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В 我们了解到一位美国科学家和教师是如何 我第一次穿越欧洲。 在访问伦敦时，他特别拜访了一位他非常尊敬的数学家 。 和亨利一起的还有他的朋友亚历山大·巴赫和他的新朋友，也是电报领域的实验家， 。 巴贝奇告诉客人，他很快就要向国会议员展示他的计算器，但他更高兴地与他们分享了他的新机器的想法，“这将大大超过第一台机器的能力。” 亨利在他的日记中记录了有关该计划的一般信息：
这台机器分为两部分，B先生称其为仓库，其二称为磨坊。 仓库里装满了轮子，上面画着数字。 杠杆定期将它们拉出并将它们移动到工厂中，在那里进行必要的操作。 完成后，该机器将能够将任何代数性质的公式制成表格。
人类生活中如此随机的交叉点让历史学家不禁感到脊背发凉。 计算机器历史的两条线索在此交汇，其中一条已接近尾声，另一条则刚刚开始。
毕竟，尽管巴贝奇的机器经常被视为现代通用计算机历史的开端，但它们之间的联系却相当薄弱。 他的机器（他从未建造过）是机械计算梦想的顶峰。 这个梦想最初由莱布尼茨提出，其灵感来自中世纪末期工匠们创造的日益复杂的钟表机械装置。 但还没有一种通用计算机是建立在纯力学基础上的——这项任务太困难了。
但亨利等人设想的电磁继电器可以很容易地在计算电路中实现，如果没有它，其复杂性似乎难以想象。 然而，距离这一点还有几十年的时间，亨利和他的同时代人不可能预见到这样的发展。 它成为无数晶体管的祖先，使当今的数字世界成为可能，并与我们的现代生活紧密相连。 继电器占据了早期可编程计算机的内部结构，在被纯电子计算机取代之前曾短暂发挥作用。
继电器在 1830 年代曾多次独立发明。 它的目标是多种多样的（它的五位发明者提出了至少三个应用程序）——它的使用示例也是如此。 但将其视为双用设备很方便。 它可以用作控制另一个电气设备（重要的是，另一个继电器）的开关，或者用作将微弱信号变成强信号的放大器。
转变
约瑟夫·亨利将自然哲学、力学的深厚知识和对机械电报问题的兴趣融为一体。 在 1830 年代，也许只有惠斯通拥有这样的一套品质。 到 1831 年，他已经建造了一条 2,5 公里长的电路，能够使用有史以来最强大的磁铁来操作钟。 也许，如果他继续如此积极地从事电报工作，并表现出像莫尔斯那样的毅力，那么他的名字就会被列入教科书。
但亨利是奥尔巴尼学院的一名教师，后来又在新泽西学院（现为普林斯顿大学）任教，他出于研究、教学和科学演示的目的建造并改进了电气设备。 他对将教学工具转变为消息传递系统不感兴趣。
1835 年左右，他使用两个电路提出了一个特别巧妙的演示。 请记住，亨利发现了电的两个维度 - 强度和数量（我们称之为电压和电流）。 他创建了带有密集电池和磁铁的电路，用于长距离传输电磁力，以及带有定量电池和磁铁的电路，以产生高功率电磁力。
他的新单位结合了这两种属性。 强大的定量电磁铁可以举起数百公斤的负载。 长环末端的强力磁铁用于提升一根小金属线：一个开关。 闭合密集电路会导致磁铁抬起电线，从而打开开关和定量电路。 随后，定量电磁铁突然掉落负载，发出震耳欲聋的撞击声。
这个继电器——这是由强磁铁及其电线所扮演的角色——对于演示电能到机械能的转换，以及如何用小力控制大力来说是必要的。 将电线轻轻浸入酸中以完成电路会导致小开关轻微移动，从而导致灾难性的后果，金属掉落到足以压碎站在其下面的任何愚蠢的人。 对于亨利来说，接力赛是展示科学原理的工具。 那是一个电动杠杆。
亨利可能是第一个以这种方式连接两个电路的人——这样，他就可以利用一个电路的电磁力来控制另一个电路。 据我们所知，第二名属于威廉·库克和查尔斯·惠斯通，尽管他们的目标完全不同。
1836 年 XNUMX 月，在海德堡参加完使用电流针传输信号的电报机演示后不久，库克受到了音乐盒的启发。 库克认为，在真正的电报机中使用针来表示字母需要多根针，并且需要多个电路。 库克希望电磁体能够激活该机制，该机制在演示所需的字母时已经可以按照需要的复杂程度进行操作。
他设想了一种类似音乐盒的机器，其桶周围有许多销钉。 在枪管的一侧应该有一个带有字母的圆形刻度。 电报线的两端应该各有一个这样的盒子。 受力的弹簧应该会导致发条盒旋转，但大多数时候它会被塞子锁定到位。 当按下电报键时，电路闭合，从而激活电磁体，打开两个锁，并且两台机器都旋转。 当刻度上显示所需的字母时，释放钥匙，锁卡入到位并停止发条盒的移动。 库克在不知不觉中重建了罗纳德二十年前发明的电报计时模型，以及夏普兄弟早期的电报实验（只是他们使用声音而不是电来同步表盘）。
库克意识到，同样的机制可以帮助解决电报的一个长期存在的问题——通知接收方有新消息。 为此，您可以使用带有另一个电磁体的第二个电路，这将激活机械铃。 闭合电路会缩回塞子，铃声就会响起。
1837 年 XNUMX 月，库克开始与惠斯通合作开发电报机，大约在这个时候，他们开始考虑是否需要第二条电路。 与其为报警信号安装独立电路（并运行数英里的额外电线），使用主电路来控制信号不是更容易吗？
这时库克和惠斯通又回到了针的设计，很明显，一小段电线可以连接到针上，这样，当它的末端被电磁体吸引时，它的尾部就能完成第二个电路。 该电路将驱动信号。 经过一段时间后，消息的接收者有时间醒来，关闭信号并准备好铅笔和纸，针就可以像平常一样用来传输消息了。
在两年的时间里，为了两个不同的目的，两次在两个大陆上，人们意识到电磁体可以用作控制另一个电路的开关。 但也可以想象两个电路之间完全不同的交互方式。
功放
1837 年秋天，塞缪尔·莫尔斯 (Samuel Morse) 确信他的电报想法能够实现。 他利用亨利强大的电池和磁铁，将信息发送到了半公里之外。 但为了向国会证明他的电报可以在整个非洲大陆传输信息，他还需要做更多的事情。 很明显，无论电池有多强大，在某些时候电路都会变得太长而无法向另一端传输可理解的信号。 但莫尔斯意识到，尽管功率随着距离的增加而大幅下降，但电磁体可以打开和关闭另一个由其自身电池供电的电路，从而可以将信号传输得更远。 该过程可以根据需要重复多次，并覆盖任意长度的距离。 这就是为什么这些中间磁铁被称为“中继站”——就像换马的邮政站一样。 他们从衰弱的伙伴那里收到了电子信息，并以新的活力将其传递得更远。
无法确定这个想法是否受到亨利作品的启发，但莫尔斯无疑是第一个将继电器用于此目的的人。 对他来说，继电器不是一个开关，而是一个放大器，能够将微弱的信号变成强信号。
大约同一时间在大西洋的另一边 伦敦的一位药剂师也提出了类似的想法。 他可能在 1835 年左右对电报产生了兴趣。 1837 年初，他定期在伦敦西北部的摄政公园进行一公里半的赛道试验。
库克和惠斯通于 1837 年 XNUMX 月会面后不久，戴维感受到了竞争，并开始更认真地考虑建立一个实用的系统。 他注意到，随着电线长度的增加，电镀针的偏转力显着下降。 正如他多年后所写：
然后我想，即使针的最轻微的移动，如头发的厚度，也足以使两个金属表面接触，完成依赖于本地电池的新电路； 这可以永远重复。
戴维将这种将弱电信号变成强电信号的想法称为“电复习”。 但他没有意识到这一点或任何其他关于电报的想法。 1838 年，他独立于库克和惠斯通获得了电报专利。 但 1839 年，他逃离了一段不幸的婚姻，乘船前往澳大利亚，并将自己的事业留给了竞争对手。 几年后，他们的电报公司购买了这项专利。
世界上的继电器
在技术史上，我们非常关注系统，但常常忽略其组件。 我们追溯电报、电话、电灯的历史，让它们的创造者沐浴在我们认可的温暖光芒中。 但这些系统只能通过对在阴影中悄然生长的现有元素进行组合、重组和修改才能出现。
继电器就是这样的元件之一。 当电报网络在 1840 年代和 1850 年代开始激增时，它迅速发展和多样化。 在接下来的一个世纪里，它出现在各种电气系统中。 最早的修改是使用刚性金属电枢（如电报信号）来完成电路。 关闭电磁体后，使用弹簧将电枢与电路断开。 这种机制比金属丝或针更可靠、更耐用。 除了最初的默认开放设计之外，还开发了默认关闭模型。
XNUMX世纪末的典型接力赛。 弹簧 T 防止电枢 B 接触端子 C。当电磁体 M 启动时，它克服弹簧并完成导线 W 和端子 C 之间的电路。
在电报发展的早期，继电器很少用作放大器或“再生器”，因为单个电路可以延伸超过 150 公里。 但它们对于将低电流长线路与本地高压线路结合起来非常有用，这些高压线路可用于为其他机器（例如莫尔斯电码录音机）供电。
十九世纪下半叶美国有数十项专利描述了新型继电器及其新应用。 差分继电器将线圈分开，使电磁效应在一个方向上被抵消，而在另一个方向上被放大，从而允许使用双工电报：两个信号在一根电线上以相反方向传播。 托马斯·爱迪生使用极化（或极化）继电器创建了一个四联体，能够在一根电线上同时发送 4 个信号：每个方向两个。 在极化继电器中，电枢本身是一个永磁体，它响应电流的方向而不是力。 借助永磁体，可以制造带有开关触点的继电器，开关触点在开关后保持打开或关闭状态。
极化继电器
除了电报之外，继电器也开始用于铁路信号系统。 随着电力传输网络的出现，继电器开始在这些系统中使用，特别是作为保护装置。
但即使是这些广泛而复杂的网络，也不会要求中继器提供超出其所能提供的功能。 电报和铁路到达了每个城市，但不是每个建筑物。 他们有数万个端点，但没有数百万个。 电力传输系统并不关心它们的终点——它们只是向本地电路提供电流，每个家庭和企业都可以根据需要获取尽可能多的电流。
电话则是完全不同的事情。 电话需要从点到点、从任何家庭或办公室到任何其他地方进行通信，因此它们需要前所未有规模的控制电路。 沿着电线以振动形式发出的人声信号丰富，但很弱。 因此，长途电话通信需要质量更好的放大器。 事实证明，这些开关也可以与此类放大器配合使用。 现在，电话网络比任何其他系统都更能控制交换机的发展。
读什么
• 詹姆斯·B·卡尔弗特，《电磁电报》
• 富兰克林·伦纳德·波普，《电报的现代实践》（1891 年）
来源： habr.com