categorieën: Aanbevolen artikelen » Interessante feiten
Aantal keer bekeken: 14085
Reacties op het artikel: 1
Lee de Forest en de eerste stappen van elektronica
Welke natie zou een van zijn zonen niet de uitvinder van de radio willen noemen en de prioriteit van de grote ontdekking achter hun vaderland willen rangschikken? Dat is de reden waarom geschillen tussen de historici van de wetenschap al een eeuw niet zijn verdwenen.
De meest overtuigende argumenten en meningen worden gepresenteerd, waarin niet zoveel namen voorkomen: Maxwell (Engeland), Hertz (Duitsland), Branly (Frankrijk), Popov (Rusland), Marconi (Italië).
Onder deze melkweg van grote geesten, die elk de eer verdienen te worden opgenomen in de "biografie" van een nieuw communicatiemiddel, kun je andere wetenschappers ontmoeten, "lagere rang". Maar zelfs onder hen, een Amerikaanse ingenieur Lee de Forest Het lijkt erop dat het cijfer op het eerste gezicht niet helemaal geschikt is voor de rol van de oprichter van de radio. Hij begon tenslotte onderzoek op het gebied van radiotelegrafie, al nadat de eerste signalen over de Atlantische Oceaan werden uitgezonden, en de vonktelegraaf, zoals de radio toen heette, werd in de praktijk veel gebruikt. Maar waarom, in het thuisland van een wetenschapper-ingenieur, in de VS, wordt zijn naam uitgesproken in combinatie met de woorden "vader van radio" en zelfs "grootvader van televisie"? Inderdaad, daar moet een goede reden voor zijn. En dat zijn ze.
De radiotelefoon is relevant
Het einde van de negentiende eeuw. werd gekenmerkt door een gebeurtenis waaraan aanvankelijk weinig belang werd gehecht. Assistenten A. S. Popov - P. N. Rybkin en D. S. Troitsky ontdekten vanuit het huidige gezichtspunt een "vanzelfsprekend" ding.
Ze probeerden een storing in de radio te vinden door de elektrische circuits te "rinkelen" met behulp van een gewone telefoonhoorn. Ze hoorden duidelijk de radiosignalen van de Morse-code van het dichtstbijzijnde radiostation.
Ten eerste betekende dit dat je met radiogolven geluidssignalen kunt uitzenden. Ten tweede werd het mogelijk om een signaal met laag vermogen op het gehoor te ontvangen, waarop het ontvangerrelais niet reageerde - een onmisbaar element van de eerste ontwerpen.
Op 26 juli 1899 ontving A. S. Popov het Russische privilege en patenten in Engeland en Frankrijk voor de "telefoonontvanger van verzendingen verzonden met behulp van elektromagnetische golven via het Morse-systeem" [2]. Tests van het nieuwe communicatiesysteem, werd besloten om uit te voeren op het bestaande squadron van de Black Sea Fleet. Tijdens de zomercampagne van 1901 in de regio Novorossiysk bereikte het bereik van de uitzending soms 80 mijl (ongeveer 150 km). Hoewel het dekkingsgebied iets kleiner was, was de conclusie dat de radiogolven voorbij de horizon worden waargenomen, ondubbelzinnig [3].
De eerste versie van de gasdetector Het is gepast om een klassiek voorbeeld van "domheid" te geven wanneer de bureaucratie de ontwikkeling van vooruitgang in de weg staat. "Het bevel over de Zwarte Zeevloot," zei Rybkin, "verbood het gebruik van radiotelefoons in de vloot, verwijzend naar het feit dat de telegraafband een document is, terwijl hij erop vertrouwde dat de radio-operator die het woord ontving, moest bevestigen met het officiële zegel. En de tijd verstreek, de tragedies van Tsushima en de Titanic gingen voorbij, maar er waren geen prikkels om onderzoek te doen op het gebied van het uitzenden van menselijke spraak op de radio.
In de Verenigde Staten is op dat moment al begonnen met dergelijk werk. Hun resultaten toonden aan dat vonkzenders niet geschikt zijn voor dit doel en dat de frequentie van de draaggolf ten minste 10.000 periodes per seconde moet zijn.
Ingenieur R. Fesenden, die hoogfrequente elektrische machine-generatoren (alternatoren) creëerde, nam de problemen van radiotelefonie op zich. Sinds 1906 werden met hun hulp de eerste radiotelefoononderhandelingen aan de Atlantische kust gehouden. Hun onderwerp was trouwens de kosten van vis op de markt van Boston.
Navigators in de Verenigde Staten weigerden de regels van het werken met een telegraafsleutel te bestuderen, dus werd besloten om radio-operators alleen op passagiersschepen te hebben (andere schepen waren alleen uitgerust met een radiotelefoon).
"Audio" - de zogenaamde uitvinding
Lee de Forest verschijnt in 1900 in de arena van het vonktelegraafwerk. Na verschillende laboratoria van pioniers van een nieuw type communicatie te hebben vervangen, organiseerde hij in 1902 zijn eigen American Wireless Telegraph Company.
Uit de elektrotechniek wist hij dat wanneer de lucht werd bestraald met de vlam van een brandende kaars, deze geleidend wordt. Hetzelfde gebeurde bij het verwarmen van ijle gas. Ervan overtuigd dat vroeg of laat, onder de gassen die gloeien onder invloed van elektrische stroom, een goede detector voor Hertz-golven kan worden gevonden, begint Lee de Forest experimenten.
Al in 1903 maakte hij een zeer succesvolle en veelbelovende ervaring. Twee platinaplaten van de luchtcondensor 'likten' de vlam van de brander en het veld van de elektromagnetische spoel dat was verbonden tussen de antenne en de aarde, werkte op het plasma erin (afb. 1).
Fig. 1.
Met deze detector ontving Lee de Forest signalen van een schip in de haven van New York. Het eerste succes inspireerde de uitvinder. Maar een dergelijk apparaat in de praktijk brengen was niet mogelijk. "Het was duidelijk dat een apparaat met een gasvlam onaanvaardbaar was voor het radiostation van een schip," schreef de uitvinder, "dus begon ik te zoeken naar een manier om het gas rechtstreeks met elektrische stroom te verwarmen."
De eenvoudigste manier om dit te doen was om een gewone Edison-gloeilamp te gebruiken, platinaplaten van elektroden erin te steken en een glazen bol van de lamp te wikkelen met een deel van de ontvangstspoel. Vervolgens werd een van de platina-elektroden verwijderd en in plaats daarvan werd een hete lampdraad gebruikt (fig. 2). Een radio met een dergelijke detector werkte niet slechter dan andere vergelijkbare apparaten, maar niet beter.
Fig. 2.
Lee de Forest voerde talloze experimenten uit en wikkelde ooit een glazen cilinder van een lamp met metaalfolie verbonden met een antenne. De ontvanger is gevoeliger geworden. "Op dat moment", herinnert de wetenschapper zich, "realiseerde ik me dat de efficiëntie van de lamp kan worden verhoogd als de derde elektrode erin wordt geplaatst." Wat de experimentator haastte om te doen. De ontvangstkwaliteit is verbeterd.
Verdere experimenten leiden de uitvinder tot het idee dat het effectief is als het tussen de gloeidraad en de huidige collectorplaat wordt geplaatst. "Uiteraard," zegt Lee de Forest, "dat de derde elektrode geen massieve plaat mag zijn."
De zoektocht begon naar materialen, vormen en maten van de elektrode, evenals de locatie tussen de twee terminals van de lamp.
Het meest succesvolle ontwerp was waarin de rol van een elektrode werd gespeeld door een gloeiend gloeidraad van een lamp die in de vorm van een cilinder in een andere elektrode werd geplaatst. Daartussen bevond zich de derde elektrode, gemaakt in de vorm van een draadspiraal (Fig. 3).
Fig. 3.
De uitvinder noemde zijn geesteskind een "audion" (van het Latijnse "audio" - horen en het Griekse "ion" - gaan). De kwaliteit van het apparaat werd bepaald door de sterkte van het geluid van het ontvangen signaal op het gehoor en overtrof alle eerder gebruikte apparaten. Later, met een lichte hand van de Engelse elektrotechnicus William Eccles, werden lampen met drie elektroden triodes genoemd.
Fig. 4.
Zoeken naar waarheid en ontdekking
Marine-radio-operatoren (de vloot gebruikte een nieuw communicatiemiddel), probeerden de gevoeligheid van de audities te vergroten, verhitten de gloeidraad tot onaanvaardbare limieten en brandden op. De specialisten van de marine, zonder het probleem te begrijpen, gaven het bevel "geen audities te verwerven, maar om oude detectoren te gebruiken."
Wetenschappers hebben niets nieuws gevonden in het ontwerp van Lee de Forest. Dit is wat Fleming, de uitvinder van de diode, schreef: “In oktober 1906 beschreef Dr. Forest een apparaat dat hij een audion noemde, wat een eenvoudige herhaling van mij is, achttien maanden eerder beschreven. De geïntroduceerde wijziging geeft geen significant verschil in de werking van het apparaat als detector ”[6]. Het werd geschreven in 1907, maar zelfs in 1908 bevestigt de Fransman C. Tissot de prioriteit van Fleming.
Een interessant feit is dat beide uitvinders van originele elektronische apparaten, die het elektron als realiteit accepteerden, de bepaling van prioriteit vanuit verschillende perspectieven benaderden. Fleming beschouwde de apparaten als elektronisch en Lee de Forest als ionisch. Hier is echter niets verrassends aan.
Het elektrische circuit van een radio-ontvanger met een gasdetector De destijds bestaande vacuümpompen, bedoeld voor de productie van elektrische lampen, waren zo imperfect dat het mogelijk was om de processen die in de audion plaatsvonden op twee manieren te interpreteren. Lee de Forest geloofde dat zijn apparaat werkt volgens het principe van ionisatie van een zeer ijle gas. Alleen de uitvinding van diffusievacuümpompen en vele jaren onderzoek hebben ons in staat gesteld de mogelijkheden van een radiobuis met een extra elektrode grondig te bestuderen en de elektronische aard van zijn interne processen te verifiëren.
Echt revolutionair was het vermogen van de audion om het signaal dat op hem afkwam te versterken. Radio-ontvangers kunnen nu signalen van externe of zeer zwakke radiostations waarnemen. Zendvermogen kan worden verminderd, wat heeft bijgedragen aan de bredere distributie van de radiotelefoon.
De ontwikkeling van menselijke spraakoverdrachtssystemen stelde zichzelf echter niet tot taak om uitzendingen, informatie of muziek te introduceren, maar had radiotelefonie nodig voor zaken en nuttige tweerichtingscommunicatie, maar er gebeurde iets onverwachts ...
Iedereen is de irritante radio- en televisiereclame moe. Maar omwille van de historische rechtvaardigheid, moeten we toegeven dat radioreclame vóór uitzending verscheen. En het meest directe verband daarmee is niemand minder dan de uitvinder van de audion.
Hier is wat Lee de Forest zelf schreef: “In 1909 produceerde ik draadloze telefoons voor de Verenigde Staten. Elke kit werd getest met behulp van fonograafnotities. Tot mijn verbazing genoten veel hammen en professionele operators van deze besturingsprogramma's. Natuurlijk kwam ik op het idee om uit te zenden. Aantrekkelijke muziek en interessante programma's kunnen worden uitgezonden, waardoor er vraag is naar draadloze apparatuur. ”
Voor reclamedoeleinden werden de eerste live-uitzendingen van de New York Metropolitan Opera georganiseerd en in november 1916 werd het idee om de telprocedure tijdens de presidentsverkiezingen over te dragen gerealiseerd. Zij was het die de belangstelling voor uitgezonden radio-uitzendingen sterk verhoogde.
Voor het eerst in de wereld begon de reguliere uitzending in de VS vanaf de stad Pittsburgh sinds 1921. De eerste radio-reclame, waarin de voordelen en lage kosten van appartementen in de wolkenkrabbers van Long Island werden beschreven, werd in 1922 vanuit New York uitgezonden. Lee de Forest had echter niets met haar te maken.
Fig. 5.
Nog een ontdekking
Na het succesvol implementeren van zijn audio in een radio, kon Lee de Forest niet voorbijgaan aan het idee om het in een radiozender te gebruiken. Het feit is dat het genereren van radiogolven wordt geassocieerd met apparaten die oscillerende processen uitvoeren. Er zijn veel van dergelijke trillers in de natuur. Dit is een klinkende bel en stembanden en een kroonluchter die onder het plafond slingert, en een slinger van een wandklok.
In elektriciteit kunt u een oscillatiebron creëren door een geladen condensator en inductie in een circuit te combineren, waardoor een zogenaamd oscillerend circuit wordt gevormd. Alle natuurlijke trillingssystemen produceren gedempte trillingen. De snaar stopt na enige tijd, de zeegolven kalmeren. Fluctuaties in de circuits vervagen ook.
Hoogwaardige uitzendingen vereisen ongedempte trillingen. En dit is niet gemakkelijk om te doen. Voor het lange golflengtebereik kunt u een machinegenerator van hoogfrequente oscillaties maken. Maar hoe het probleem met het oscillerende circuit op te lossen, met oscillaties van bijna elke frequentie?
Bijvoorbeeld, in een wandklok om ongedempte trillingen van de slinger gedurende meerdere dagen te creëren, werden speciale mechanismen ingebouwd die de slinger regelmatig op een strikt bepaald moment in de fase van zijn beweging duwen. De energie hiervoor wordt onttrokken aan de verhoogde gewichten of wondveer. Het apparaat wordt een ankermechanisme genoemd.
Maar hoe zit het met het oscillerende circuit? Lee de Forest neemt het oscillerende circuit op in het circuit van zijn audion's grid, en via de elektrische circuits valt het versterkte signaal van het oscillerende circuit opnieuw op hetzelfde circuit, waardoor de oscillaties op het juiste moment worden "geduwd" zodat de amplitude en opening in elektrotechniek positieve feedback worden genoemd en nu worden gebruikt in duizenden verschillende apparaten.
Lee de Forest ontving in 1915 een patent op dit systeem. Nu was het niet moeilijk om elektrische oscillaties van de vereiste frequenties te verkrijgen. Toegegeven, de eerste buisgeneratoren konden in eerste instantie niet het vermogen leveren dat nodig is voor de zenders. Een felle concurrentie zal beginnen tussen alternators en buisgenerators. Uiteindelijk zullen de alternators uit gebruik verdwijnen en zal de elektronische lamp zijn rechtmatige plaats innemen.
Maar de uitvinder van de audion zou geen Amerikaan zijn als hij geen praktische toepassing voor zijn apparaat had gevonden, niet alleen op de radio. Hij maakt het eerste elektronische muziekinstrument.
Na een elektrische generator van geluidsfrequenties bij audities te hebben geconstrueerd, één triode per octaaf en de signalen te versterken, levert hij ze aan de luidsprekers rond de omtrek van de kamer. Dus onderweg worden problemen met surroundgeluid opgelost. Maar het belangrijkste is dat Lee de Forest, door de afstemming van de oscillerende circuits te veranderen, betoverende geluiden kreeg, ongebruikelijk voor het menselijk oor.
Lee de Forest noemde zijn instrument "audiopiano". Tegelijkertijd werden profetische woorden uitgedrukt: "Ik hoop dat ik met behulp van deze kleine elektronische lamp het instrument perfect genoeg kan maken zodat muzikanten hun rijkste muzikale fantasieën kunnen realiseren."
"The Great Mute" sprak
Cinema verscheen bijna gelijktijdig met de eerste radio-ontvanger. De broers Louis en Auguste Lumière hebben in maart 1895 een pilootdemonstratie gehouden van de eerste gedocumenteerde opnamen. Tegen het einde van dat jaar werd de eerste commerciële bioscoop in Parijs gebouwd. Aanvankelijk konden films niet eens als zodanig worden beschouwd, maar bioscopen werden 'technische attracties' genoemd onder de naam 'live fotografie'.
Maar al snel werden deze attracties serieuze concurrenten voor het gewone theater. Een nieuwe kunstvorm is in opkomst, goedkoper en mobieler. Al snel werd het hele grondgebied van de Verenigde Staten bedekt door een netwerk van bioscopen, die tot 5 miljoen kijkers per dag werden bezocht. Het werd duidelijk dat dit ook een groot bedrijf is [7].
Maar hoe lang kunnen mensen geïnteresseerd zijn in, zij het artistieke, maar gezichtsuitdrukkingen en korte ondertitels? De verschijning op de schermen van prominente acteurs verhoogde het prestige van nieuwe kunst onder de titel "grote dom", maar, zoals de Engelsen zeggen, "een wonder is slechts negen dagen een wonder." Het aantal bioscoopbezoekers begint te dalen.
Om de situatie te verbeteren, begonnen ze speciale muzikanten, tappers, in te huren die de filmshow begeleidden met muziek. De grote A. Edison heeft zijn fonograaf hiervoor aangepast.
Een zekere uitvinder, Homon, bood het eerbiedwaardige publiek een 'chronofoon' aan. Een luide naam verborg een gewone plaat, synchroon gedraaid met de filmmotor, waarbij de beweging van de lippen van de acteurs min of meer samenviel met het geluid. Maar de grammofoon stond naast het filmscherm en de projector stond aan het andere eind van de hal. Het beheren van een dergelijk systeem was moeilijk. Over de geluidskwaliteit bleek, zoals ze zeggen, zonder werk te zijn.
Elektrische bedrijven fuseerden tot conglomeraten. Gigantische bedrijven hadden hem niet nodig en trots stond hem niet toe tevreden te zijn met de functie van een gewone ingenieur met een maandsalaris. En Forest besloot de problemen van het scoren van films aan te pakken.
Zijn idee was dat het 'lichtkonijntje' de geluidsvariaties op het geluidsspoor parallel aan het beeld op een lichtgevoelige film opnam. De synchroniciteit was perfect. Met behulp van audities was het mogelijk om elk volume te bereiken.
Om reclame te maken voor zijn nieuwe uitvinding van 1923 tot 1927, maakte Lee de Forest meer dan 100 sound shorts met veel beroemde acteurs, vooruitlopend op de komst van moderne videoclips.
De uitvinder voor het adverteren van zijn "phonofilm" verraste landgenoten door op het filmscherm de toespraak van de 30e Amerikaanse president Coolidge op het grasveld voor het Witte Huis te reproduceren. Voor het eerst sprak een Amerikaanse leider vanaf het scherm. Het publiek verheugde zich over deze nieuwigheid. De koorts begon opnieuw. Werd geboren
De gouden eeuw van Hollywood.
Maar de uitvinder hoefde niet te profiteren van dit succes. "De advocaten van Western Electric and Telephone Company," schreef de Foresta-biograaf M. Wilson, "omcirkelde hem met succes en gebruikte zijn uitvinding gratis."
Een groot en vruchtbaar leven werd doorgebracht door de Amerikaanse ingenieur Lee de Forest. De mensheid is hem veel verschuldigd. Een van de eerste die hij geloofde in het bestaan van een elektron, legde samen met Fleming de basis voor radio-elektronica.
De resultaten van zijn onderzoek hebben toepassing gevonden in veel bekende dingen: van een ultramoderne mobiele telefoon tot een streepjescode op goederen. Ondanks talloze verzoekschriften kreeg hij echter nooit de Nobelprijs.
Op 5 oktober 1956, 50 jaar na de uitvinding van de radiobuis (audion), heeft de Franse regering Lee de Forest de Orde van het Legioen van Eer toegekend. Bij de uitreiking van de prijs werden de woorden gezegd dat "de ontdekking van Lee de Forest een van de grootste in de geschiedenis van wetenschap en technologie is en dat experts op alle gebieden van de wetenschap hun respect, hun waardering en hun bewondering moeten uiten." Deze woorden werden gesproken door de laureaatfysicus Louis de Broglie, een van de grondleggers van de kwantumfysica. En hij wist wat hij zei.
Zie ook op electro-nl.tomathouse.com
: