Статья про одно научное открытие которое правильнее называть «А не сбрендил ли Томас Эдисон когда такой опыт ставил?», заодно рассмотрены и другие насущные вопросы касательно инженерного мышления в т.ч. на примере моей собственной лени...
Мы не знаем — как высоки —
Пока не встаем во весь рост —
Тогда — если мы верны чертежу
Головой достаем до звёзд.
Обиходным бы стал Героизм —
О котором Саги поём —
Но мы сами ужимаем размер —
Из страха стать Королём.
Эмили Дикинсон, 1890
Внимание! Данная статья почти не содержит достоверных фактов и является плодом моего бурного воображения!
Ведение. Большое и длинное. Часть 1. Начало.
Эмили Дикиносон конечно молодец в плане и наблюдательности и попыток мотивации мужчин к движению. Для ее времени, когда всеми делами рулит мужчина, а женщина, имея свои скромные хотелки про прогресс, может только методами правильно подобранных уговоров мужа цели достичь. Но мы сейчас все таки посмотрим на мужчин чуть более подробно и внимательно!
Есть за ними такое интересное свойство как наваливать! И делают они это порой весьма хорошо! Особенно если вдруг им на пятки конкурент наступает! Причем именно в такой последовательности — не впереди мешается, а именно на пятки наступает. Вот тогда-то мужчина валит! И валит раза в 3-4 сильнее, чем валил бы в условиях отсутствия конкуренции!
Правда это работает не на всех мужчинах. Есть мужчины, которые наоборот максимально эффективны в условиях, когда их если и отвлекают от дел то только фразой «кушать подано», а есть, те кто наваливать-то наваливает и конкурентов побеждает, да вот таргетировался не в раздел под названием «статья полезная большая и умная» а в раздел комментарии, и валит там методом именуемым «мандариновый сок развели».
В связи с данной спецификой мужского поведения в мире реализуется технология 4х-тактного форсирования прогресса. Суть ее в том, что формируются три системы со схожим функционалом и вполне удобные в эксплуатации, одна из которых — аутсайдер, но нет-нет, да и наступит на пятки бегущим впереди двум, и еще одна система которая не удобна для человека, но по каким то странным обстоятельствам на новом витке прогресса лет через 10-15-60 после внедрения всей четверки именно она и выстреливает.
В дне современном данное явление можно наблюдать в баттлах смартфонов и особенно планшетов! Есть яблоко, есть андроид, которые между собой конкурируют а есть пятконаступатель в виде Windows Phone, так же на рынке есть полноценный Windows на базе Intel Atom, который по части удобства интерфейса, настроек, управления, гибкости программного обеспечения удобен только людям с характерным мышлением Ботаников до гранита науки, да и они нет нет а пару ласковых подберут!
Введение. Продолжение начала первой части введения.
Когда то давно, а именно в IV веке до н.э. в Греции, изобрели и водяной беспроводной (внимание!) телеграф!
Правильнее конечно говорить водооптический телеграф. Суть его была в том что два одинаковых глиняных сосуда с дыркой в днище и специальной пробкой для ее закрывания, размечались на 24 деления, каждое из которых соответствовало букве греческого алфавита, один из них ставился на передающей стороне, другой — на принимающей. Ночью на передающей стороне поднимали факел — это означало, что передающий готов к трансляции. В ответ на приемной стороне тоже поднимали факел, а потом, не счет три, факелы опускались и пробки вынимались. Когда на передающей стороне вода опускалась до нужной буквы, факел поднимался и пробки закрывались. Принимающий смотрел на уровень воды в сосуде и записывал полученную букву. После чего процедура повторялась. Скорость была в районе 50 букв в час.
Введение. Окончание начала первой части.
Были так же и фонетические телеграфы по типу громыхающего барабана или зазывного рожка. Были и оптические различных конструкций, использующие как свои системы кодирования, так и Азбуки Морзе (после того как она появилась). Были даже электрохимические телеграфы использующие, как написано в Википедии, пузырьки газа.
Тут уж, как говорится, полноценность информации нарушают трудности добывания необходимых подробностей исторических событий!
Ведение. Продолжение части 1. Первый явный пример 4х кратного форсажа развития электроники!
21 октября 1832 год. Российский ученый Павел Львович Шиллинг продемонстрировал первый электромеханический телеграф!
В 1833 в гонку телеграфов включились немецкие ученые Карл Гаусс и Вильгельм Вебер со своей версией телеграфа, в 1837 — Великобритания с телеграфом Уильяма Кука и Чарьза Уинстона (аппарат был аж двухстрелочный, в отличие от конкурентов). И в 1840-м году присоединились США с альтернативной жутко неудобной системой разработкой Сэмюэля Морзе.
Первые три телеграфа были стрелочные — работали примерно как глиняный сосуды античных времен: шаговый двигатель переводил стрелку, которая указывала в разные буквы алфавита, при этом оператор передачи мог остановить ход стрелки. По паузе оператор приема понимал, что данную букву ему и передали. У систем были некоторые различия, которые привели к тому, что Британская стала первой коммерческой системой и на ее принципе в 1858-м году был проложен Трансатлантический телеграфный кабель, а в 1870м установили связь Лондон — Бомбей да еще и с промежуточными точками в Египте и Мальте.
Какая из систем была аутсайдером мой источник информации ответа не дал, зато известно, что в 1839-м к Шиллингу присоединился Мориц Герман Якоби с Немецко-Российским двойным гражданством и создал сначала в 1834-м году первый в мире электродвигатель, в 1839-м — пишущий телеграфный аппарат, а в 1850-м —буквопечатающий телеграф... Тут, правда, тоже неясно в каком формате работал пишущий зверь...
Но очевидно и понятно одно — стрелочный телеграф был прост в освоении операторами и приема и передачи и не требовал от них длительного освоения навыка отбивать морзянку одной правой... Да и «мозги» для печатающей версии не требовали особо сложных изобретений.
Но альтернативная технология взяла да и выстрелила — 7 мая 1895 года, когда Александр Степанович Попов показал всему миру первый действующий прототип вайфая! Жутко медленный, но по тем временам ооочень резвый! Вот тогда-то сложный в освоении человеком алгоритм передачи стал неотъемлемой частью развития мира! Более того, тогда же на базе алгоритма Морзе в моду вошел и гелиограф — оптический телеграф работающий днем на солнышке за счет отражения его лучшей и заодно помещался в кармане.
Введение. Окончание части 1. Еще одно важное условие выстрела телеграфа Морзе.
Но массовый выстрел телеграфа, да еще и мобильных его решений по типу рации на танке или еще в каком рюкзаке, требовал еще одного важного изобретения. И его создал Иоганн Филипп Рейс — школьный учитель и по совместительству физик-изобретатель. Мой источник умалчивает какой предмет он преподавал, видимо музыку... (о причинах этого предположения буквально парой строчек ниже)
25-го октября 1861 года Рейс продемонстрировал устройство, которое явилось последствием изучения им строения уха человеческого и назвал его Telephon. Его на одной из выставок в 1872-м году увидел Томас Эдисон. Конструкция представляла собой настольный наушник, батарею и микрофон по типу конденсаторного, в котором звуковые волны вызывали колебание пластины меняющей электроемкость, что приводило к возникновению напряжения в проводах длиной до 100 метров, которое и раскачивало наушник. В честь этой штуковины до сих пор наушники то и дело именуют головными телефонами. А этот был настольный.
По свидетельству присутствовавших на выставке профессоров, они смогли услышать несколько фраз, а также все музыкальные тона неуточненного произведения.
Введение часть 2. Эдисон ты обалдел?
Ну и каким же образом вышло, что Эдисон, присутствуя на этой выставке в 1872-м году, в 1877-м выдал фонограф, который был полностью механическим??? Ведь уже тогда электрика позволяла и крутилку громкости сделать, и с АЧХ пошалить... А вот однако.
Первое фонографическое орало оказалось механическим!
Главная мысль. Как и положено супер короткая.
Год 1883-й. Эдисон ты сбрендил???
Подробное изложение главной мысли
В 1878м году Эдисон начинает разработку лампы накаливания. Судя по всему, мерцающий свет свечей и аромат, в котором приходилось засыпать, после того как их гасили, настолько ему не нравился, что эта задача для него была приоритетнее фонографического орала. На новый год он даже выступил с речью где сказал «Мы сделаем электричество настолько дешёвым, что только богатые будут жечь свечи» (Ждем что нить похожее от Илона Маска)
«В 1882 году Эдисон построил первую в Нью-Йорке распределительную подстанцию, обслуживавшую улицу Pearl Street и 59 клиентов в Манхэттене и основал компанию Edison General Electric по изготовлению электрогенераторов, лампочек, кабелей и осветительных приборов. Чтобы завоевать рынок, Эдисон установил продажную цену лампочки 40 центов при её себестоимости 110 центов. Четыре года Эдисон увеличивал выпуск лампочек, снижая их себестоимость, однако терпел убытки. Когда себестоимость лампы упала до 22 центов, а их выпуск вырос до 1 млн штук, он за один год покрыл все затраты. В 1892 году компания Эдисона объединилась с другими компаниями в General Electric», — цитата из источника.
Но прежде, чем эта вся красота произошла Эдисону пришлось увеличить срок службы ламп с одного часа в 1882-м до 8-и в 1892-м.
С целью достижения этих показателей он в 1883-м году, работая над экспериментальными исследованиями вопроса, решил полностью проигнорировать все то, что написано в учебнике о поведении сферического коня в вакууме — точнее о прохождении электронов через него.
В те времена в тех учебниках было написано, что электроны в вакууме не перемещаются, потому что нет необходимой для этого среды их содержащий — они ведь двигаются за счет того, что толкают друг друга, занимая место в соседнем атоме.
Если мерить данный акт глазами инженеров-антиаудиофилов, то у него шарики за ролики, и вообще не все онлайн были. Они отказываются даже попробовать кабель из ближайшего строительного магазина косичкой смотать и подключить, или как струна на гитаре басовая обвита сделать... А тут такое!
Еще более подробное описание того что сделал Эдисон.
Я хочу чтобы все, и особенно инженеры, представили, что пришлось сделать Эдисону чтобы провести эксперимент, заранее зная, что из него ничего не выйдет! Дело в том, что если мы заранее знаем, что ничего не выйдет с кабелем, то, собственно, мы ничего особо не теряем на эксперименте и делать его не хотим. А тут все было гораздо горячее!
Эдисон ввел третий электрод в вакуумное пространство лампы, расположив его рядом с нитью накаливания. А ведь для этого эксперимента нужно было вручную изготовить из стекла колбу лампы, вставить в нее необходимые детали, откачать оттуда воздух, и запаять лампу. Ведь это сколько опасной работы с раскаленным стеклом. Много современных инженеров электронщиков даже реально прогрессивных, которые все четко и цепко мыслят раза по 2 в год, делая научные открытия, умеют нынче работать со стеклом? А он это сделал!
И не просто сделал — он это сделал, заранее из учебника зная, что ничего не получится! И между тем все равно сделал!
Сейчас я расскажу, что же он для нас аудиофилов сделал. Но прежде все таки задам вопрос: а не сбрендил ли он чтобы это сделать?
Точно в десятку глава попала! Самое главное открытие Эдисона для научно-технического прогресса!
Проводя свой эксперимент с третьим электродом в лампе он обнаружил, что электроны через вакуум проходят! Правда в строго определенных условиях и строго от электрода в направлении нити и строго раскаленной нити! До конца суть открытия он, увы, не осознал, но будучи человеком умеющим регистрировать свои открытия, на всякий случай его запатентовал!
А открыл он по сути лампу диод! Еще чуть-чуть — добавить какую-то сеточку и будет лампа триод! Та самая главная лампа радиоэлектроники! «Резистор» с переменным сопротивлением зависящим от входящего на «третью ногу» напряжения!!!
Аудион
В 1905-м году британский инженер Джон Флеминг решил использовать открытие Эдисона, чтобы как раз и сделать «прибор для преобразования переменного тока в постоянный», проще говоря, — лампу диод.
В 1906-м году американский инженер Ли де Форест добавил таки в лампу диод третью детальку — ту самую управляющую сеточку — и получил заветный усилитель! Назвал он свое изобретение (внимание) АУДИОН! Знал таки что именно изобрел!!!!
Диод, Триод, Пентод... Нонод - от выпрямителя до первых «аналоговых» компьютеров
Лампа работает в общем просто: представьте все тот же конденсатор (с него ведь началась история изучения электричества), две его обкладки: к одной подводят напряжение питания, а с другой снимают усиленный полезный сигнал. При этом одну из этих обкладок подогревают той самой нитью накала, которая светится, а между обкладками расположена управляющая сеточка, на которую подают полезный сигнал. При этом, когда полезный сигнал есть, электроны в сеточке в момент перемещения создают в кристаллической решетке металла отверстия, через которые пролетают электроны, направленные от подогретой обкладки к той, которую не нагревают. А когда полезного сигнала нет, то сеточка «закрыта» и тем самым не пропускает поток электронов.
Но как у любого простого решения у лампы есть два нехороших момента в процессе ее работы:
1. Большое расстояние между катодом и управляющим электродом приводит к фазово-частотной характеристике задержки выходящего сигнала
2. Одинаково заряженные электроны имеют свойство отталкиваться друг от друга при равномерном потоке от одной обкладки к другой.
А что с ними происходит, когда сеточка закрылась, или еще точнее частично прикрылась на средних значениях амплитуды сигнала? Правильно! Толкательный рефлекс резко снизился. Что приводит к спаду выходящей из лампы амплитуды. Т.е. нарушается линейность нарастания амплитуды на выходе. И не просто нарушается, а при росте полезного сигнала на среднем уровне значений амплитуда выходящая еще и снижается.
Это безобразие названо Динатронный Эффект и с ним отчаянно борются. Правда не всегда. Дело в том, что этот спад амплитуды формирует гармоники — да-да, те самые, которые создают теплый ламповый звук! А заодно еще и воздух в звуке и делают более аналоговым звучание тарелочек при воспроизведении компакт диска!
Но все таки то, что хорошо при воспроизведении сигнала, плохо при его копировании, когда каждое отклонение в достоверности ухудшает качество копий и потому с этим эффектом все таки борются!
В частности методом увеличения количества сеточек! В триоде их 1, в тетроде — 2, в пентоде — 3, в гексоде — 4, в гептоде — 5, в октоде — 6 и 7 — в ноноде (сами названия образованы от количества электродов включая анод и катод).
Одна из сеточек как раз предназначена для борьбы с динатронным эффектом, а другие — для выравнивания фазы и АЧХ. Как итог, наиболее качественные параметры усилителей получаются на базе пентодов — там уже ламповый усилитель звучит без всех тех проблем с басами свойственных схемах на триодах.
А лампы типа гексод, гептод и октод применяют обычно в СВЧ или радиовещательном ВЧ, причем, порой, чтобы сделать приемную часть радиоприемника типа супергетеродин — не на 5 лампах, а на одной, так компактнее и потребление меньше. Да и лампа получается с функционалом как у микросхемы!
Нонод — основа «аналоговых» компьютеров!
И вот мы подошли к нонодам — эти лампы хотя и могут использоваться как усилители, но это как с теми полевыми транзисторами по 36 тысяч рублей в усилителе и недавней моей статьи — можно-то можно, но никто еще не решился! А вот в компьютерной технике такие лампы использовались, как быстродействующие( по тем временам, разумеется) ячейки памяти в тогдашних еще аналоговых методиках вычислений! Ведь не обязательно при сложении чисел 5 и 3 делать двоичное представление чисел — это ведь ни что иное, как оцифровывание привычной нам десятичной системы счисления — можно же просто сложить 5 вольт и 3 вольта, и получить на выходе 8! А при таком количестве сеточек эта лампа может не только делить или умножать, но и квадратный корень находить!
И снова вопрос к Эдисону!
Эдисон ты сбрендил? Вот не мог просто поверить в то что в учебнике написано? Чего за дела вообще? Руководствовался принципом «глаза боятся, а руки чешутся?!» В общем СПАСИБО тебе огромное за то, что ты так сделал!!!
Тут бы надо обратиться к инженерам-антиаудиофилам с вопросом: но есть ли смысл?
