar semnalul s-a transformat în zgomot. Dar industria telefoanelor a fost suficient de interesată să ducă dispozitivul la inginerii lor și să vadă ce ar putea face cu el. S-a întâmplat ca unul dintre ei, tânărul fizician Harold Arnold, să știe exact cum să repare amplificatorul de la Federal Telegraph.
Este timpul să discutăm despre cum au funcționat supapa și Audion. Perspectiva cheie necesară pentru a explica munca lor a apărut de la Laboratorul Cavendish din Cambridge, un think tank pentru noua fizică a electronilor. În 1899 acolo, J. J. Thomson a arătat în experimente cu tuburi catodice că o particulă cu masă, care mai târziu a devenit cunoscută sub numele de electron, transportă curent de la catod la anod. În următorii câțiva ani, Owen Richardson, un coleg al lui Thomson, a dezvoltat această propunere într-o teorie matematică a emisiei termoionice.
Ambrose Fleming, un inginer care lucra la o scurtă călătorie cu trenul de la Cambridge, era familiarizat cu aceste lucrări. Era clar pentru el că supapa lui funcționa datorită emisiei termoionice de electroni din filamentul încălzit, traversând spațiul de vid la anodul rece. Dar vidul din lampa indicatoare nu era profund - acest lucru nu era necesar pentru un bec obișnuit. A fost suficient să pompați suficient oxigen pentru a împiedica firul să ia foc. Fleming și-a dat seama că, pentru ca supapa să funcționeze cel mai bine, trebuie să fie golită cât mai bine posibil, astfel încât gazul rămas să nu interfereze cu fluxul de electroni.
De Forest nu a înțeles asta. De când a ajuns la supapă și la Audion prin experimente cu arzătorul Bunsen, credința lui a fost opusul - că gazul ionizat fierbinte era fluidul de lucru al dispozitivului și că îndepărtarea lui completă ar duce la oprirea funcționării. Acesta este motivul pentru care Audion a fost atât de instabil și nesatisfăcător ca receptor radio și de ce a emis lumină albastră.
Arnold de la AT&T era într-o poziție ideală pentru a corecta greșeala lui de Forest. El a fost un fizician care a studiat sub Robert Millikan la Universitatea din Chicago și a fost angajat special pentru a-și aplica cunoștințele despre noua fizică electronică la problema construirii unei rețele de telefonie de la coasta la coastă. Știa că tubul Audion va funcționa cel mai bine într-un vid aproape perfect, știa că cele mai recente pompe ar putea realiza un astfel de vid, știa că un nou tip de filament acoperit cu oxid, împreună cu o placă și o grilă mai mare, ar putea, de asemenea crește fluxul de electroni. Pe scurt, a transformat Audion-ul într-un tub cu vid, făcătorul de minuni al erei electronice.
AT&T avea un amplificator puternic necesar pentru a construi o linie transcontinentală - pur și simplu nu avea drepturi de utilizare. Reprezentanții companiei s-au comportat neîncrezători în timpul negocierilor cu de Forest, dar au început o conversație separată prin intermediul unui avocat terț, care a reușit să achiziționeze drepturile de utilizare a Audionului ca amplificator de telefon pentru 50 de dolari (aproximativ 000 milioane de dolari în 1,25). Linia New York-San Francisco s-a deschis la timp, dar mai mult ca un triumf al virtuozității tehnice și al publicității corporative decât ca un mijloc de comunicare. Costul apelurilor a fost atât de astronomic încât aproape nimeni nu l-a putut folosi.
Era electronică
Adevăratul tub de vid a devenit rădăcina unui arbore complet nou de componente electronice. La fel ca releul, tubul de vid și-a extins continuu aplicațiile pe măsură ce inginerii au găsit noi modalități de a-și adapta designul pentru a rezolva probleme specifice. Creșterea tribului „-od” nu s-a încheiat cu diode și triode. A continuat cu , care a adăugat o grilă suplimentară care a susținut amplificarea odată cu creșterea elementelor din circuit. Apoi a apărut , , și chiar . Au apărut tiratronii plini cu vapori de mercur, strălucind cu o lumină albastră de rău augur. Lămpile în miniatură au dimensiunea unui deget mic sau chiar a unei ghinde. Lămpi cu catod indirect în care zumzetul sursei de curent alternativ nu a perturbat semnalul. Saga tubului vid, care relatează creșterea industriei tuburilor până în 1930, listează peste 1000 de modele diferite după index - deși multe erau copii ilegale de la mărci nedemne de încredere: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron și așa mai departe.
Mai importantă decât varietatea formelor a fost varietatea de aplicații ale tubului vidat. Circuitele regenerative au transformat trioda într-un transmițător - creând unde sinusoidale netede și constante, fără scântei zgomotoase, capabile să transmită perfect sunetul. Cu un coerent și scântei în 1901, Marconi abia putea transmite o mică bucată de cod Morse peste Atlanticul îngust. În 1915, folosind un tub cu vid atât ca emițător, cât și ca receptor, AT&T a putut transmite vocea umană de la Arlington, Virginia, la Honolulu – de două ori distanța. Până în anii 1920, au combinat telefonia pe distanțe lungi cu transmisia audio de înaltă calitate pentru a crea primele rețele radio. Astfel, în curând întreaga națiune ar putea asculta aceeași voce la radio, fie el Roosevelt sau Hitler.
Mai mult, capacitatea de a crea transmițătoare reglate la o frecvență precisă și stabilă a permis inginerilor de telecomunicații să realizeze visul de mult timp de multiplexare a frecvenței care i-a atras pe Alexander Bell, Edison și restul în urmă cu patruzeci de ani. Până în 1923, AT&T avea o linie vocală cu zece canale de la New York la Pittsburgh. Capacitatea de a transmite mai multe voci printr-un singur fir de cupru a redus radical costul apelurilor la distanță lungă, care, datorită costului lor ridicat, fuseseră întotdeauna accesibile doar celor mai bogați oameni și companii. Văzând ce pot face tuburile cu vid, AT&T și-a trimis avocații să cumpere drepturi suplimentare de la de Forest pentru a-și asigura drepturile de utilizare a Audion în toate aplicațiile disponibile. În total, i-au plătit 390 de dolari, ceea ce în banii de astăzi echivalează cu aproximativ 000 milioane de dolari.
Cu o asemenea versatilitate, de ce tuburile cu vid nu au dominat prima generație de computere așa cum au dominat radiourile și alte echipamente de telecomunicații? Evident, trioda ar putea fi un comutator digital la fel ca un releu. Atât de evident încât de Forest a crezut chiar că a creat ștafeta înainte de a o crea efectiv. Și trioda a fost mult mai receptivă decât un releu electromecanic tradițional, deoarece nu trebuia să miște fizic armătura. Un releu tipic a necesitat câteva milisecunde pentru a comuta, iar schimbarea fluxului de la catod la anod datorită modificării potențialului electric de pe rețea a fost aproape instantanee.
Dar lămpile aveau un dezavantaj distinct față de relee: tendința lor, ca și predecesorii lor, becurile, de a se arde. Durata de viață a Audion de Forest original a fost atât de scurtă - aproximativ 100 de ore - încât conținea un filament de rezervă în lampă, care trebuia conectat după ce primul s-a ars. Acest lucru a fost foarte rău, dar chiar și după aceea, nici măcar lămpile de cea mai bună calitate nu se putea aștepta să dureze mai mult de câteva mii de ore. Pentru calculatoarele cu mii de lămpi și ore de calcule, aceasta a fost o problemă serioasă.
Pe de altă parte, releele au fost „fantastic de fiabile”, potrivit lui George Stibitz. Atât de mult încât a susținut asta
Dacă un set de relee în formă de U ar începe în primul an al erei noastre și ar schimba un contact o dată la secundă, ar funcționa și astăzi. Primul eșec în contact ar putea fi așteptat nu mai devreme de o mie de ani mai târziu, undeva în anul 3000.
Mai mult, nu a existat nicio experiență cu circuitele electronice mari comparabile cu circuitele electromecanice ale inginerilor de telefonie. Radiourile și alte echipamente ar putea conține 5-10 lămpi, dar nu sute de mii. Nimeni nu știa dacă va fi posibil să funcționeze un computer cu 5000 de lămpi. Alegând relee în loc de tuburi, designerii de computere au făcut o alegere sigură și conservatoare.
În partea următoare vom vedea cum și de ce au fost depășite aceste îndoieli.
Sursa: www.habr.com