Lee de Forest ir pirmieji elektronikos žingsniai

Kuri tauta nenorėtų savo sūnų vadinti radijo išradėju ir pripažinti didžiojo atradimo už savo tėvynę prioritetu? Štai kodėl ginčai tarp mokslo istorikų nesibaigė šimtmetį.

Pateikiami įtikinamiausi argumentai ir nuomonės, kurių pavadinimų nėra tiek daug: Maxwellas (Anglija), Hertzas (Vokietija), Branly (Prancūzija), Popovas (Rusija), Marconi (Italija).

Tarp šios puikių protų galaktikos, kuriai kiekviena nusipelno garbės būti įtrauktai į naujos komunikacijos priemonės „biografiją“, galite susitikti su kitais „žemesnio rango“ mokslininkais. Bet net tarp jų - Amerikos inžinierius Lee de Forest Panašu, kad figūra, iš pirmo žvilgsnio, nėra visai tinkama radijo įkūrėjo vaidmeniui. Galų gale jis pradėjo tyrimus radijo telegrafijos srityje, jau po pirmųjų signalų perdavimo per Atlanto vandenyną, o kibirkštinio telegrafo, kaip tada buvo vadinamas radijas, plačiai naudojamas praktikoje. Bet kodėl mokslininko inžinieriaus tėvynėje, JAV, jo vardas tariamas kartu su žodžiais „radijo tėvas“ ir netgi „televizijos senelis“? Iš tikrųjų tam turi būti svari priežastis. Ir jie yra.

Radijo telefonas yra aktualus

Devyniolikto amžiaus pabaiga. buvo pažymėtas įvykiu, kuriam iš pradžių buvo suteikta mažai reikšmės. Padėjėjai A. S. Popovas - P. N. Rybkinas ir D. S. Troitsky dabartiniu požiūriu atrado „savaime suprantamą“ dalyką.

Bandydami surasti radijo gedimą, „skambindami“ elektros grandines įprastu telefono rageliu, jie aiškiai išgirdo artimiausios radijo stoties Morzės kodo radijo signalus.

Pirma, tai reiškė, kad naudodamiesi radijo bangomis galite perduoti garso signalus. Antra, tapo įmanoma gauti mažos galios signalą per ausį, į kurį imtuvo relė nereagavo - nepakeičiamas pirmųjų konstrukcijų elementas.

1899 m. Liepos 26 d. A. S. Popovas gavo Rusijos privilegijas ir patentus Anglijoje ir Prancūzijoje dėl „telefoninių imtuvų, siunčiamų naudojant elektromagnetines bangas per Morzės sistemą“ [2]. Naujosios ryšių sistemos bandymai buvo nuspręsta atlikti esamoje Juodosios jūros laivyno eskadrilėje. 1901 m. Vasaros kampanijos metu Novorosijsko srityje perdavimo diapazonas kartais siekė 80 mylių (apie 150 km). Nors aprėpties plotas buvo šiek tiek mažesnis, išvada, kad radijo bangos yra suvokiamos už horizonto, buvo nedviprasmiška [3].

Pradinė dujų detektoriaus versija Tikslinga pateikti klasikinį „kvailumo“ pavyzdį, kai biurokratija trukdo progresui vystytis. „Juodosios jūros laivyno vadovybė“, - sakė Rybkinas, „uždraudė radijo telefonų naudojimą laivyne, remdamasi tuo, kad telegrafo juosta yra dokumentas, o pasitikėjimą radijo operatoriumi, kuris gavo žodį, reikėjo patvirtinti oficialiu antspaudu. Laikas prabėgo, priešingai buvo Tsushimos ir „Titaniko“ tragedijos, tačiau nebuvo jokių paskatų vykdyti tyrimus žmonių radijo transliavimo srityje.

Tuo metu JAV toks darbas jau buvo pradėtas. Jų rezultatai parodė, kad kibirkšties siųstuvai šiam tikslui netinka, o nešančiosios bangos dažnis turėtų būti bent 10 tūkstančių periodų per sekundę.

Inžinierius R. Fesendenas, sukūręs aukšto dažnio elektros mašinų generatorius (generatorius), ėmėsi radiotelefonijos klausimų. Nuo 1906 m. Su jų pagalba Atlanto vandenyno pakrantėje buvo surengtos pirmosios derybos dėl radijo telefonų. Beje, jų tema buvo žuvies kaina Bostono rinkoje.

Navigatoriai JAV atsisakė mokytis darbo su telegrafo raktu taisyklių, todėl buvo nuspręsta radijo operatorius turėti tik keleiviniuose laivuose (kiti laivai buvo aprūpinti tik radiotelefonu).

„Garsas“ - vadinamasis išradimas

Lee de Forest pasirodė kibirkštinio telegrafo darbo arenoje 1900 m. Pakeitęs keletą naujo tipo komunikacijos pradininkų laboratorijų, 1902 m. Jis suorganizavo savo Amerikos bevielio telegrafo kompaniją.

Iš elektrotechnikos jis žinojo, kad kai oras apšvitinamas degančios žvakės liepsna, jis tampa laidus. Tas pats nutiko ir kaitinant bet kokias retinamas dujas. Įsitikinęs, kad anksčiau ar vėliau tarp dujų, šviečiančių veikiant elektros srovei, gali būti rastas geras Hertz bangų detektorius, Lee de Forest pradeda eksperimentuoti.

Jau 1903 m. Jis įgijo labai sėkmingą ir daug žadančią patirtį. Oro kondensatoriaus dvi platinos plokštelės „laižė“ degiklio liepsną, o elektromagnetinės ritės, sujungtos tarp antenos ir žemės, laukas veikė jo viduje esančią plazmą (1 pav.).

Fig. 1.

Su šiuo detektoriumi Lee de Forest gavo signalus iš laivo Niujorko uoste. Pirmoji sėkmė įkvėpė išradėją. Bet praktiškai tokio prietaiso nebuvo įmanoma. „Buvo akivaizdu, kad laivų radijo stotims nepriimtinas prietaisas su dujų liepsna“, - rašė išradėjas, „todėl aš pradėjau ieškoti būdo, kaip dujas pašildyti tiesiogiai elektros srove“.

Paprasčiausias būdas tai padaryti buvo įprasta Edisono lemputė, joje įdedant platinos plokšteles elektrodus ir įvyniojant lempos stiklinę lemputę į dalį gaunamosios ritės. Vėliau vienas iš platinos elektrodų buvo pašalintas, o vietoj jo buvo naudojamas karštos lempos siūlas (2 pav.). Radijas su tokiu detektoriumi dirbo ne prasčiau nei kiti panašūs įrenginiai, bet ne geriau.

Fig. 2.

Atlikdamas daugybę eksperimentų, Lee de Forest'as kartą apvyniojo stiklinį lempos cilindrą metaline folija, sujungta su antena. Imtuvas tapo jautresnis. „Tuo metu, - prisimena mokslininkas, - supratau, kad lempos efektyvumas gali padidėti, jei trečias elektrodas įdedamas į vidų“. Ką skubėjo daryti eksperimentatorius. Pagerėjo priėmimo kokybė.

Tolesni eksperimentai išradėjui sukėlė mintį, kad jis yra efektyvus, jei jis yra tarp kaitinimo siūlelio ir dabartinės kolektoriaus plokštės. „Akivaizdu, - sako Lee de Forest, - kad trečiasis elektrodas neturėtų būti tvirta plokštė“.

Pradėta ieškoti elektrodo medžiagų, formų ir dydžių, taip pat jo vietos tarp dviejų lemputės gnybtų.

Sėkmingiausias dizainas buvo toks, kai vieno elektrodo vaidmenį atliko raudonai įkaitusi lemputės gija, įdėta į kitą elektrodą cilindro pavidalu. Tarp jų buvo trečias elektrodas, pagamintas vielos spiralės pavidalu (3 pav.).

Fig. 3.

Išradėjas savo protų vaikus vadino „garsu“ (iš lotynų kalbos „audio“ - girdėti, o graikiškai - „jonu“ - vyksta). Prietaiso kokybę lėmė garsų, gautų iš ausies, garsas, jis viršijo visus anksčiau naudotus prietaisus. Vėliau, lengva anglų anglų inžinieriaus Williamo Eccleso ranka, lempos su trim elektrodais buvo vadinamos triodais.

Fig. 4.

Tiesos ir atradimų paieška

Karinio jūrų laivyno radijo operatoriai (būtent laivynas naudojo naujas ryšio priemones), bandydami padidinti garsų jautrumą, kaitino giją iki neleistinų ribų ir jie sudegė. Karinio jūrų laivyno specialistai, nesuprasdami problemos, davė nurodymą „neimti garsų, o naudoti senus detektorius“.

Projektuodami Lee de Forest, mokslininkai nerado nieko naujo. Štai ką rašė diodo išradėjas Flemingas: „1906 m. Spalio mėn. Dr. Forest'as aprašė prietaisą, kurį jis vadino garsiniu, kuris yra paprastas mano pakartojimas, aprašytas aštuoniolika mėnesių anksčiau. Įvestas pakeitimas nedaro reikšmingo skirtumo tarp prietaiso kaip detektoriaus veiksmų “[6]. Jis buvo parašytas 1907 m., Tačiau net 1908 m. Prancūzas C. Tissot patvirtina Flemingo prioritetą.

Įdomus faktas yra tai, kad abu originalių elektroninių prietaisų išradėjai, kurie elektroną priėmė kaip realybę, prioriteto nustatymui kreipėsi iš skirtingų perspektyvų. Flemingas prietaisus laikė elektroniniais, o Lee de Forest - joniniais. Tačiau tai nieko nestebina.

Radijo imtuvo su dujų detektoriumi elektrinė grandinė Tuo metu egzistavę vakuuminiai siurbliai, skirti elektrinėms lemputėms gaminti, buvo tokie netobuli, kad leido klausyme vykstančius procesus interpretuoti dviem būdais. Lee de Forest'as manė, kad jo prietaisas veikia giliai regeneruotų dujų jonizacijos principu. Tik difuzinių vakuuminių siurblių išradimas ir daugelio metų tyrimai leido mums nuodugniai ištirti radijo vamzdžio, turinčio papildomą elektrodą, galimybes ir patikrinti jo vidinių procesų elektroninį pobūdį.

Tikrai revoliucinis buvo klausos sugebėjimas sustiprinti į jį ateinantį signalą. Radijo imtuvai dabar galėjo suvokti nuotolinių ar labai silpnų radijo stočių signalus. Siųstuvo galia galėjo būti sumažinta, o tai prisidėjo prie platesnio radiotelefono platinimo.

Tačiau kuriant žmogaus kalbos perdavimo sistemas nebuvo iškeltas uždavinys - įvesti transliaciją, informaciją ar muzikos įrašus, bet reikėjo radiotelefonijos verslui ir pelningo dvipusio ryšio, tačiau įvyko nenumatyta ...

Visi pavargę nuo erzinančių radijo ir televizijos reklamų. Tačiau siekdami istorinio teisingumo, turime pripažinti, kad radijo reklama pasirodė prieš transliaciją. Ir tiesiogiai su ja susijęs ne kas kitas, kaip klausos išradėjas.

Štai ką rašė pats Lee de Forest'as: „1909 m. Aš pagaminau belaidžius telefonus JAV. Kiekvienas rinkinys buvo patikrintas naudojant fonografo užrašus. Mano nuostabai, daugelis kumpių ir profesionalių operatorių mėgavosi šiomis kontrolės programomis. Natūralu, kad man kilo transliacijos idėja. Galima būtų transliuoti patrauklią muziką ir įdomias programas, sukuriant belaidžio ryšio įrangos poreikį. “

Reklamos tikslais buvo suorganizuotos pirmosios tiesioginės transliacijos iš Niujorko Metropoliteno operos, o 1916 m. Lapkričio mėn. Buvo įgyvendinta idėja perduoti skaičiavimo tvarką per prezidento rinkimus. Būtent ji smarkiai padidino susidomėjimą radijo laidų transliacijomis.

Pirmą kartą pasaulyje reguliarus transliavimas prasidėjo JAV nuo Pitsburgo miesto nuo 1921 m. Pirmoji radijo reklama, apibūdinanti butų Long Aileno dangoraižiuose pranašumus ir mažą kainą, buvo transliuojama 1922 m. Iš Niujorko. Tačiau Lee de Forest neturėjo nieko bendra su ja.

Fig. 5.

Dar vienas atradimas

Sėkmingai įdiegęs savo garso įrašą į radiją, Lee de Forest negalėjo praleisti progos jį panaudoti radijo siųstuve. Faktas yra tas, kad radijo bangų generavimas yra susijęs su įrenginiais, kurie vykdo virpesinius procesus. Gamtoje yra daug tokių vibracijų skleidėjų. Tai yra skambantis varpas ir balso stygos, ir po lubomis besisukanti liustra, ir sieninio laikrodžio švytuoklė.

Elektroje galite sukurti virpesių šaltinį, sujungdami įkrautą kondensatorių ir induktyvumą grandinėje, sudarydami vadinamąją virpesių grandinę. Visos natūralios vibracijos sistemos sukelia slopinamas vibracijas. Praėjus kuriam laikui stygos nustoja skambėti, jūros bangos nusiramina. Grandinių svyravimai taip pat išnyksta.

Kokybiškoms transliacijoms reikalingi nesugadinti virpesiai. Tai padaryti nėra lengva. Didesniam bangų ilgiui galite sukurti aukšto dažnio virpesių generatorių. Bet kaip išspręsti problemą su virpesių grandine, užtikrinant beveik bet kokio dažnio virpesius?

Pavyzdžiui, sieniniame laikrodyje tam, kad keletą dienų būtų sukurti neslopinti švytuoklės virpesiai, buvo įmontuoti specialūs mechanizmai, kurie reguliariai stumia švytuoklę griežtai apibrėžtu momentu jo judėjimo fazėje. Tam energija paimama iš pakeltų svorių arba suvyniotos spyruoklės. Įrenginys vadinamas inkaro mechanizmu.

Bet kaip su virpesių grandine? Lee de Forestas į savo klausos tinklo grandinę įtraukia virpesių grandinę, o per elektros grandines sustiprintas signalas iš virpesių grandinės vėl patenka į tą pačią grandinę, „stumdamas“ virpesius reikiamu momentu taip, kad amplitudė ir anga elektrotechnikoje vadinami teigiamu grįžtamuoju ryšiu ir dabar naudojami tūkstančiai skirtingų prietaisų.

Lee de Forest gavo šios sistemos patentą 1915 m. Dabar nebuvo sunku gauti reikiamų dažnių elektrinius virpesius. Tiesa, pirmieji vamzdžių generatoriai iš pradžių negalėjo aprūpinti siųstuvams reikalingos galios. Tarp generatorių ir vamzdžių generatorių prasidės arši konkurencija. Galų gale generatoriai nebebus naudojami, o elektroninė lemputė užims tinkamą vietą.

Tačiau garso įrašo išradėjas nebūtų amerikietis, jei nebūtų radęs praktinio pritaikymo savo prietaisui ne tik radijuje. Jis sukuria pirmąjį elektroninį muzikos instrumentą.

Sukonstravęs elektrinį garso dažnių generatorių per garsus, vieną triodą už oktavą ir sustiprindamas signalus, jis juos perduoda į garsiakalbius, esančius aplink kambario perimetrą. Taigi pakeliui išsprendžiamos erdvinio garso problemos. Bet, svarbiausia, pakeisdamas virpesių grandinių derinimą, Lee de Forest sugebėjo išgauti užburiančius garsus, neįprastus žmogaus ausiai.

Lee de Forest savo instrumentą pavadino „garso fortepijonu“. Tuo pat metu buvo pareikšti pranašiški žodžiai: „Tikiuosi, kad naudodamas šią mažą elektroninę lempą galėsiu padaryti instrumentą pakankamai tobulą, kad muzikantai galėtų įgyvendinti savo turtingiausias muzikines fantazijas“.

Kalbėjo „Didysis nutildymas“

Kinas pasirodė beveik tuo pačiu metu su pirmuoju radijo imtuvu. Broliai Luisas ir Auguste Lumiere 1895 m. Kovo mėn. Surengė pirmųjų dokumentais patvirtintų kadrų bandomąją demonstraciją. Tų metų pabaigoje Paryžiuje buvo pastatytas pirmasis komercinis kino teatras. Iš pradžių filmai net negalėjo būti laikomi tokiais, tačiau kino teatrai buvo vadinami „techninėmis atrakcijomis“ pavadinimu „gyva fotografija“.

Tačiau labai greitai šios atrakcijos tapo rimtais paprasto teatro konkurentais. Atsiranda nauja meno rūšis, pigesnė ir mobilesnė. Netrukus visą JAV teritoriją apėmė kino teatrų tinklas, kurį per dieną aplankydavo iki 5 milijonų žiūrovų. Tapo aišku, kad tai taip pat didelis verslas [7].

Tačiau kiek laiko žmonės gali domėtis, nors ir menine, o veido išraiška ir trumpais subtitrais? Pasirodymas garsių aktorių ekranuose padidino naujojo meno prestižą iki pavadinimo „didžioji kvailystė“, tačiau, kaip sako anglai, „stebuklas yra tik devynių dienų stebuklas“. Kino lankytojų skaičius pradėjo mažėti.

Norėdami pagerinti situaciją, jie pradėjo samdyti specialius muzikantus, tapperius, kurie filmo pasirodymą lydėjo muzika. Puikusis A. Edisonas tam tikslui pritaikė savo fonografą.

Tam tikras išradėjas Homonas pasiūlė garbingajai visuomenei „chronofoną“. Garsus vardas paslėpė paprastą įrašą, pasuktą sinchroniškai su kino varikliu, kur aktorių lūpų judesiai daugiau ar mažiau sutapo su garsu. Bet gramofonas stovėjo šalia filmo ekrano, o projektorius - kitame salės gale. Tvarkyti tokią sistemą buvo sunku. Apie garso kokybę paaiškėjo, kaip jie sako, neveikiantys.

Elektros įmonės susijungė į konglomeratus. Milžiniškos kompanijos jam nebuvo reikalingos, o pasididžiavimas neleido jam pasitenkinti paprasto inžinieriaus, turinčio mėnesinę algą, pareigomis. O Forest nusprendė išspręsti filmų įvertinimo problemas.

Jo mintis buvo ta, kad „šviesus zuikis“ į jautrų filmą įrašė garso takelio garso variacijas lygiagrečiai atvaizdui. Sinchroniškumas buvo tobulas. Pasitarimų pagalba buvo galima pasiekti bet kokį garsą.

Reklamuodamas savo naują išradimą 1923–1927 m., Lee de Forest nusifilmavo daugiau nei 100 garso šortų su daugeliu garsių aktorių, numatydamas, kad pasirodys modernūs vaizdo klipai.

Savo „fonofilmo“ reklamos išradėjas nustebino tautiečius, filmo ekrane atkurdamas 30-ojo JAV prezidento Coolidžo kalbą vejoje priešais Baltuosius rūmus. Pirmą kartą Amerikos vadovas kalbėjo iš ekrano. Ši naujovė žiūrovus nudžiugino. Vėl prasidėjo karščiavimas. Gimė

Auksinis Holivudo amžius.

Tačiau išradėjas neprivalėjo pasinaudoti šia sėkme. „Vakarų elektros ir telefonų kompanijos teisininkai“, - rašė „Forest“ biografas M. Wilsonas, „sėkmingai susikreipė pirštą ir nemokamai pasinaudojo išradimu“.

Didelį ir vaisingą gyvenimą praleido amerikiečių inžinierius Lee de Forest. Žmonija jam yra daug skolinga. Vienas pirmųjų tikėjo elektrono egzistavimu, kartu su Flemingu padėjo radijo elektronikos pamatus.

Jo tyrimų rezultatai rado pritaikymą daugelyje pažįstamų dalykų: nuo ypač modernaus mobiliojo telefono iki prekių brūkšninio kodo. Nepaisant daugybės peticijų, jis niekada nebuvo apdovanotas Nobelio premija.

1956 m. Spalio 5 d., Praėjus 50 metų nuo radijo vamzdžio (audiono) išradimo, Prancūzijos vyriausybė Lee de Forest apdovanojo Garbės legiono ordinu. Pristatant apdovanojimą buvo ištarti žodžiai, kad „Lee de Forest atradimas yra vienas didžiausių mokslo ir technikos istorijoje, o visų mokslo sričių ekspertai turėtų išreikšti pagarbą, įvertinimą ir susižavėjimą“. Šiuos žodžius tarė Nobelio premijos laureatas fizikas Louis de Broglie, vienas iš kvantinės fizikos įkūrėjų. Ir jis žinojo, ką sako.